鋼管柱貝雷支撐現(xiàn)澆機(jī)架橋在溢洪閘施工中的應(yīng)用

(山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000)

1 工程概況及特點(diǎn)

臨沂市岸堤水庫(kù)為山東省第二大水庫(kù)，本項(xiàng)目除險(xiǎn)加固工程為山東省2019年度重點(diǎn)水利工程，現(xiàn)澆機(jī)架橋位于本工程主要建筑物溢洪閘上部：根據(jù)抗震設(shè)計(jì)烈度8度復(fù)核要求，溢洪閘閘墩上設(shè)C35鋼筋混凝土整體框架式結(jié)構(gòu)，共10孔，每孔閘的上部機(jī)架橋與排架柱固結(jié)連接，單孔一聯(lián)，采用整體現(xiàn)澆施工方式。排架柱底高程181.80m，機(jī)架橋橋頂高程189.10m，整體為雙“π”形斷面型式，四個(gè)主梁，主梁高1.5m，寬0.75m，次梁高1.0m，寬0.5m。主梁間設(shè)有兩道次梁，橋面板厚度0.15m。

該項(xiàng)目被山東省委省政府列入2019年度重點(diǎn)災(zāi)后重建項(xiàng)目，要求5月底完成主體施工，具備蓄水條件，工期緊、任務(wù)重，如何解決機(jī)架橋現(xiàn)澆和下部空間范圍內(nèi)閘門預(yù)埋件安裝、二期混凝土澆筑、工作閘門安裝等工序之間的時(shí)間沖突的問(wèn)題，成為整個(gè)工期順利實(shí)施的關(guān)鍵。經(jīng)綜合考慮，溢洪閘頂部10孔機(jī)架橋采用墩頂(高程181.8m)以上搭設(shè)貝雷梁+碗扣支架的支撐，閘墩底板高程(164.50m)至閘墩頂空間范圍同步進(jìn)行其他工序施工方案。

2 主要施工方案

2.1 施工工藝

閘墩澆筑完成并養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后，定位鋼管柱，吊裝貝雷梁，搭設(shè)碗扣支架。同時(shí)進(jìn)行排架柱鋼筋及預(yù)埋件安裝，模板支立至機(jī)架橋頂板底模標(biāo)高。搭設(shè)完成后，安裝機(jī)架橋底模及側(cè)模，采用沙袋堆載的形式做荷載預(yù)壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)貝雷梁及支架承載力，測(cè)出支架及貝雷梁的彈性變形量及非彈性變形量，便于設(shè)置預(yù)拱度。制安機(jī)架橋頂板、主梁和次梁鋼筋，預(yù)埋啟閉機(jī)定位鋼板。澆筑梁體混凝土，待養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成拆模及支架卸落。

主要流程如下：閘墩澆筑養(yǎng)護(hù)→鋼管柱安裝→貝雷梁吊裝→碗扣支架搭設(shè)→底模及側(cè)模安裝→支架荷載預(yù)壓試驗(yàn)→梁板鋼筋及預(yù)埋件安裝→混凝土澆筑→養(yǎng)護(hù)待強(qiáng)→拆除模板及支撐體系。

2.2 支撐體系搭設(shè)及模板體系方案

安裝前先在平地上將貝雷片拼裝成15m長(zhǎng)的貝雷梁，然后通過(guò)汽車吊將貝雷梁調(diào)運(yùn)到閘墩及鋼管柱上，調(diào)運(yùn)過(guò)程要求平穩(wěn)勻速，吊裝到指定位置后，連接貝雷梁形成整體。

貝雷梁搭設(shè)完成后，進(jìn)行橫向分配梁搭設(shè)。橫向分配梁采用I14b工字鋼，共23根。縱向布置間距為60cm，橫向間距60cm。分配梁與貝雷梁之間亦采用U形抱箍進(jìn)行連接。支架平面布置見(jiàn)圖1，梁橫剖面見(jiàn)圖2，縱剖面見(jiàn)圖3。

圖2 貝雷梁橫剖 (單位:m)

圖3 貝雷梁縱剖 (單位:m)

2.2.1 荷載計(jì)算

根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》關(guān)于荷載組合計(jì)算的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)對(duì)荷載組合要求中的新澆筑鋼筋混凝土自重、模板和支架自重、施工人員和料具等行走運(yùn)輸或堆放荷載、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載、傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載、碗口架自重、工字鋼自重、貝雷支架荷載等各項(xiàng)分別計(jì)算并考慮安全系數(shù)，驗(yàn)算支架縱梁強(qiáng)度時(shí)荷載組合為322.4kN·m。

