庫區內高樁梁板式碼頭橫梁施工技術

陸子成 中交第二航務工程局有限公司

1.工程概況

宜昌三峽國際游輪中心碼頭項目順岸碼頭及突堤碼頭現澆橫梁及縱梁為整體框格結構。突堤碼頭現澆橫梁標準尺寸長15m×寬2.3m×高2m，共27榀；順岸碼頭現澆橫梁標準尺寸長（6.4～21.2m）×寬（2.3～2.6 m）×高2.03m，共52榀，縱梁標準尺寸5775×600×1550mm，縱梁底標高較橫梁底標高高出470mm。

2.底模支撐系統方案設計

順岸及突堤碼頭結構形式為框格結構，設計采用縱橫梁一次性現澆方式施工。針對施工環境處水位特點，對現澆支撐系統方案進行分析研究。

2.1 常規底模支撐系統

（1）突堤碼頭靠船墩臺底模支撐結構。靠船墩臺橫、縱梁施工平臺利用靠船墩臺的12根鋼護筒作為支撐，在其兩側焊接雙牛腿（頂標高62.625），牛腿采用雙面焊，尺寸為40×40 cm，牛腿之上搭設雙拼工36 a，雙拼工36 a 上搭設工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設鋼板底模（厚22.5cm）。縱梁處的分配梁上搭設工36a（間距50cm），其上再搭設工14（間距50cm），工14上鋼板底模（厚22.5cm）。平臺整體尺寸為17×23.4m。

（2）順岸碼頭底模支撐結構。同樣利用順岸碼頭鋼護筒作為支撐，在其兩側焊接雙牛腿（頂標高62.7），牛腿采用雙面焊，尺寸為40×40cm，牛腿之上搭設雙拼工36a，雙拼工36a上搭設工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設鋼板底模（厚22.5cm）。縱梁處的分配梁上搭設工36a（間距50cm），再其上搭設工12（間距50cm），工12上搭設鋼板底模（厚22.5cm）。平臺整體尺寸為38.1×14.5m。

（3）方案優缺點。此方案為碼頭梁系平臺施工常規方案，施工簡單，施工速度快，但牛腿標高相對較低，受水位影響嚴重，本項目從開工進場至今的水位統計來看，水位低于62.4m的只有3d，就目前水位條件基本無法施工，同時受水位的影響，在梁系施工完成后底模支撐體系拆除非常困難。

2.2 采用雙倒掛牛腿與輔助樁結合的結構形式作為底模平臺支撐

（1）突堤碼頭靠船墩臺底模支撐結構。靠船墩臺橫、縱梁施工平臺采用雙倒掛牛腿與輔助樁結合的結構形式作為底模平臺的支撐，雙倒掛牛腿焊接在鋼護筒兩側，倒掛牛腿采用雙面焊，焊縫長40cm（牛腿頂標高62.625）。輔助樁采用φ630δ8的鋼管樁配合倒掛牛腿作為底模平臺支撐，共24根輔助樁。倒掛牛腿與輔助樁上架設雙拼工36a，雙拼工36a上搭設工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設鋼板底模（厚22.5cm）。縱梁處的分配梁上搭設工36a（間距50cm），再其上搭設工14（間距50cm），工14上鋼板底模（厚22.5cm）。平臺整體尺寸為24.33×20m。

（2）順岸碼頭底模支撐結構。順岸碼頭橫、縱梁施工平臺采用雙倒掛牛腿與輔助樁結合的結構形式作為底模平臺的支撐，雙倒掛牛腿焊接在鋼護筒兩側，倒掛牛腿采用雙面焊，焊縫長40cm（牛腿頂標高62.7）。輔助樁采用φ630δ8的鋼管樁配合倒掛牛腿作為底模平臺支撐，共40根輔助樁。倒掛牛腿與輔助樁上架設雙拼工36a，雙拼工36a上搭設工25a作為分配梁，間距50cm，橫梁處的分配梁上搭設鋼板底模（厚22.5cm）。縱梁處的分配梁上搭設工36a（間距50cm），再其上搭設工12（間距50cm），工12上鋼板底模（厚22.5cm）。平臺整體尺寸為40.73×16.63m。

（3）方案優缺點。此方案優點在于倒掛牛腿提高了牛腿施工標高，把水位影響盡可能的降到最低，同時輔助樁配合倒掛牛腿施工增強了結構受力，但施打輔助樁困難，需要用到大型設備，由于受到黃柏河大橋凈空限制，稍微大一點的設備無法到達施工現場，且輔助材料用量大，施工成本高。

2.3 橫梁分層澆筑

橫梁采用分層澆筑，先澆筑第一層50cm(47cm)橫梁，由于澆筑厚度薄，可以減小底模支撐系統承擔的荷載，從而減小底模支撐系統縱橫梁型鋼的型號，提高牛腿標高，以減少橫梁施工受水位影響。在設計上進行優化，在第一層澆筑橫梁頂部增加負彎矩鋼筋，以第一次澆筑橫梁來承擔第二次澆筑荷載。

