跨沈海高速某現澆梁無中支墩支架施工技術

許智林

(中鐵十七局集團第六公司有限公司 福建廈門 361000)

1 工程概況

1.1 總體概況

湄渝高速跨沈海高速段路線全長2.628km，設計為雙向六車道高速公路，行車速度100km/h，主要工程內容為0.5座黃石高架橋和1座三江口樞紐互通，并通過三江口樞紐互通與既有雙向八車道沈海高速公路拼寬相接，如圖1所示。

圖1 湄渝高速與沈海高速交叉平面示意圖

1.2 跨沈海高速現澆梁簡介

三江口樞紐互通A、C匝道橋的現澆梁，上跨沈海高速公路，全部為單箱雙室結構。A匝道1號橋現澆梁高1.8m，頂寬13m，底寬9m，第8聯(第25～27跨)長84m，跨徑布置為(27m+30m+27m)，其中第27跨上跨沈海高速右幅橋梁，斜交角度108°，最小梁底凈高6.03m；第9聯(第28～30跨)長78m，跨徑布置為(24m+30m+24m)，其中第29跨上跨沈海高速左幅路基，斜交角度92°，最小梁底凈高6.61m。

C匝道2號橋現澆梁高1.8m，頂寬10.5m，底寬6.5m，第3聯(第10～12跨)長82.1m，跨徑布置為(25.9m+30.3m+25.9m)，其中第11跨上跨沈海高速左幅路基，斜交角度104°，最小梁底凈高6.01m；第4聯(第13～15跨)長82.1m，跨徑布置為(25.9m+30.3m+25.9m)，其中第14跨上跨沈海高速右幅橋梁，斜交角度80°，最小梁底凈高6.18m。

1.3 地質情況

該項目位于莆田東部沿海，屬沖海積平原地貌，全線河道及池塘眾多。施工區位于歐亞大陸板塊東南緣，瀕臨太平洋板塊，閩東南濱海斷隆帶內，未見該斷裂次極構造發育，但風化沉積層較厚，場地埋深20.0m范圍內局部存在細砂、中砂和流塑狀淤泥。根據地質調查和鉆孔揭示，施工區地表主要上覆第四系填土層(Q4me)；第四系全新統長樂組沖海積層(Q4al-m)粉質粘土、淤泥、淤泥質粘土、粉土、細砂、中砂；第四系沖洪積層(Q4al+pl)卵礫石；第四系殘積層(Qel)殘積砂質粘性土；下伏燕山期早期侵入二長花崗巖(ηγ52)、輝綠巖脈(β)及其風化層，其中淤泥及軟弱土層厚達15m～20m。

2 現澆梁無中支墩支架施工技術

2.1 支架設計

2.1.1支架體系分析

由于現澆梁所在范圍的地質情況較為復雜，軟基淤泥層較厚，且跨沈海高速公路的橋墩高度大都在11m～18m之間，采用普通的碗扣支架安全風險大，基礎處理費用高。因此，現澆梁支架設計基本上都是采用鋼管貝雷支架，鋼管樁打入土體19m～23m深，以卵礫石層作為基底持力層[1]。

受沈海高速公路右幅的橋梁結構影響，業主及設計單位不允許在老橋上設支墩，因此，A匝道1號橋第8聯第27跨(以下簡稱A1-27)和C匝道2號橋第4聯第14跨(以下簡稱C2-14)現澆梁支架必須采用單跨貝雷梁直接跨越沈海高速右幅橋梁。同時，受現澆梁凈高影響和貝雷梁支架高度限制，施工過程需要臨時封閉沈海高速右幅橋梁，改左幅路基為雙向四車道行駛。

2.1.2支架初步設計

在A1-27和C2-14跨的現澆梁單跨貝雷梁支架初步設計中，考慮了3種方案[2]。由于A1-27跨現澆梁與沈海高速右線橋梁斜交角度最大，橋墩距離老橋最近，設計和施工難度最大。本文以該跨為例進行介紹。

方案一，采用單層加強玄桿貝雷梁作為縱梁，3排一組，與老橋垂直，梁底施打2排鋼管樁基礎，間距2m～2.5m，鋼管樁與老橋翼緣板平行，貝雷梁單跨跨度21.5m。此方案跨度相對較小，但需要投入22根鋼管樁的施工時間較久，受力相對較不穩定，且單層加強玄桿貝雷梁跨中擾度較大，施工過程不好控制。

