徐明高速公路淮河橋上部結(jié)構(gòu)施工方案對(duì)淮北大堤影響分析

程誠(chéng)

徐明高速公路淮河橋上部結(jié)構(gòu)施工方案對(duì)淮北大堤影響分析

程誠(chéng)

一、基本情況

1.橋梁概況

徐明高速公路淮河特大橋位于五河縣頭鋪鎮(zhèn)和小溪鎮(zhèn)境內(nèi)，自北往南分別跨越淮北大堤、淮河主河道和花園湖行洪區(qū)，起訖點(diǎn)樁號(hào)為K116+067.5～K119+369.5，全長(zhǎng)3302m。

主橋跨越淮河主河道，跨徑布置為246m+125m，采用獨(dú)塔雙索面塔墩梁固結(jié)體系，主梁主跨為鋼箱梁，副跨為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，采用分離式斷面，左右幅通過(guò)橫梁聯(lián)系，主梁全寬33.25m，梁高3.2m，主塔采用方尖碑式混凝土塔柱，塔高150.3m，下部采用承臺(tái)及群樁基礎(chǔ)。橋梁軸線的法線方向與淮河水流流向的交角為0°，通航孔由主橋246m的主跨跨越，南岸花園湖行洪堤由邊跨跨越，全橋滿足通航凈寬、凈空要求。

北岸跨淮北大堤引橋采用32.5m+60m+32.5m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面直腹板連續(xù)箱梁，為雙幅單箱單室箱型截面，箱梁梁高按二次拋物線變化，墩頂根部梁高3.3m，跨中梁高1.6m，單幅箱梁頂板寬度13.125m,底板寬度7.0m，腹板厚50cm，頂板厚28cm，底板厚30～60cm；其他引橋均采用40m等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，北岸引橋長(zhǎng)768m，南岸引橋長(zhǎng)2163m。橋梁下部為鋼筋混凝土實(shí)體花瓶墩，跨堤引橋主墩基礎(chǔ)采用兩根直徑2.5m的鉆孔灌注樁，過(guò)渡墩基礎(chǔ)采用兩根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，均按摩擦樁設(shè)計(jì)；北引橋橋墩基礎(chǔ)采用4根直徑1.5m的鉆孔灌注樁，均按摩擦樁設(shè)計(jì)，南引橋橋墩基礎(chǔ)采用2根直徑2.0m的鉆孔灌注樁，根據(jù)地勘資料，分別按摩擦樁和嵌巖樁設(shè)計(jì)。

2.淮北大堤渦下段

淮北大堤渦下段上起安徽省懷遠(yuǎn)縣渦河口，下至江蘇省下草灣攔河壩，全長(zhǎng)約123.69km，是淮河干流中游最重要的堤防之一，渦東堤圈保護(hù)面積7429km2，耕地591萬(wàn)畝，人口318萬(wàn)?；幢贝蟮虦u下段堤防等級(jí)為1級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，標(biāo)準(zhǔn)斷面為：堤頂按設(shè)計(jì)洪水位超高2.0m，堤頂寬10m，外坡1∶3，內(nèi)坡堤頂以下3m處設(shè)2m寬平臺(tái)，平臺(tái)以上邊坡1∶3，平臺(tái)以下邊坡1∶5。

徐明高速淮河特大橋相應(yīng)淮北大堤樁號(hào)74+430，橋址處淮河百年一遇設(shè)計(jì)防洪水位20.40m。實(shí)測(cè)淮北大堤斷面堤頂高程22.80m，堤頂寬8.9m；外坡1∶2.88，內(nèi)坡無(wú)明顯平臺(tái)，堤頂以下3.15m至堤頂邊坡1∶3.23，3.15m以下邊坡1∶5.65，現(xiàn)狀堤防斷面滿足標(biāo)準(zhǔn)斷面要求。堤防迎水坡建有現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡，護(hù)坡封頂在設(shè)計(jì)洪水位以上1.0m，坡面其他部位為草皮護(hù)坡；堤頂建有混凝土防汛道路，路面寬6.0m。