根據(jù)荷載分布和實(shí)際情況，按最大跨徑L=15m,按照簡(jiǎn)支梁計(jì)算，跨中彎矩為9067.5kN·m，荷載為2418kN。

2.2.2 強(qiáng)度驗(yàn)算

在荷載組合計(jì)算基礎(chǔ)上，根據(jù)《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)》，單排單層加強(qiáng)貝雷片容許彎矩、剪力分別為1687kN·m和490kN，考慮到貝雷銷間隙和偏載影響，貝雷片折減系數(shù)采用0.9，經(jīng)計(jì)算是安全的。

2.2.3 撓度驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算最大撓度為20.42mm，標(biāo)準(zhǔn)撓度37.5mm，所以撓度計(jì)算是安全的。

通過(guò)荷載復(fù)核，15m跨度采用8排單層加強(qiáng)貝雷結(jié)構(gòu)彎矩、剪力、撓度是安全的。

2.3 支架預(yù)壓試驗(yàn)

2.3.1 預(yù)壓目的

檢查支架及貝雷梁的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，即支架的安全性：測(cè)出整個(gè)支架的彈性變形、非彈性變形、貝雷梁的沉降變形，用來(lái)指導(dǎo)后續(xù)現(xiàn)澆機(jī)架橋支架施工。

2.3.2 預(yù)壓方案及實(shí)施情況

根據(jù)報(bào)批方案，預(yù)壓采用人工裝沙袋分段預(yù)壓法進(jìn)行預(yù)壓。施工準(zhǔn)備中安排專人將沙袋均衡裝好并上臺(tái)秤進(jìn)行稱重，根據(jù)荷載計(jì)算的結(jié)果換算出需要的沙袋數(shù)量進(jìn)行分段預(yù)壓，預(yù)壓采用吊車吊裝，人工堆積。由于支撐基礎(chǔ)為施工完成的閘墩，基礎(chǔ)均勻、承載均衡，施工中僅進(jìn)行了第一孔現(xiàn)澆橋板的預(yù)壓。

根據(jù)布置，在加砂袋預(yù)壓前，測(cè)出各個(gè)測(cè)控點(diǎn)的標(biāo)高，測(cè)控點(diǎn)按照橋板方向每5m布置一排，每排2點(diǎn)，共計(jì)12個(gè)點(diǎn)；在砂袋加載至總荷載的60%、80%和100%后均安排專人對(duì)測(cè)控點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。在加載至100%時(shí)，根據(jù)要求持荷24h并測(cè)量了這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)各個(gè)控制點(diǎn)標(biāo)高，經(jīng)復(fù)核測(cè)控?cái)?shù)據(jù)，加載至100%和持荷24h的各測(cè)控點(diǎn)標(biāo)高平均變化為0.5cm，滿足荷載復(fù)核范圍要求。

預(yù)壓荷載卸載過(guò)程中，采用分級(jí)并加載相反的順序進(jìn)行卸載，即20%、40%、100%的順序，并在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)控。

經(jīng)與加載時(shí)段各個(gè)測(cè)控點(diǎn)標(biāo)高復(fù)核并比較，整個(gè)支撐體系撓度變化情況，均在荷載計(jì)算復(fù)核范圍。

2.3.3 預(yù)壓注意事項(xiàng)

在加載過(guò)程中專人、專崗觀測(cè)各處支架、各處連接及變形情況；預(yù)壓過(guò)程中，當(dāng)沉降值突然急劇增加時(shí)，立即停止加載，查明原因和消除隱患后，繼續(xù)加載或重新搭設(shè)支架進(jìn)行加載。

測(cè)量時(shí)避開(kāi)陽(yáng)光直射，減少溫度測(cè)量誤差，因須連續(xù)監(jiān)測(cè)，在預(yù)壓段設(shè)置足夠燈光，利于夜間測(cè)量；在作業(yè)地點(diǎn)附近設(shè)置警示標(biāo)志，懸掛紅色燈，以提醒行人和作業(yè)人員，施工人員站在安全半徑外；操作人員均佩戴安全帽，現(xiàn)場(chǎng)預(yù)壓人員和機(jī)具由專人統(tǒng)一指揮。

2.4 混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)

澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)支架、模板、鋼筋、預(yù)埋件進(jìn)行檢查，并做好記錄，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收符合設(shè)計(jì)要求后方可澆筑?；炷翝仓?yīng)從排架柱開(kāi)始，兩側(cè)排架澆筑完成再澆筑機(jī)架橋梁板，兩側(cè)排架分層澆筑、對(duì)稱布料、振搗密實(shí)。澆筑混凝土期間，應(yīng)設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋、預(yù)埋件等穩(wěn)固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動(dòng)、變形、移位時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。

