中央獨(dú)柱墩大懸臂蓋梁施工支架技術(shù)探析

陳 輝 （保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

本工程屬于廣東省中山市西部外環(huán)高速的主體線路，位于古神公路附近，針對(duì)當(dāng)?shù)鼐唧w環(huán)境，決定采用圍蔽施工。為了便于施工，決定在24m寬的古神公路兩邊各留一條車道供車輛通行，圍蔽凈寬在15m左右。由于所處為城市區(qū)域，涉及施工范圍、各方協(xié)調(diào)、工期短、道路景觀等因素，因此，增大了施工作業(yè)的難度。

主線橋梁上部結(jié)構(gòu)寬度為32.9m，采用工字梁截面，下部結(jié)構(gòu)部分墩柱采用中央獨(dú)柱墩+預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土蓋梁形式。由于蓋梁長(zhǎng)度超出圍蔽范圍，故蓋梁施工采用塔架及鋼吊帶進(jìn)行施工，在圍蔽內(nèi)采用護(hù)筒支撐支架，對(duì)于超出圍蔽范圍的蓋梁支架，利用塔架形式及鋼吊帶反拉受力。

單個(gè)蓋梁布設(shè)24束鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼束，均采用單端張拉的方式。蓋梁鋼束分兩次張拉，每次張拉12束，架設(shè)主梁前，進(jìn)行一次張拉，待上部預(yù)制梁架設(shè)完畢后進(jìn)行二次張拉。

2 施工方法簡(jiǎn)介

結(jié)合本工程的實(shí)際情況及現(xiàn)階段各種蓋梁施工工藝的效果，擬決定在本工程中采用鋼護(hù)筒支撐及塔架吊帶作為蓋梁施工平臺(tái)支承的方法進(jìn)行施工。

中央獨(dú)柱墩蓋梁支架采用“落地鋼管+斜拉鋼帶”的支架結(jié)構(gòu)。支架采用Φ 630×δ8mm、Φ820×δ8mm鋼管作為支撐，在圍蔽內(nèi)沿橋梁橫向布設(shè)四排鋼管，每排各布兩根鋼管，鋼管設(shè)置不同的調(diào)節(jié)段，根據(jù)墩身高度進(jìn)行調(diào)整，通過法蘭和螺栓連接。支架主梁采用雙拼I56a工字鋼，中心間距為6.0m，總長(zhǎng)度為30m，主梁上布設(shè)10排橫梁，作為三角桁架支撐。

蓋梁鋼筋后場(chǎng)整體綁扎成型，運(yùn)梁車運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，采用260t汽車吊和吊架吊裝蓋梁鋼筋籠。

蓋梁模板大塊化塊，側(cè)模選用U肋作為背楞，間距1.0m，上下對(duì)拉，最大限度發(fā)揮U肋結(jié)構(gòu)性能及優(yōu)化模板重量；采用汽車泵一次性對(duì)稱澆筑蓋梁混凝土的施工方案。預(yù)應(yīng)力施工采用智能張拉和真空壓漿工藝。

3 蓋梁支架工藝流程圖

見圖1、圖2所示。

圖1 蓋梁施工支架布置圖

圖2 蓋梁支架工藝流程圖

4 蓋梁支架搭設(shè)

4.1 立柱安裝

鋼管柱分為兩種。鋼管柱1采用Φ 820mm×δ8mm鋼管制作，布置在圍蔽邊，底部采用2.5×1.5×0.5（長(zhǎng)×寬×高）的C40混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，鋼管與擴(kuò)大基礎(chǔ)間通過錨固螺栓固定，擴(kuò)大基礎(chǔ)內(nèi)配筋為Φ16、Φ12螺紋鋼；鋼管柱2采用Φ 630mm×δ8mm鋼管制作，支撐在承臺(tái)上，底部采用6拼I45a工字鋼鋼基礎(chǔ)，并通過承臺(tái)預(yù)埋的16根Φ36精軋螺紋鋼固定。

基礎(chǔ)安裝前，應(yīng)對(duì)安裝位置的路面承載力進(jìn)行檢測(cè)，地面承載力應(yīng)不小于350kPa，如不符合要求，應(yīng)對(duì)地面進(jìn)行處理。擴(kuò)大基礎(chǔ)安裝時(shí)，底部應(yīng)采用高強(qiáng)砂漿進(jìn)行調(diào)平。

鋼管柱采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與調(diào)整節(jié)進(jìn)行組合使用，節(jié)段間通過法蘭和螺栓連接。其中鋼管柱1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高為6.0m，鋼管柱2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高為8.0m，另加工鋼管調(diào)整節(jié)，高度分別為2.0m、1.0m、0.5m、0.3m、0.2m。

