高墩邊跨現(xiàn)澆段平衡托架法施工方案

方東輝

摘要：山區(qū)高墩邊跨現(xiàn)澆段施工由于墩柱較高、地質(zhì)條件差、施工環(huán)境復(fù)雜及工期緊等因素，決定了邊跨現(xiàn)澆段施工是懸臂澆筑施工中的關(guān)鍵部分。

關(guān)鍵字：高墩邊跨現(xiàn)澆段；山區(qū)；平衡托架

1、前言

山區(qū)地形起伏較大、地勢(shì)陡峻，橋梁跨越峽谷。引橋一般采用預(yù)制T梁或空心板梁，主橋一般采用斜拉橋、懸索橋及連續(xù)剛構(gòu)橋（或連續(xù)梁橋）等大跨度橋型。當(dāng)采用連續(xù)剛構(gòu)橋（或連續(xù)梁橋）時(shí)過(guò)渡墩較高，邊跨現(xiàn)澆段施工存在一定難度。不同的施工方法其施工工期、施工成本、施工難點(diǎn)等存在顯著的差異。

2、工程概況

青坪大橋主橋?yàn)?6m+3x110m+66m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)箱梁，由上、下行的兩個(gè)單箱單室箱形斷面組成，箱梁根部高度7.00米，跨中梁高3.10米，其間梁高按二次拋物線變化。過(guò)渡墩為等截面薄壁空心墩、墩高32m～41m，主墩為雙肢變截面薄壁空心墩、墩高66m～129m。主墩墩頂0#塊長(zhǎng)13.0m，邊跨、次邊跨及中跨合攏段長(zhǎng)均為2.0m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)5.0m。

3、邊跨現(xiàn)澆段方案的研究與確定

青坪大橋位于中低山剝蝕型地貌為主，地形起伏較大，溝谷切割較深。邊跨現(xiàn)澆段施工工期緊、場(chǎng)地小及施工難度大等特點(diǎn)，為整個(gè)大橋的節(jié)點(diǎn)控制性工程。

3.1、臨時(shí)支墩方案（方案一）

鋼筋混凝土（或鋼管樁）臨時(shí)支墩施工法，是現(xiàn)澆段施工最普遍的方法，施工時(shí)在現(xiàn)澆段下部設(shè)置挖孔灌注樁（或擴(kuò)大基礎(chǔ)），然后澆筑臨時(shí)鋼筋混凝土墩身（或安裝鋼管樁），在臨時(shí)支墩頂部鋪設(shè)支架，然后安裝現(xiàn)澆段的模板系統(tǒng)，綁扎鋼筋等，并完成混凝土的澆筑，見圖1。對(duì)于墩身高低或現(xiàn)澆段長(zhǎng)短無(wú)限制，均可采用此方法施工。此施工法最大的特點(diǎn)就是通用性，不足之處是成本較高，對(duì)場(chǎng)地要求嚴(yán)格。

3.2、支架現(xiàn)澆方案（方案二）

支架現(xiàn)澆施工法，是將現(xiàn)澆段位置的地面進(jìn)行硬化后，搭設(shè)腳手架、鋼管及貝雷梁等材料至現(xiàn)澆段位置，鋪設(shè)模板架子及模板，綁扎鋼筋等，最終完成現(xiàn)澆段混凝土的澆筑，見圖2。支架搭設(shè)速度快、成本低；但落地支架必須在有足夠承載力的地基上，同時(shí)地基要采取防雨水浸泡和凍脹措施。對(duì)于本項(xiàng)目地基處理難度大、成本高及工期長(zhǎng)等特點(diǎn)。

3.3、吊架現(xiàn)澆方案（方案三）

吊架現(xiàn)澆施工法，是在懸臂澆筑到最后一段后在橋墩蓋梁和最后一段懸澆梁段之間安裝吊架，最后在吊架上安裝模板支架及模板，綁扎鋼筋等，最終完成混凝土澆筑見，圖3。吊架可采用掛籃的部分桿件，不需要大量增加其他材料，成本低、結(jié)構(gòu)安全可靠。但吊架需要在最后一段懸臂段澆筑完成后才能安裝吊架施工現(xiàn)澆段，工期長(zhǎng)、交叉作業(yè)量大。

