跨沈海高速某現(xiàn)澆梁無中支墩支架施工技術(shù)

許智林

(中鐵十七局集團第六公司有限公司 福建廈門 361000)

1 工程概況

1.1 總體概況

湄渝高速跨沈海高速段路線全長2.628km，設(shè)計為雙向六車道高速公路，行車速度100km/h，主要工程內(nèi)容為0.5座黃石高架橋和1座三江口樞紐互通，并通過三江口樞紐互通與既有雙向八車道沈海高速公路拼寬相接，如圖1所示。

圖1 湄渝高速與沈海高速交叉平面示意圖

1.2 跨沈海高速現(xiàn)澆梁簡介

三江口樞紐互通A、C匝道橋的現(xiàn)澆梁，上跨沈海高速公路，全部為單箱雙室結(jié)構(gòu)。A匝道1號橋現(xiàn)澆梁高1.8m，頂寬13m，底寬9m，第8聯(lián)(第25～27跨)長84m，跨徑布置為(27m+30m+27m)，其中第27跨上跨沈海高速右幅橋梁，斜交角度108°，最小梁底凈高6.03m；第9聯(lián)(第28～30跨)長78m，跨徑布置為(24m+30m+24m)，其中第29跨上跨沈海高速左幅路基，斜交角度92°，最小梁底凈高6.61m。

C匝道2號橋現(xiàn)澆梁高1.8m，頂寬10.5m，底寬6.5m，第3聯(lián)(第10～12跨)長82.1m，跨徑布置為(25.9m+30.3m+25.9m)，其中第11跨上跨沈海高速左幅路基，斜交角度104°，最小梁底凈高6.01m；第4聯(lián)(第13～15跨)長82.1m，跨徑布置為(25.9m+30.3m+25.9m)，其中第14跨上跨沈海高速右幅橋梁，斜交角度80°，最小梁底凈高6.18m。

1.3 地質(zhì)情況

該項目位于莆田東部沿海，屬沖海積平原地貌，全線河道及池塘眾多。施工區(qū)位于歐亞大陸板塊東南緣，瀕臨太平洋板塊，閩東南濱海斷隆帶內(nèi)，未見該斷裂次極構(gòu)造發(fā)育，但風(fēng)化沉積層較厚，場地埋深20.0m范圍內(nèi)局部存在細砂、中砂和流塑狀淤泥。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭示，施工區(qū)地表主要上覆第四系填土層(Q4me)；第四系全新統(tǒng)長樂組沖海積層(Q4al-m)粉質(zhì)粘土、淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉土、細砂、中砂；第四系沖洪積層(Q4al+pl)卵礫石；第四系殘積層(Qel)殘積砂質(zhì)粘性土；下伏燕山期早期侵入二長花崗巖(ηγ52)、輝綠巖脈(β)及其風(fēng)化層，其中淤泥及軟弱土層厚達15m～20m。

2 現(xiàn)澆梁無中支墩支架施工技術(shù)

2.1 支架設(shè)計

2.1.1支架體系分析

由于現(xiàn)澆梁所在范圍的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，軟基淤泥層較厚，且跨沈海高速公路的橋墩高度大都在11m～18m之間，采用普通的碗扣支架安全風(fēng)險大，基礎(chǔ)處理費用高。因此，現(xiàn)澆梁支架設(shè)計基本上都是采用鋼管貝雷支架，鋼管樁打入土體19m～23m深，以卵礫石層作為基底持力層[1]。

受沈海高速公路右幅的橋梁結(jié)構(gòu)影響，業(yè)主及設(shè)計單位不允許在老橋上設(shè)支墩，因此，A匝道1號橋第8聯(lián)第27跨(以下簡稱A1-27)和C匝道2號橋第4聯(lián)第14跨(以下簡稱C2-14)現(xiàn)澆梁支架必須采用單跨貝雷梁直接跨越沈海高速右幅橋梁。同時，受現(xiàn)澆梁凈高影響和貝雷梁支架高度限制，施工過程需要臨時封閉沈海高速右幅橋梁，改左幅路基為雙向四車道行駛。

