大跨度連續(xù)梁0號(hào)塊托梁支撐體系施工技術(shù)

楊 偉，張永松，張凱光，韓亞光

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施的投入不斷加大，以及對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，橋梁的設(shè)計(jì)向著大跨度發(fā)展，0號(hào)塊作為連續(xù)梁懸臂澆筑的第一階段，墩身高度>50m，常規(guī)施工方法多采用在墩柱預(yù)埋工字鋼橫梁+斜撐+碗扣式支架的方法。但在高墩0號(hào)塊施工過程中，托梁及支架安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大量預(yù)埋件的使用造成墩柱外觀修補(bǔ)困難，材料周轉(zhuǎn)次數(shù)較少，且后期托梁高空拆除安全風(fēng)險(xiǎn)巨大。而鉸接斜拉式托梁+盤扣式支架組合支撐體系施工技術(shù)具有結(jié)構(gòu)自重小，吊裝、拆卸方便，提高材料周轉(zhuǎn)利用率，提高支架承載力和支架整體穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的應(yīng)用前景。

1 工程概況

1)蒼龍澗河特大橋按分離式橋梁斷面布置，左幅總長1 178m,右幅總長1 098m，主橋?yàn)?65+4×120+65)m預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)-連續(xù)組合體系橋，引橋40m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后連續(xù)T梁，左、右幅平面均位于直線上。左幅主橋9～13號(hào)共5個(gè)主墩，9，13號(hào)橋墩墩頂設(shè)置球形鋼支座，采用帶凹槽等截面空心墩，墩高75～76.5m。10～12號(hào)為固結(jié)墩，采用雙肢薄壁空心墩，墩高88～82m。右幅主橋7～11號(hào)共5個(gè)主墩，7，11號(hào)橋墩墩頂設(shè)置球形鋼支座，墩高70～78m。8～10號(hào)為鋼構(gòu)墩，墩高89～83m。承臺(tái)為矩形承臺(tái)，水下灌注樁基礎(chǔ)(見圖1)。

圖1 蒼龍澗河特大橋斷面(單位：m)

2)(65+120×4+65)m連續(xù)剛構(gòu)橋主梁采用單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土鋼構(gòu)-連續(xù)組合結(jié)構(gòu)，翼緣懸臂長2.875m，0號(hào)段分為鋼構(gòu)連接和臨時(shí)剛接2種，節(jié)段長12m，頂板寬12.25m，底板寬6.5m，翼緣懸臂長2.875m，箱梁根部梁高7.8m，頂板厚30cm，底板厚92.9cm，腹板厚100cm，總方量414.4m3(見表1)。

表1 蒼龍澗河特大橋0號(hào)塊懸挑質(zhì)量

2 主要施工方案

在墩柱施工過程中，在墩頂預(yù)埋托梁牛腿鋼筋及5cm PVC管，并預(yù)留槽口位置；工字鋼牛腿與墩身采用φ32精軋螺紋鋼筋與墩柱錨固；托梁采用斜拉式結(jié)構(gòu)，每組支撐僅使用1根托梁和1根斜拉桿，托梁水平桿與斜拉桿、水平桿與牛腿、斜拉桿與牛腿均采用鉸接；并依據(jù)斜拉式托梁特點(diǎn)，采用托梁+盤扣式支架組合支撐體系，安裝過程中借助墩身爬模施工平臺(tái)；通過改變傳統(tǒng)0號(hào)塊托梁結(jié)構(gòu)、受力方式，使得在高墩0號(hào)塊施工過程中安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低，施工效率大幅度提升，材料周轉(zhuǎn)率大大提高，本技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)。

1)采用斜拉式托梁結(jié)構(gòu)，每組支撐僅使用1根托梁和1根斜拉桿，托梁與斜拉桿采用鉸接，減少結(jié)構(gòu)自重，吊裝、拆卸方便，借助墩身施工平臺(tái)安裝，安全風(fēng)險(xiǎn)小，且托梁構(gòu)件均可周轉(zhuǎn)使用，提高了材料周轉(zhuǎn)利用率。

2)在墩頂預(yù)埋托梁牛腿鋼筋及5cm PVC管，并預(yù)留槽口位置，后期修補(bǔ)簡單便捷；工字鋼牛腿與墩身采用φ32精軋螺紋鋼筋與墩柱錨固，降低了墩身預(yù)埋件數(shù)量；托梁水平桿與斜拉桿、水平桿與牛腿、斜拉桿與牛腿均采用鉸接，安拆便捷，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，減少了技術(shù)難度。

