高速公路跨線施工的組合式H型鋼門式支架施工技術(shù)

崔兵

在現(xiàn)如今的高速公路，互通式及分離式立交橋的施工中，通過采用跨線施工方式，借助組合式H型鋼門式支架施工方案，借助該設(shè)計(jì)有效解決了通行凈高問題。在本次研究中通過以資興高速公路嚴(yán)關(guān)互通匝道橋跨興桂高速公路現(xiàn)澆箱梁施工為例，旨在能夠?qū)︻愃茦蛄菏┕すに嚻鸬浇梃b意義。

高速公路在施工過程中，通常存在著多方面危險(xiǎn)因素，譬如高速公路的施工戰(zhàn)線相對較長、而工期時(shí)間段又相對較緊、具備了較高的安全風(fēng)險(xiǎn)問題等特點(diǎn)。同時(shí)在高速公路的跨線施工過程中，通常采用的工藝技術(shù)如貝雷梁自身構(gòu)造高度就達(dá)到了1.5m，而組合鋼箱梁自身只有60cm左右，所以行之有效地解決了高速公路的跨線施工凈高問題。本文通過對高速公路跨線橋梁施工中，采用組合式H型鋼門式支架施工技術(shù)展開研究，從而有效解決了上跨匝道橋及近鄰的營運(yùn)線路橋梁上下空間受限等技術(shù)難題。

一、工程概況

資興高速公路嚴(yán)關(guān)互通匝道橋位于桂林市興安縣嚴(yán)關(guān)鎮(zhèn)，嚴(yán)關(guān)互通式立體交叉A匝道橋全橋共4聯(lián)，橋梁全長377.04 m，A匝道交角為50°。箱梁底板在興桂高速公路路肩位置橋下凈高：1#墩側(cè)為7.43m，2#墩側(cè)為6.99m。受到該工程下穿的行車凈高限制，以及該橋面的凈寬等多重因素影響，因此排除鋼管柱貝雷梁門式支架方案，采用鋼管柱H型鋼門式支撐架方案優(yōu)化，從而有效解決了上下空間受限的施工技術(shù)難題（如圖1所示）。

圖1 現(xiàn)澆支架總布置圖（單位：mm）

二、方案優(yōu)選

A匝道支架設(shè)計(jì)：由于匝道A斜跨泉南高速，高速限高5.0m，為不影響高速通行，現(xiàn)澆支架主梁采用型鋼HW582x300，沿縱橋向布置。整個(gè)支架系統(tǒng)由模板體系（竹膠板及縱、橫橋向方木）、型鋼大梁系統(tǒng)（I10@300mm橫梁、HW582x300大梁、2HW582x300分配梁）以及下部結(jié)構(gòu)（630鋼管、鋼管連接系、條形基礎(chǔ)）三個(gè)部分組成。其中，下部結(jié)構(gòu)需沿高速公路沿路方向布置，整個(gè)支架系統(tǒng)在施工過程中，不影響高速通行。

通過采用高度更小的加強(qiáng)型H型鋼替代貝雷梁，作為本次現(xiàn)澆施工支架的具體施工技術(shù)方案，但是根據(jù)本次施工概況，支墩之間的跨徑最大在19.681m，縱向主梁的下?lián)隙瘸隽讼薅ǚ秶嬖谝欢ú话踩浴榱私鉀Q這一撓度較大問題，通過對門型支墩及縱梁之間增設(shè)斜撐，實(shí)現(xiàn)對主縱梁的荷載力及撓度變形問題的解決，形成剛性連接，受力時(shí)焊縫位置存在斷裂危險(xiǎn)性。通過采用鉸接解決這一問題，保證增設(shè)的斜撐能夠?qū)χ骺v梁下?lián)献冃尾焕蛩赜兴徑狻?/p>

借助Midas civil構(gòu)建有限元空間結(jié)構(gòu)模型，分析支架結(jié)構(gòu)的主要作應(yīng)力，構(gòu)建支架結(jié)構(gòu)的有限元模型；支架結(jié)構(gòu)自重在模型計(jì)算中依據(jù)不同容重展開計(jì)算：

1.模板自重：q1=0.018×1.0×9.0=0.16kN/m；

2.砼自重： q2=3.442×1.0×29.15=100.33kN/m；

3.施工荷載：均布荷載2.5 K p a，q3=2.5×1.0=2.5kN/m ；

4.振搗砼時(shí)產(chǎn)生的荷載4.0 K p a，q4=4.0×1.0=4.0kN/m；

強(qiáng)度驗(yàn)算荷載組合：1.2×（0.16+100.33）+1.4×（2.5+4.0）=129.69kN/m；

剛度驗(yàn)算荷載組合：0.16+100.33=100.49kN/m。

正應(yīng)力 ，滿足要求；

剪應(yīng)力 ，滿足要求；

最大撓度 ，滿足要求。

由于該橋段為變截面，根據(jù)梁端部及跨中荷載分塊計(jì)算模型圖，對模型施加相應(yīng)的面荷載及線性變化的面荷載。施工荷載組合即1.2×[1.2]×（支架結(jié)構(gòu)自重+砼重量+模板重量）+1.4×（施工荷載+振搗荷載）。完成驗(yàn)算結(jié)果為斜撐穩(wěn)定計(jì)算：容許作應(yīng)力為：113MPa，斜撐滿足需求，強(qiáng)度驗(yàn)算最大應(yīng)力=82Mpa，符合要求。

