支架對(duì)稱現(xiàn)澆工藝在小曲率半徑跨堤橋上的應(yīng)用

周曉陵、梁良

（1.南京市公共工程建設(shè)中心，江蘇 南京210000；2.中交第二航務(wù)工程局第四工程有限公司，安徽 蕪湖241000）

0 引言

跨堤橋常采用掛籃懸澆，懸澆能有效跨越障礙物，但本身節(jié)段數(shù)量多、工藝煩瑣且對(duì)墩梁臨時(shí)錨固要求高。掛籃懸澆段宜為直線段或平曲線半徑較大區(qū)段，平曲線參數(shù)是設(shè)計(jì)控制的關(guān)鍵點(diǎn)。新化樞紐項(xiàng)目是已建成浦儀公路和規(guī)劃濱江大道的互通立交樞紐，其中C、F匝道為預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，該跨堤橋有以下特點(diǎn)：

一是C、F匝道連接地面輔道和已建成主線橋，曲率半徑小。二是由于跨堤橋整聯(lián)長(zhǎng)度大，縱向預(yù)應(yīng)力無(wú)法一次施工到位，需劃分多個(gè)節(jié)段。三是原設(shè)計(jì)跨堤橋采用掛籃懸澆施工。但彎橋掛籃施工危險(xiǎn)系數(shù)較大，需采取強(qiáng)大的墩梁固結(jié)并加強(qiáng)施工荷載控制。四是浦儀公路項(xiàng)目跨江橋梁外側(cè)設(shè)置人非系統(tǒng)，需通過新化樞紐C、F匝道落地。項(xiàng)目總體建成后，行人可通過步行或騎行的方式過江。跨堤橋工序煩瑣、體量大，為C、F匝道關(guān)鍵線路，盡早完工是兩岸人民的迫切要求。綜合考慮以上因素，最終選擇“彎橋?qū)ΨQ支架澆筑施工工藝”。對(duì)比曲線掛籃施工，支架對(duì)稱澆筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更加可靠，且節(jié)段劃分?jǐn)?shù)量減少，工效高。

1 跨堤橋結(jié)構(gòu)

C匝道跨堤橋橋跨布置為（50+85+50）m，為預(yù)應(yīng)力混凝土單箱雙室箱梁，平曲線半徑為600m；F匝道跨堤橋橋跨布置為（80+125+80）m，為預(yù)應(yīng)力混凝土單箱單室箱梁，平曲線半徑為360m（F匝道跨堤橋跨度更大、曲線半徑更小，后文中均以F匝道跨堤橋?yàn)槔M(jìn)行工程說明）。F匝道跨堤橋頂板設(shè)置4.0%橫坡，通過箱梁兩側(cè)腹板高差形成，底板水平。箱梁全寬為14.5m，翼緣懸臂為3.75m，跨中梁高為4.0m，懸臂根部梁高為8.2m。梁底曲線采用二次拋物線變化。跨中箱梁截面頂板厚度為30cm，底板厚度為30cm，腹板厚度為55cm，懸臂根部箱梁截面腹板厚度為110cm，底板厚度為90cm，采用縱橫豎三向預(yù)應(yīng)力體系，梁體為C55混凝土[1]。箱梁縱向預(yù)應(yīng)力采用22Φs15.2、17Φs15.2、12Φs15.2規(guī)格的鋼絞線。鋼束張拉錨下控制應(yīng)力采用σcon＝0.75fpk＝1395MPa。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用Φ32精軋螺紋鋼筋（fpk＝785MPa），張拉采用復(fù)張拉工藝，以張拉噸位為主要控制，錨下控制張拉力為537kN。

2 掛籃懸澆和支架對(duì)稱現(xiàn)澆工藝對(duì)比

F匝道跨堤橋原設(shè)計(jì)采用掛籃懸臂澆筑法施工，各單“T”箱梁除0號(hào)塊在支架上現(xiàn)澆外，其余分16對(duì)梁段采用對(duì)稱懸臂逐段澆筑法施工。箱梁縱向懸澆分段長(zhǎng)度為（5×3+8×3.5＋3×4）m，墩頂現(xiàn)澆塊長(zhǎng)為12m，中、邊跨合龍段長(zhǎng)均為3.0m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)為16m。結(jié)合跨堤橋曲率半徑小（半徑為360m）、梁體高度低（梁底距離地面凈高最大約為13m）、工期緊張（整個(gè)橋梁施工周期約為1年）的特點(diǎn)，提出“彎橋?qū)ΨQ支架澆筑施工工藝”，將懸臂澆筑的兩個(gè)塊件合并，對(duì)縱向梁段重新分塊，長(zhǎng)度為（2×6+6.5+3×7+7.5+8）m[2]。對(duì)兩種工藝進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如下：

