在建高架橋橋上預(yù)制梁場規(guī)劃及建設(shè)施工技術(shù)

■黃金林（中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福州350014）

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在建高架橋橋上預(yù)制梁場規(guī)劃及建設(shè)施工技術(shù)

■黃金林
（中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司，福州350014）

本文對某高速公路在建高架橋上建設(shè)梁場的施工技術(shù)進(jìn)行研究和探討，闡明了梁場總體規(guī)劃的具體實(shí)施方案，介紹了橋上梁場規(guī)劃、建設(shè)和拆除等施工技術(shù)及措施；通過對梁場建造方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計的對比分析，選取了合理的梁場規(guī)劃實(shí)施方案。

高速公路在建高架橋橋上梁場建設(shè)

1工程簡介

1.1總體概況

某高速公路A3合同段路線全長2.628km，工程內(nèi)容為0.5座黃石高架橋和1座三江口樞紐互通，計劃工期18個月。本合同段共有預(yù)制梁片1494片，其中T梁508片，箱梁610片，板梁376片，T梁和板梁全部在三江口樞紐互通，箱梁全部在黃石高架橋。

1.2黃石高架橋概況

黃石高架橋橋長為4777.0m，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、肋板臺配鉆孔樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用9×（5×30）m+4×（4×30）m PC連續(xù)矮箱梁，其中A3合同段內(nèi)橋長1833.5m，橋面寬度為（16.5+0.5+16.5）m，最大橋高10m，設(shè)計為雙向六車道，行車速度100km/h。

1.3地質(zhì)情況

本項(xiàng)目位于福建東部沿海，屬沖海積平原地貌，全線水田、河道及池塘眾多，地質(zhì)條件較差，淤泥及軟弱土層厚達(dá)15～20m。

2梁場總體規(guī)劃

2.1梁場選址

本合同段主線內(nèi)沒有路基，紅線內(nèi)可以供預(yù)制梁場使用的路基只有黃石高架橋和下穿福廈鐵路匝道橋之間的約420m長匝道路基，路床寬度約36～75m，基底設(shè)計采用PTC預(yù)制管樁處理。

由于工程所在地周邊水田和河道發(fā)育，軟基層較厚，如果在紅線外征地建設(shè)梁場代價較高。經(jīng)過初步估算，紅線外征用10畝臨時用地，軟基處理費(fèi)用達(dá)1000 元/m2，只計算征地和軟基處理費(fèi)用即達(dá)到驚人的700多萬，還不包括土方填筑、場地硬化等施工內(nèi)容。

項(xiàng)目部經(jīng)過綜合考慮分析，最終決定放棄紅線外征地，合理規(guī)劃，充分利用互通內(nèi)的匝道路基和橋梁進(jìn)行梁場建設(shè)。

2.2梁場初步規(guī)劃

本合同段內(nèi)梁片數(shù)量多、型號規(guī)格多，可供利用的場地又十分狹小，經(jīng)過詳細(xì)分析和對比，項(xiàng)目部最終確定把靠近福廈鐵路的180m長路基和部分匝道橋場地用來

建設(shè)T梁和板梁預(yù)制區(qū)，把靠近黃石高架橋的240m長路基用來建設(shè)箱梁預(yù)制區(qū)，根據(jù)工程進(jìn)展情況適當(dāng)在黃石高架橋橋面上進(jìn)行梁場擴(kuò)建。

2.3箱梁預(yù)制區(qū)詳細(xì)規(guī)劃

本合同段2013年11月18日下開工令，計劃通車時間為2015年12月20日，也就是說留給路基和路面標(biāo)的時間總和只有2年，建設(shè)工期十分緊張，梁場軟基處理和土方填筑又耗時較久，正常的梁片預(yù)制時間只有8個月。

經(jīng)過詳細(xì)規(guī)劃和布局，我標(biāo)段計劃在箱梁預(yù)制區(qū)內(nèi)先行建設(shè)24個30m箱梁預(yù)制臺座，1個臨時存梁區(qū)，1個檢測區(qū)，1個半成品鋼筋存放區(qū)，1個胎膜臺座區(qū)。前期確保黃石高架橋左右幅同時預(yù)制和架設(shè)，根據(jù)工程進(jìn)展情況適時為橋上梁場擴(kuò)建做好準(zhǔn)備。

3橋上梁場規(guī)劃及建設(shè)

3.1工程進(jìn)展分析

由于前期受到征遷、雨季臺風(fēng)季等多種因素制約，我標(biāo)段的箱梁于2014年10月份才開始正常預(yù)制，但是受場地限制和梁場軟基局部沉降影響，臺座利用率無法達(dá)到最優(yōu)，平均每個臺座每月只能生產(chǎn)約生產(chǎn)2片。截止2015年1月31日，共完成箱梁預(yù)制190片，剩余420片。

