國道107寶安段興圍、黃田掉頭匝道橋工程施工新技術(shù)

邵一帆

（深圳市交通公用設(shè)施建設(shè)中心，廣州 深圳 518040）

0 引言

國道107寶安段興圍、黃田掉頭匝道橋工程主要由A、B、C匝道橋等組成，匝道長1271.533m，其中橋梁長986m，橋梁縱坡為4.0%。橋面采用瀝青混凝土路面，匝道橋設(shè)計速度為25km/h。匝道由道路寬度9m漸變至橋梁寬度11m，由小型專用車道及大車道組成雙車道。主橋采用鋼-混組合梁，梁高2m，跨度為30m+40m+40m+30m，共140m。引橋長2—2×30m，采用鋼桁腹梁，梁高2m。明渠段采用疊合梁，梁長112m。下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁+墩柱+蓋梁。

1 施工新技術(shù)、新材料、新工藝

本工程項目主要采取來以下施工新技術(shù)、新材料、新工藝：

（1）為控制支點處橋面板裂縫，采取在鋼混組合梁支點處設(shè)置抗拔不抗剪栓釘（國內(nèi)首次應(yīng)用）、“三鋼混凝土”（鋼纖維SF、鋼絲網(wǎng)F、鋼筋混凝土RC）、次支點頂升及回落、中支點兩側(cè)壓重等多項施工技術(shù)及措施；

（2）本工程采用了鋼桁腹梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)新穎，利用鋼桁管代替混凝土腹板使得梁體結(jié)構(gòu)自重減輕，梁體通透；鋼桁管單件制作、整體吊裝等安裝簡單，但工藝復(fù)雜，對施工技術(shù)、組織、管理要求很高。

2 鋼混組合梁施工（新技術(shù)、新材料、新工藝應(yīng)用部分）

2.1 次支點頂升

待底板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開始進(jìn)行鋼梁次支點頂升（見圖1），頂升5cm，需分級頂升，每一級頂升1cm。根據(jù)支點反力及現(xiàn)場墩頂空間設(shè)置千斤頂?shù)囊?guī)格和數(shù)量。

鋼梁頂升采用同步頂升數(shù)控技術(shù)，確保各頂升點受力保持平衡，保證梁體穩(wěn)定。

圖1 次支點頂升

2.2 澆筑頂板混凝土

頂板混凝土（中支點暫不澆筑）澆筑順序為：從跨中至距離支點5m處澆筑C55混凝土，支點處10m范圍內(nèi)采用三鋼混凝土（鋼筋網(wǎng)、鋼纖維、不銹鋼鋼絲網(wǎng)），其中鋼纖維體積率為1%，鋼纖維品種為鋼錠銑削型，纖維外形呈端鉤型，鋼絲網(wǎng)片選用直徑為2mm的優(yōu)質(zhì)不銹鋼絲，通過精密的自動化機(jī)械焊接成網(wǎng)片。不繡鋼鋼絲網(wǎng)如圖2所示。

鋼纖維混凝土的運(yùn)輸采用與普通混凝土相同的運(yùn)輸規(guī)定，但應(yīng)縮短運(yùn)輸時間，運(yùn)輸過程中應(yīng)避免拌和物離析。

鋼纖維混凝土采用機(jī)械振搗。

鋼纖維混凝土可采用與普通混凝土相同的養(yǎng)護(hù)方法。

為控制負(fù)彎矩區(qū)裂縫，支點負(fù)彎矩區(qū)5m范圍內(nèi)采用抗拔不抗剪栓釘（見圖3），防止豎向分離但又不約束縱向滑移。

圖2 抗拔不抗剪栓釘

圖3 不銹鋼鋼絲網(wǎng)

