庫(kù)區(qū)內(nèi)高樁梁板式碼頭橫梁施工技術(shù)

陸子成 中交第二航務(wù)工程局有限公司

1.工程概況

宜昌三峽國(guó)際游輪中心碼頭項(xiàng)目順岸碼頭及突堤碼頭現(xiàn)澆橫梁及縱梁為整體框格結(jié)構(gòu)。突堤碼頭現(xiàn)澆橫梁標(biāo)準(zhǔn)尺寸長(zhǎng)15m×寬2.3m×高2m，共27榀；順岸碼頭現(xiàn)澆橫梁標(biāo)準(zhǔn)尺寸長(zhǎng)（6.4～21.2m）×寬（2.3～2.6 m）×高2.03m，共52榀，縱梁標(biāo)準(zhǔn)尺寸5775×600×1550mm，縱梁底標(biāo)高較橫梁底標(biāo)高高出470mm。

2.底模支撐系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

順岸及突堤碼頭結(jié)構(gòu)形式為框格結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)采用縱橫梁一次性現(xiàn)澆方式施工。針對(duì)施工環(huán)境處水位特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)澆支撐系統(tǒng)方案進(jìn)行分析研究。

2.1 常規(guī)底模支撐系統(tǒng)

（1）突堤碼頭靠船墩臺(tái)底模支撐結(jié)構(gòu)?？看张_(tái)橫、縱梁施工平臺(tái)利用靠船墩臺(tái)的12根鋼護(hù)筒作為支撐，在其兩側(cè)焊接雙牛腿（頂標(biāo)高62.625），牛腿采用雙面焊，尺寸為40×40 cm，牛腿之上搭設(shè)雙拼工36 a，雙拼工36 a 上搭設(shè)工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設(shè)鋼板底模（厚22.5cm）?？v梁處的分配梁上搭設(shè)工36a（間距50cm），其上再搭設(shè)工14（間距50cm），工14上鋼板底模（厚22.5cm）。平臺(tái)整體尺寸為17×23.4m。

（2）順岸碼頭底模支撐結(jié)構(gòu)。同樣利用順岸碼頭鋼護(hù)筒作為支撐，在其兩側(cè)焊接雙牛腿（頂標(biāo)高62.7），牛腿采用雙面焊，尺寸為40×40cm，牛腿之上搭設(shè)雙拼工36a，雙拼工36a上搭設(shè)工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設(shè)鋼板底模（厚22.5cm）。縱梁處的分配梁上搭設(shè)工36a（間距50cm），再其上搭設(shè)工12（間距50cm），工12上搭設(shè)鋼板底模（厚22.5cm）。平臺(tái)整體尺寸為38.1×14.5m。

（3）方案優(yōu)缺點(diǎn)。此方案為碼頭梁系平臺(tái)施工常規(guī)方案，施工簡(jiǎn)單，施工速度快，但牛腿標(biāo)高相對(duì)較低，受水位影響嚴(yán)重，本項(xiàng)目從開(kāi)工進(jìn)場(chǎng)至今的水位統(tǒng)計(jì)來(lái)看，水位低于62.4m的只有3d，就目前水位條件基本無(wú)法施工，同時(shí)受水位的影響，在梁系施工完成后底模支撐體系拆除非常困難。

2.2 采用雙倒掛牛腿與輔助樁結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式作為底模平臺(tái)支撐

（1）突堤碼頭靠船墩臺(tái)底模支撐結(jié)構(gòu)?？看张_(tái)橫、縱梁施工平臺(tái)采用雙倒掛牛腿與輔助樁結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式作為底模平臺(tái)的支撐，雙倒掛牛腿焊接在鋼護(hù)筒兩側(cè)，倒掛牛腿采用雙面焊，焊縫長(zhǎng)40cm（牛腿頂標(biāo)高62.625）。輔助樁采用φ630δ8的鋼管樁配合倒掛牛腿作為底模平臺(tái)支撐，共24根輔助樁。倒掛牛腿與輔助樁上架設(shè)雙拼工36a，雙拼工36a上搭設(shè)工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設(shè)鋼板底模（厚22.5cm）?？v梁處的分配梁上搭設(shè)工36a（間距50cm），再其上搭設(shè)工14（間距50cm），工14上鋼板底模（厚22.5cm）。平臺(tái)整體尺寸為24.33×20m。