根據(jù)現(xiàn)有的資源配置情況，我標(biāo)段的月生產(chǎn)能力基本保持在60片左右，完成剩余梁片預(yù)制最快需要7個月，再扣除雨季臺風(fēng)季等不利因素，真正完成預(yù)制任務(wù)至少還需要8-9個月，因此橋上梁場擴(kuò)建迫在眉睫。

3.2橋上梁場規(guī)劃和受力分析

3.2.1橋上梁場規(guī)劃

黃石高架橋?qū)?3.5m，中間分隔帶0.5m。而我標(biāo)段所有的預(yù)制箱梁都是位于黃石高架橋上，在橋上進(jìn)行制梁、運(yùn)梁、架梁施工可以大大提高功效，確保梁場節(jié)點(diǎn)目標(biāo)按時完成。

橋上梁場擴(kuò)建前需要先行施工橋面濕接縫、中橫梁和負(fù)彎矩張拉壓漿，使橋面形成整體受力后才能進(jìn)行預(yù)制臺座建設(shè)，但是預(yù)留橋面鋪裝等臺座拆除以后再施工，另外左右側(cè)的混凝土防撞護(hù)欄也要先行施工，中間的防撞護(hù)欄暫不施工，中分帶采用臨時的隔離欄柵和鋼筋網(wǎng)片鋪設(shè)，防止人員、材料和設(shè)備掉落。

3.2.2建設(shè)方案對比分析

根據(jù)前期資源配置推斷，我標(biāo)段已經(jīng)提前制定了3種橋上梁場的擴(kuò)建方案。

（1）方案一

預(yù)制臺座需要占用黃石高架橋右幅全部和左幅部分橋面，共計8跨，每個斷面建設(shè)3個臺座。臺座端頭坐落在蓋梁上方，臺座中心線與支座中心線重合，確保受力穩(wěn)定均勻。

方案一的臺座間距6.6-7.1m，軌道寬度20.3m，軌道一側(cè)位于右幅最右側(cè)的邊梁支座中心線上，另一側(cè)位于左幅靠右側(cè)的中梁支座中心線上，如圖1所示。

圖1　建設(shè)方案一（單位：m）

（2）方案二

預(yù)制臺座需要占用黃石高架橋右幅全部橋面，共計8跨，每個斷面建設(shè)3個臺座。臺座端頭坐落在蓋梁上方，2個臺座的中心線與支座中心線重合，還有1個臺座位于濕接縫上，為確保受力穩(wěn)定需要在臺座下方澆注20cm厚4m寬的擴(kuò)大基礎(chǔ)，以分散應(yīng)力到兩側(cè)的兩片中梁上。

方案二的臺座間距4.95m，軌道寬度17.0m，軌道一側(cè)位于右幅最右側(cè)的邊梁支座中心線上，另一側(cè)位于左幅靠右側(cè)的邊梁支座中心線上。詳見圖2。

（3）方案三

預(yù)制臺座需要占用黃石高架橋右幅全部橋面，共計12跨，每個斷面建設(shè)2個臺座。臺座端頭坐落在蓋梁上方，臺座中心線與支座中心線重合，確保受力穩(wěn)定均勻。

方案三的臺座間距6.6m，軌道寬度13.2m，軌道兩側(cè)分別位于右幅左右側(cè)的邊梁支座中心線上。詳見圖3。

（4）方案比選

通過對三種方案的安全性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較，我們可以得出結(jié)論，方案一為最優(yōu)方案，如表1所示。

圖2　建設(shè)方案二（單位：m）

圖3　建設(shè)方案三（單位：m）

3.2.3結(jié)構(gòu)受力分析

按規(guī)范布置車道荷載，橋幅寬為17.5m，橋梁設(shè)計車道數(shù)為5車道，為5箱梁連續(xù)梁橋，則橫向分布系數(shù)取為1。計算跨度為：L=30-1=29m，高速公路設(shè)計荷載采用公路—I級，則車道荷載采用：

Pk=180+180×（30-5）/（50-5）=280kN

Qk=10.5kN/m

則，邊跨計算車道剪力效應(yīng)的最大剪力取用的荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：

V=1.2Pk+Qk×L=1.2×280+10.5×29/2=488.25kN

表1　黃石高架橋臺座建設(shè)方案比選表

跨中最大彎矩荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

M=1/4P×L+1/8Qk×L2=1/4×280×29+1/8×10.5×292= 3133kN·m

龍門吊和梁自重產(chǎn)生的荷載效應(yīng)