方案二，采用雙層普通型貝雷梁作為縱梁，3排一組，與現澆梁平行布置，鋼管立柱大部分直接立在承臺上，間距2m，立柱與現澆梁垂直布置，貝雷梁單跨跨度為23.7m～24.9m。此方案受A匝道橋橋墩與老橋斜交且距離較近影響，最靠近老橋的1根鋼管立柱無法直接立在原位置，只能偏移到老橋翼緣板外側，并在承臺外側補打1根鋼管樁協助受力；同時，延伸一排雙拼I45型鋼到原有的雙拼I45型鋼橫梁下方作為受力支點。補打的2根鋼管樁與承臺上的鋼管立柱焊接在一起，形成整體受力。

方案三，參考福州機場高速公路新店互通匝道橋現澆梁的上承式貝雷梁支架設計方案，采用鋼管立柱做支撐，3組12排單層加強玄桿貝雷梁做橫梁，11組22排雙層加強玄桿貝雷梁作為縱梁，搭設在現澆梁上方，通過Φ32精軋螺紋鋼作為受拉桿件吊在現澆梁下方，用I28型鋼作縱向分配梁，I20型鋼作橫向分配梁，分配梁上面鋪設現澆梁模板。此方案在正式施工時可以確保正常通車，但支架搭設階段也需要進行臨時改道，施工難度大，工期長，成本高。故該方案僅作為參考方案。

2.1.3方案選擇

考慮到3個方案都需要臨時封閉沈海高速公路半幅進行改道，為了盡量減少對原有高速公路的干擾，因此，安全和工期是作為方案選擇的最重要參考因素，成本為相對次要參考因素。經過綜合比選，項目部最終確定采用安全性強、工期最短、同時成本最低的方案二進行施工(表1)。

2.2 支架施工

2.2.1鋼管樁施工

根據設計方案二，支架體系主要是以承臺為基礎。C2-14跨的立柱受老橋影響較小，可以全部立在承臺上，但A1-27跨的2個橋墩各有1根鋼管立柱被老橋干擾，無法立在原位置。因此，各補打1根鋼管樁協助受力。鋼管樁基礎用D60型振動錘下沉，打入地面以下約19m～23m深，以卵礫石層為基底持力層。鋼管樁基礎前期施工時已經經過單樁荷載試驗驗證，持力結果符合設計驗算和規范要求。

2.2.2鋼管立柱和橫梁施工

鋼管立柱直接立在承臺上，間距4m，通過預埋鋼板和螺栓與承臺連接。鋼管立柱縱橫向采用I18工字鋼焊接，斜向采用[14槽鋼焊接形成剪刀撐，縱橫向連接和剪刀撐間隔3m設1道，所有連接處全部滿焊，確保鋼管立柱結構受力整體穩定。靠近現澆梁梁端鋼管立柱只有1排，無法進行縱向連接，所以，采用抱箍形式，把鋼管立柱固定在墩柱上面[3]。

表1 跨沈海高速現澆梁無中支墩支架方案比選表

圖2 臨近老橋的鋼管立柱和橫梁施工圖

A1-27跨最靠近老橋的1根鋼管立柱與其余4根鋼管立柱不在一條線上，只能依靠承臺外側補打的1根鋼管樁協助受力，承臺上的鋼管立柱與承臺外的鋼管樁焊接在一起，形成整體受力。

鋼管立柱的橫梁采用雙拼I45的工字鋼，間隔1m焊接1道10cm長的焊縫，形成整體作為貝雷梁的橫墊梁。偏移的1根鋼管立柱和補打的1根鋼管樁頂上同時延伸一排雙拼I45型鋼到原有的雙拼I45型鋼橫梁下方作為受力支點(圖2)。

2.2.3貝雷梁拼裝

(1)雙層貝雷梁布置情況

跨沈海高速的單跨雙層貝雷梁布置，主要有2個影響因素：一是由于A1-27和C2-14跨現澆梁處于曲線段，且橋墩都是正交結構。因此，相鄰的2個橋墩不是平行的，而鋼管立柱直接立在承臺上，導致整個支架體系成梯形結構；二是由于承臺上的鋼管立柱和橫梁距離橋墩和蓋梁很近，貝雷梁的長度沒有多余的調整空間。

考慮到上述因素，單跨雙層貝雷梁布置過程中采用了一部分非標貝雷梁進行長度調整(圖3)，并提前跟廠家定制。現場實際施工過程中，2跨支架共投入非標貝雷片54片，其中0.5m 6片，1m 30片，1.5m 6片，2m 12片，調整效果比較理想。

(2)雙層貝雷梁拼裝

A1-27和C2-14跨雙層貝雷梁都是7組，每組3排，其中A1-27跨需要拼接貝雷片378片，C2-14跨需要拼接貝雷片426片。由于貝雷梁需要在高速公路改道后才能安裝，為盡量縮短安裝時間，在改道之前先把單層貝雷梁拼接好，改道完用2臺50t吊車直接吊裝，3d時間就全部安裝到位。

