單箱四室現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)研究

梁炳和

摘要：文章結(jié)合單箱四室現(xiàn)澆箱梁實(shí)例，介紹了橋梁基本情況及總體施工方案，對鋼管支架現(xiàn)澆體系的設(shè)計及驗(yàn)算進(jìn)行研究，并探討了施工中的關(guān)鍵工藝，為同類型現(xiàn)澆箱梁施工提供參考。

關(guān)鍵詞：單箱四室;現(xiàn)澆箱梁;支架設(shè)計;施工技術(shù)

0 引言

為朝著建設(shè)交通強(qiáng)國的目標(biāo)不斷努力，目前我國的橋梁建設(shè)技術(shù)突飛猛進(jìn)，不斷向跨徑更大、橋?qū)捀鼘挼姆较虬l(fā)展。相較于常用裝配式橋梁，箱梁因其跨越能力好、橋?qū)掃m應(yīng)度強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到橋梁建設(shè)中。但由于其跨徑較大，在跨越河流時通常會采用懸臂澆筑和支架施工兩種方案。對于橋梁較寬、梁高變化較大的單箱四室箱梁而言，采用支架施工更具有優(yōu)勢[1]。因此，本文就單箱四室箱梁的施工技術(shù)開展研究，探討支架施工的方法，以供參考。

1 工程概況

某橋梁主橋?yàn)椋?3+56+33）m變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁、引橋采用25 m預(yù)應(yīng)力簡支箱梁，截面形式為單箱四室。主橋梁高變化為1.7～6 m，梁底按拋物線變化，腹板厚度為0.45～0.75 m，引橋梁高為1.7 m，箱梁頂板寬均為20 m、底板均為15 m，橋墩高度范圍為10～13 m。由于主橋下跨河流，且橋梁寬度達(dá)20 m寬，對主橋和引橋均采用支架現(xiàn)澆的施工方法，其中引橋考慮采用落地滿堂支架，主橋采用滿堂支架+貝雷片+鋼管樁。見圖1。

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，揭示橋位處地形起伏較大，自上而下分別為人工素填土（2～5 m）、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（2～2.5 m）和中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

2 總體施工方案

考慮到主橋主跨兩個橋墩位于河道中間，且主跨跨徑達(dá)到56 m，橋位處常年水位較高，對于主跨施工方案影響較大，施工時考慮采用改河道的方式以便下部結(jié)構(gòu)和支架體系鋼管樁施工。

同時根據(jù)改河道的位置做了兩種施工方案：方案一將改河道位置放置在5#橋臺處，對河道表層換填硬化后采用滿堂支架澆筑主橋箱梁，等下部結(jié)構(gòu)及主橋箱梁施工完成后恢復(fù)河道位置;方案二將改河道位置放置在3#、4#墩間，即設(shè)置臨時引水溝渠，對主橋主跨下部結(jié)構(gòu)和鋼管樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工，恢復(fù)河道位置后，進(jìn)行主橋邊跨下部結(jié)構(gòu)和鋼管樁施工，最后澆筑主橋箱梁。

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于滿堂支架結(jié)構(gòu)簡單、施工成本低，但是該方案導(dǎo)致征地面積增大、施工工期較長、有可能導(dǎo)致橋臺位置不均勻沉降;方案二的優(yōu)點(diǎn)在于征地小、工期短，但是成本更高、對復(fù)合式支架的施工要求較高。考慮到項(xiàng)目工期緊、任務(wù)重、征地困難等實(shí)際困難，最終選擇方案二進(jìn)行施工。

3 支架體系設(shè)計

3.1 支架體系布置

主橋支架體系為碗扣式支架+貝雷梁+鋼管樁，引橋支架體系為落地碗扣式滿堂支架。

碗扣式支架由上到下依次為15 mm膠合板、間距20 cm正方形橫向方木、10縱向工字鋼分配梁和碗扣式支架。碗扣式支架采用48 mm×3.5 mmWDJ碗扣架，全橋縱向間距均為0.6 m，引橋橫向間距均為0.6 m，主橋腹板處橫向間距為0.3 m、其余為0.6 m，橫桿步距為120 cm。支架的縱、橫向均設(shè)置剪刀撐，間距為2.4 m，并距立桿底部30 cm設(shè)置掃地桿。

對于引橋，在碗扣式支架底部地面進(jìn)行地基處理后采用20 cm厚C30混凝土進(jìn)行地面硬化。對于主橋，在碗扣式支架底部設(shè)置20a工字鋼分配梁與標(biāo)準(zhǔn)單層貝雷片連接，在貝雷片底部設(shè)置45b雙拼工字鋼橫梁與底部609 mm×16 mm鋼管樁連接。

主橋貝雷片跨徑分9 m、12 m、15 m三種，其中12 m、15 m跨徑設(shè)置于1.7 m梁高段，貝雷片橫向共布置21組、間距0.9 m布置。鋼管樁橫向間距為3.6 m，橫向采用雙拼槽18聯(lián)結(jié)。鋼管樁靠近橋墩處設(shè)置在承臺上，在臨時改渠處采用1.3 m樁基基礎(chǔ)，其余采用條形基礎(chǔ)設(shè)置在強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層中。支架標(biāo)準(zhǔn)斷面如圖2～3所示。

