動車先特大橋門式墩帽梁支架施工技術(shù)

殷 寶

(中交第三航務(wù)工程局有限公司交建工程分公司，上海 200940)

0 前 言

跨主線門式墩帽梁一般采用碗扣式支架、工字鋼支架組成的支撐系統(tǒng)，同時該支撐系統(tǒng)支架底部需再設(shè)置防護(hù)棚架等。但是該系統(tǒng)具有工序多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和安全風(fēng)險大等缺點。結(jié)合魯南高鐵動車線特大橋門式墩帽梁施工的實例，對貝雷梁及雙拼I56工字鋼或鋼管為主支撐，貝雷梁(立柱頂部設(shè)置鋼墊板)分塊吊裝至立柱的上橫梁上，然后增設(shè)方木和工字鋼等材料構(gòu)成整個支架系統(tǒng)。門式墩帽梁施工結(jié)束后貝雷片不用重新組裝分片吊入指定位置。與其他施工方法相比，該施工方法具有施工周期短、結(jié)構(gòu)安全可靠、操作簡單等特點，還具有較高的抗干擾性、經(jīng)濟(jì)價值和社會效益明顯等優(yōu)勢[1]。

1 工程簡介

本文所探討項目為魯南高鐵動車線特大橋(中心里程為DZDK2+070)，其中左線31#門式橋墩與新建魯南高鐵沂河特大橋(正線DK93+532.966處)以13°角度上跨立交，跨新建魯南高鐵沂河特大橋(正線)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的是預(yù)制簡支箱梁，采用鉆孔樁承臺基礎(chǔ)、門式橋墩作為下部結(jié)構(gòu)；左線32#門式橋墩與新建魯南高鐵沂河特大橋(正線DK93+564.97處)以5°角度上跨立交，跨新建魯南高鐵沂河特大橋(正線)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用32 m預(yù)制簡支箱梁，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鉆孔樁承臺基礎(chǔ)、門式橋墩；左線38#、40#門式橋墩與既有公路干渠線分別以19°、16°上跨立交，跨既有公路干渠線上部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用32 m預(yù)制簡支箱梁，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鉆孔樁承臺基礎(chǔ)、門式橋墩；右線37#、38#、39#門式橋墩與既有公路干渠線分別以22°、24°、18°角度上跨立交，跨既有公路干渠線上部結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣采用32 m預(yù)制簡支箱梁，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鉆孔樁承臺基礎(chǔ)、門式橋墩。

2 施工特性以及存在的難點

2.1 施工特性

1)施工工期短：可實現(xiàn)在場外進(jìn)行拼裝，不占用施工場地和施工時間，多個工序可同時進(jìn)行。

2)使用材料少：通過使用鋼管立柱和貝雷梁桁架所組成的平臺，該平臺的支撐系統(tǒng)一般是使用普通模板，這樣一來減少了鋼管以及其他物料的使用，同時該工序結(jié)束后貝雷梁還可以再次使用。

3)安全性高：性能可靠、貝雷梁桁架、平臺受力明確，但是當(dāng)腳手架一次搭設(shè)完成后還存在一定的安全隱患，同時安全檢查難度大，可將具有可靠安全防護(hù)的作業(yè)條件替換傳統(tǒng)的高空作業(yè)的高支模。

4)良好的經(jīng)濟(jì)性：支架基礎(chǔ)利用承臺效率高，降低了搭設(shè)滿堂支架所需要的鋼管立柱基礎(chǔ)和硬化地面的施工費用，同時基礎(chǔ)沉降控制也較為容易。

2.2 施工的難點

1)該魯南高鐵動車線，門式墩與主線斜交且斜交角度較大，承臺基礎(chǔ)距主線擋砟墻最小距離只有0.6 m，施工安全壓力較大。

2)動車線31#及32#門式墩與沂河特大橋主線存在交叉作業(yè)，主線上有大型施工車輛通行，門式墩施工對于主線上行車安全要進(jìn)行科學(xué)的指揮與協(xié)調(diào)，施工難度較大。

3 施工工藝流程

其施工工藝流程具體如下：鋼管支柱安裝→橫梁吊裝→貝雷梁拼裝→貝雷梁地面模擬預(yù)壓→貝雷梁吊裝→安裝縱橫向及底模分配梁→綁扎鋼筋、澆筑混凝土、張拉梁體→拆除底模及分配梁→拆除貝雷梁桁架、立柱