2.3 澆筑中支點混凝土

待頂板混凝土滿足設(shè)計強(qiáng)度后，進(jìn)行次支點鋼梁回落，同樣需分級回落，每級回落1cm。

鋼梁回落后進(jìn)行中支點兩側(cè)跨中壓載，各壓載100t（見圖4）。

圖4 中支點兩側(cè)壓重

進(jìn)行中支點范圍內(nèi)混凝土澆筑，同次支點一樣，采用三鋼混凝土。

3 鋼桁腹梁施工

3.1 總體施工方案

鋼桁腹梁（見圖5）為空間桁架結(jié)構(gòu)，桁管與頂板、底面混凝土連接采用S—PBL剪力鍵及抗剪栓釘，縱肋開橢圓孔并與鋼筋貫穿連接，共6聯(lián)，一聯(lián)為2×30.55m。混凝土采用C55鋼纖維混凝土，先澆筑底板以及下節(jié)點位置處的混凝土，再澆筑腹桿、斜撐鋼管內(nèi)及頂板混凝土，底板、頂板厚度為25cm，節(jié)點、加固段厚度為55cm。

圖5 鋼桁腹梁立面示意圖（單位：mm）

鋼桁管在工廠制作，根據(jù)橋跨布置將鋼桁管通過節(jié)點板連成15m節(jié)段，運(yùn)至橋位處吊裝。

鋼桁腹梁施工流程為：搭設(shè)滿堂支架→鋪設(shè)底模→吊裝鋼桁管→鋼桁管臨時固定→綁扎底板鋼筋→澆筑底板混凝土→斜撐桁管安裝→鋼桁管注漿→搭設(shè)頂板支架→澆筑頂板混凝土→預(yù)應(yīng)力施工→橋面系施工。

3.2 支架及底模

鋼桁腹梁支架采用滿布Φ48mm的扣件式鋼管支架施工，支架搭設(shè)前先對地面進(jìn)行硬化，做好地面排水；采用土、砂石等材料新填筑地基，厚度較大時可采用重型壓路機(jī)分層碾壓，澆筑15cm厚的混凝土地面。

鋼管支架根據(jù)荷載分布規(guī)律，橫橋向鋼管支架布置間距為底板范圍0.6m、翼緣板范圍0.9m。順橋向鋼管支架布置間距為0.9m，在外斜腹桿處加密至0.6m，立桿豎向步距為1.2m（局部位置加密至0.6m）。

跨明渠部分采用貝雷梁跨越，貝雷梁間距為90cm，跨度為15m。貝雷梁頂為I10分配梁，I10分配梁間距與扣件式支架立桿橫橋向間距相同，最大間距為90cm。

兩跨鋼桁腹梁梁底至明渠頂凈高較低，采用型鋼+條形基礎(chǔ)支架，條形基礎(chǔ)間距為11.5m時，橫梁I63a長12m，轉(zhuǎn)向塊處間距為45cm，端頭處間距為25cm，其余間距為80cm。

3.3 鋼桁管吊裝及臨時固定

在支架搭設(shè)完畢、底模安裝完成后進(jìn)行鋼桁管腹桿施工，每聯(lián)腹桿分為2跨4榀，每跨每榀拼裝成2個大節(jié)段，每個大節(jié)段長度約為15m，每個大節(jié)段有12節(jié)腹桿，重量約為7t。

鋼桁管吊裝見圖6，桁架臨時固定見圖7。

圖6 鋼桁管吊裝

圖7 桁架臨時固定

3.4 底板混凝土澆筑

鋼桁腹梁下節(jié)點結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難，為鋼桁腹梁施工的關(guān)鍵部位。鋼桁腹梁下節(jié)點鋼筋包括箍筋、縱向鋼筋及橫向鋼筋，橫向鋼筋穿過S—PBL鍵。下節(jié)點鋼筋見圖8。

圖8 下節(jié)點鋼筋

鋼桁腹梁腹桿在鋼結(jié)構(gòu)車間加工制造時，將節(jié)點箍筋焊接固定在下節(jié)點鋼板上，連同節(jié)點鋼結(jié)構(gòu)整體安裝。鋼桁腹桿安裝到位后，按照先下后上的順序，依次安裝橫向鋼筋，再安裝縱向鋼筋，接頭按規(guī)范要求錯開，采用焊接連接。底板鋼筋綁扎見圖9。

