南憩亭大橋主跨箱梁支架設計與施工

摘 要 南通市江海大道南憩亭大橋跨越通揚運河，大橋施工期間需保證河道正常通行，通航凈空小，施工安全風險較大。本文主要介紹了南憩亭大橋箱梁支架設計要求、構造形式、計算方法、相關安全設施以及支架搭設、拆除施工要點。

關鍵詞 支架；防撞；強度；剛度；通航

1 工程概況及特點

南通市江海大道西段南憩亭大橋跨越通揚運河，為三幅單聯變截面連續箱梁，橋梁長140m，主墩頂處梁高3.8m，邊墩頂及跨中位置梁高2m。橋面橫寬75.5m（21m+33.5m+21m），橋梁縱向跨徑為40m+60m+40m。

橋位處箱梁施工期間地面標高在+5.0m左右，地下水位+2.0m左右，橋位處通揚運河水深約4m，水位在+1.5～3.0m之間，河水流速較小，河床以下土層主要為粉砂、粉質粘土、細沙等土層。

本橋施工重難點主要如下：

（1）跨運河箱梁施工過程中受航道交通的影響大，水上支架結構防撞安全及水上通行安全風險高。

（2）橋梁總寬度大，作業點集中，相互干擾大。

（3）為滿足通航要求，支架跨度較大，支架剛度要求高，而通航凈高受到嚴重限制。

（4）本橋施工工期極為緊張且根據設計要求箱梁分兩次進行澆筑（先澆筑底腹板，在澆筑頂板），施工工藝復雜，質量控制難度高。

2 支架設計

2.1 設計考慮因素

箱梁現澆支架需考慮以下因素：

（1）支架本身應具有足夠的強度、剛度、整體穩定性。

（2）支架門洞尺寸應滿足通航要求及能滿足支架防撞要求。

（3）有可靠的落架措施及方便拆除。

2.2 支架荷載取值

參照《公路橋涵施工技術規范》JTG/T F50-2011相關要求，支架設計荷載取值如下：

（1）鋼筋砼容重：26kN/m3

（2）模板荷載：1kN/ m2

（3）施工荷載：2.5kN/m2

（4）碗口支架自重：1.5kN/m2（碗扣支架高度按3m考慮）。

2.3 支架結構計算

綜合現場實際情況，擬定采用鋼管樁+分配梁+貝雷桁結構作為南憩亭大橋60m主跨支架，40m邊跨位于河堤兩側，采用常規碗扣式支架。本文著重介紹主跨支架設計。主跨支架布置見下圖：

（1）支架支墩

本支架采用打入式鋼管樁基礎，在進行支墩設計計算時，需考慮以下兩個方面因素：①鋼管樁自身承載能力，計算時按照軸向壓桿考慮，②管樁與土層摩阻力，根據各土層樁側摩阻力按照規范公式計算。

通過計算，支架立柱最大受力1265kN，支架立柱采用φ820×10鋼管樁，入土深度18m。

（2）分配梁及主梁

本支架鋼管樁上方設置橫向分配梁，橫向分配梁上方設置縱向貝雷桁主梁。在進行分配梁設計選型時，分配梁在荷載作用下強度（正應力及切應力）、剛度需滿足規范要求。

通過計算，橫向分配梁采用2H588型鋼，通航區域上方貝雷跨度較大，為保證支架滿足剛度要求，同時為避免侵占通航凈高，采用加強型貝雷桁。

（3）落架裝置

為方便箱梁施工完成后順利拆除模板及支架，支架需有可靠的落架裝置。

本支架在邊孔貝雷桁上方設置高度約3m高的碗扣支架，拆模時通過調整頂托螺桿就可實現模板與梁體分離。另外，在通航區域兩側管樁樁頂設置砂筒。在砂筒內填充干燥均勻細砂并進行壓實。在進行落架時，只需從砂筒預留孔中將細砂漏出即可順利落架。

（4）防撞結構設置

支架防撞結構需自成體系，不可與支架受力構件或其他結構（如棧橋）相連。

本支架在管樁立柱外側（靠近河道中心方向）設置一排管樁，并在管樁中填充砂石以提高防撞能力。

3 支架施工

3.1 支架搭設

（1）管樁插打

鋼管樁插打采用震動打樁錘振動下沉，鋼管樁打入深度以入土深度和貫入度雙控制。樁在入土前應在樁架或樁上做好尺寸標注，以便在施工中觀測、紀錄。

鋼管樁下沉過程中，應隨時觀察其貫入度，當貫入度小于5cm/錘時停振分析原因，或用其它輔助方法下沉，禁止強震久震樁。插入一定深度后如打不進或樁有回彈現象，可能是樁碰到孤石等障礙，這時應慢慢往下打，等穿過障礙后再恢復到正常速度。打樁工程中安排專人觀測和檢查樁的垂直度，發現傾斜應立即糾偏。停錘時，以樁尖標高為控制依據。若鋼管樁達到設計標高，但貫入度異常時，則須連續沉樁。為防止“假極限”或“吸入”現象，沉樁時，應休息一天時間再復打。現場應確保鋼管樁的入土深度，并視設計樁尖處的貫入度適當調整鋼管樁樁底標高。