3.緣由

徐明高速公路淮河特大橋設(shè)計(jì)跨淮北大堤采用32.5m+60m+32.5m連續(xù)箱梁，其中跨堤第9跨箱梁的8#、9#橋墩已施工完畢，由于橋墩結(jié)構(gòu)未按箱梁掛藍(lán)施工工藝設(shè)計(jì)，現(xiàn)無(wú)法滿足掛藍(lán)施工要求，只能采用滿堂支架施工方案。

二、跨淮北大堤連續(xù)箱梁施工方案

1.滿堂支架

根據(jù)現(xiàn)澆箱梁跨徑大、結(jié)構(gòu)對(duì)稱、變截面端部厚、跨中薄的特點(diǎn)，施工方案擬采用梁體分段現(xiàn)澆、張拉，設(shè)置臨時(shí)支撐，充分利用墩身對(duì)稱受力，減少跨中豎向支撐力，從而減輕對(duì)大堤的影響。具體澆筑次序：第一次澆筑靠墩身兩側(cè)部位（各長(zhǎng)11m，澆筑完畢進(jìn)行鋼絞線張拉施工）；第二次澆筑跨中兩段（各長(zhǎng)16m，澆筑完畢進(jìn)行鋼絞線張拉施工）；第三次澆筑合攏段（3段，各長(zhǎng)2m，澆筑完畢整體鋼絞線張拉施工）。滿堂腳手采用碗扣支架，支架立桿、水平桿、斜撐均采用5cm鋼管，立桿縱向布置間距靠橋墩兩側(cè)16.5m內(nèi)為0.6m，中間為0.9m，橫橋向間距0.9m；碗扣支架按規(guī)范要求設(shè)置剪刀撐，使之形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；碗扣支架頂端橫橋向布設(shè)10cm×15cm方木，其上縱向再布設(shè)10cm×10cm方木，最后滿鋪1.5cm竹膠板作為箱梁底模。立桿底部設(shè)置可調(diào)底座，上端包括可調(diào)螺桿，采用U形頂托支撐在模板主肋的底部。

考慮施工期淮北大堤堤頂交通不得中斷，在滿堂支架堤頂部位設(shè)置通道，采用φ800@3000鋼管支柱，支柱頂部順堤向架設(shè)50工字鋼，工字鋼上橫堤向架設(shè)專用橫梁，橫梁上設(shè)滿堂支架。通道寬4.5m，凈空5.3m，滿足防汛交通要求。

2.堤坡硬化處理

根據(jù)施工項(xiàng)目部現(xiàn)澆箱梁支架計(jì)算書(shū)，碗扣滿堂支架立柱荷載最大：堤坡12.1kN、堤頂16.9kN，換算成單位面積荷載分別為22.4kN/m2和31.3kN/m2，滿堂支架荷載并不大，均小于淮北大堤堤身土允許承載力120～150kN/m2，不會(huì)造成堤身受力破壞。但由于現(xiàn)澆箱梁施工過(guò)程中對(duì)模板支架變形控制要求十分嚴(yán)格，為有效減小支架基礎(chǔ)變形，需進(jìn)行地基處理。常規(guī)處理方法：清除地表20cm浮土，戧灰處理地基80cm，分層整平壓實(shí)，表面壓實(shí)度達(dá)到95%以上，再用10cm混凝土封面處理。鑒于跨堤段地基為堤身，無(wú)法按常規(guī)進(jìn)行戧灰處理，且斜坡面不利支架立桿底座穩(wěn)定和傳力，需做特殊處理。

根據(jù)上述箱梁施工方案，跨堤立桿縱向布置間距為0.6m和0.9m，設(shè)計(jì)沿堤坡修筑硬化臺(tái)階，臺(tái)階寬度對(duì)應(yīng)上部立桿布置分別取0.6m和0.9m，立桿底座位于臺(tái)階中部，保證底座支撐穩(wěn)定和受力安全?？紤]淮北大堤整潔美觀和標(biāo)準(zhǔn)化管理需要，堤坡硬化為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，箱梁澆筑完成后應(yīng)予拆除，綜合施工及使用條件，背水坡面選擇M5漿砌片石結(jié)構(gòu)，為保證整體受力安全，要求臺(tái)階肋板厚度不小于0.2m；迎水側(cè)現(xiàn)有混凝土護(hù)坡經(jīng)歷2003年和2007年大水沖刷，底部可能淘空，為安全計(jì)，建議將現(xiàn)有護(hù)坡拆除，迎水坡面做0.5m厚水泥土處理墊層，其上再澆筑C10混凝土臺(tái)階。背水植草坡面需先做平均厚度0.15m清基，順坡面壓實(shí)，再砌筑臺(tái)階。現(xiàn)澆混凝土、漿砌片石砌筑后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，臺(tái)階強(qiáng)度達(dá)0.5MPa方可上人立排架，達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度才能現(xiàn)澆箱梁。