3)采用可快速安裝的托梁+盤扣式支架組合支撐體系，盤扣式腳手架全部采用卡扣連接，操作簡單，安拆施工效率高，最小壁厚3.0mm大于碗扣式壁厚2.7mm，提高了支架的承載力和支架的整體穩(wěn)定性。

3 主要施工技術(shù)

3.1 預(yù)埋件安裝(見圖2)

圖2 預(yù)埋件細(xì)部

墩柱施工頂節(jié)段時(shí)，根據(jù)技術(shù)測量要求從測量控制網(wǎng)上引出控制埋件的控制線和標(biāo)高控制線。再根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)埋件的中心、標(biāo)高定出具體位置，保證牛腿鋼筋及PVC管安裝精度。

PVC管安裝時(shí)應(yīng)綁扎固定牢固，為防止混凝土澆筑過程中PVC管扭曲變形導(dǎo)致精軋螺紋鋼筋不能穿出，在混凝土澆筑前先將精軋螺紋鋼筋插入PVC管內(nèi)，在模板對應(yīng)位置打孔，對兩端管口進(jìn)行封堵，防止混凝土澆筑過程中水泥漿進(jìn)入PVC管，導(dǎo)致施工完成后精軋螺紋鋼筋不能拔出。模板安裝完成后用泡沫膠封堵模板孔洞。

3.2 托梁預(yù)壓

懸挑段底板托梁最長2.85m，作用在底板托梁上的鋼筋混凝土荷載合計(jì)(67.7m3)634.4kN，為最重部位，試驗(yàn)臺(tái)利用承臺(tái)制作，在承臺(tái)上按墩頂預(yù)埋構(gòu)造設(shè)置鋼筋拉桿和鋼筋牛腿，將托梁安裝在承臺(tái)上，利用千斤頂加壓，檢驗(yàn)托梁承載力，加壓荷載采用托梁上鋼筋混凝土荷載及模板支架荷載的2倍，每次預(yù)壓2榀，預(yù)壓荷載1 000kN，合格標(biāo)準(zhǔn)為變形≤5mm(見圖3)。

圖3 試驗(yàn)臺(tái)預(yù)壓示意

3.3 托梁安裝

1)托梁采用型鋼組拼而成，為減少托梁安裝及拆除時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)，墩柱封頂后，首先拆除爬模懸臂模板，保留爬模爬升平臺(tái)，工人借助爬模施工平臺(tái)進(jìn)行托梁安裝(見圖4)。

圖4 托梁斷面

2)托梁利用QTZ80(5612)型塔式起重機(jī)進(jìn)行安裝，左、右幅對稱位置2個(gè)主墩共用1臺(tái)塔式起重機(jī)。QTZ80(5612)型塔式起重機(jī)臂長為56m，56m處懸臂端的起重量為1.2t，最大起重量為6t。其中，構(gòu)件最大吊重約0.96t，最遠(yuǎn)吊距為20m，均采用塔式起重機(jī)進(jìn)行吊裝，能滿足吊裝要求(采用4倍率進(jìn)行吊裝)。

3)安裝時(shí)，工人借助爬模施工平臺(tái)，首先穿入φ32精軋螺紋鋼筋，安裝托梁牛腿，牛腿與精軋螺紋鋼筋采用YGM32錨具錨固，并用扳手預(yù)緊。牛腿與斜拉桿、牛腿與橫梁、橫梁與斜拉桿均采用φ49.5×220貝雷銷鉸接。托梁安裝完成后進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓結(jié)束后，逐一檢查螺紋鋼錨具是否有松動(dòng)并擰緊。托梁安裝完成后鋪設(shè)工字鋼縱、橫梁。

4)托梁鋼構(gòu)墩內(nèi)側(cè)安裝3榀，間距3m，外側(cè)安裝2榀間距6m；托梁連續(xù)墩每側(cè)安裝3榀，托梁上按1.2m間距鋪設(shè)I56橫梁，橫梁上按0.9m間距鋪設(shè)I20縱梁和平臺(tái)板構(gòu)成施工平臺(tái)，平臺(tái)外邊緣安裝鋼管護(hù)欄(見圖5)。

圖5 連續(xù)墩托梁平面

5)在鋪設(shè)好的0號(hào)段施工平臺(tái)上，利用卷揚(yáng)機(jī)配合塔式起重機(jī)將爬模施工平臺(tái)吊放至地面解體。隨后，在0號(hào)段施工平臺(tái)上搭設(shè)盤扣式支架。