350kN龍門吊2臺，梁自重1050kN，梁吊掛在龍門吊跨中位置行走，根據(jù)影響線，龍門吊單肢施加給橋梁的作用力即邊跨最大剪力標(biāo)準(zhǔn)值為：

V=N=（1050/2+350）/2=437.5kN

跨中最大彎矩荷載：

M=1/4P×L=1/4×437.5×29=3172kN·m

梁場擴(kuò)建設(shè)置在橋梁上，對比車輛采用的荷載與龍門吊和梁荷載，龍門吊產(chǎn)生的剪力值小于橋梁采用的車道荷載值，而彎矩值相同。考慮到龍門吊荷載值未計算橫向分布系數(shù)、車道荷載未計入車輛沖擊系數(shù)，可見梁場擴(kuò)建至橋梁上是可行的。

3.2.4方案論證

經(jīng)過詳細(xì)的方案規(guī)劃、對比和分析，我標(biāo)段于2014 年12月31日召開了《橋面梁場擴(kuò)建方案》審查會，邀請業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理及外部專家進(jìn)行方案論證并一致通過，推薦采用方案一進(jìn)行橋上梁場建設(shè)。

3.3橋上梁場建設(shè)

3.3.1預(yù)制臺座施工

預(yù)制臺座在黃石高架橋右幅150#～159#橋面濕接縫、中橫梁澆筑完成且在負(fù)彎矩張拉壓漿后進(jìn)行施工。在橋上進(jìn)行臺座建設(shè)本不需要基礎(chǔ)，但是由于黃石高架橋橋面橫坡為3%、縱坡為1%，故需對臺座底先找平處理，為防止橋面污染及方便工后拆除，找平層底部設(shè)置一層土工布及塑料薄膜。臺座基礎(chǔ)與臺座采用預(yù)埋鋼筋連接，基礎(chǔ)每4m設(shè)置1道斷縫。

3.3.2龍門吊軌道基礎(chǔ)施工

龍門吊軌道基礎(chǔ)設(shè)置在L2、L10梁中心，間距為20.3m。軌道長度需考慮龍門吊及提梁機(jī)工作長度，設(shè)置為255m，如果后期需要存梁可以再延長。受橋面橫坡影響，右幅基礎(chǔ)尺寸0.2m×0.7m、左幅基礎(chǔ)尺寸為0.5× 0.7m，每4m設(shè)置1道斷縫。

圖4　軌道基礎(chǔ)大樣圖（單位：m）

3.3.3橋上梁場破除

因梁場建設(shè)于橋上，為保證臺座下方已成型的箱梁質(zhì)量不受影響，不能采用傳統(tǒng)的大型機(jī)械破除施工方法。項(xiàng)目部經(jīng)過多方搜集資料和研究探討，最終確定采用人工分解破除，機(jī)械配合清除的方法進(jìn)行。具體施工步驟如下：

（1）采用小型空壓機(jī)在臺座及軌道基礎(chǔ)預(yù)留斷縫位置打眼，人工鑿裂，再用挖掘機(jī)挪動避免了機(jī)械破除對梁體的破壞。

（2）挖掘機(jī)將已破段分段混凝土塊挪至運(yùn)梁通道，用50t鏟車推出橋面置于路基上，再采用大型破碎機(jī)破碎運(yùn)出線外。

圖5　在建橋上梁場現(xiàn)場實(shí)際圖

4結(jié)束語

通過此次橋上梁場規(guī)劃及建設(shè)，我標(biāo)段在規(guī)定的節(jié)點(diǎn)時間內(nèi)安全、順利完成了預(yù)制箱梁預(yù)制任務(wù)，也節(jié)省了700萬元以上的征地和軟基處理等費(fèi)用，取得極大的經(jīng)濟(jì)效益。在橋上建設(shè)預(yù)制梁場是在工期緊張、普通預(yù)制梁場用地?zé)o法滿足要求、紅線外增加梁場投入太大等特殊情況下的一種特殊選擇，充分利用紅線內(nèi)的資源優(yōu)勢，合理規(guī)劃，合理布局，可以做到進(jìn)度和成本雙贏，對以后的類似工程有較好的借鑒意義。

［1］李衛(wèi)平.優(yōu)化施工組織設(shè)計降低橋梁工程造價［J］.鐵路工程造價管理，2000，（5）：21-22.

［2］姜立貴，鄧國才.預(yù)制梁廠的規(guī)劃和籌建［J］.隧道建設(shè)，2005，25 （2）：76-80.

［3］黃建陽.大規(guī)模T型梁現(xiàn)場預(yù)制施工與管理［J］.中國港灣建設(shè)，2004，（2）：39-45.