2.1.2支架初步設(shè)計

在A1-27和C2-14跨的現(xiàn)澆梁單跨貝雷梁支架初步設(shè)計中，考慮了3種方案[2]。由于A1-27跨現(xiàn)澆梁與沈海高速右線橋梁斜交角度最大，橋墩距離老橋最近，設(shè)計和施工難度最大。本文以該跨為例進行介紹。

方案一，采用單層加強玄桿貝雷梁作為縱梁，3排一組，與老橋垂直，梁底施打2排鋼管樁基礎(chǔ)，間距2m～2.5m，鋼管樁與老橋翼緣板平行，貝雷梁單跨跨度21.5m。此方案跨度相對較小，但需要投入22根鋼管樁的施工時間較久，受力相對較不穩(wěn)定，且單層加強玄桿貝雷梁跨中擾度較大，施工過程不好控制。

方案二，采用雙層普通型貝雷梁作為縱梁，3排一組，與現(xiàn)澆梁平行布置，鋼管立柱大部分直接立在承臺上，間距2m，立柱與現(xiàn)澆梁垂直布置，貝雷梁單跨跨度為23.7m～24.9m。此方案受A匝道橋橋墩與老橋斜交且距離較近影響，最靠近老橋的1根鋼管立柱無法直接立在原位置，只能偏移到老橋翼緣板外側(cè)，并在承臺外側(cè)補打1根鋼管樁協(xié)助受力；同時，延伸一排雙拼I45型鋼到原有的雙拼I45型鋼橫梁下方作為受力支點。補打的2根鋼管樁與承臺上的鋼管立柱焊接在一起，形成整體受力。

方案三，參考福州機場高速公路新店互通匝道橋現(xiàn)澆梁的上承式貝雷梁支架設(shè)計方案，采用鋼管立柱做支撐，3組12排單層加強玄桿貝雷梁做橫梁，11組22排雙層加強玄桿貝雷梁作為縱梁，搭設(shè)在現(xiàn)澆梁上方，通過Φ32精軋螺紋鋼作為受拉桿件吊在現(xiàn)澆梁下方，用I28型鋼作縱向分配梁，I20型鋼作橫向分配梁，分配梁上面鋪設(shè)現(xiàn)澆梁模板。此方案在正式施工時可以確保正常通車，但支架搭設(shè)階段也需要進行臨時改道，施工難度大，工期長，成本高。故該方案僅作為參考方案。

2.1.3方案選擇

考慮到3個方案都需要臨時封閉沈海高速公路半幅進行改道，為了盡量減少對原有高速公路的干擾，因此，安全和工期是作為方案選擇的最重要參考因素，成本為相對次要參考因素。經(jīng)過綜合比選，項目部最終確定采用安全性強、工期最短、同時成本最低的方案二進行施工(表1)。

2.2 支架施工

2.2.1鋼管樁施工

根據(jù)設(shè)計方案二，支架體系主要是以承臺為基礎(chǔ)。C2-14跨的立柱受老橋影響較小，可以全部立在承臺上，但A1-27跨的2個橋墩各有1根鋼管立柱被老橋干擾，無法立在原位置。因此，各補打1根鋼管樁協(xié)助受力。鋼管樁基礎(chǔ)用D60型振動錘下沉，打入地面以下約19m～23m深，以卵礫石層為基底持力層。鋼管樁基礎(chǔ)前期施工時已經(jīng)經(jīng)過單樁荷載試驗驗證，持力結(jié)果符合設(shè)計驗算和規(guī)范要求。

