某半埋—全埋式大截面箱涵施工技術

李建平 李方志

1 工程概況

某公路橋設計為雙層橋面,上層橋面為雙向六車道,下層為雙向四車道,其中兩車道為預留輕軌,與遠期地下輕軌線連接。橋梁落地的部分為箱涵,是地上橋梁與地下輕軌隧道之間的過渡段。箱涵總長度161.26 m,設計為半埋—全埋式,最大埋深約為6.3 m。橫截面為兩分離式單箱單室斜腹板箱形截面,截面高6.4 m,頂板寬 13 m,厚0.4 m,底板寬10.3 m,厚0.45 m,腹板厚0.55 m,內外腹板斜度分別為 1∶4.576,1∶4.68。箱涵基礎采用φ 800 mm鋼筋混凝土灌注樁,平均樁長 20 m(鉆巖 2 m),總樁數188根。在設計上,箱涵分為4個節段,每段長約40 m,編號為AM1～AM4(見圖1),從AM1到AM4埋深逐漸加大。

2 箱涵基坑的支護和開挖

2.1 支護結構和施工橋

該半埋—全埋式箱涵基坑采用鋼板樁加工字鋼支護,根據挖深的不同,支護結構設計為3種不同的形式,相應的基坑分為3個區。第一區:箱涵末端53 m和末端外延7.5 m的范圍,每隔一根鋼板樁打一根工字鋼,并設兩層水平支撐。第一層支撐高出箱涵頂面40 cm,第二層支撐高于基坑底1.5 m。水平支撐與其末端斜撐一起固定在圍檁上,圍檁通過牛腿固定在與鋼板樁緊貼的工字鋼上。水平支撐工字鋼型號為(356×368×202)kg/m(英制單位)。第二區:相鄰第一區40 m范圍,僅在較深的一端12 m的范圍內設置一層水平支撐,其余位置不設水平撐,工字鋼間距2 m。第三區:相鄰第二區 30 m范圍,工字鋼間距 4 m。

由于第一區下層水平支撐距基坑底僅1.5 m,不便于支撐以下土體的機械開挖和運輸,為了解決有兩層水平支撐的施工范圍內的開挖和運輸問題,設置了施工橋,施工橋位于箱涵基坑橫向的中部,從箱涵基坑末端縱向延伸布置,截止于第一區和第二區交界處。支護結構和施工橋見圖1,圖2。

2.2 水平支撐的安裝和在施工橋上開挖深基坑

在鋼板樁和工字鋼立柱(包括施工橋工字鋼立柱)插打完成后,即開始安裝第一層水平支撐,首先安裝圍檁,然后將水平支撐焊接在圍檁上。第一層水平支撐安裝完成后,鋪設施工橋橋面,施工橋搭設完成,隨后進行基坑的開挖。

由于第二區和第三區基本上沒有水平支撐,不存在作業空間的限制問題,因此開挖作業較簡單,用挖掘機配之以運輸車輛階梯式邊退邊挖,達到設計標高即可。第一區由于有兩層水平支撐,作業空間受到限制,開挖作業的安排較復雜。首先用大型挖掘機在施工橋上作業,挖出的砂土由運輸車經施工橋運走,在第一層水平支撐以下形成高約2 m的空間時,用小型挖掘機進入基坑配合開挖,挖出的砂土再經橋上的挖掘機裝載到運輸車上運出。當開挖到第二層水平支撐的位置時,要先完成水平支撐的安裝后才可以繼續開挖作業。

3 箱涵主體施工

適應箱涵截面大的特點,箱涵涵身分兩個階段施工,第一階段完成每一節(AM1～AM4)的底板和底板以上0.5 m腹板;第二階段縱向分段完成腹板和頂板,每10 m為一個節段(見圖2)。