3.4、平衡托架方案（方案四）

平衡托架施工法，是在墩身或蓋梁的兩側(cè)施工時(shí)安裝預(yù)埋件或預(yù)留孔洞，安裝牛腿托架，一側(cè)托架安裝分配梁并鋪設(shè)底模并完成模板系統(tǒng)，綁扎鋼筋等，另一側(cè)在混凝土澆筑過(guò)程中分階段壓載配重。該工法主要特點(diǎn)是須在現(xiàn)澆段牛腿托架相反側(cè)進(jìn)行牛腿托架配重使整個(gè)墩身兩側(cè)保持平衡，相對(duì)于其他工法來(lái)說(shuō)，牛腿托架法從經(jīng)濟(jì)上考慮是比較理想的，工期較短。

3.4、方案確定

本項(xiàng)目邊跨現(xiàn)澆段過(guò)渡墩較高、現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)陡峻、地質(zhì)條件差及工期緊。對(duì)以上方案進(jìn)行可行性及經(jīng)濟(jì)效果評(píng)價(jià)后，選擇平衡對(duì)稱托架作為本項(xiàng)目邊跨現(xiàn)澆段方案。

4、平衡托架方案優(yōu)化、設(shè)計(jì)及實(shí)施

4.1平衡托架方案優(yōu)化

4.1.1托架優(yōu)化

常規(guī)托架是工廠制作多個(gè)單片的三角牛腿托架后現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝，其整體性差，三角托架上玄桿與橋墩連接處受拉，混凝土局部拉應(yīng)力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂?，F(xiàn)提出采用整體托架，即墩身兩側(cè)托架上玄桿為一根整體桿件，兩側(cè)焊接斜桿，該托架整體性強(qiáng)，且不存在上玄桿與橋墩連接問(wèn)題，混凝土不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力。

4.1.2配重優(yōu)化

現(xiàn)澆梁體通過(guò)托架承受，墩身所受彎矩通過(guò)配重托架平衡。若采用重物配重延長(zhǎng)工期，增加費(fèi)用。現(xiàn)提出采用張拉鋼絞線平衡配重法，該方法施工簡(jiǎn)便、材料易取得、分級(jí)加載靈活、結(jié)構(gòu)安全可靠。

4.2平衡托架方案設(shè)計(jì)

過(guò)渡墩墩身橫橋向?qū)挾葍H為5.5m，而現(xiàn)澆段底板寬為6.5m。若在墩身上安裝托架，則托架上就需要安裝懸挑長(zhǎng)度為3.5m剛度大的分配梁。若將托架安裝在蓋梁上時(shí)，則懸挑長(zhǎng)度可以減小，同時(shí)相應(yīng)的成本大大減小。

4.2.1托架及模板系統(tǒng)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)已有材料將托架安裝在蓋梁上，在蓋梁澆筑時(shí)預(yù)留四個(gè)孔洞及8塊預(yù)埋鋼板。蓋梁澆筑完成后將9.0m長(zhǎng)整根I40b工字鋼穿過(guò)預(yù)留孔洞，在蓋梁預(yù)埋鋼板和通長(zhǎng)工字鋼間焊接I32a工字鋼。在已安裝焊接完成的托架上依次安裝落架沙桶、I32a工字鋼分配橫梁、[10槽鋼分配縱梁、1.5cm竹膠板及鋼側(cè)模，見圖4。

4.2.2托架受力分析

該托架系統(tǒng)共有4榀托架組成，每榀托架均受到2根分配橫梁的支反立和平衡鋼絞線的拉力，分配橫梁支反立計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖5。整體托架計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖6。通過(guò)對(duì)托架縱梁、斜撐及焊縫計(jì)算均滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