一是支架現(xiàn)澆工藝不受重量限制，節(jié)段劃分?jǐn)?shù)量減少，單個(gè)塊件施工周期略有增加，總體工期縮短[3]。二是本項(xiàng)目支架高度為4～13m，采用少支點(diǎn)支架或滿堂支架施工，支架搭拆工藝簡(jiǎn)單。支架上鋪設(shè)模板，較掛籃施工底模安裝可提前開展施工。三是掛籃懸澆安全風(fēng)險(xiǎn)大，需嚴(yán)格控制兩側(cè)不平衡荷載，對(duì)彎橋而言受力情況更復(fù)雜，相比較而言支架現(xiàn)澆安全風(fēng)險(xiǎn)小(見表1)。

表1 兩種工藝施工時(shí)間和工藝經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

3 總體施工流程

跨堤橋總體施工流程如下：

步驟1，在墩身施工過程中，對(duì)西側(cè)邊跨和中跨場(chǎng)地回填、碾壓、整平，中跨基礎(chǔ)與堤頂?shù)缆讽樈印２襟E2，安裝墩頂塊施工支架并安裝主墩處永久支座；安裝臨時(shí)固結(jié)，在支架上澆筑墩頂梁段，同時(shí)預(yù)壓后續(xù)梁段支架；兩端對(duì)稱張拉相應(yīng)梁段預(yù)應(yīng)力鋼束；同步進(jìn)行1#塊支架安裝。步驟3，施工1#塊，同步進(jìn)行2#塊支架安裝、預(yù)壓。步驟4，重復(fù)以上工序施工2#—7#節(jié)段，在當(dāng)前節(jié)段混凝土施工過程中，即進(jìn)行下一節(jié)段支架搭設(shè)、預(yù)壓，同時(shí)拆除已澆筑節(jié)段支架。步驟5，在8#塊施工過程中，同步進(jìn)行邊跨現(xiàn)澆段施工。注：中跨跨大堤采用鋼管支架門洞，鋼管支架在地面頂設(shè)置混凝土條形基礎(chǔ)。步驟6，澆筑邊跨合龍段，張拉邊跨預(yù)應(yīng)力鋼束；預(yù)壓中跨合龍段支架，準(zhǔn)備中跨合龍。步驟7，拆除主墩墩頂臨時(shí)固結(jié)；安裝中跨合龍段勁性骨架，澆筑合龍段；張拉中跨預(yù)應(yīng)力鋼束；拆除合龍段支架。

4 支架設(shè)計(jì)和施工

跨堤橋采用支架上逐節(jié)段現(xiàn)澆工藝，堤外處于灘涂地段，地基承載力較差，采用鋼管樁基礎(chǔ)。堤內(nèi)原始地基承載條件較好，處理后搭設(shè)滿堂支架。滿堂支架采用盤扣腳手架，在支架施工前對(duì)支架作基礎(chǔ)處理。先清除雜土和淤泥，再換填優(yōu)質(zhì)素土，分層壓實(shí)，地基承載力達(dá)到80kPa后，上部分層（20+20）cm攤鋪山皮土，承載力大于250kPa后澆筑C25混凝土進(jìn)行硬化（根據(jù)對(duì)地基承載力要求的不同，混凝土的厚度要求在15～25cm）。支架根據(jù)現(xiàn)澆梁高度及腹板厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，腹板下間距為300mm，空腔下為900mm，翼緣板下方位置在900mm；步距采用1000mm，頂?shù)锥宋恢貌捎?00mm步距調(diào)節(jié)。0#—3#塊支架立桿縱向間距為600mm，其余節(jié)段支架縱距為900/1200mm。堤外現(xiàn)澆段地基承載力差且箱梁底部線型呈拋物線變化，采用組合式支架（基礎(chǔ)采用管樁結(jié)構(gòu)，上設(shè)縱橫主梁，主梁上搭設(shè)滿堂腳手架以適應(yīng)梁底線型）。