（2）管樁樁帽、連接系及樁頂分配梁安裝

鋼管樁插打到位后，將鋼管樁樁頂打樁錘咬卡部分整齊切除至設計位置。樁帽與鋼管樁緊密對接，校正直線度與垂直度，對口的間隙為2mm。樁帽頂面要修理，保證其平整度。樁間連接系按圖紙設計進行安裝焊接，位置準確、焊接牢固，保證施工質量。分配梁居中平放與樁帽上，分配梁與樁帽間三角板滿焊連接，焊縫高度大于8mm，焊縫飽滿。

對于中間通航孔支架，每根鋼管樁樁帽中央設置一個砂筒，砂筒要求在樁帽居中放置，與底部樁帽和頂部橫向分配梁均臨時焊接固定。砂筒安裝前進行預壓，以保證砂筒內砂密實，從而減少壓縮變形量。

樁頂分配梁安裝完成后，吊裝擺放縱向加強貝雷桁架。貝雷桁架在吊裝之前預先組拼好，貝雷桁拼裝時可用枕木搭成拼裝平臺。為便于吊裝，貝雷桁分段預拼，桿件的拼裝和銷子的連接均須嚴格按照圖紙施工。拼裝完畢后，應仔細檢查貝雷片數量及銷子的連接情況，合格后方能架設。貝雷桁安裝時利用測量儀器在樁頂分配梁上精確標示出中心線，準確擺放。為保證貝雷桁架的橫向穩定性，需在樁頂分配梁處貝雷桁下弦設置限位槽鋼，并在貝雷桁外側設置斜撐，對貝雷桁進行橫向限位。

3.2 支架預壓及底模預抬調整

（1）支架預壓目的：①檢驗支架的強度及穩定性②檢驗支架基礎承載力③掌握支架的彈性變形④消除支架的非彈性變形及地基沉降變形。

（2）支架預壓方法：采用砂袋堆載預壓。

（3）壓重荷載的確定：箱梁支架系統的荷載主要由梁體鋼筋混凝土自重荷載、內模重量及施工荷載組成，以計算值1.1倍為預壓荷載。預壓過程加載分三級進行：0→60%預壓荷載→80%預壓荷載→100%預壓荷載。

（4）堆載材料的準備：采用砂袋堆載，計算堆載所需要的砂袋數量，現場利用編織袋裝包，每袋重50Kg，盡量使編織袋重量大致一致，并進行稱重。為防止雨天雨水浸濕荷載增加造成超載，預壓砂袋上須覆蓋防雨彩條布。

（5）壓重材料布置：待支架底模安裝完畢驗收合格后底模上進行壓重。堆載預壓時，根據橫梁、腹板、箱室底板、翼緣板各種荷載的不同，采用不同的堆載高度。腹板處寬度較窄，堆載寬度適當增加，按1m考慮。其它部分按實際重量堆載。

（6）預壓觀測：壓重前觀測一次，在壓重過程中平均每4小時觀測一次，每級加載后應觀測一次。支架連續3天累計沉降量小于3mm，預壓期不得小于7天，即可認為沉降變形穩定，可進行卸載。壓重卸載后再觀測一次。每次觀測均應做好詳細的記錄。壓重結束后對記錄數據仔細分析，分別得出支架基礎沉降、支架壓縮變形等數據，作為底模預抬值的依據。

本支架預壓后跨中處彈性變形約30mm，主墩墩頂及鋼管樁頂部基本無變形。根據設計計算變形量及堆載預壓數據設置模板預抬值，并調整支架模板標高。

3.3 支架拆除

支架拆除時，先拆除支架頂面的碗扣鋼管支架。對于通航孔貝雷桁門式支架，其上部無碗扣鋼管支架，需要先放出砂筒內細砂，使貝雷主梁下降10cm左右高度再拆除貝雷桁頂部的底模及分配梁；然后將貝雷桁分組橫向滑移出橋面寬度范圍，利用橋面上的汽車吊機分組吊裝拆除；最后利用浮吊拆除水中鋼管樁支墩。

4 總結

南憩亭大橋于2012年8月中旬已施工完成，橋梁線形及外觀質量良好。水中支架的安裝、使用及拆除實施效果較好，積累了現澆橋梁支架設計施工的經驗。

參考文獻

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