圖9 底板鋼筋綁扎

底板混凝土采用C55鋼纖維混凝土，整體澆筑方法為：鋼桁腹梁設(shè)計4%的縱坡，采用從低處往高處澆筑的方法，以防止振搗時混凝土流淌，造成漿體與骨料分離的離析現(xiàn)象。澆筑時，先從跨中至1/4截面處底板往梁側(cè)位置澆筑，混凝土坍落度較好時，先澆筑支座位置，然后再往高處繼續(xù)澆筑。另外，應(yīng)先澆筑底板混凝土，再澆筑節(jié)點處高出底板位置。

節(jié)點處鋼筋密布，澆筑振搗困難。下節(jié)點混凝土施工前，在節(jié)點加勁板分割的3個區(qū)域內(nèi)，每個區(qū)域?qū)摪彘_設(shè)1個Φ50mm混凝土澆筑孔，以便觀察混凝土澆筑是否密實，并作排氣用。

下節(jié)點處需人工使用鐵鍬鏟進(jìn)節(jié)點內(nèi)，澆筑底板節(jié)點周圍時，可澆筑稍高，覆蓋節(jié)點倒角，防止底板澆筑至標(biāo)高時振搗下節(jié)點內(nèi)混凝土出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。下節(jié)點澆筑密實后，節(jié)點附近底板不得再進(jìn)行振搗，防止節(jié)點內(nèi)混凝土外翻造成空洞。下節(jié)點混凝土施工由專人負(fù)責(zé)，塌落度控制在14～16cm，混凝土采用Φ30插入式振搗器振搗。底板澆筑完成后，進(jìn)行混凝土收面工作。

3.5 斜撐管安裝及支架搭設(shè)

底板混凝土澆筑待達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用吊車進(jìn)行單根斜撐吊裝，吊裝過程要求全程放線復(fù)核修證。

斜撐管安裝及支架搭設(shè)分別見圖10、圖11。

圖10 斜撐管安裝

圖11 頂板支架搭設(shè)

3.6 頂板混凝土澆筑

頂板上節(jié)點處為鋼桁腹梁施工的關(guān)鍵部位，鋼桁腹梁上節(jié)點鋼筋包括箍筋、縱向鋼筋及橫向鋼筋，橫向鋼筋穿過S—PBL鍵，具體施工如同下節(jié)點處。頂板鋼筋綁扎見圖12，鋼桁腹梁翼緣板見圖13。

圖12 頂板鋼筋綁扎

圖13 鋼桁腹梁翼緣板

3.7 預(yù)應(yīng)力施工

鋼桁腹梁設(shè)置了體內(nèi)束和體外束，體內(nèi)束由12Φs15.2組成，共10束，體外束由19Φs15.2組成，共4束。

體內(nèi)束孔道為塑料波紋管，塑料波紋管規(guī)格按鋼束而定。預(yù)應(yīng)力鋼束采用高強(qiáng)低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值f為1860MPa。體內(nèi)索張拉原則為先縱后橫，先下后上，先長后短，錨下張拉控制應(yīng)力0.75σcom，為1395MPa。縱向束張拉見圖14。

圖14 縱向束張拉

體外預(yù)應(yīng)力束索體采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)氧涂層七絲預(yù)應(yīng)力鋼絞線》（GB/T 21073—2007）規(guī)定的環(huán)氧涂層鋼絞線做成的成品索，外包HDPE護(hù)套，張拉控制應(yīng)力為0.45σcom，為837MPa。體外束布置見圖15。

圖15 體外束布置圖

張拉設(shè)備采用YCW—400千斤頂4套及與其相配套的電動高壓油泵、壓力表、高壓油管等，所有設(shè)備及儀表設(shè)專人使用和管理，并定期進(jìn)行維護(hù)和校驗。

3.8 橋面系施工

待頂板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，兩側(cè)同步施工防撞護(hù)欄。最后施工橋面瀝青混凝土及附屬結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

鋼桁腹梁結(jié)構(gòu)新穎，合理分段便于工廠化制造及運(yùn)輸現(xiàn)場安裝。鋼混組合梁抗拔不抗剪栓釘?shù)刃虏牧蠎?yīng)用、次支點頂升及回落、中支點兩側(cè)壓重、三鋼混凝土等措施有效地控制了支點處橋面板裂縫的產(chǎn)生，特別是抗拔不抗剪栓釘在國內(nèi)首次應(yīng)用，這些措施無論在設(shè)計還是在施工方面都處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。