為保證混凝土充分養(yǎng)生，混凝土澆筑完成收面后設(shè)專人不間斷灑水養(yǎng)護(hù)，以確保在任何時(shí)候土工布均處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

2.5 模板支架及貝雷梁拆除

支架上的材料、工具和雜物全部清理干凈后，經(jīng)施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人檢查驗(yàn)證，確認(rèn)支架可拆除，并進(jìn)行安全技術(shù)交底后下達(dá)正式通知，方可進(jìn)行拆除作業(yè)。

2.5.1 拆除的順序

混凝土達(dá)到齡期強(qiáng)度要求→拆除方木、側(cè)模，脫內(nèi)?！身斖薪z桿、拆底方木及底木?！痦斖薪z桿、剪刀撐、橫桿、立桿→拆除夾板片、I14b工字鋼→貝雷片吊起、拆除鋼管柱墩→貝雷片橫移拖拉、吊卸到地面→拆卸鋼管柱、整理打包。

2.5.2 拆除方案

a.混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后開(kāi)始拆除梁板側(cè)面方木、模板、吊裝孔模板。

b.混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后開(kāi)始拆除梁板底部頂托絲桿、方木、底竹膠模板，然后拆除支撐剪刀撐、橫桿、立桿，連接夾板片。該過(guò)程務(wù)必注意高空墜落物件，確保安全施工。

c.拆除I14b工字鋼，采用50t汽車起重吊吊卸至地面打堆存放；吊起貝雷片、移除鋼管柱，將貝雷片橫移拖拉至閘墩最上游擋塊處，吊卸至地面進(jìn)行拆卸、打包存放。

2.5.3 拆除注意事項(xiàng)

a.支架拆除應(yīng)遵循先支后拆、后支先拆、循環(huán)卸落的原則。卸落量宜由小漸大。每一循環(huán)中，在橫向應(yīng)同時(shí)卸落，在縱向應(yīng)對(duì)稱卸落。宜從跨中向支座方向依次循環(huán)卸落。

b.落梁前仔細(xì)檢查原有的貝雷梁、工字鋼分配梁等之間連接，防止個(gè)別部件的松動(dòng)影響整個(gè)體系。

c.拆除前先清理施工現(xiàn)場(chǎng)，劃定作業(yè)區(qū)。拆除時(shí)設(shè)專人值守，非作業(yè)人員禁止入內(nèi)；拆除作業(yè)由作業(yè)組長(zhǎng)指揮，作業(yè)人員必須服從指揮，并隨時(shí)保持作業(yè)場(chǎng)地整潔、道路暢通。

d.卸落過(guò)程中派專人觀察梁體結(jié)構(gòu)和支架系統(tǒng)，確保未拆除部分的穩(wěn)定，必要時(shí)對(duì)未拆除部分采取臨時(shí)加固、支撐措施，待確認(rèn)安全后方可拆除。

3 效果及分析

該施工工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.經(jīng)濟(jì)性。從溢洪閘墩頂部起搭設(shè)鋼管柱貝雷梁，減少了材料投入，減少了人員投入。

b.安全性。貝雷片構(gòu)件大、數(shù)量少，整體性強(qiáng)，安全可靠性高。

c.節(jié)省工期。溢洪閘墩頂部鋼管柱貝雷梁以下16.5m高度空間可以同步進(jìn)行底軌、閘門側(cè)軌、金結(jié)閘門的安裝，工序同步進(jìn)行，現(xiàn)澆橋板和閘門安裝同步進(jìn)行，縮短了施工周期。

4 結(jié) 語(yǔ)

岸堤水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程溢洪閘現(xiàn)澆機(jī)架橋的實(shí)施，成功地將大型橋梁立交工程的鋼管柱貝雷片支撐現(xiàn)澆技術(shù)引進(jìn)至溢洪閘或攔河閘現(xiàn)澆機(jī)架橋施工，強(qiáng)有力地解決了閘墩頂部以下空間底軌、側(cè)軌金結(jié)預(yù)埋件安裝、二期混凝土澆筑、金結(jié)閘門安裝等工序的施工沖突難題，明顯縮短了工期；從溢洪閘墩頂部起搭設(shè)鋼管柱貝雷梁，構(gòu)件大、數(shù)量少，整體性強(qiáng)，安全可靠性提高，降低了現(xiàn)場(chǎng)管理的安全風(fēng)險(xiǎn)，減少了材料和人員投入，降低了施工成本。