4 施工技術(shù)要點

4.1 鋼管立柱和牛腿支架施工及設(shè)計

支架立柱設(shè)計采用Φ650×15 mm鋼管，底面設(shè)法蘭盤，法蘭盤與鋼管柱之間焊接三角形加強肋，加強肋采用12 mm鋼板，焊縫寬度及高度為10 mm。同時還設(shè)有15根鋼管柱，鋼管柱與承臺預(yù)埋的鋼板運用焊接的方式連接。為了減少墩身豎向受力鋼筋受到預(yù)埋工字鋼的影響，一般將工字鋼底部和頂部受力鋼筋制作成L型與工字鋼單面搭接焊，然后再進(jìn)行加強焊接，單面焊接長度10d，焊縫寬度0.5d。

為了保證埋在墩內(nèi)工字鋼內(nèi)部的混凝土密實，工字鋼需要進(jìn)行開孔處理，孔口尺寸Φ8 cm，間距為60 cm，呈梅花形布置，工字鋼底部頂部和開孔位置一樣。立柱需要按設(shè)計尺寸在鋼結(jié)構(gòu)加工場加工成型之后利用平板車運輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行吊裝，同時采用25 t汽車配合安裝，承臺基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板與立柱采用焊接的方式連接。立柱安裝的過程中要保證垂直，同時主線兩側(cè)的牛腿分別進(jìn)行吊裝。為了避免出現(xiàn)牛腿進(jìn)入到主線界限內(nèi)，在吊裝時安排專人對主線兩側(cè)進(jìn)行針對性的防護(hù)。

4.2 橫梁施工

鋼管立柱頂端設(shè)置了2根I56a型鋼，同時使用鋼板焊接成了整體。將砂箱和滑道設(shè)置在工字鋼頂板，方便貝雷架能夠從帽梁底部縱向滑移并脫離帽梁底部。橫梁通過吊車來實現(xiàn)安裝，在吊裝過程中同樣需要安排專人指揮，同時主線兩側(cè)設(shè)專人防護(hù)。

4.3 支架體系基礎(chǔ)的施工方法

在條基和承臺施工過程中需要對支架底部預(yù)埋件進(jìn)行預(yù)埋處理，預(yù)埋鋼板的規(guī)格尺寸為1 000×1 000×10 (mm)，預(yù)埋鋼板底部需固定，鋼筋型號為HRB400直徑20 mm，固定長度為1.0 m，固定根數(shù)為12根，鋼筋端部設(shè)置20 cm長彎鉤。在帽梁的中間位置處增設(shè)尺寸為5.8×2.7×1 (m)條形基礎(chǔ)和預(yù)埋鋼板。在門墩條形基礎(chǔ)上設(shè)置干渠路，門式墩條形基礎(chǔ)下方設(shè)置直徑為1.0 m、長度為12 m的鋼筋混凝土灌注樁，鋼筋籠主筋采用Φ18鋼筋，混凝土采用C40混凝土，間隔距離為12 cm，箍筋采用Φ12鋼筋，間距為20 cm。

4.4 吊點位置的試吊以及確定

支架在吊裝過程中首先要確認(rèn)橫梁組合體是否連接牢固；場地平整是否已滿足吊車作業(yè)的需求[2]。在開展吊裝索具的系接作業(yè)時，每個吊點用一根鋼絲穿過縱梁用卡環(huán)進(jìn)行卡緊，每個鋼絲長度必須相等。在起吊之前需要進(jìn)行試吊，經(jīng)過多次試吊實驗，布置監(jiān)督人員對監(jiān)督的重點環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位檢查，確保各部分的安全性和協(xié)調(diào)性，然后相關(guān)人員經(jīng)過試吊和測算來確定吊點位置。

在具體吊裝時，當(dāng)貝雷片落于指定點上之后須確定好貝雷片的位置，如果其位置偏離須重新吊起并進(jìn)行相應(yīng)的位置微調(diào)，同時，在封鎖點內(nèi)將萬能桿件支墩與萬能桿件支墩頂?shù)匿摌?gòu)件接地連通。貝雷片就位以后用U型夾把貝雷片每隔2 m進(jìn)行固定。在吊裝人行道鋼到位之后，同樣在封鎖點內(nèi)將萬能桿件支墩與萬能桿件支墩頂?shù)匿摌?gòu)件接地連通。完成吊裝施工之后必須由監(jiān)理、施工單位進(jìn)行確認(rèn)，只有符合質(zhì)量要求方可進(jìn)行圍欄、吊籃、帽梁鋼筋綁扎、門式墩帽梁側(cè)模板支設(shè)、封錨、壓漿、鋼絞線張拉等施工。后期拆除施工必須在帽梁混凝土強度滿足設(shè)計強度的100%時才可進(jìn)行。

