橋梁輔通航孔施工方案比較研究

劉 鋒

（廣西翔路建設(shè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530022）

0 引言

通航凈空，是指在跨越航道的建筑物下保證船舶安全航行的應(yīng)有凈空。包括通航凈高和通航凈跨。前者指最高通航水位以上至跨越航道建筑物以下之間的凈空高度；后者指最低通航水位時(shí)跨越航道建筑物墩柱間的凈空寬度。從航道上面跨越的橋梁稱為過(guò)河建筑物，過(guò)河建筑物的選址和布置都影響著航道的通過(guò)能力和船舶的航行安全，故對(duì)這些建筑物有著嚴(yán)格的要求和規(guī)定。萬(wàn)欣［1］以廣元嘉陵江雙線特大橋?yàn)楸尘?，研究了拱輔梁橋在施工和控制技術(shù)中的各種相關(guān)問(wèn)題，詳細(xì)介紹了拱輔梁橋的施工工藝，并分析了廣元嘉陵江雙線特大橋主梁輔通航孔的施工方案；童益明［2］以滬昆客專塘溪連續(xù)梁橋?yàn)檠芯勘尘埃Y(jié)合其施工過(guò)程，以計(jì)算機(jī)橋梁軟件理論分析技術(shù)，對(duì)高邊墩連續(xù)梁橋的輔通航孔施工控制技術(shù)進(jìn)行了初步分析與研究，結(jié)果表明該施工方案與技術(shù)能夠很好地滿足工程精度要求；邱訓(xùn)兵［3］通過(guò)分析橋梁施工方案的特點(diǎn)，對(duì)多種施工方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述；黃興強(qiáng)［4］針對(duì)目前已有的橋梁懸臂施工領(lǐng)域中所存在的問(wèn)題，提出了基于內(nèi)部控制的橋梁懸臂施工技術(shù)解決方案，對(duì)橋梁輔通航孔的施工中所采用的懸臂施工方案進(jìn)行了特定的分析，突破了以往施工方案中所遇到的技術(shù)難題。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)橋梁通航凈空下的施工方案進(jìn)行了諸多研究，而對(duì)輔通航孔施工方案探討較少，本文以某橋?yàn)楣こ贪咐尘?，分析“掛籃懸臂澆筑方案”和“鋼斜撐預(yù)制組拼頂推方案”兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，指導(dǎo)項(xiàng)目施工。目前，公路橋梁施工技術(shù)的應(yīng)用還存在諸多不足之處，影響了對(duì)公路橋梁施工質(zhì)量的控制，文章在簡(jiǎn)要分析橋梁施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁施工技術(shù)進(jìn)行分析，并具體討論橋梁施工技術(shù)的改進(jìn)策略，以期為橋梁施工水平的提升提供借鑒［5］。

1 工程概況

該橋主橋輔通航孔初步擬選用雙幅5孔64m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，對(duì)應(yīng)梁高是3．5m。64m跨徑連續(xù)梁可選施工方案眾多，有滿堂支架現(xiàn)澆、掛籃懸澆、移動(dòng)模架澆筑及中頂推施工等，但滿堂支架法及移動(dòng)模架法相較其它兩種工法明顯需要更大的經(jīng)濟(jì)投入，因此，本文主要對(duì)北主橋輔通航孔進(jìn)行了“掛籃懸臂澆筑方案”和“鋼斜撐預(yù)制組拼頂推方案”的分析比較。

2 方案簡(jiǎn)要介紹說(shuō)明

（1）掛籃懸臂澆筑方案。箱梁高度3．5m，箱梁底板厚28cm，箱梁頂板厚25cm，箱梁腹板厚50～70cm，翼緣懸臂長(zhǎng)3m，箱梁上緣寬17．5m，下緣寬8m，其跨中截面面積為13．980 7m2，箱梁采用 C50混凝土。

箱梁選用雙側(cè)方向預(yù)應(yīng)力的體系，彈性模量Ep＝1．95×105MPa，均采用兩端張拉，預(yù)應(yīng)力管道均采用預(yù)埋波紋管成孔，采用真空壓漿工藝灌漿，錨具采用OVM系列錨具。頂板鋼束布置以平彎線型為主，錨固于頂板承托內(nèi)。腹板束采用平豎彎結(jié)合，留在底板鋸齒板及梁端頭。橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用扁錨，交錯(cuò)單向張拉，采用3s15．2mm高強(qiáng)低松弛鋼絞線。