2.2.2鋼管立柱和橫梁施工

鋼管立柱直接立在承臺上，間距4m，通過預(yù)埋鋼板和螺栓與承臺連接。鋼管立柱縱橫向采用I18工字鋼焊接，斜向采用[14槽鋼焊接形成剪刀撐，縱橫向連接和剪刀撐間隔3m設(shè)1道，所有連接處全部滿焊，確保鋼管立柱結(jié)構(gòu)受力整體穩(wěn)定。靠近現(xiàn)澆梁梁端鋼管立柱只有1排，無法進行縱向連接，所以，采用抱箍形式，把鋼管立柱固定在墩柱上面[3]。

表1 跨沈海高速現(xiàn)澆梁無中支墩支架方案比選表

圖2 臨近老橋的鋼管立柱和橫梁施工圖

A1-27跨最靠近老橋的1根鋼管立柱與其余4根鋼管立柱不在一條線上，只能依靠承臺外側(cè)補打的1根鋼管樁協(xié)助受力，承臺上的鋼管立柱與承臺外的鋼管樁焊接在一起，形成整體受力。

鋼管立柱的橫梁采用雙拼I45的工字鋼，間隔1m焊接1道10cm長的焊縫，形成整體作為貝雷梁的橫墊梁。偏移的1根鋼管立柱和補打的1根鋼管樁頂上同時延伸一排雙拼I45型鋼到原有的雙拼I45型鋼橫梁下方作為受力支點(圖2)。

2.2.3貝雷梁拼裝

(1)雙層貝雷梁布置情況

跨沈海高速的單跨雙層貝雷梁布置，主要有2個影響因素：一是由于A1-27和C2-14跨現(xiàn)澆梁處于曲線段，且橋墩都是正交結(jié)構(gòu)。因此，相鄰的2個橋墩不是平行的，而鋼管立柱直接立在承臺上，導(dǎo)致整個支架體系成梯形結(jié)構(gòu)；二是由于承臺上的鋼管立柱和橫梁距離橋墩和蓋梁很近，貝雷梁的長度沒有多余的調(diào)整空間。

考慮到上述因素，單跨雙層貝雷梁布置過程中采用了一部分非標(biāo)貝雷梁進行長度調(diào)整(圖3)，并提前跟廠家定制?，F(xiàn)場實際施工過程中，2跨支架共投入非標(biāo)貝雷片54片，其中0.5m 6片，1m 30片，1.5m 6片，2m 12片，調(diào)整效果比較理想。

(2)雙層貝雷梁拼裝

A1-27和C2-14跨雙層貝雷梁都是7組，每組3排，其中A1-27跨需要拼接貝雷片378片，C2-14跨需要拼接貝雷片426片。由于貝雷梁需要在高速公路改道后才能安裝，為盡量縮短安裝時間，在改道之前先把單層貝雷梁拼接好，改道完用2臺50t吊車直接吊裝，3d時間就全部安裝到位。

圖3 跨沈海高速單跨雙層貝雷梁布置圖

單層貝雷梁拼接時，用90cm標(biāo)準(zhǔn)花架連接每組的3排，間隔3m連接一道，上下層之間采用高強度螺栓連接。由于支架為梯形結(jié)構(gòu)，貝雷梁組與組之間無法再用花架連接，為確保雙層貝雷梁的整體穩(wěn)定性，在貝雷梁頂和梁底采用[14cm的槽鋼作為橫向連接系，每3m設(shè)1道，在槽鋼上鉆孔，用螺栓固定在貝雷片的螺栓孔上，同時用U型卡扣把每組貝雷梁端頭固定在工字鋼橫梁上(圖4)。