方案優缺點：此方案優點在于減小橫梁施工受水位的影響，有效施工時間長，同時減少了底模支撐系統用鋼量，節約施工成本，有效保證結構質量及安全。

通過三種方案適應性、經濟性及安全性比較，選擇橫梁分層澆筑作為本工程梁系施工方案。

3.橫梁分層施工技術

3.1 方案概述

本工程位于兩壩間，水文條件較為復雜，特別是因當年降雨量的影響，整個2019年黃柏河的水位均較高，水位上漲較快，采用橫梁分層施工，克服施工水位影響的難題，以滿足施工進度、質量要求。橫梁分層后結構優化如圖1。

圖1 負彎矩鋼筋斷面圖（mm）

3.2 橫梁設計優化

（1）優化后碼頭計算模型。變更后碼頭計算模型如圖2。

圖2 碼頭計算模型

（2）碼頭荷載計算。

①自重：混凝土γ=24kN/m3，鋼筋混凝土γ=25kN/m3。上部荷載自重包括磨耗層、現澆面板、現澆縱梁，按簡支模式分別分配到橫梁上；橫梁、樁基自重采用程序自動計算。各梁荷載計算結果見表1。

表1 縱梁荷載計算表（12m寬平臺）

②均載：均載q=10kN/m2。按面板簡支模式分配到縱梁上，再將縱梁按彈性支撐4跨連續梁計算縱梁支座力作用于橫梁。各梁荷載計算結果見表2。

表2 縱梁荷載計算表（20m寬平臺）

因增加負彎矩鋼筋僅為了縱梁的施工，故碼頭荷載僅考慮縱梁的自重及施工荷載。

（3）作用效應組合。變更方案僅用于施工期，故僅按照承載能力極限狀態進行組合，其中縱梁安裝按照不同順序分別進行組合。承載能力極限狀態采用持久狀況作用效應的短暫組合。

（4）計算結果。具體見圖3、4。

（5）結構配筋。橫梁按受彎構件配筋，頂部鋼筋承受負彎矩（綠色值），僅考慮施工期受力，底部鋼筋承受正彎矩（紅色值），為原結構正彎矩配筋，具體見表3。

圖3 承載能力極限狀態橫梁彎矩包絡圖（12m寬）

圖4 承載能力極限狀態橫梁彎矩包絡圖（20m寬）

表3 橫梁配筋統計表

3.3 測量放線

（1）鉆孔灌注樁澆筑完成后，測量員通過水準儀在鋼護筒上下游方向測量出2個設計樁頂標高，用紅色或黑色記號筆做標記，作為管樁切割的控制標高。

（2）同時，在鋼護筒外側測量出2個基準高程點，作為底模施工的基準標高。如1#突堤碼頭墩臺橫梁設計樁頂標高為63.56米，以63米的標高作為基準標高，供底模施工時使用。

（3）澆筑混凝土前，在橫梁底模的江側和岸側分別設置3個沉降位移觀測點，目的是為了掌握橫梁澆筑時底模的平面位置和標高，給后續橫梁施工提供數據。

3.4 樁頭處理

根據測量測出的設計樁頂標高，用石筆沿鋼護筒壁畫出切割線，然后用氧割切除鋼護筒露出混凝土樁頭，用風鎬破除露出的混凝土樁頭及浮漿，直至露出新鮮混凝土。

順岸碼頭整體澆筑總共分10塊，包含7排鋼護筒排架的有2塊，5 排鋼護筒排架的有6 塊，4 排鋼護筒排架的有2塊，以5排鋼護筒排架的分塊為例。順岸碼頭橫、縱梁施工平臺采用牛腿上搭設型鋼的方式搭設平臺先行澆筑47c m 橫梁，在橫梁里預埋鋼板作為縱梁施工，焊接主梁雙拼工25a。待砼達到90%設計強度后再搭設縱梁底模平臺澆筑剩余橫梁及縱梁。焊接牛腿上搭設雙拼工36a，再鋪設工14 作為分配梁（間距30cm），最后鋪設5.5cm厚鋼底模。焊接牛腿頂標高為62.98m。

3.5 底模安裝

因水位變動頻繁且超過梁系底標高，故底模采用鋼底模。（1）底模鋪設之前，測量出橫梁底模的邊線，接著安裝鋼底模（厚22.5cm）；（2）鋼模板樁位處的尺寸根據實際樁位進行現場調節；（3）模板接縫處用雙面膠進行封閉；（4）模板與樁頂接縫處的處理，應采用泡沫膠和高強砂漿進行封閉，防止漏漿。

4.結束語

本文從工程實際出發，對三峽大壩與葛洲壩庫區間在水位變動大的情況下對橫梁施工工藝進行了介紹，通過方案比選優化，采用橫梁分層澆筑施工的方法，克服了水位影響的難題，保證了本項目的施工質量、安全及進度。通過實際工程經驗的驗證及考驗，對類似條件下橫梁的施工提供了參考借鑒。