三、穩(wěn)定計(jì)算

1.堤防抗滑穩(wěn)定分析

（1）計(jì)算條件

根據(jù)《徐州至明光高速公路五河淮河公路橋防洪評(píng)價(jià)報(bào)告》中工程地質(zhì)勘察報(bào)告，堤身土質(zhì)以輕粉質(zhì)壤土、砂壤土為主，堤基上部為砂壤土、輕粉質(zhì)壤土壤土，下部為輕粉質(zhì)壤土、中、重粉質(zhì)壤土、砂層等互層，且分布不均。選取大橋軸線現(xiàn)狀斷面進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。地基基本情況見(jiàn)表1。

本次重點(diǎn)復(fù)核現(xiàn)澆箱梁滿堂支架對(duì)堤坡穩(wěn)定影響，考慮施工期為汛后枯水期，歷時(shí)較短，橋位處堤腳灘地高程約18.00m，相對(duì)較高，計(jì)算時(shí)取內(nèi)外無(wú)水。

（2）計(jì)算方法

依據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）中有關(guān)堤防抗滑穩(wěn)定計(jì)算計(jì)算的規(guī)定，選用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所研制的《土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)(HH-slopev1.3)》計(jì)算程序，對(duì)淮北大堤進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析。

表1 堤防土質(zhì)特性表

表2 堤防抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

表3 接觸面抗滑穩(wěn)定計(jì)算成果表

（3）計(jì)算結(jié)果

按計(jì)算條件所選定的斷面和計(jì)算方法所確定的計(jì)算理論，根據(jù)地質(zhì)勘探資料對(duì)堤基進(jìn)行抗滑穩(wěn)定分析，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

2.沿硬化坡面穩(wěn)定分析

依據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL265-2001，接觸面抗滑計(jì)算公式：

式中：Kc—抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

G—作用在堤防上的全部縱向荷載；

H—作用在堤防上的全部水平方向荷載；

f—基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，迎水坡為土基與混凝土面，背水坡為土基與漿砌石面，均取f=0.40。

接觸面抗滑計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

四、對(duì)淮北大堤影響分析及補(bǔ)救措施

由上述分析計(jì)算，跨堤現(xiàn)澆箱梁滿堂支架方案施工不會(huì)造成淮北大堤堤坡穩(wěn)定性破壞，但堤坡支架底座臨時(shí)硬化處理破壞了橋位處堤容堤貌，影響堤防標(biāo)準(zhǔn)化管理，橋梁施工完成后應(yīng)予補(bǔ)救恢復(fù)。

迎水側(cè)混凝土臺(tái)階與該段上下游護(hù)坡面不一致，應(yīng)予拆除，水泥土墊層可予保留，作為堤防的防滲層，其上做碎石墊層，重新澆筑C20混凝土護(hù)坡，結(jié)構(gòu)層及坡面分縫、排水等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均同原混凝土護(hù)坡。

植草坡面在漿砌片石硬化臺(tái)階拆除，砂漿、碎石等建筑垃圾清除干凈后，貼坡加培20cm厚粉質(zhì)壤土以恢復(fù)原堤防斷面，為防止沖刷，新加坡面需壓實(shí)，待開(kāi)春后鋪狗牙根草皮護(hù)坡。

在堤頂通道上下游應(yīng)完善交通安全防護(hù)措施，施工期加強(qiáng)交通管制。

施工期應(yīng)加強(qiáng)堤防巡查和變形觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常情況，第一時(shí)間上報(bào)河道主管部門(mén)，以便及時(shí)采用處理措施，確保堤防及橋梁施工安全

（作者單位：安徽省淮河河道管理局233000）