3.2 支架體系驗(yàn)算

為保證支架結(jié)構(gòu)施工安全，采用Midas Civil有限元軟件對主橋主跨支架體系進(jìn)行建模驗(yàn)算。

支架整體模型如圖4所示，模型中考慮的荷載[2，3]有：①新澆混凝土荷載，根據(jù)不同梁高將荷載分成4段，又根據(jù)橫向位置分翼板、腹板、頂?shù)装迦N荷載值加載至模型;②自重由模型自動考慮;③底模荷載2 kN/m2;④施工荷載（包括振搗荷載）6.5 kN/m2;⑤支架風(fēng)荷載0.2 kN/m;⑥水流沖擊荷載8 kN，作用于0.3倍水位處。

考慮強(qiáng)度和剛度兩種荷載工況，其中強(qiáng)度工況：1.2×（①+②）+1.4×（3+4+5+6）;剛度工況：1.0×（①+②）。計算后各部分的驗(yàn)算結(jié)果如表1所示，支架體系結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均滿足要求。

4 現(xiàn)澆箱梁施工要點(diǎn)

針對橋梁編制了施工組織方案，橋梁施工的順序?yàn)椋海?）臨時改渠;（2）主橋2#、3#橋墩樁基承臺以及主跨區(qū)域內(nèi)支架鋼管樁及條形基礎(chǔ)施工;（3）恢復(fù)改河;（4）施工1#、4#橋墩及引橋處鋼管樁臨時樁基;（5）搭設(shè)主跨貝雷體系;（6）施工兩側(cè)橋臺，處理引橋支架基礎(chǔ);（7）分兩次澆筑主橋箱梁，張拉預(yù)應(yīng)力;（8）搭設(shè)引橋支架，澆筑引橋，張拉預(yù)應(yīng)力;（9）拆除支架體系。其中地基處理和支架安裝及預(yù)壓是本項(xiàng)目的難點(diǎn)。

4.1 地基處理

引橋跨支架基礎(chǔ)為硬化地面，但原地面為約4～5 m厚人工素填土，因此施工時采用級配碎石進(jìn)行換填，換填厚度為0.6 m，分層壓實(shí)后要求壓實(shí)率>96%，之后再澆筑C30混凝土進(jìn)行硬化，并應(yīng)保證場地平整。

主橋支架鋼管樁基礎(chǔ)分為支撐在主橋承臺、條形基礎(chǔ)和臨時樁基礎(chǔ)三種。鋼管樁支撐在承臺上時，需提前在承臺和橋臺處預(yù)埋連接鋼板。鋼管樁條形基礎(chǔ)施工前需復(fù)核地基承載力，應(yīng)≥350 kPa，對河床處理時及時復(fù)核地質(zhì)情況，應(yīng)埋入強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖≥1 m。主橋3#、4#墩臨時改渠處采用臨時樁基作為鋼管樁基礎(chǔ)，是由于臨時改渠水流沖刷降低了巖層的承載力。

4.2 支架安裝及預(yù)壓

近年來，市場上碗口支架的質(zhì)量普遍不高，主要表現(xiàn)在壁厚達(dá)不到要求，影響支架整體承載力跟穩(wěn)定性，因此對支架構(gòu)件的質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，必須滿足標(biāo)準(zhǔn)且具有合格證明。支架安裝嚴(yán)格按照圖紙實(shí)施，由于箱梁跨度大、整體較寬，支架施工在縱橋向和橫橋向的標(biāo)高控制要求較高，安裝支架前需再次核對圖紙上的標(biāo)高、控制點(diǎn)等信息，剪刀撐、頂?shù)讞U水平撐也需嚴(yán)格按照要求安裝。支架體系安裝完成后，需嚴(yán)格按照《支架驗(yàn)收規(guī)程》進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行預(yù)壓。

對支架體系進(jìn)行預(yù)壓，主要是為了消除非彈性變形、設(shè)置預(yù)拱度及檢查安全度。采用沙袋進(jìn)行加載，加載重量主要根據(jù)不同位置的梁高計算得到，梁體混凝土總重3 300 t，分布如表2所示。

在支架各區(qū)域及貝雷片跨中位置變形觀察點(diǎn)，測量觀察支架總體變形情況。加載時采用三級加載方式，即60%、100%、120%，并按照相反順序卸載，加載后間隔6 h測量記錄變形數(shù)據(jù)。加載、卸載需從兩邊向中間進(jìn)行，同時要注意加載時支架周圍設(shè)置安全隔離區(qū)，防止出現(xiàn)安全事故。

5 結(jié)語

本文以某單箱四室現(xiàn)澆箱梁為例，通過施工方案對比、支架的設(shè)計及驗(yàn)算和箱梁施工工藝幾方面的介紹，對于大跨超寬現(xiàn)澆箱梁應(yīng)根據(jù)橋位地形地質(zhì)情況采用合理的施工方案，同時需對支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計和正確驗(yàn)算，并在施工過程中做好地基處理、支架預(yù)壓等措施，以便控制好單箱四室箱梁的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3]JGJ 166-2016，建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

收稿日期：2020-05-27