鋼管柱安裝時(shí)，應(yīng)先根據(jù)蓋梁底部標(biāo)高和工作平臺(tái)、模板高度反算出護(hù)筒頂?shù)臉?biāo)高。鋼管柱安裝完成后，應(yīng)立即安裝平聯(lián)，保證支架整體穩(wěn)定性。

4.2 主梁安裝

主梁采用2榀雙拼I56工字鋼，中心間距為6.0m，總長(zhǎng)為30m，中間采用法蘭和螺栓連接。主梁的平聯(lián)桿和斜聯(lián)桿分別為雙拼[16a槽鋼、[20a槽鋼；主聯(lián)與平聯(lián)桿、斜聯(lián)桿間采用Φ50mm的銷軸連接。

主梁分為兩半，每側(cè)長(zhǎng)15m，主梁在地面上預(yù)拼成整體。主梁?jiǎn)蝹?cè)重約為10t，采用50t汽車吊進(jìn)行吊裝。主梁安裝后，應(yīng)及時(shí)鎖緊與鋼管柱間的精軋螺紋鋼。

主梁在鋼管柱頂部進(jìn)行局部加勁以增加主梁的抗彎能力，在主梁頂面和底面焊接δ20mm鋼板加勁，鋼板尺寸為1.5m×0.4m，焊縫高度應(yīng)不小12mm。并在主梁的側(cè)面焊接加勁板，增加主梁的局部穩(wěn)定性。

主梁和鋼管柱上預(yù)留銷孔，在蓋梁混凝土澆筑時(shí)，將調(diào)節(jié)螺桿安裝固定。

主梁在鋼管柱頂部采用[28b槽鋼扁擔(dān)梁和Φ36mm精軋螺紋鋼銷住，并在主梁的底部焊接水平限位，鋼管柱頂部法蘭板開直徑為Φ160mm的孔，限位采用Φ140mm×δ14mm鋼管。

4.3 砂筒制作及安裝

砂筒高為30cm，采用無縫鋼管和鋼板制作，下筒壁采用φ351mm×δ 10mm鋼管，上筒壁采用φ299×δ10mm鋼管，蓋板則采用δ10mm鋼板，底部預(yù)留掏砂孔，采用M30螺栓封堵。

砂筒安裝到支架前，應(yīng)采用100t的千斤頂在反力架上對(duì)砂筒進(jìn)行預(yù)壓。砂筒位置應(yīng)安裝準(zhǔn)確，并采用槽鋼臨時(shí)固定限位。

4.4 橫梁及三角桁架安裝

主梁上共布設(shè)10排橫梁，作為三角桁架支撐。橫梁采用雙拼I45a工字梁，橫梁總長(zhǎng)度為7.0m，橫梁跨中5.0m范圍采用下部疊加焊接I45a工字鋼進(jìn)行加強(qiáng)，橫梁?jiǎn)胃丶s為2t，采用汽車吊逐根吊裝。

每側(cè)三角桁架分為9.0m和6.0m兩節(jié)，在蓋梁底部折線點(diǎn)分開。外側(cè)桁架(9.0m)由四榀桁架片組成，內(nèi)側(cè)桁架(6.0m)由6榀桁架片組成，桁架的上下弦桿、腹桿均采用[14a槽鋼組成，斜桿及平聯(lián)桿均采用[8槽鋼組成。桁架上鋪設(shè)底模，側(cè)模則通過焊接在桁架上的[16a槽鋼懸臂梁支撐。9.0m的三角桁架重約為5.0t，6.0m的三角桁架重約為2.6t，采用汽車吊分別吊裝固定。三角桁架安裝前，應(yīng)注意根據(jù)橋面坡度調(diào)整桁的坡度，確保蓋梁坡度與設(shè)計(jì)相符。

4.5 塔架、吊帶及吊桿安裝

塔架由鋼護(hù)筒、槽鋼、鋼吊帶和工字鋼組成，塔架預(yù)先在地面按照?qǐng)D紙拼裝焊接完成，待蓋梁鋼筋和模板安裝完成后，開始吊裝。

塔架鋼管采用Φ630mm×δ8mm鋼管制作，高為9.4m，鋼管頂部0.6m范圍內(nèi)采用C40混凝土填充。鋼管采用法蘭與主梁、平衡梁連接。

平衡梁采用雙拼I56工字，長(zhǎng)為3.6m，上部根據(jù)吊桿位置開孔和焊接楔形鋼塊。

鋼吊帶長(zhǎng)為6.8m，寬為300mm，δ 30mm的Q345B鋼板制作；吊桿長(zhǎng)為4.0m，直徑為Φ100mm，采用Cr40鋼棒調(diào)質(zhì)加工。吊帶與吊桿間采用聯(lián)接器、連接板和Φ100mm銷軸連接。