3.4 支架安裝

對于托梁上的盤扣支架支撐，盤扣支架搭設(shè)間距為0.9m×0.9m，水平桿步距1.0m，斜拉桿滿掛。支架立桿底部套接在支架短桿上，支架短桿與托梁縱梁或橫梁焊接；立桿頂部設(shè)頂托，用于調(diào)節(jié)底模標(biāo)高。

3.5 臨時(shí)錨固

臨時(shí)固結(jié)墩頂處設(shè)置墩梁臨時(shí)剛接措施，以防止施工過程中懸臂兩端荷載不平衡導(dǎo)致事故發(fā)生，墩梁臨時(shí)剛接采用臨時(shí)支墩，支墩截面為1.2m×1.2m×0.8m,橫向間距1.47m，縱向間距5.2m，共6個(gè)，具體位置如圖6所示。支墩截面面積略大于支座墊石截面面積，分布鋼筋配置密度與支座墊石一致，另在支墩四周按20cm間距設(shè)置φ32鋼筋作為連接鋼筋，共132根，錨入墩頂和箱梁混凝土各1.5m，臨時(shí)支墩混凝土強(qiáng)度等級為C55，與支座墊石混凝土同期澆筑，施工時(shí)應(yīng)限制懸臂段兩端最大不平衡荷載<1 000kN。

3.6 模板安裝

3.6.1模板總體設(shè)計(jì)

圖6 0號(hào)塊模板搭設(shè)示意

0梁段模板由底模、外側(cè)模、內(nèi)模(含橫隔板模)、端模等幾部分組成：① 底模 底模采用15mm厚優(yōu)質(zhì)鏡面膠合板，次龍骨使用10cm×10cm方木，間距25cm，主龍骨使用I12，間距90cm，底模在鋪設(shè)時(shí)注意預(yù)留孔洞。②外側(cè)模 外側(cè)模兩端懸臂部分利用掛籃懸澆段鋼模板，中間部分根據(jù)掛籃模板另行制作鋼模板。模板設(shè)計(jì)為桁架式鋼模板，模板整體性好，剛度大。外模分上部固定節(jié)和底部活動(dòng)節(jié)制作，外模框架作為翼緣板施工時(shí)的支架。③內(nèi)模、橫隔板模 內(nèi)模及橫隔板模均采用木模，采用12mm厚普通膠合板，次龍骨使用10cm×10cm方木，間距25cm，主龍骨使用I12，間距90cm，側(cè)模拉桿采用φ20螺紋鋼，間距60cm×90cm。頂板內(nèi)模支撐使用盤扣式支架，間距90cm×90cm，兼做內(nèi)側(cè)模腳手架。④端模 端頭模板分底板、腹板、頂板3塊，均采用5mm厚鋼板；背面采用鋼管加強(qiáng)，根據(jù)底板、腹板、頂板厚度調(diào)整端板寬度，鋼板邊根據(jù)鋼筋間距及預(yù)應(yīng)力管道位置及早在鋼筋場內(nèi)加工完畢并驗(yàn)收合格。鋼筋槽深度根據(jù)鋼筋直徑進(jìn)行切割。

3.6.2固結(jié)墩模板搭設(shè)

內(nèi)模支架搭設(shè)規(guī)格與底模支架一致，由于箱室內(nèi)空間狹小，支架高寬比較大，為保持支架穩(wěn)定，在橫隔板模板上設(shè)預(yù)留孔，用鋼管穿過預(yù)留孔將各箱室內(nèi)支架連成整體。最外側(cè)支架之間用對拉φ42鋼管拉結(jié),拉桿縱向間距1.2m、橫向間距2m，使支架體系連接成整體。

翼緣板模板在頂板澆筑時(shí)處于懸挑狀態(tài)，頂板澆筑時(shí)，底板內(nèi)的模板拉桿不得拆除，以保證外側(cè)模穩(wěn)定。

3.6.3連續(xù)墩模板搭設(shè)

連續(xù)墩內(nèi)模支撐及底模橋墩頂面以外部分，支撐構(gòu)造與鋼構(gòu)墩支撐大體相同。墩柱頂面范圍內(nèi)的模板由楔形木支撐在墩柱頂面上，抗震擋塊底模及抗震擋塊與支座間側(cè)模采用滿鋪聚苯板支撐。