5 現(xiàn)澆梁施工

5.1 模板設(shè)計(jì)及施工

跨堤橋模板設(shè)計(jì)如下：

5.1.1 底模支承在橋墩及支架上，采用15mm厚優(yōu)質(zhì)竹膠板，模板底梁采用10cm×10cm的方木，立模標(biāo)高由監(jiān)控單位根據(jù)支架預(yù)壓觀測(cè)數(shù)據(jù)分析確定。

5.1.2 外腹板和翼緣板采用大塊鋼模板，材質(zhì)為Q235鋼?，F(xiàn)澆梁塊段縱向分塊長(zhǎng)度為6～8m，現(xiàn)澆梁模板縱向配置（3.1+3.1+2）m。模板縱縫采取現(xiàn)場(chǎng)焊接的方式進(jìn)行組拼。內(nèi)腔側(cè)模采用組合式模板。模板腹板拉桿采用Φ15精軋螺紋鋼，拉桿通過PVC管實(shí)現(xiàn)對(duì)穿。

5.1.3 現(xiàn)澆梁內(nèi)腔頂板面板采用15mm竹膠板，水平肋采用10cm×10cm方木。支架頂部設(shè)置頂托，底部通過在底板鋼筋上焊接插筋的方式固定。

外模體積大、重量大，整體吊裝困難，在模板下方設(shè)置滾輪和2[25a型鋼走行軌道用于模板滑行?；羞^程中采用手拉葫蘆提供水平牽引力，葫蘆一端固定在已經(jīng)澆筑的梁段上，另一端連接模板。

5.2 鋼筋安裝及混凝土澆筑

鋼筋在加工廠內(nèi)加工后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。箱梁縱向按照全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)?？v向主筋采用C20鋼筋，在節(jié)段施工縫位置主筋預(yù)留長(zhǎng)度為60cm，現(xiàn)場(chǎng)采取綁扎的方式連接。腹板內(nèi)設(shè)置環(huán)形套箍，綁扎事先定位箍筋后穿縱向主筋。在鋼筋綁扎過程中預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)設(shè)內(nèi)襯管。混凝土由罐車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，采用汽車泵泵送，一次性澆筑完成。箱梁混凝土的總體施工思路為：梁體混凝土從懸臂端開始向橋墩位置方向澆筑?；炷恋臐仓樞?yàn)椋旱装濉拱濉敯逅闹芗皯冶鄄糠?。腹板高度大、厚度小、鋼筋、管道密布，混凝土入模困難。為保證頂板模板、鋼筋、管道不受水泥漿污染、混凝土不離析，采用串桶和在內(nèi)模上開設(shè)布料窗口輔助布料。串桶平面布置間距按照2m控制，內(nèi)模側(cè)面開設(shè)窗口點(diǎn)距離底板高度為2m，汽車泵軟管和振搗棒通過此窗口施工。

5.3 預(yù)應(yīng)力施工

在現(xiàn)澆梁養(yǎng)護(hù)5d以上且強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值95%以上后進(jìn)行張拉施工。預(yù)應(yīng)力采用智能張拉系統(tǒng)，可控制2缸或4缸同步張拉。施工前，根據(jù)千斤頂標(biāo)定結(jié)果輸入線性回歸方程。在單聯(lián)現(xiàn)澆梁施工前，將每束鋼束編號(hào)、控制張拉力、理論伸長(zhǎng)量統(tǒng)一輸入智能系統(tǒng)。張拉施工中根據(jù)鋼束編號(hào)不同進(jìn)行切換，系統(tǒng)內(nèi)自動(dòng)生成張拉原始數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)壓漿采用智能壓漿工藝，設(shè)備有自動(dòng)稱重功能可保證施工水灰比的準(zhǔn)確性。壓漿時(shí)，預(yù)應(yīng)力管道按先下層后上層的順序進(jìn)行壓漿，由位置較低端向另一端壓漿，緩慢均勻，中途不中斷。待出漿口流出濃漿后，關(guān)閉出漿口閥門。待壓漿料終凝后，方可卸拔壓漿及出漿閥門。整個(gè)壓漿過程在張拉完成48h內(nèi)完成。

6 結(jié)語(yǔ)

新化樞紐C、F匝道跨堤橋采用支架上逐節(jié)段對(duì)稱現(xiàn)澆的設(shè)計(jì)、施工方法，優(yōu)化的方案使得該項(xiàng)目在7個(gè)月內(nèi)完成上部結(jié)構(gòu)施工。該工藝具有施工速度快、結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)性良好的特點(diǎn)，在橋梁高度不大、曲線半徑較小的橋梁應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)突出，對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)和施工具有參考和借鑒作用。