巴薩河大橋連續(xù)箱梁體外臨時(shí)固結(jié)技術(shù)應(yīng)用

周禮庚

中交三航局第一工程（上海）有限公司，上海 201315

1 工程概況

柬埔寨金邊市第三環(huán)線巴薩河大橋主橋位于柬埔寨首都金邊市南郊20km，是第三環(huán)線上最大的橋梁。全橋布跨采用4×20m+3×20m+75m+135m+75m+5×20m+5×20m，分為5聯(lián)。第3聯(lián)75m+135m+75m上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，采用懸臂澆筑施工方式；其余4聯(lián)均為簡(jiǎn)支橋面連續(xù)空心板。橋梁采用雙幅橋面形式，每幅寬度為12m，左右幅鏡像對(duì)稱。主橋上部構(gòu)造按全預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)，采用三向預(yù)應(yīng)力。主墩采用六邊形墩，主墩高度為7.7m，承臺(tái)群樁基礎(chǔ)，左右幅2個(gè)主墩共用一個(gè)承臺(tái)。

主橋單幅箱梁包含2個(gè)支架澆筑的墩頂0#梁段，2個(gè)“T構(gòu)”上17對(duì)梁段，2個(gè)邊跨支架現(xiàn)澆段，2個(gè)邊跨合龍塊和1個(gè)中跨合龍段。主橋箱梁在懸澆過(guò)程中采用體外臨時(shí)固結(jié)技術(shù)，且同時(shí)將臨時(shí)固結(jié)柱作為現(xiàn)澆0#梁段的支架。

2 體外臨時(shí)固結(jié)方案的確定

巴薩河大橋主橋連續(xù)梁橋單幅每個(gè)主墩各設(shè)置2個(gè)QZ40MN球形支座，不能承受彎矩，需將0#塊與橋墩臨時(shí)固結(jié)以承受對(duì)稱懸澆施工中的不平衡彎矩。

臨時(shí)固結(jié)的一般做法為體內(nèi)固結(jié)，即在主墩墩頂兩側(cè)設(shè)置混凝土臨時(shí)支座，預(yù)埋精軋螺紋鋼通過(guò)預(yù)應(yīng)力將箱梁與主墩連接成整體，將箱梁固結(jié)在主墩墩身上[1]。

該工程主墩較薄，墩身為3m厚，支座墊石2.2m，采用墩頂固結(jié)的空間不夠，因此采取了體外固結(jié)方案。體外固結(jié)的一般做法是在承臺(tái)上設(shè)置鋼筋混凝土柱或者鋼管混凝土柱，將箱梁與主墩承臺(tái)連接作為臨時(shí)固結(jié)。由于鋼筋混凝土柱施工時(shí)間長(zhǎng)，拆除煩瑣，成本較高，該工程采用鋼管柱作為臨時(shí)固結(jié)支撐，施工方便，成本較低。

原設(shè)計(jì)鋼管采用φ0.8m鋼管柱，厚度為2cm，布置在主墩中心兩側(cè)各4.85m處，每側(cè)設(shè)置4根。柱頂設(shè)置雙拼50的工字鋼支撐，工字鋼頂部箱梁底板設(shè)置為與工字鋼相吻合的楔形混凝土，通過(guò)張拉穿過(guò)鋼管柱的2束12φ15.2mm強(qiáng)度等級(jí)為1860的鋼絞線束將0#塊臨時(shí)固結(jié)在承臺(tái)中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線下端通過(guò)固定錨具固定在承臺(tái)內(nèi)，邊跨合龍后放松鋼絞線將鋼管柱割斷完成體系轉(zhuǎn)換。由于柬埔寨2cm鋼卷制困難，現(xiàn)場(chǎng)有大量φ0.8m鋼管柱及厚度為1.6cm的鋼管，經(jīng)過(guò)計(jì)算并與設(shè)計(jì)溝通，將鋼管柱由4根2cm厚改為5根1.6cm厚鋼管樁[2]。

3 臨時(shí)固結(jié)受力計(jì)算

橋梁混凝土自重由永久支座承受，臨時(shí)固結(jié)承擔(dān)的荷載是施工不平衡引起的荷載。最大懸臂狀態(tài)下順橋向施工穩(wěn)定性取決于該狀態(tài)下的荷載，設(shè)計(jì)要求不平衡荷載不超過(guò)500kN，懸澆時(shí)，混凝土不平衡重不得超過(guò)1/4梁段重量。掛籃和模板的重量要求為，設(shè)計(jì)要求掛籃自重及全部施工荷載不大于800kN。經(jīng)計(jì)算，該工程掛籃和模板的實(shí)際重量為640kN。不平衡荷載主要由以下幾種荷載產(chǎn)生：箱梁已澆筑梁段的自重偏差（取±5%）；施工人員及施工機(jī)具荷載偏差；正澆筑梁段的混凝土重量偏差（取30t）；澆筑時(shí)的動(dòng)力系數(shù)偏差（取1.2）[3]。