①塔架在地面安裝完成后，利用50t吊車進(jìn)行吊裝。先將塔架緩緩起吊，使得塔架豎向護(hù)筒底高于主梁及墩頂面，再緩慢地使一側(cè)的豎向護(hù)筒越過墩頂，準(zhǔn)確地落在另一邊主梁上，塔架準(zhǔn)確就位后，應(yīng)擰緊法蘭處的螺栓，因?yàn)榇颂幝菟ǔ惺芰^大，為便于施工建議在扳手上加焊一段鋼筋加長(zhǎng)扳手，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行處理。螺栓緊固后，應(yīng)復(fù)核塔架位置是否符合要求，塔架頂面是否水平，直到符合要求為止。

塔架鋼管安裝完成后，應(yīng)立即安裝平聯(lián)和連墻桿。連墻桿采用雙拼[8槽鋼，與墩頂基礎(chǔ)模板焊接固定。

②塔架安裝完成后，便可穿入鋼吊帶，頂上安裝千斤頂、吊帶及拉桿，下邊與承重主梁連接，反拉承重主梁。鋼吊帶與連接板、聯(lián)接器、吊桿連接成整體，先與主梁連接，再利用汽車吊吊住吊桿，吊桿從上穿到平衡梁楔形塊上方。

③吊桿安裝完成后，采用4臺(tái)250t千斤頂同步張拉預(yù)緊，預(yù)緊力為170kN。

5 支架預(yù)壓

5.1 預(yù)壓目的

對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，主要目的一是為了檢驗(yàn)支架的可靠性；二是為了消除塑性變形；三是為了確定底模預(yù)拋高值，必須測(cè)出彈性變形。

5.2 預(yù)壓方法

支架搭設(shè)完成并安裝好底模后，須對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)。預(yù)壓荷載為上部荷載量的1.1倍。支架預(yù)壓擬采用堆載預(yù)壓法，堆載材料采用鋼筋或混凝土塊。即根據(jù)梁段混凝土不同部位混凝土厚度，算出該處混凝土重量，然后采用等重量的鋼筋堆載預(yù)壓。

在進(jìn)行預(yù)壓加載時(shí)，分別按預(yù)壓總荷載的60%、100%和110%進(jìn)行。

加載方法：縱向加載時(shí)，采取支點(diǎn)向兩端施加；橫向加載時(shí)，采取中心向兩側(cè)施加。

在加載過程中，上一級(jí)加載完后，不能立即進(jìn)行下一級(jí)加載，要先進(jìn)行變形觀測(cè)，支架的變形觀測(cè)一般在2h后進(jìn)行，確保沉降量小于2mm后，才能進(jìn)行后面的加載。如果加載過程中出現(xiàn)異響、變形值突增等異常情況，就必須停止加載，查出原因并處理妥當(dāng)后方可繼續(xù)進(jìn)行。

蓋梁支架預(yù)壓材料采用圍蔽基礎(chǔ)水泥塊和鋼筋進(jìn)行預(yù)壓，圍蔽基礎(chǔ)水泥塊為0.4m×0.24m×12m共448塊，每塊重約 0.58t，共 重 259.84t；鋼 筋 共 計(jì)0.25m×0.23m×12m,共180捆，每捆重約2.6t，共重468t。

加載順序：縱向從蓋梁中心點(diǎn)處向兩端、橫向從中心線向兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行荷載施加。在支架加載預(yù)壓前，需要提前在預(yù)壓區(qū)域內(nèi)分好區(qū)。

5.3 沉降變形觀測(cè)

在對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓前，必須在支架頂端，主梁的鋼拉帶吊點(diǎn)處、鋼管柱1、橫梁跨中等處設(shè)置18個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)觀測(cè)變形情況。支架變形觀測(cè)宜在每級(jí)加載完成2h后進(jìn)行。加載完所有荷載后，各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的變形值要每6h測(cè)一次，最后觀測(cè)平均值小于2mm，當(dāng)預(yù)壓穩(wěn)定24h后，才能卸除預(yù)壓荷載，并根據(jù)觀測(cè)結(jié)果計(jì)算變形量。

預(yù)壓完成后，根據(jù)預(yù)壓的觀測(cè)值，采用以下方法調(diào)整支架變形。

①調(diào)整吊桿的張拉力，保證主梁的預(yù)拱度與設(shè)計(jì)值相符。

②在橫梁與三角架之間，采用“墊鋼片”的方式，調(diào)整模板標(biāo)高，以抵消支架的彈性變形。

6 結(jié)語(yǔ)

采用本文鋼護(hù)筒支撐及塔架吊帶作為蓋梁施工平臺(tái)支承的方法進(jìn)行蓋梁施工，因其外觀輕巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，橋下可利用空間大，行車視野開闊，可以有效解決在現(xiàn)有道路上施工，原有道路保持通車，施工場(chǎng)地受限的問題，同時(shí)可以保證蓋梁施工的質(zhì)量和安全。