先梁后拱施工工藝在蘊(yùn)藻浜大橋工程中的應(yīng)用

劉江濤

1 工程概況

昌吉東路蘊(yùn)藻浜大橋工程跨越蘊(yùn)藻浜和軌道交通區(qū)間,是蘊(yùn)藻浜東岸群眾進(jìn)出上海軌道交通11號(hào)線昌吉東路站的重要通道。橋梁工程全長710 m,主橋(12號(hào)墩～14號(hào)墩,K1+637～K1+838)采用66 m+135 m兩跨連續(xù)下承式桁架—桁拱組合鋼結(jié)構(gòu)體系。其中,66 m邊孔跨越軌道交通,采用下承式桁架結(jié)構(gòu);135 m主孔跨越蘊(yùn)藻浜,采用下承式桁架拱結(jié)構(gòu)。主橋總寬33.0 m。

主跨下承式鋼桁架拱橫向采用兩榀式桁架拱肋,桁架高3.6 m,桁架中心間距19.4 m。拱下設(shè)柔性吊桿懸掛橋面體系。橋面系采用箱形縱梁和端橫梁、工字形主橫梁、工字形小縱梁和縱向U形肋組成的正交異性鋼橋面(見圖1)。

2 總體施工方案

2.1 場地條件

本工程施工場地條件極其復(fù)雜。蘊(yùn)藻浜現(xiàn)狀河口寬約65 m,遠(yuǎn)期規(guī)劃為三級(jí)內(nèi)河航道,120 m寬,大橋主跨分別位于水陸兩塊區(qū)域;邊跨跨越軌道交通區(qū)間,該段區(qū)間為地面線,已基本建成。因此,將主橋施工區(qū)域以軌道交通11號(hào)線區(qū)間,蘊(yùn)藻浜劃分為區(qū)間西、河岸西、水上及河岸東四塊施工區(qū)域,構(gòu)件采用船運(yùn)水上吊裝。結(jié)合地質(zhì)報(bào)告及現(xiàn)場踏勘,四塊區(qū)域情況如下：

1)區(qū)間西區(qū)域以淤泥質(zhì)土為主,淤泥深度達(dá)地表以下4 m～5 m,天然地基承載力差;2)河岸西地質(zhì)條件良好,地表進(jìn)行清理可以作為天然地基加以利用;3)水上區(qū)域地質(zhì)條件良好,水深4 m～5 m。為確保蘊(yùn)藻浜河道通航,施工期間需留有兩孔15 m的雙向通航孔,通航高度大于6.5 m,最高通航水位為3.8 m(河中貝雷梁下口標(biāo)高為10.5 m),以便船舶通航;4)河岸東部分區(qū)域?yàn)榫軝C(jī)械加工廠房地坪,條件良好。

2.2 “先梁后拱”施工方案

根據(jù)工程設(shè)計(jì)資料及場地條件,主橋施工方案采用“先梁后拱”施工工藝,現(xiàn)場搭設(shè)全橋鋼橋面臨時(shí)支架構(gòu)件水上船運(yùn)至現(xiàn)場,浮吊吊裝,通過牽引方式平移調(diào)整就位;鋼橋面完成安裝焊接后,在橋面上搭設(shè)桁架—桁拱支架,桁架—桁拱分別以桿件或拱節(jié)段,通過浮吊吊裝至完成的鋼橋面上后,再用汽吊安裝就位進(jìn)行焊接。施工步驟簡要敘述如下：步驟一：完成主橋基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)后,場地清理平整;步驟二：臨時(shí)支撐體系基礎(chǔ)及立柱施工;步驟三：臨時(shí)支撐縱梁安裝;步驟四：鋼橋面吊裝、移動(dòng)、就位;步驟五：鋼橋面完成安裝焊接后,在橋面上搭設(shè)桁架—桁拱支架;步驟六：桁架—桁拱吊裝;步驟七：桁架—桁拱就位完成焊接,安裝吊桿;步驟八：吊桿張拉成橋。

3 鋼橋面臨時(shí)支撐體系

在本工程所采用的“先梁后拱”施工工藝中,主橋鋼橋面臨時(shí)支架是最關(guān)鍵的施工措施項(xiàng)目。經(jīng)過對(duì)施工場地情況的深入研究,本工程確定使用鋼管格構(gòu)—貝雷組合臨時(shí)支撐體系,主要構(gòu)成如下(見圖2)。

3.1 基礎(chǔ)

根據(jù)地塊區(qū)域情況,支撐體系基礎(chǔ)分別采用以下形式：

1)方形獨(dú)立式鋼筋混凝土基礎(chǔ)：區(qū)間西、河岸西采用3.5 m×3.5 m×0.4 m方形獨(dú)立式鋼筋混凝土基礎(chǔ),每只基礎(chǔ)設(shè)5根φ 600鉆孔灌注樁,樁長 19 m;河岸東區(qū)域利用廠房原有地坪,直接澆筑方形獨(dú)立式鋼筋混凝土基礎(chǔ),為防止駁岸發(fā)生側(cè)向位移導(dǎo)致陸地支架傾覆,在臨岸一排每只獨(dú)立基礎(chǔ)加5根φ 600鉆孔灌注樁,樁長19 m。2)鋼管樁—平臺(tái)基礎(chǔ)：水上區(qū)域采用φ 600鋼管樁,入土深度18 m,樁頂部由槽鋼焊接形成支承平臺(tái)。

