跨既有線掛籃兜底防護(hù)節(jié)水循環(huán)系統(tǒng)施工技術(shù)研究

伍亮

（中鐵二十二局集團(tuán)市政工程有限公司，廣東廣州 510000）

0 引言

跨既有線公路橋梁建設(shè)在我國(guó)分布十分廣泛，最常見(jiàn)的施工工藝為懸臂法連續(xù)梁施工。隨著城市形象不斷提升，社會(huì)交通日益繁忙，在城市內(nèi)建設(shè)跨線橋也越來(lái)越多。目前國(guó)內(nèi)外跨既有道路連續(xù)梁施工主要采取的防護(hù)措施一方面是搭設(shè)地面防護(hù)棚架；另一方面是采用掛籃兜底進(jìn)行防護(hù)。為優(yōu)化解決跨既有道路連續(xù)梁施工安全防護(hù)問(wèn)題[1-4]，國(guó)內(nèi)外重視對(duì)掛籃四周立面進(jìn)行防護(hù)[5-9]，常采用鋼絲網(wǎng)將掛籃立面進(jìn)行防護(hù)，較好地解決了側(cè)面飄落墜物的難題。但對(duì)養(yǎng)護(hù)水的滴落防護(hù)案例較少。

本文結(jié)合黃埔有軌電車(chē)1號(hào)線北二環(huán)特大橋進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)實(shí)踐研究，在傳統(tǒng)的掛籃兜底基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新，有效解決上跨既有高速公路條件下連續(xù)梁施工對(duì)既有高速公路安全運(yùn)營(yíng)影響的難題，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程對(duì)既有高速零影響及養(yǎng)護(hù)水收集循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)，極大地保證了下方高速公路安全運(yùn)營(yíng)與工程施工質(zhì)量。為今后同類(lèi)上跨既有道路條件下的連續(xù)梁施工提供參考。

1 工程概況

黃埔有軌電車(chē)1號(hào)線北二環(huán)特大橋位于廣州市黃埔區(qū)區(qū)府商圈內(nèi)，橋梁全長(zhǎng)450m，主橋主跨采用1聯(lián)（38+70+38)m連續(xù)梁上跨既有北二環(huán)高速公路，新建橋梁采用掛籃懸臂澆筑施工（見(jiàn)圖1），主橋線路與既有高速公路夾角為90°，上跨段道路凈空要求不小于5.5m，既有北二環(huán)高速公路在該段為雙向八車(chē)道，路面寬39m。由于該地周邊屬于城市繁華地段，且北二環(huán)高速公路行車(chē)速度快、車(chē)流量大，是廣州最繁忙的高速公路之一，上跨橋梁施工安全文明施工要求高，在不影響高速公路正常運(yùn)營(yíng)條件下施工難度大。

圖1 新建橋梁與既有道路立面圖（單位：cm）

2 掛籃兜底與立面防護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 兜底與立面防護(hù)結(jié)構(gòu)布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在上跨既有高速公路連續(xù)梁施工需考慮高速公路安全行車(chē)、高標(biāo)準(zhǔn)安全文明施工需要，連續(xù)梁采用懸臂法掛籃施工，在施工過(guò)程中不得在高速公路路面設(shè)置任何防護(hù)設(shè)施的條件下，采取在掛籃底部設(shè)置密閉兜底+水箱+自動(dòng)循環(huán)噴淋系統(tǒng)，在四周立面設(shè)置全封閉易拆裝防護(hù)棚（見(jiàn)圖2）。

圖2 掛籃兜底防護(hù)節(jié)水循環(huán)系統(tǒng)工藝原理圖

密閉兜底由型鋼骨架及鋼板封閉層組成，在兜底最低位置設(shè)置集水箱，集水箱內(nèi)設(shè)置浮球開(kāi)關(guān)、水泵，沿掛籃鋼構(gòu)布置膠管，在現(xiàn)澆箱梁周邊設(shè)置噴淋裝置，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)水收集利用、對(duì)現(xiàn)澆箱梁自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)；全封閉立面易拆裝防護(hù)棚由型鋼骨架及密目網(wǎng)組成，采取模塊化設(shè)計(jì)，與掛籃鋼構(gòu)連接固定，形成全封閉施工空間。

2.2 兜底與立面防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

連續(xù)梁掛籃施工荷載主要包括作用在掛籃上的鋼筋混凝土、掛籃自重、防護(hù)兜底、立面防護(hù)棚、施工荷載、風(fēng)荷載等，根據(jù)有限元軟件計(jì)算分析，澆筑混凝土及掛籃行走時(shí)的工況受力最不利。

對(duì)掛籃的底籃縱梁、前下橫梁、后下橫梁、底籃吊桿、吊帶、外滑梁、內(nèi)滑梁計(jì)算分析，受力分析結(jié)果見(jiàn)表1，均滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 受力分析計(jì)算結(jié)果

通過(guò)有限元軟件計(jì)算，分析不同尺寸、不同材料水箱在儲(chǔ)水模擬對(duì)掛籃結(jié)構(gòu)體系的影響，以更加直觀地分析掛籃結(jié)構(gòu)體系的變形情況。

在整體坐標(biāo)系下，不同尺寸的水箱組合的掛籃體系模型下，最大位移出現(xiàn)在不同位置。1.5m×1.5m×1m及1m×1m×0.5m尺寸的水箱最大位移出現(xiàn)在水箱左側(cè)位置，最大位移均達(dá)到了17.8mm。而1m×1m×1m的方形水箱最大位移出現(xiàn)在下橫梁中心處，達(dá)到了13.9mm。三種尺寸水箱下的掛籃結(jié)構(gòu)均小于結(jié)構(gòu)允許變形值20mm，但最大位移出現(xiàn)在下橫梁處時(shí)，可能導(dǎo)致掛籃傾覆，造成巨大影響；結(jié)合成本及實(shí)用性，選取尺寸為1m×1m×0.5m的水箱為最佳尺寸。