（2）順岸碼頭底模支撐結(jié)構(gòu)。順岸碼頭橫、縱梁施工平臺(tái)采用雙倒掛牛腿與輔助樁結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式作為底模平臺(tái)的支撐，雙倒掛牛腿焊接在鋼護(hù)筒兩側(cè)，倒掛牛腿采用雙面焊，焊縫長(zhǎng)40cm（牛腿頂標(biāo)高62.7）。輔助樁采用φ630δ8的鋼管樁配合倒掛牛腿作為底模平臺(tái)支撐，共40根輔助樁。倒掛牛腿與輔助樁上架設(shè)雙拼工36a，雙拼工36a上搭設(shè)工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設(shè)鋼板底模（厚22.5cm）?？v梁處的分配梁上搭設(shè)工36a（間距50cm），再其上搭設(shè)工12（間距50cm），工12上鋼板底模（厚22.5cm）。平臺(tái)整體尺寸為40.73×16.63m。

（3）方案優(yōu)缺點(diǎn)。此方案優(yōu)點(diǎn)在于倒掛牛腿提高了牛腿施工標(biāo)高，把水位影響盡可能的降到最低，同時(shí)輔助樁配合倒掛牛腿施工增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)受力，但施打輔助樁困難，需要用到大型設(shè)備，由于受到黃柏河大橋凈空限制，稍微大一點(diǎn)的設(shè)備無(wú)法到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，且輔助材料用量大，施工成本高。

2.3 橫梁分層澆筑

橫梁采用分層澆筑，先澆筑第一層50cm(47cm)橫梁，由于澆筑厚度薄，可以減小底模支撐系統(tǒng)承擔(dān)的荷載，從而減小底模支撐系統(tǒng)縱橫梁型鋼的型號(hào)，提高牛腿標(biāo)高，以減少橫梁施工受水位影響。在設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，在第一層澆筑橫梁頂部增加負(fù)彎矩鋼筋，以第一次澆筑橫梁來(lái)承擔(dān)第二次澆筑荷載。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：此方案優(yōu)點(diǎn)在于減小橫梁施工受水位的影響，有效施工時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)減少了底模支撐系統(tǒng)用鋼量，節(jié)約施工成本，有效保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量及安全。

通過(guò)三種方案適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性及安全性比較，選擇橫梁分層澆筑作為本工程梁系施工方案。

3.橫梁分層施工技術(shù)

3.1 方案概述

本工程位于兩壩間，水文條件較為復(fù)雜，特別是因當(dāng)年降雨量的影響，整個(gè)2019年黃柏河的水位均較高，水位上漲較快，采用橫梁分層施工，克服施工水位影響的難題，以滿足施工進(jìn)度、質(zhì)量要求。橫梁分層后結(jié)構(gòu)優(yōu)化如圖1。

圖1 負(fù)彎矩鋼筋斷面圖（mm）

3.2 橫梁設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）優(yōu)化后碼頭計(jì)算模型。變更后碼頭計(jì)算模型如圖2。

圖2 碼頭計(jì)算模型

（2）碼頭荷載計(jì)算。

①自重：混凝土γ=24kN/m3，鋼筋混凝土γ=25kN/m3。上部荷載自重包括磨耗層、現(xiàn)澆面板、現(xiàn)澆縱梁，按簡(jiǎn)支模式分別分配到橫梁上；橫梁、樁基自重采用程序自動(dòng)計(jì)算。各梁荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 縱梁荷載計(jì)算表（12m寬平臺(tái)）

②均載：均載q=10kN/m2。按面板簡(jiǎn)支模式分配到縱梁上，再將縱梁按彈性支撐4跨連續(xù)梁計(jì)算縱梁支座力作用于橫梁。各梁荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 縱梁荷載計(jì)算表（20m寬平臺(tái)）

因增加負(fù)彎矩鋼筋僅為了縱梁的施工，故碼頭荷載僅考慮縱梁的自重及施工荷載。

（3）作用效應(yīng)組合。變更方案僅用于施工期，故僅按照承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行組合，其中縱梁安裝按照不同順序分別進(jìn)行組合。承載能力極限狀態(tài)采用持久狀況作用效應(yīng)的短暫組合。