圖3 跨沈海高速單跨雙層貝雷梁布置圖

單層貝雷梁拼接時，用90cm標準花架連接每組的3排，間隔3m連接一道，上下層之間采用高強度螺栓連接。由于支架為梯形結構，貝雷梁組與組之間無法再用花架連接，為確保雙層貝雷梁的整體穩定性，在貝雷梁頂和梁底采用[14cm的槽鋼作為橫向連接系，每3m設1道，在槽鋼上鉆孔，用螺栓固定在貝雷片的螺栓孔上，同時用U型卡扣把每組貝雷梁端頭固定在工字鋼橫梁上(圖4)。

(槽鋼連接) (端頭固定)圖4 雙層貝雷梁連接固定施工圖

2.2.4梁底橫坡調整

跨沈海高速的現澆梁位于曲線上，橫坡通過梁體直接調整，梁頂和梁底的橫坡都是6%，施工難度大，為確保施工和拆除安全，最終采用的方案是在[18cm槽鋼上焊接碗扣鋼管，安裝碗扣頂托的方式進行梁底橫坡調整。具體實施方法：橫向在每排槽鋼上鉆孔并焊接11根鋼管，鋼管間距為0.9m，相鄰的鋼管高差為0.054m，安裝完頂托后，9m寬的底板即可直接調整出54cm的高差，也就是6%的橫坡。縱向鋼管間距分為2種，普通位置間距0.9m，箱室端頭兩側2m范圍的鋼管間距0.6m，所有碗扣鋼管縱橫向用鋼管扣件連接成整體。

2.3 支架拆除

2.3.1拆除順序

松動碗扣頂托→拆除現澆梁模板→移除分配梁→解除雙層貝雷梁連接→貝雷梁移出梁底→貝雷梁分層吊卸→拆除雙拼I45橫梁→解除鋼管立柱和鋼管樁連接→拆除鋼管立柱→拔除鋼管樁

2.3.2雙層貝雷梁拆除

支架拆除是一道艱難的工序，特別是大跨度雙層貝雷梁支架體系拆除，在雙層貝雷梁的移除和吊卸過程中安全風險極大。

受該工程的現澆梁底操作空間較小影響，傳統的吊卸施工無法確保安全。項目部經過多方搜集資料和研究探討，最終確定采用“搬運小坦克”的方法，緩慢移除每組雙層貝雷梁，再進行分層吊運卸架。具體施工步驟如下：

(1)考慮到支架為梯形結構，首先要在貝雷梁之間設置一個輔助橫梁，與原有的一個橫梁平行，確保貝雷梁平行移動(圖5)。

圖5 輔助橫梁施工

(2)制作一個臨時鋼管立柱，上面放千斤頂臨時頂升貝雷梁，然后在每組貝雷梁與橫梁的4個點上放置4個搬運小坦克(圖6)。

圖6 千斤頂臨時頂升施工

(3)在2個橫梁和貝雷梁受力的位置，綁上2個葫蘆和拉索，即可開始移動雙層貝雷梁。需要注意的是，2個橫梁上的葫蘆和拉索必須同步拉動，確保平行移動，移動過程還要有專人在外側指揮和檢查，發現不同步時馬上停止整改。

(4)每組雙層貝雷梁移出現澆梁底板影響線1m以外停止移動，然后，解除上下層貝雷梁的連接，用2臺50t吊車把貝雷梁分層吊運開。

3 結語

通過詳細的資料收集，方案設計和論證，以及加強施工過程管控，安全順利完成了該跨沈海高速現澆梁無中支墩支架的施工，取得了較大的安全效益、社會效益和經濟效益。在施工過程中總結了以下經驗：

(1)鋼管立柱盡量立在承臺上，不但節省基礎處理費用，受力也更加穩定。

(2)采用鋼管樁協助鋼管立柱共同受力的方法，可以有效解決新橋橋墩距離老橋太近導致的個別鋼管立柱無法與其它鋼管立柱在一條直線上的問題。

(3)采用雙層貝雷梁安全可靠，擾度較小，對控制現澆梁預拱度更好掌握。

(4)在跨度受到限制的情況下，特別是跨線橋的支架體系和梯形結構支架體系中，非標貝雷梁可以起到很好的調解作用。

(5)采用[18cm槽鋼和碗扣頂托調整現澆梁梁底橫坡的方式，施工過程安全可控，且安裝和拆除較為方便，可以有效縮短施工時間。

(6)搬運小坦克雖然施工緩慢，但是安全可靠，對梁體基本沒有損傷，對于凈高受限的支架體系更具有實用性。