3.2 立柱

臨時(shí)支撐體系立柱部分分鋼管格構(gòu)式柱支架和貝雷組合支架兩種。格構(gòu)柱由6根φ 400×10 mm鋼管和槽鋼組成3 m×2.5 m的格構(gòu),每組格構(gòu)柱之間用16號(hào)槽鋼剪力撐連接。支架高度根據(jù)鋼箱梁底面與地面的高度來確定。

貝雷支架包括每組由4片貝雷拼裝組裝成3 m×3 m的立柱支架單元逐層安裝,組裝高度視安裝高度而定。考慮豎向剛度和穩(wěn)定性,在高度方向采用16號(hào)～20號(hào)槽鋼和10號(hào)角鋼等型鋼作為支撐穩(wěn)固;另外,在貝雷架兩側(cè)安裝定型90 cm支撐架。

3.3 縱梁

立柱支架上部(橋面鋼梁下部)縱向臨時(shí)支架,設(shè)在主系梁的下方和梁體中部。縱向跨河部分貝雷桁架,由3組上下加強(qiáng)型貝雷片桁架梁組成,每組桁架梁由5片貝雷片拼裝組合而成,分別設(shè)在鋼箱梁主梁部位下方和鋼箱梁中心線位置。兩側(cè)陸上貝雷桁架每組桁架梁由3片貝雷片拼裝組合而成,位置與跨河桁架相對(duì)應(yīng)。由于部分鋼箱梁跨越軌道交通11號(hào)線,貝雷片高度及剛度不能滿足安裝要求,采用50號(hào)工字鋼 3組(每組 3根)作為縱梁使用。在縱梁上,沿縱橋向以50號(hào)槽鋼作為導(dǎo)梁,用來對(duì)鋼橋面節(jié)段進(jìn)行牽引就位使用。

4 鋼橋面安裝

在臨時(shí)支架全部搭置完成后,即可進(jìn)行鋼箱梁安裝。安裝時(shí),根據(jù)制作的鋼橋面分段塊體重量情況,最大節(jié)段長11.0 m,寬均為全幅橋面寬33 m,最大節(jié)段的重量為110 t,采用水上運(yùn)輸至施工現(xiàn)場,選用150 t浮吊進(jìn)行吊裝。安裝過程為：用浮吊將鋼橋面節(jié)段梁從運(yùn)輸船只上起吊卸船,安放在臨時(shí)貝雷桁架的中部,由中部向兩側(cè)端部推拉安裝。每起吊一塊鋼箱梁安放到支架桁架上,隨即進(jìn)行水平縱向推拉到預(yù)定安裝位置,并落梁就位,調(diào)整裝配固定。依次進(jìn)行鋼箱梁的推拉、接長裝配焊接固定。推拉時(shí),在梁底與貝雷桁架上接觸處鋪設(shè)定向水平滾動(dòng)滑移裝置。分別將鋼箱梁塊體吊放在滾動(dòng)滑移裝置上面,用千斤頂和手拉葫蘆將鋼箱梁塊體滑移至所需安裝的位置,然后用千斤頂頂升箱梁一定高度,拆除滾動(dòng)滑移裝置,落梁至臨時(shí)支架安裝的位置上;鋼箱梁下面用型鋼墊鐵鋪墊。

5 桁架—桁拱安裝

橋面鋼箱梁全部焊接成型后,在橋面上搭設(shè)桁架、桁拱臨時(shí)支架,其中桁架及高度漸變桁拱部分采用鋼管滿堂支架,標(biāo)準(zhǔn)桁拱部分采用鋼管立柱支架。支架搭設(shè)依照桁架散件和桁拱節(jié)段的預(yù)制及安裝平面位置和高程進(jìn)行現(xiàn)場放樣。

桁架、桁拱構(gòu)件采用水上運(yùn)輸至現(xiàn)場后,用浮吊吊裝至完成焊接的鋼橋面,再采用50 t輪胎式汽吊單機(jī)或雙機(jī),停在已架設(shè)安裝結(jié)束的橋面上,進(jìn)行起吊安裝。安裝時(shí),從兩端向中間進(jìn)行。先吊裝兩邊墩間桁架拱,后吊裝中間合龍段桁架拱。待桁拱安裝到臨時(shí)支架上后,隨即進(jìn)行桁拱分段的線型調(diào)整。符合設(shè)計(jì)線型后,進(jìn)行相鄰桁拱段環(huán)縫接縫焊接。最后進(jìn)行桁拱內(nèi)風(fēng)撐安裝,安裝時(shí)先安裝中間部位的風(fēng)撐,由中間向兩側(cè)對(duì)稱安裝。

6 結(jié)語

本工程自2009年5月5日開始臨時(shí)支架基礎(chǔ)施工,2009年9月10日完成全部支架搭設(shè)開始鋼橋面安裝,至2009年12月30日桁拱合龍,全部結(jié)構(gòu)安裝施工完成。施工過程中各項(xiàng)復(fù)測均符合要求。

[1]章 鵬,蒙 云,李治學(xué).雙曲拱橋的加固設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].山西建筑,2008,34(34)：305-306.