4 工況分析

施工過(guò)程中加強(qiáng)掛籃錨固，不考慮一側(cè)掛籃和混凝土墜落的情況，只考慮正常施工的情況。

（1）工況1：懸澆節(jié)段工況，在澆筑混凝土?xí)r，考慮風(fēng)荷載的不對(duì)稱作用和施工機(jī)具荷載不平衡，不同步澆筑節(jié)段混凝土的重量差為30t（按一車混凝土考慮）。

（2）工況2：掛籃行走工況，即在掛籃行走時(shí)，考慮風(fēng)荷載的不對(duì)稱作用和施工機(jī)具荷載的不平衡，不同步移動(dòng)掛籃。

上述兩種工況的荷載不會(huì)同時(shí)產(chǎn)生，故分別計(jì)算。其中，各塊件的長(zhǎng)度、重量具體如表1所示。

表1 各塊件的長(zhǎng)度、重量

5 臨時(shí)固結(jié)的施工和解除

5.1 臨時(shí)固結(jié)的施工

承臺(tái)施工時(shí)，在承臺(tái)頂面設(shè)置3cm厚預(yù)埋鋼板，安裝臨時(shí)固結(jié)鋼管柱，在承臺(tái)內(nèi)設(shè)置2束12φ15.2mm臨時(shí)固結(jié)鋼絞線，采用YM15-12P錨具。鋼絞線的張拉端在箱梁底板上加設(shè)的支撐梁上[4]。

為了增加鋼管樁的剛度，通過(guò)查閱相關(guān)論文得知，在鋼管樁內(nèi)進(jìn)行灌砂處理能較大程度上提高鋼管樁的受力性能，故在兩端未穿鋼絞線的鋼管柱中進(jìn)行水密實(shí)灌砂處理，并用千斤頂慢速壓實(shí)后，焊接一塊封頭鋼板，再在鋼管柱頂部用3cm鋼板焊接，鋼管柱頂端設(shè)置雙拼50工字鋼，工字鋼與箱梁底的角度差采用鋼筋混凝土楔形塊填補(bǔ)。在工字鋼頂面按照鋼管樁位置再設(shè)置3cm預(yù)埋鋼板，楔形塊和箱梁一同澆筑，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)同意，拆除完臨時(shí)固結(jié)后混凝土楔形塊不需鑿除。

0#塊澆筑完成，具備預(yù)應(yīng)力張拉要求強(qiáng)度后，先張拉頂板束和腹板束，再?gòu)埨R時(shí)鋼絞線束，施加預(yù)應(yīng)力至0.2fpk。張拉完成后拆除雙拼50工字鋼以外的0#塊底模，進(jìn)行掛籃安裝[5]。

5.2 臨時(shí)固結(jié)的解除和體系轉(zhuǎn)換

在邊跨合龍段施工和邊跨現(xiàn)澆段及合龍段預(yù)應(yīng)施工完成后，拆除邊跨端部現(xiàn)澆支架和合龍段施工吊架，開(kāi)始解除主墩臨時(shí)固結(jié)，按如下步驟解：先用千斤頂對(duì)稱逐根放松鋼絞線，全部鋼絞線放松完成后，用手拉葫蘆吊住雙拼50工字鋼，用乙炔焰割除一段鋼管柱解除與工字鋼的連接，吊走鋼管樁，下放雙拼工字鋼。在解除過(guò)程中保證鋼絞線放松均勻同步。用氣割拆除鋼管柱速度快，能比墩頂精軋鋼混凝土臨時(shí)固結(jié)拆除節(jié)省不少時(shí)間。體外臨時(shí)固結(jié)現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 體外臨時(shí)固結(jié)現(xiàn)場(chǎng)圖

6 結(jié)論

（1）通過(guò)計(jì)算分析可知，巴薩河大橋采用單側(cè)5根直徑0.8m、厚度16mm的鋼管樁作為臨時(shí)固結(jié)墩，滿足受力要求，能保障施工安全，并且通過(guò)內(nèi)灌砂方法也較大程度上提高了鋼管樁的受力性能。

（2）臨時(shí)固結(jié)鋼管柱較之一般體外固結(jié)采用了鋼管混凝土或鋼筋混凝土柱，施工方便，且鋼管可以回收利用。體外固結(jié)較之體內(nèi)固結(jié)有更長(zhǎng)力臂，減小了固結(jié)位置的受力，能做到更簡(jiǎn)便地施工，極大地降低了施工成本。

（3）臨時(shí)固結(jié)鋼管柱同時(shí)兼作0#塊的托架，省去了搭設(shè)支架的費(fèi)用，既安全又經(jīng)濟(jì)。