連續(xù)墩底板頂面坡度較大，支架底部需用方木、底托調(diào)平，底部水平桿距混凝土面>45cm時(shí)，需加設(shè)水平掃地桿。連續(xù)墩箱室內(nèi)空間較大，支架高寬比均<2，僅設(shè)置拉桿將橫隔板兩側(cè)支架拉結(jié)，不再設(shè)置穿墻拉結(jié)鋼管。底模由搭設(shè)在托梁上的盤扣支架支撐，盤扣支架搭設(shè)間距為0.9m×0.9m，水平桿步距1.0m，斜拉桿滿掛(見圖7)。

圖7 0號(hào)塊連續(xù)墩模板搭設(shè)橫斷面示意

3.7 模板、托梁拆除

待0號(hào)塊結(jié)構(gòu)張拉壓漿完畢后方可拆除模板，模板拆除期限應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、模板部位及混凝土所達(dá)到的強(qiáng)度來決定。掛籃安裝到位后，托梁及施工平臺(tái)用卷揚(yáng)機(jī)從箱梁預(yù)埋孔吊放至地面后解體拆除。

1)拆除底模及盤扣支架，分類打捆后從施工平臺(tái)上吊下。

2)拆除墩柱側(cè)面的人行道及縱梁，拆除托梁斜拉桿，用塔式起重機(jī)吊放至地面。

3)將卷揚(yáng)機(jī)安放在0號(hào)段箱室內(nèi)，通過0號(hào)段底板的預(yù)留孔與施工平臺(tái)連接穩(wěn)固。

4)作業(yè)人員到平臺(tái)上拆掉平臺(tái)與墩柱的連接螺栓，清理平臺(tái)上雜物，然后所有人員撤離施工平臺(tái)。

5)用卷揚(yáng)機(jī)將施工平臺(tái)緩緩放下，待平臺(tái)放至地面后，拆除平臺(tái)與卷揚(yáng)機(jī)的連接，用塔式起重機(jī)或吊車將平臺(tái)解體拆除。

6)借助電動(dòng)吊籃，修補(bǔ)托梁、斜拉桿預(yù)留槽口。

4 安全措施

1)預(yù)壓時(shí)由測量組做好跟蹤觀測工作，技術(shù)人員隨時(shí)注意觀察支架沉降情況，尤其是配重至2/3時(shí)，如果支架沉降速度明顯加快，應(yīng)立即停止以防事故發(fā)生。支架配重預(yù)壓工作整個(gè)過程必須在安全員和技術(shù)員指導(dǎo)監(jiān)督下進(jìn)行。支架沉降穩(wěn)定后，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查同意后方可卸載，卸載要均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，以防傾覆。

2)起吊重物時(shí)，應(yīng)確認(rèn)所起吊重物的實(shí)際質(zhì)量，如不明確時(shí)，應(yīng)經(jīng)操作者或技術(shù)人員計(jì)算確定。吊具拴掛應(yīng)牢靠，吊鉤應(yīng)封鉤，以防在起吊過程中鋼絲繩滑脫；捆扎有棱角或利口的重物時(shí)，鋼絲繩與重物接觸處應(yīng)墊以麻袋、橡膠等物。起吊重物時(shí)，起重臂回轉(zhuǎn)所涉及區(qū)域內(nèi)和重物下方嚴(yán)禁站人，不準(zhǔn)靠近被吊重物和將頭部伸進(jìn)起吊物下方觀察情況，也禁止站在起吊重物上。

5 結(jié)語

采用斜拉式托梁結(jié)構(gòu)，每組支撐僅使用1根托梁和1根斜拉桿；通過精軋螺紋鋼筋與墩柱錨固；托梁水平桿與斜拉桿、水平桿與牛腿、斜拉桿與牛腿均采用鉸接；減少了結(jié)構(gòu)自重，降低了技術(shù)難度，借助墩身施工平臺(tái)安裝，便捷高效，安全風(fēng)險(xiǎn)小。并且，依據(jù)斜拉式托梁特點(diǎn)，采用托梁+盤扣式支架組合支撐體系和盤扣式腳手架，全部采用卡扣連接，操作簡單，安拆施工效率高，相比于碗扣式支架，承載力及整體穩(wěn)定性顯著提高。并經(jīng)工程項(xiàng)目實(shí)施，有效減少了墩身預(yù)埋件數(shù)量，臨時(shí)托梁及盤扣式支架均可周轉(zhuǎn)使用，減少了施工過程中材料用量，有效降低了建設(shè)成本，符合綠色施工理念，同時(shí)為同類型、類似橋梁0號(hào)塊施工提供借鑒。