全橋共設(shè)8個(gè)0＃塊，6個(gè)中跨合攏段，4個(gè)邊跨合攏段。P86?！玃88a＃墩每個(gè)墩設(shè)置6對(duì)T構(gòu)懸澆箱梁塊段，懸臂澆注塊段長(zhǎng)度全部為4．0m。0＃塊在墩柱旁搭設(shè)臨時(shí)現(xiàn)澆支架，1?！?＃塊段待0＃塊施工完成后拼裝掛籃作為施工平臺(tái)。

掛籃施工的工藝流程為：右幅各墩0＃塊支架現(xiàn)澆施工→掛籃拼裝→掛籃預(yù)壓→掛籃對(duì)稱施工→合攏段施工→掛籃拆除、左幅各墩0＃塊支架現(xiàn)澆施工→掛籃左幅拼裝→掛籃預(yù)壓→掛籃對(duì)稱施工→合攏段施工。

此方案經(jīng)核算后預(yù)計(jì)施工所采用總鋼量為3 215．46t，工期是310d。

（2）鋼斜撐預(yù)制組拼頂推方案。其箱梁截面形式是單室單箱斜向腹板的箱形結(jié)構(gòu)。橫側(cè)方向?qū)?yīng)的預(yù)應(yīng)力擬采用GB／T5224－1995標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)度低松馳鋼絞線。

鋼斜撐預(yù)制組拼頂推法施工的工藝流程為：預(yù)制場(chǎng)→預(yù)制臺(tái)座及頂推臺(tái)座→臨時(shí)墩及各墩鋼管斜撐支架→滑道安裝→箱梁的模板進(jìn)行拼裝→對(duì)所鋪設(shè)的鋼筋捆綁扎牢→箱梁提前進(jìn)行預(yù)制→采用預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行施工→縱橋方向處頂部推箱梁→整體工作采用連續(xù)的預(yù)應(yīng)力施工模式。

箱梁預(yù)制頂推施工方案經(jīng)詳細(xì)核算后施工完整所需鋼材總量大約1 965．2t，總工期為238d。

（3）對(duì)上述兩種方案的上部構(gòu)造箱梁主要工程所需的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表1所示。其中，鋼絞線數(shù)量均包括箱梁橫向預(yù)應(yīng)力數(shù)量。

從表1中數(shù)據(jù)分析可知：掛籃懸澆方案上構(gòu)箱梁C50混凝土用方量約為9 822．4m3，比頂推方案的C50混凝土10 240m3約少400m3左右。但是掛籃懸澆方案s15．20mm鋼絞線總用量比頂推方案預(yù)應(yīng)力筋總用量還多27t左右，而且s15．20mm鋼絞線單價(jià)比 7mm平行鋼絲高出近1 000元／t。所以頂推方案預(yù)應(yīng)力筋的投入明顯比懸澆方案節(jié)省不少。

表1 上構(gòu)箱梁主要工程數(shù)量對(duì)比表

3 兩種施工方案比較

綜上所述，對(duì)以上兩種方案進(jìn)行詳細(xì)分析，可知其各有優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)主要從兩種方案的施工預(yù)計(jì)成本、施工完成所需工期以及施工技術(shù)的特點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)意義等因素進(jìn)行初步分析比較。

3．1 施工成本比較

3．1．1 箱梁掛籃懸澆施工材料計(jì)劃數(shù)量

全橋材料合計(jì)：鋼材的重量3 215．46t，木方接近103．86m3，δ18mm竹膠板995m2。

3．1．2 鋼斜撐預(yù)制組拼頂推施工材料計(jì)劃數(shù)量

全橋施工總用鋼量：1 965．2t；施工完成所需要的混凝土量接近1 005m3；木方總用量為8m3。

3．2 預(yù)計(jì)施工工期比較

3．2．1 箱梁掛籃懸澆施工進(jìn)度計(jì)劃

采用該種方案初步完成施工所需要總工期為310d。

3．2．2 鋼斜撐預(yù)制組拼頂推施工進(jìn)度計(jì)劃

箱梁預(yù)制頂推施工的總工期是238d。

3．3 施工特點(diǎn)比較

3．3．1 箱梁掛籃懸澆施工特點(diǎn)和意義

箱梁掛籃懸澆施工工藝非常成熟，在懸澆橋梁施工中64m跨徑的橋梁屬于較小跨徑，施工難度相對(duì)較小。

3．3．2 鋼斜撐預(yù)制組拼頂推施工特點(diǎn)和意義

箱梁預(yù)制頂推施工對(duì)工藝要求較高，64m跨徑混凝土橋梁且在跨中不設(shè)臨時(shí)墩進(jìn)行頂推施工屬于技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)我國(guó)先例。