三、施工技術(shù)工藝技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)地形、墩高及跨興桂高速公路情況，匝道橋現(xiàn)澆箱梁A匝道采用鋼管立柱加H型鋼進(jìn)行箱梁施工。

1.支架基礎(chǔ)施工，支架基礎(chǔ)采用C25明挖基礎(chǔ)承臺，基礎(chǔ)內(nèi)安裝鋼筋籠，縱向鋼筋Φ16，間距15cm；橫向鋼筋Φ12，間距30cm。基礎(chǔ)開挖完畢后，采用石渣換填1m后，采用壓路機(jī)壓實(shí)。由我項(xiàng)目部試驗(yàn)室采用動(dòng)力觸探，檢測其地基承載力不小于200KPa后，開始綁扎底層鋼筋網(wǎng)片，并按照設(shè)計(jì)圖紙的位置預(yù)埋好鋼管立柱的預(yù)埋鋼板，再澆筑混凝土。

2.鋼管立柱制作、安裝及橫向連接 鋼管柱按設(shè)計(jì)長度加工好后利用汽車吊懸吊管柱到達(dá)指定位置，基礎(chǔ)鋼板要焊接牢固，錨固在預(yù)留錨栓上。鋼管柱頂同樣焊接柱頭鋼板，鋼板尺寸為830×300mm，厚度為1.6cm，鋼板與鋼管要焊接三角鋼板斜撐使其受力均勻。鋼管柱傾斜度不得大于3cm，位置偏移不得大于2cm，頂面高程偏差不得大于2cm。

3.鋼管立柱安裝好后焊接橫向水平支撐及剪刀撐，減少鋼管的自由長度，增強(qiáng)鋼管的承重能力，鋼管之間縱向也應(yīng)設(shè)置水平支撐及剪刀撐，以抵抗分段澆筑及橋梁縱坡引起的水平荷載。在每排管柱頂端分配梁采用2根13m長的HW582*300的 H型鋼通過坡口焊連接成整體，采用H型鋼做橫向分配梁，分配梁先在地面根據(jù)圖紙要求對型鋼進(jìn)行焊接加肋板加強(qiáng)，焊接拼裝好后利用汽車吊裝至砂箱頂部。注意砂箱底部于鋼管立柱底部進(jìn)行螺絲連接，防止移位。

4.由于匝道支架系統(tǒng)受到箱梁混凝土澆筑時(shí)的水平推力較大，為了確保支架的穩(wěn)定性，采用槽鋼將其連接成一個(gè)整體。橫向連接首先根據(jù)箱梁底支墩的跨度，制定好長度，然后通過鋼板焊接在支墩的立柱上。

5.主梁安裝，由于對公路車輛通行有限高要求，H型鋼安裝選擇在高速公路間斷封路期間，由于H型鋼需要接長，接長前需采用1.6cm鋼板進(jìn)行兩邊貼焊，每邊搭接長度不小于20cm，要求焊縫飽滿無焊渣，安裝時(shí)注意接長位置按照50%接頭錯(cuò)開。

6.支撐架預(yù)壓，為了確保箱梁現(xiàn)澆施工的整體安全性，通過完成對跨箱梁的預(yù)壓數(shù)值計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對支架預(yù)壓的支架彈性變形及非彈性變形，由此對支架的預(yù)拱度加以調(diào)整。

四、計(jì)算依據(jù)

通過依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》施工手冊及《路橋施工計(jì)算手冊》，借助支架結(jié)構(gòu)有限元模型（如圖2所示）萬彩城施工荷載計(jì)算及驗(yàn)算。得出結(jié)果如下：

圖2 整體模型圖(標(biāo)準(zhǔn)視圖)

1.承載力驗(yàn)算：基礎(chǔ)砼的局部承受壓力為2.87MPa，低于220MPa滿足局部承壓的驗(yàn)算需求；

2.地基承載力滿足驗(yàn)算：受彎的驗(yàn)算應(yīng)力為125MPa，受剪的驗(yàn)算應(yīng)力為17MPa，因此鋼強(qiáng)度同樣滿足工程需求；

3.斜撐的穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果：容許應(yīng)力的最終驗(yàn)算數(shù)值在113MPa，因此斜撐也同樣，滿足工程需求；

4.鋼管墩的強(qiáng)度驗(yàn)算：受彎驗(yàn)算得出的最大應(yīng)力為83MPa，容許應(yīng)力為99kPa，受壓穩(wěn)定驗(yàn)算得出為64MPa，容許應(yīng)力得出為75MPa，因此墩強(qiáng)度同樣滿足。

綜上均達(dá)到了原本初期設(shè)定的工程施工目標(biāo)數(shù)值，在工程的澆筑施工中也保證了施工標(biāo)準(zhǔn)化，安全標(biāo)識均齊全布置，所有指揮也全部到位，車輛通行正常，上跨凈高達(dá)到5.2m，其滿足了工程通行需求。

五、結(jié)語

通過在本次工程實(shí)例高速公路跨線施工中，采用組合式H型鋼門式支架施工技術(shù)，行之有效地解決了工程的上下跨徑、近鄰路線橋梁對支架行車的凈高及高度限制問題，保證施工質(zhì)量同時(shí)，也減少了撓度變形增強(qiáng)支架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，值得推廣應(yīng)用。