3 掛籃兜底與立面防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 易拆裝掛籃全封閉防水兜底防護(hù)施工技術(shù)

兜底承重骨架由下至上依次為雙拼I20工字鋼主梁、I20#B槽鋼分配梁、縱橫間距500mm×500mm的50mm×50mm×3mm方形鋼管骨架。主梁設(shè)置2道，中心間距為5m，分配梁鋪設(shè)在主梁上面，間距為1.5m，主梁與分配梁節(jié)點(diǎn)處采用焊接固定，分配梁上方設(shè)置方形鋼管骨架，各連接處均采用焊接固定。兜底封閉層采用3mm厚鋼板，鋼板鋪設(shè)在方形鋼管骨架上方，鋼板與骨架接觸位置，采用點(diǎn)焊固定，兜底封閉層為密閉防水結(jié)構(gòu)，采用密封膠對(duì)焊縫進(jìn)行防水處理，內(nèi)部再涂刷一層聚氨酯環(huán)保防水涂料，之后對(duì)兜底整體涂刷防銹漆，避免施工期間兜底發(fā)生銹蝕。

掛籃兜底為類(lèi)箱體構(gòu)造，高度為0.5m，骨架采用50mm×50mm×3mm方形鋼管焊接而成，豎向立柱間距為0.5m，與底座方管骨架進(jìn)行焊接（見(jiàn)圖3）。

圖3 掛籃兜底骨架立面圖（單位：mm）

集水箱設(shè)置在靠近0#塊最低的一端，集水箱的骨架采用L50mm×5mm角鋼和50mm×50mm×3mm方形鋼管焊接而成（見(jiàn)圖4）。

圖4 掛籃兜底集水箱大樣圖（單位：mm）

立面防護(hù)棚與掛籃桁架相連，連接構(gòu)件采用工字鋼骨架與掛籃就近桁架進(jìn)行焊接固定，防護(hù)棚骨架采用50mm×50mm×3mm方形鋼管制作而成，整體骨架與連接構(gòu)件焊接固定。防護(hù)棚外立面采用密目網(wǎng)進(jìn)行封閉，密目網(wǎng)直接鋪設(shè)在方形鋼管骨架，利用自攻螺絲將密目網(wǎng)與骨架進(jìn)行固定，并沿每片密目網(wǎng)四周每間隔0.5m利用鐵絲進(jìn)行二次加固（見(jiàn)圖5）。

圖5 立面防護(hù)棚模塊化大樣圖

考慮在進(jìn)行合龍段施工前兩端掛籃在水平位置將出現(xiàn)沖突，且此刻兩端掛籃處于既有公路快車(chē)道正中間，在不影響既有公路通行的前提下完成正前方端頭防護(hù)網(wǎng)拆除，立面防護(hù)棚四處轉(zhuǎn)角連接位置設(shè)計(jì)為螺栓連接，在豎直方向每隔1m設(shè)置一對(duì)角碼，角碼一面與骨架進(jìn)行焊接；另一面采用螺栓進(jìn)行連接，在進(jìn)行最后一段施工時(shí)，即使兩端掛籃立面防護(hù)棚緊挨，只需要將與掛籃桁架連接構(gòu)件切除、兩側(cè)連接角碼的螺栓拆除后，便可直接垂直往上吊離即可，拆除便捷方便（見(jiàn)圖6）。

圖6 立面防護(hù)棚效果圖

3.2 節(jié)水循環(huán)自動(dòng)噴淋技術(shù)

節(jié)水循環(huán)自動(dòng)噴淋系統(tǒng)設(shè)置非雨天的自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)模式與雨天的抽排泄水模式。

3.2.1 自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)模式

全封閉兜底將常規(guī)養(yǎng)護(hù)的滴落水收集至儲(chǔ)水箱，水位達(dá)到啟動(dòng)線浮球開(kāi)關(guān)立即啟動(dòng)水泵，通過(guò)沿掛籃結(jié)構(gòu)敷設(shè)的自動(dòng)噴淋系統(tǒng)對(duì)梁體進(jìn)行自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)（見(jiàn)圖7），由于噴淋系統(tǒng)是布置在掛籃主桁架之上，跟隨掛籃同步前進(jìn)，一方面可保證新澆筑的梁段得到充分養(yǎng)護(hù)；另一方面可將養(yǎng)護(hù)水循環(huán)收集使用[10-11]。

圖7 自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)效果圖

3.2.2 抽排泄水模式

遇到降雨極端天氣，為確保掛籃兜底安全，由工作人員將噴淋管位置的泄水閥開(kāi)啟，此刻自動(dòng)噴淋與泄水管共同作用，將多余的水通過(guò)泄水閥利用管道輸送至橋墩處進(jìn)行排放，確保兜底不因積水超重發(fā)生安全事故。

4 結(jié)語(yǔ)

黃埔有軌電車(chē)1號(hào)線項(xiàng)目在實(shí)施上跨既有北二環(huán)高速公路新建連續(xù)梁施工中，創(chuàng)新掛籃兜底及防護(hù)棚的施工方法，成功地解決上跨既有高速公路條件下懸臂施工法施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、對(duì)既有高速公路的正常運(yùn)營(yíng)造成影響等難題，通過(guò)該裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)水的節(jié)水循環(huán)，保證下方既有高速的正常運(yùn)營(yíng)，降低施工成本，保障施工生產(chǎn)正常進(jìn)行，同時(shí)又將混凝土養(yǎng)護(hù)水循環(huán)利用，提高混凝土質(zhì)量，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。