3．4 總結(jié)

（1）從兩種施工方案的上構(gòu)箱梁工程數(shù)量來(lái)看，“頂推方案”的預(yù)應(yīng)力用量要比“懸澆”方案預(yù)應(yīng)力用量節(jié)省許多，再有 7mm高強(qiáng)鋼絲束比s15．20mm鋼絞線單價(jià)低很多，故“頂推方案”單從上構(gòu)箱梁的工程數(shù)量上便可體現(xiàn)出其經(jīng)濟(jì)性。再者，除去工程數(shù)量外，概算中“頂推法”基價(jià)定額又比深水中的“懸澆法”基價(jià)定額低出許多，更加能體現(xiàn)出“頂推方案”的經(jīng)濟(jì)性。

（2）單從施工設(shè)備投入來(lái)看，頂推施工方案用鋼量較 少 （頂 推 用 鋼 量1 965．2t，掛 籃 用 鋼 量 為3 215．46t），兩者相差1 300t左右。但其它如四氟板及千斤頂?shù)韧度胼^大，因此預(yù)制頂推方案可能增加施工成本。

（3）從工期方面來(lái)看，在搭設(shè)頂推平臺(tái)的同時(shí)可以提前修建預(yù)制場(chǎng)，預(yù)制場(chǎng)完成之后即可開(kāi)始預(yù)制，也就是說(shuō)可以提前進(jìn)入實(shí)體施工，增加預(yù)制臺(tái)座則可以加快施工進(jìn)度，對(duì)總工期的保證非常有利。按照施工方案的安排，在不出現(xiàn)意外情況的前提下，掛籃施工總工期需要310d，而預(yù)制頂推法施工只需要238d。

（4）從施工組織上來(lái)看，采用頂推施工，大部分工作是在陸地上進(jìn)行，大量材料無(wú)需通過(guò)棧橋運(yùn)輸以及吊車吊裝，避開(kāi)了與89?！?0＃墩滿堂支架現(xiàn)澆箱梁以及主墩施工相沖突的問(wèn)題，掛籃懸澆施工則反之。

（5）從外觀以及內(nèi)在質(zhì)量上看，預(yù)制頂推施工的效果有著明顯的優(yōu)勢(shì)。采用掛籃施工，根據(jù)以往施工的經(jīng)驗(yàn)，要保證等截面箱梁底板線形的順暢難度非常之大，必須花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行計(jì)算、調(diào)整、驗(yàn)算等，如此一來(lái)施工進(jìn)度將受到影響，勢(shì)必會(huì)影響到輔通航孔上構(gòu)施工的總體工期；同時(shí)由于機(jī)械操作人員工效不高而導(dǎo)致施工成本的增加；另外在每一跨必須留出合攏段（邊跨合攏4個(gè)、跨中合攏6個(gè)），線形要求非常高，而且合攏段對(duì)外界氣溫的要求非常高，等待合攏氣溫也是影響工期的因素之一。而預(yù)制頂推施工則效果要好得多，一方面預(yù)制對(duì)內(nèi)在質(zhì)量的保證優(yōu)勢(shì)明顯，外觀質(zhì)量也容易控制；另一方面在拼裝以及現(xiàn)澆濕接縫的過(guò)程中可以更好地控制線形，保證外觀質(zhì)量，且不存在合攏段，更有利于控制全橋線形。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)前述方案比較，在上構(gòu)箱梁主要工程數(shù)量方面，“頂推方案”比“懸澆方案”要節(jié)省許多；施工設(shè)施投入方面，預(yù)制頂推有可能增加施工成本；在施工工期方面，預(yù)制頂推具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，雖然輔通航孔施工工期在全橋總工期中不是節(jié)點(diǎn)工期，但水上橋梁施工受水文及天氣影響較大，若采用預(yù)制頂推施工則可以盡量減少其影響，以保證總工期的要求；在施工工藝方面，掛籃懸澆施工更為成熟，預(yù)制頂推施工工藝要求相對(duì)較高，但預(yù)制頂推箱梁能有效地控制箱梁線型及外觀質(zhì)量，且64m跨徑混凝土橋梁在跨中不設(shè)臨時(shí)墩進(jìn)行頂推施工屬于國(guó)內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新，可創(chuàng)國(guó)家先例。