4.5 貝雷梁的拼裝

在施工現(xiàn)場，吊車起吊配合人工進(jìn)行貝雷梁的拼接，縱梁使用的是321型貝雷梁，在墩柱內(nèi)側(cè)(橫橋向)橫梁上安放321型貝雷梁，橫向間距為50 cm，共設(shè)置8排，墩柱外側(cè)(橫橋向)安放321型貝雷梁，橫向間距為24.5 cm，每側(cè)設(shè)置4排，貝雷梁立桿應(yīng)設(shè)在立柱位置處，如果出現(xiàn)貝雷梁立桿無法安裝的情況，需采用槽鋼進(jìn)行加固連接。在貝雷梁拼裝過程中需要將門架、上下加強弦桿、連接桿一同進(jìn)行拼接。

4.6 貝雷梁吊裝

為了保證安全施工，采用的是25 t吊車在現(xiàn)場進(jìn)行整體吊裝。貝雷梁兩端需增設(shè)牽引繩，目的是防止貝雷梁擺動。吊裝的過程需要有專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場指揮，同時施工點要在200 m處設(shè)置安全防護(hù)人員進(jìn)行安全防護(hù)[3]。

4.7 安裝底模

在進(jìn)行橫向分配梁制作的過程中，首先是在貝雷梁頂端鋪設(shè)I16a型鋼，每道鋼的間距需要保持在50 cm左右，接下來鋪設(shè)縱向方木，其規(guī)格為12 cm×12 cm，方木間距為50 cm，最后在方木層頂端鋪設(shè)竹膠板作為帽梁底模。為了保證拆除工作的順利，底膜采取分塊制作的方式進(jìn)行(與方木連為整體)，其規(guī)格為400 cm×150 cm，在進(jìn)行拆除的過程中可直接從帽梁兩側(cè)拖出。

4.8 安全防護(hù)

因施工工點距離村莊附近，在距離施工點50 m以外設(shè)置安全員，避免墜物對行人及車輛造成傷害。采用密目網(wǎng)滿掛的方式來對貝雷梁兩側(cè)的施工平臺進(jìn)行防護(hù)，用角鋼制作立柱，橫向欄桿則采用鋼筋制作，欄桿頂高出帽梁頂面1.2 m。

4.9 支架預(yù)壓

為了防止支架出現(xiàn)變形，相關(guān)人員需要對支架的非彈性變形以及彈性變形的參數(shù)值進(jìn)行檢測，在這一檢測過程中要對支架進(jìn)行預(yù)壓處理，但是需要考慮其風(fēng)險，為了保證預(yù)壓的安全進(jìn)行，需要做好相應(yīng)的防護(hù)措施，通常情況下預(yù)壓的方法主要是根據(jù)支架正上方梁段混凝土重力分布的實際情況來堆放荷載為2倍的沙袋。

4.10 支架的拆除

詳細(xì)的拆除步驟如下。

1)拆除兩側(cè)防護(hù)圍欄。

2)放出沙箱內(nèi)的沙子，放出過程要緩慢進(jìn)行，等支架與混凝土結(jié)構(gòu)物有1.0～2.0 cm的縫隙時將放砂口擰緊，將貝雷帽下落至沙箱頂部。

3)底模拆除。

4)I16a型鋼橫向分配梁拆除，使用25 t汽車吊將其吊離支架。

5)貝雷梁拆除。

6)I56型鋼橫梁拆除。

7)鋼管柱拆除。運用人工與25 t汽車吊相配合的方式拆除630 mm鋼管立柱。

5 結(jié)束語

隨著我國路橋設(shè)施建設(shè)的步伐不斷加快，動車線特大橋的建設(shè)也越來越受到社會的廣泛關(guān)注，但是在施工過程中，動車線特大橋門式墩帽梁支架吊裝施工難度較大，同時由于存在施工技術(shù)的不成熟，為后期吊裝埋下了較多不穩(wěn)定因素，而采用貝雷梁及鋼管為主支撐提升了施工的安全性，保障了后期施工的穩(wěn)步進(jìn)行，值得為今后類似工程參考。

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