3.1 底板的施工

箱涵底板按設計時劃分的節段一次性施工完成。混凝土墊層按底板的標高和形狀澆筑,箱涵兩側用于支撐和移動模板的臨時混凝土板邊緣在施工時也考慮了箱涵的外形,與混凝土墊層一起直接作為底板的模板,底板的鋼筋綁扎即在這個模板上進行。

高出底板頂面0.5 m的腹板內外模均采用木模,外模通過預先制作的角鋼支架固定在箱涵兩側臨時混凝土板上,而內模則通過鋼筋保護層墊塊和模板拉桿與外模固定。

在施工時,腹板的豎向鋼筋分成兩段制作,兩段之間以搭接的形式連接,第一段高出施工縫的長度足以滿足規范要求的搭接長度,較短的豎向鋼筋為第一階段的鋼筋綁扎帶來了方便。

在箱涵節段間的伸縮縫和腹板兩次灌注之間的施工縫位置均設置了橡膠止水帶,前者采用HXZ-b300-(8-15),規格651(遇水膨用橡膠采用 BW-Ⅱ型,規格 300 mm×20 mm),后者采用Sika V-25。

箱涵底板和底板以上0.5 m腹板一起灌注,箱涵一節底板單幅的混凝土量約為280 m3,灌注時使用一臺混凝土泵車,從箱涵兩側道路上泵送混凝土到底板。按底板的坡度從下向上灌注,先沿縱向灌注腹板底部,再沿縱向灌注底板中部,這樣做的目的主要是為了使腹板底部的混凝土先形成一定的強度,以減少腹板灌注時出現翻漿的機會,灌注速度約40 m3/h。

作業程序:1)底板鋼筋綁扎;2)腹板外模就位;3)腹板鋼筋綁扎;4)腹板內模安裝;5)混凝土灌注。

3.2 腹板和頂板的施工

箱涵腹板內外模均采用鋼模板(見圖2),其細部設計及加工委托專業制造廠完成。鋼模板共兩套,每套10延米(包括東西兩幅),分為4節,每節長2.5 m。

箱涵AM4段設有第二層水平支撐,因箱涵底板和箱涵兩側臨時混凝土板緊貼在一起,形成了對支護鋼板樁的一個支撐結構,因此,等箱涵底板和箱涵兩側臨時混凝土板達到了一定的強度,便可拆除第二層水平支撐工字鋼。第二層水平支撐拆除后,才能安裝腹板鋼模板。

按設計的要求,箱涵混凝土灌注應東西兩幅同時進行,對稱施工。腹板灌注時,由于混凝土傾落高度達5 m左右,在向模板中傾卸混凝土時采用了串筒,防止混凝土離析。混凝土振搗采用插入式振搗器,分層澆筑厚度為30 cm。

混凝土灌注完成后,澆水養護,當強度達到設計強度標準值的75%時,便可拆除外模,開始下一節段的施工。節段的施工縫之間設有橡膠止水帶,型號Sika V-25。

箱涵分兩階段灌注,先灌底板和一部分腹板,再灌腹板和頂板,前期灌注的混凝土強度已經形成,有效地避免了翻漿的現象,從而保證了腹板的灌注質量。

作業程序:1)拆除第二層支撐(第一區,有第二層支撐的范圍);2)安裝腹板外模;3)綁扎腹板鋼筋;4)安裝腹板內模;5)鋪頂板底模;6)綁扎頂板鋼筋;7)灌注混凝土;8)養護;9)拆模(先拆外模,再拆內模,后拆內頂模)。

4 結語

在基坑開挖的過程中采用了施工橋,解決了有兩層水平支撐的基坑內開挖不便的問題。先澆筑箱涵底板及底板頂面以上0.5 m的腹板,再施工腹板其他部分和頂板的做法,保證了高達6.4 m的涵身的施工質量。另外,箱涵支護結構的一些做法,也是該箱涵施工的一個亮點。

[1] 張毅軍.杏園湟水河特大橋連續箱梁施工技術[J].山西建筑,2008,34(33):333-334.