4.3方案實(shí)施

4.3.1托架安裝

該托架構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確，為了降低現(xiàn)場(chǎng)焊接難度在工廠制作斜撐時(shí)在其兩端焊接鋼板。這樣現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)提高了焊縫長(zhǎng)度，焊接更方便，質(zhì)量更容易得到保證。蓋梁混凝土澆筑后通過(guò)預(yù)留孔洞穿過(guò)I40b工字鋼縱梁，在縱梁和蓋梁預(yù)埋蓋板之間焊接I32a斜撐完成托架牛腿施工。

4.3.2托架預(yù)壓

托架安裝完成后設(shè)置千斤頂反壓架，利用千斤頂對(duì)托架進(jìn)行分級(jí)模擬施壓，以得到托架變形的各類技術(shù)參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)澆段施工。同時(shí)驗(yàn)證利用鋼絞線反向施壓做配重的安全可靠。

壓載完全模擬施工過(guò)程分三級(jí)壓載，第1級(jí)：載力為1.2倍底板混凝土的重量（模擬底板澆筑）；第2級(jí)：壓載力為1.2倍底板混凝土和腹板混凝土的總重量（模擬澆筑腹板）；第3級(jí)：壓載力為1.2倍底板、腹板和頂板混凝土的重量（模擬澆筑頂板）。加壓應(yīng)緩慢進(jìn)行，每級(jí)壓載完成后持荷2小時(shí)，觀察焊縫、鋼絞線、承臺(tái)錨固螺栓等部件有無(wú)異常情況，若有異常情況待查明原因采取相應(yīng)措施后在進(jìn)行加載。全部加載完24小時(shí)后再卸載，卸載按壓載的反向順序卸載。

4.3.3、模板安裝、鋼筋綁扎及混凝土澆筑

完成托架預(yù)壓實(shí)驗(yàn)后在蓋梁的墊石上安裝支座。在橫向分配梁上安裝縱向分配槽鋼，安裝底模、側(cè)模，底板及腹板鋼筋的綁扎，搭設(shè)內(nèi)模支架及內(nèi)模安裝，頂板及翼緣板鋼筋的綁扎。在鋼筋的綁扎過(guò)程中注意波紋管、預(yù)埋件、合攏用剛性連接預(yù)埋鋼板、合攏預(yù)留孔的施工。

混凝土采用分層對(duì)稱澆筑，混凝土澆筑與平衡張拉壓載交替進(jìn)行，混凝土澆筑及平衡張拉鋼絞線壓載過(guò)程中均要安排專人對(duì)托架變形、托架焊縫、鋼絞線、承臺(tái)錨固螺栓進(jìn)行觀察?；炷翝仓皬埨胶鈮狠d按如下進(jìn)行：①澆筑底板混凝土；②第一次平衡張拉（A1及A4點(diǎn)張拉力為35.8KN，A2及A3點(diǎn)張拉力為136.0KN）；③澆筑腹板混凝土；④第二次平衡張拉（A1及A4點(diǎn)張拉力為260.0KN，A2及A3點(diǎn)張拉力為200.3KN）；⑤澆筑頂板混凝土；⑥第三次平衡張拉（A1及A4點(diǎn)張拉力為369.1KN，A2及A3點(diǎn)張拉力為260.7KN）。張拉應(yīng)平衡對(duì)稱進(jìn)行，張拉完成后應(yīng)對(duì)錨具、夾片及鋼絞線采取防腐措施。

4、結(jié)束語(yǔ)

本現(xiàn)澆段的施工經(jīng)驗(yàn)，為類似現(xiàn)澆段施工提供了參考和借鑒，也為施工質(zhì)量控制提供了成熟的施工工藝 。山區(qū)及地質(zhì)條件復(fù)雜的高墩邊跨現(xiàn)澆段采用平衡托架法施工安全可靠、成本低及工期短等優(yōu)點(diǎn)，具較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：（1987年--），男，安徽池州人，從事橋梁施工及橋梁檢測(cè)工作