例談掛籃懸澆前0#塊臨時錨固方案的優(yōu)化

劉瓊福

摘 要：文章以海西高速公路網(wǎng)東山聯(lián)絡(luò)線A標段的東山特大橋為實例，通過對東山特大橋主橋掛籃懸澆前0#塊臨時錨固的原設(shè)計方案進行優(yōu)化實施后，證明優(yōu)化后的0#塊臨時錨固方案施工安全性高、施工進度快、操作性強、施工成本低等優(yōu)點；具有較好的經(jīng)濟效益和推廣價值。

關(guān)鍵詞：懸澆前；0#塊；臨時錨固方案；優(yōu)化

1 工程概況

海峽西岸經(jīng)濟區(qū)高速公路網(wǎng)東山聯(lián)絡(luò)線A合同段，屬于福建省“三縱八橫三環(huán)三十三聯(lián)”主要控制點，A合同段起點樁號K0+086.773，起點位于云霄縣竹港村連接沈海高速漳沼段；終點樁號K11+285.593，終點位于漳州市東山縣陳岱鎮(zhèn)下湖村接疏港公路，線路線總長11.199km。

東山特大橋橫跨東海海峽，橋址所在地屬于臺風高發(fā)區(qū)域。上部結(jié)構(gòu)采用（6*（4*30）+（65+2*110+65）+（4*30）+（5*30）米PC連續(xù)T梁結(jié)構(gòu)+現(xiàn)澆變截面連續(xù)箱梁，橋梁全長1347米。主橋上部結(jié)構(gòu)采用T構(gòu)節(jié)段懸臂澆注工藝設(shè)計，單個T懸臂共有14對懸澆節(jié)段，最大懸臂長度為54m，最大懸澆重量為135.01t。其中0#塊節(jié)段長度為12m，高6.8m。其余懸澆節(jié)段長度為3～4m，梁高2.8-6.208m。邊跨設(shè)8.8m直線段，梁高2.8m，合龍段長度為2.0m。

2 優(yōu)化原因分析

掛籃懸臂施工工藝主要用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，0#塊作為掛籃推進的基礎(chǔ)，其施工的安全性、可靠性顯得尤為重要。東山特大橋主橋掛籃懸臂施工階段原設(shè)計是采用4根直徑1.25m壁厚12mm的鋼管樁，鋼管內(nèi)填充C40微膨脹混凝土，鋼管柱柱底與承臺頂面預(yù)埋鋼板焊接，柱頂與0#塊底預(yù)埋鋼板焊接，在墩頂永久支座周邊設(shè)置4個臨時支座，并在每個臨時支座上預(yù)埋32根2.5m長直徑32mm的Ⅱ級鋼筋與0#塊箱梁底板相連進行臨時錨固方案。（詳見圖一和圖二）結(jié)合以往同類橋梁的施工經(jīng)驗，如果按原設(shè)計方法實施，存在后期臨時拆除時難度較大，拆除臨時支座易損傷橋梁的永久支座，利用大型機械拆除程度低、安全危險源多風險高，體系轉(zhuǎn)換時間長，鋼管剩余殘值較低，施工成本較高等缺點；為規(guī)避或減少原設(shè)計臨時錨固方案實施缺點對原設(shè)計臨時錨固方案進行優(yōu)化實施。

3 優(yōu)化方案的確定

考慮橋梁橫跨東海海峽，橋址所在地屬于臺風高發(fā)區(qū)域的情況，0#塊掛籃懸澆過程中臨時錨固體系既要滿足正常施工需要又要確保施工過程中能安全度過臺風期?；谠O(shè)計及施工規(guī)范，在不違背設(shè)計原則的前提下，針對原設(shè)計方案的缺點，并結(jié)合項目上現(xiàn)有資源對原設(shè)計方案進行優(yōu)化設(shè)計。具體優(yōu)化方案（詳見圖三和圖四）為：

（1）把原設(shè)計4根直徑1.25m的鋼管混凝土柱變更為4根直徑1.6m的鋼筋混凝土柱（考慮利用現(xiàn)有的墩柱模板，主筋采用32根直徑28mm的Ⅱ級鋼筋）。

（2）在柱頂與0#塊底相連部設(shè)置砂箱，連接利用埋入墩柱外包2cm厚的鋼板和柱內(nèi)主筋伸入0#塊箱梁底部混凝土1m長的連接方案。

（3）取消原設(shè)計承臺頂面的預(yù)埋鋼板，鋼筋混凝土和承臺的連接部分，采用鋼筋混凝土的主筋伸入承臺1m長度的連接方案。

（4）取消原設(shè)計在墩頂永久支座四邊設(shè)置臨時支座的優(yōu)化變更設(shè)計方案。

（5）取消原設(shè)計兩鋼管柱相接和鋼管柱與墩柱相接的聯(lián)系體系，變更為在墩頂增設(shè)外懸三角鋼桁架和在墩頂下3.8m的位置設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)體系。