(槽鋼連接) (端頭固定)圖4 雙層貝雷梁連接固定施工圖

2.2.4梁底橫坡調(diào)整

跨沈海高速的現(xiàn)澆梁位于曲線上，橫坡通過梁體直接調(diào)整，梁頂和梁底的橫坡都是6%，施工難度大，為確保施工和拆除安全，最終采用的方案是在[18cm槽鋼上焊接碗扣鋼管，安裝碗扣頂托的方式進行梁底橫坡調(diào)整。具體實施方法：橫向在每排槽鋼上鉆孔并焊接11根鋼管，鋼管間距為0.9m，相鄰的鋼管高差為0.054m，安裝完頂托后，9m寬的底板即可直接調(diào)整出54cm的高差，也就是6%的橫坡?？v向鋼管間距分為2種，普通位置間距0.9m，箱室端頭兩側(cè)2m范圍的鋼管間距0.6m，所有碗扣鋼管縱橫向用鋼管扣件連接成整體。

2.3 支架拆除

2.3.1拆除順序

松動碗扣頂托→拆除現(xiàn)澆梁模板→移除分配梁→解除雙層貝雷梁連接→貝雷梁移出梁底→貝雷梁分層吊卸→拆除雙拼I45橫梁→解除鋼管立柱和鋼管樁連接→拆除鋼管立柱→拔除鋼管樁

2.3.2雙層貝雷梁拆除

支架拆除是一道艱難的工序，特別是大跨度雙層貝雷梁支架體系拆除，在雙層貝雷梁的移除和吊卸過程中安全風(fēng)險極大。

受該工程的現(xiàn)澆梁底操作空間較小影響，傳統(tǒng)的吊卸施工無法確保安全。項目部經(jīng)過多方搜集資料和研究探討，最終確定采用“搬運小坦克”的方法，緩慢移除每組雙層貝雷梁，再進行分層吊運卸架。具體施工步驟如下：

(1)考慮到支架為梯形結(jié)構(gòu)，首先要在貝雷梁之間設(shè)置一個輔助橫梁，與原有的一個橫梁平行，確保貝雷梁平行移動(圖5)。

圖5 輔助橫梁施工

(2)制作一個臨時鋼管立柱，上面放千斤頂臨時頂升貝雷梁，然后在每組貝雷梁與橫梁的4個點上放置4個搬運小坦克(圖6)。

圖6 千斤頂臨時頂升施工

(3)在2個橫梁和貝雷梁受力的位置，綁上2個葫蘆和拉索，即可開始移動雙層貝雷梁。需要注意的是，2個橫梁上的葫蘆和拉索必須同步拉動，確保平行移動，移動過程還要有專人在外側(cè)指揮和檢查，發(fā)現(xiàn)不同步時馬上停止整改。

(4)每組雙層貝雷梁移出現(xiàn)澆梁底板影響線1m以外停止移動，然后，解除上下層貝雷梁的連接，用2臺50t吊車把貝雷梁分層吊運開。

3 結(jié)語

通過詳細的資料收集，方案設(shè)計和論證，以及加強施工過程管控，安全順利完成了該跨沈海高速現(xiàn)澆梁無中支墩支架的施工，取得了較大的安全效益、社會效益和經(jīng)濟效益。在施工過程中總結(jié)了以下經(jīng)驗：

(1)鋼管立柱盡量立在承臺上，不但節(jié)省基礎(chǔ)處理費用，受力也更加穩(wěn)定。

(2)采用鋼管樁協(xié)助鋼管立柱共同受力的方法，可以有效解決新橋橋墩距離老橋太近導(dǎo)致的個別鋼管立柱無法與其它鋼管立柱在一條直線上的問題。

(3)采用雙層貝雷梁安全可靠，擾度較小，對控制現(xiàn)澆梁預(yù)拱度更好掌握。

(4)在跨度受到限制的情況下，特別是跨線橋的支架體系和梯形結(jié)構(gòu)支架體系中，非標(biāo)貝雷梁可以起到很好的調(diào)解作用。

(5)采用[18cm槽鋼和碗扣頂托調(diào)整現(xiàn)澆梁梁底橫坡的方式，施工過程安全可控，且安裝和拆除較為方便，可以有效縮短施工時間。

(6)搬運小坦克雖然施工緩慢，但是安全可靠，對梁體基本沒有損傷，對于凈高受限的支架體系更具有實用性。