（4）計(jì)算結(jié)果。具體見(jiàn)圖3、4。

（5）結(jié)構(gòu)配筋。橫梁按受彎構(gòu)件配筋，頂部鋼筋承受負(fù)彎矩（綠色值），僅考慮施工期受力，底部鋼筋承受正彎矩（紅色值），為原結(jié)構(gòu)正彎矩配筋，具體見(jiàn)表3。

圖3 承載能力極限狀態(tài)橫梁彎矩包絡(luò)圖（12m寬）

圖4 承載能力極限狀態(tài)橫梁彎矩包絡(luò)圖（20m寬）

表3 橫梁配筋統(tǒng)計(jì)表

3.3 測(cè)量放線

（1）鉆孔灌注樁澆筑完成后，測(cè)量員通過(guò)水準(zhǔn)儀在鋼護(hù)筒上下游方向測(cè)量出2個(gè)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，用紅色或黑色記號(hào)筆做標(biāo)記，作為管樁切割的控制標(biāo)高。

（2）同時(shí)，在鋼護(hù)筒外側(cè)測(cè)量出2個(gè)基準(zhǔn)高程點(diǎn)，作為底模施工的基準(zhǔn)標(biāo)高。如1#突堤碼頭墩臺(tái)橫梁設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高為63.56米，以63米的標(biāo)高作為基準(zhǔn)標(biāo)高，供底模施工時(shí)使用。

（3）澆筑混凝土前，在橫梁底模的江側(cè)和岸側(cè)分別設(shè)置3個(gè)沉降位移觀測(cè)點(diǎn)，目的是為了掌握橫梁澆筑時(shí)底模的平面位置和標(biāo)高，給后續(xù)橫梁施工提供數(shù)據(jù)。

3.4 樁頭處理

根據(jù)測(cè)量測(cè)出的設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，用石筆沿鋼護(hù)筒壁畫(huà)出切割線，然后用氧割切除鋼護(hù)筒露出混凝土樁頭，用風(fēng)鎬破除露出的混凝土樁頭及浮漿，直至露出新鮮混凝土。

順岸碼頭整體澆筑總共分10塊，包含7排鋼護(hù)筒排架的有2塊，5 排鋼護(hù)筒排架的有6 塊，4 排鋼護(hù)筒排架的有2塊，以5排鋼護(hù)筒排架的分塊為例。順岸碼頭橫、縱梁施工平臺(tái)采用牛腿上搭設(shè)型鋼的方式搭設(shè)平臺(tái)先行澆筑47c m 橫梁，在橫梁里預(yù)埋鋼板作為縱梁施工，焊接主梁雙拼工25a。待砼達(dá)到90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再搭設(shè)縱梁底模平臺(tái)澆筑剩余橫梁及縱梁。焊接牛腿上搭設(shè)雙拼工36a，再鋪設(shè)工14 作為分配梁（間距30cm），最后鋪設(shè)5.5cm厚鋼底模。焊接牛腿頂標(biāo)高為62.98m。

3.5 底模安裝

因水位變動(dòng)頻繁且超過(guò)梁系底標(biāo)高，故底模采用鋼底模。（1）底模鋪設(shè)之前，測(cè)量出橫梁底模的邊線，接著安裝鋼底模（厚22.5cm）；（2）鋼模板樁位處的尺寸根據(jù)實(shí)際樁位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)；（3）模板接縫處用雙面膠進(jìn)行封閉；（4）模板與樁頂接縫處的處理，應(yīng)采用泡沫膠和高強(qiáng)砂漿進(jìn)行封閉，防止漏漿。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文從工程實(shí)際出發(fā)，對(duì)三峽大壩與葛洲壩庫(kù)區(qū)間在水位變動(dòng)大的情況下對(duì)橫梁施工工藝進(jìn)行了介紹，通過(guò)方案比選優(yōu)化，采用橫梁分層澆筑施工的方法，克服了水位影響的難題，保證了本項(xiàng)目的施工質(zhì)量、安全及進(jìn)度。通過(guò)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)的驗(yàn)證及考驗(yàn)，對(duì)類似條件下橫梁的施工提供了參考借鑒。