運用MIDAS軟件建模對優(yōu)化方案的各項設(shè)計指標進行驗算，經(jīng)驗算各項設(shè)計指標均滿足原設(shè)計各種工況要求；且考慮施工期間橋梁處于臺風高發(fā)區(qū)域工況特選取最大風速40m/s（抗臺風速）進行驗算，結(jié)果顯示抗傾覆安全系數(shù)>1.3，滿足臺風期抗傾覆穩(wěn)定性要求。

4 優(yōu)化前后比較

4.1 0#塊臨時錨固施工工藝比較

原設(shè)計方案常規(guī)施工方法是應(yīng)先在墩頂永久支座周邊設(shè)置4個臨時支座，每個臨時支座上預(yù)埋32根2.5m長的直徑32mm的Ⅱ級鋼筋，再在承臺頂面、墩柱周邊安裝4根鋼管柱后，再澆注鋼管柱內(nèi)混凝土，再實施鋼管柱間和鋼管柱與墩柱的鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)體系，再進行0#塊預(yù)壓，最后澆筑0#混凝土使掛籃懸澆前0#塊臨時錨固，確保掛籃懸澆順利實施。

優(yōu)化后方案是先在承臺施工過程中，預(yù)埋鋼筋混凝土柱的一節(jié)鋼筋籠，橋梁主墩完成后接長預(yù)埋入承臺的鋼筋籠、安裝模板、澆注混凝土，再在墩頂施工外懸三角鋼桁加和在墩頂下3.8m的位置設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)體系，再進行0#預(yù)壓，最后澆筑0#混凝土完成掛籃懸澆前0#塊的臨時錨固。

從以上兩種臨時方案比案，優(yōu)化后的方案實施工序較少，施工方便。

4.2 掛籃懸澆完成后，箱梁合攏完成，進行橋梁體系轉(zhuǎn)換時，拆除0#塊臨時錨固體系過程施工工藝比較

原設(shè)計方案常規(guī)拆除臨時錨固體系的方法，一般是在0#塊底、墩柱周邊搭設(shè)作業(yè)平臺，采用風鎬人工進行鑿除臨時支座混凝土和用氧氣乙炔切斷聯(lián)結(jié)筋；同時用氧氣乙炔分塊切割鋼聯(lián)結(jié)體系和鋼管柱后，再用風鎬、繩鋸等設(shè)備破除或切割鋼管柱內(nèi)混凝土，達到橋梁體系轉(zhuǎn)換。

優(yōu)化后的方是利用在墩頂外懸三角鋼桁架為平臺，采用氧氣乙炔對外包砂箱鋼板開孔放出砂箱內(nèi)砂后，切除砂箱剩余外包鋼格和鋼筋混凝土與0#塊相連的聯(lián)結(jié)筋，完成橋梁體系轉(zhuǎn)換；再利用長臂挖機改裝的破碎錘停放在棧橋上直接從鋼筋混凝土柱頂面自上而下破除鋼筋混凝土。

與原設(shè)計拆除方案相比，優(yōu)化后的方案橋梁體系轉(zhuǎn)換快、拆除過程簡便易行、機械化程度高、危險源少安全性高、拆除費用低。

4.3 成本比較

原設(shè)計方案單個墩消耗鋼筋4.1噸，每噸鋼筋為4000元，合計16400元；用C40微膨脹混凝土85m3，每方微膨脹混凝土為400元，合計34000元；消耗鋼管柱23.67噸，每噸鋼管柱為4000元，合計94680元；三種材料共用145080元。

優(yōu)化后方案單個墩消耗鋼筋14.1噸，每噸鋼筋為4000元，合計56400元；用C40混凝土113m3，每方混凝土為400元，合計45200元；二種材料共用101600元。

通過成本比較可以看出，優(yōu)化后的方案單個墩僅材料費就可節(jié)省成本43480元，全橋可節(jié)約材料成本費約26萬元。

5 結(jié)語

通過對東山特大橋主橋掛籃懸澆前0#塊臨時錨固體系進行優(yōu)化，節(jié)約的施工成本，加快了施工進度，增強施工機械化操作程度，提高了施工安全性。

通過對東山特大橋主橋掛籃懸澆前0#塊臨時錨固優(yōu)化方案進行多方面的分析比較，積累了相關(guān)經(jīng)驗和相關(guān)參數(shù)，為類似工程優(yōu)化提供一些借鑒或參考。

參考文獻

[1] 海峽西岸經(jīng)濟區(qū)高速公路網(wǎng)東山聯(lián)絡(luò)線兩階段施工圖設(shè)計（第三冊）.

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