鋼管柱和貝雷梁支架體系在跨越景觀水系現(xiàn)澆箱梁施工中的應用

陳火星

(廈門市建安集團有限公司)

1 工程概況

1.1 橋梁設計參數(shù)

西蔡二橋位于縱二路上，跨越景觀水系，全橋共一聯(lián)，為28+30+28m，橋梁按雙幅設計，橋面全寬為36.5m。橋梁下部結構為柱式墩、肋板式橋臺，墩臺基礎均為樁基礎。上部采用等高斜腹板現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁梁高1.8m，箱梁懸臂為3.5m，右幅為單箱雙室，梁頂寬16m，左幅為單箱三室，梁頂寬19.5m。跨中箱梁頂、底板厚25cm，支點橫梁處頂、底板厚度漸變至50cm?？缰卸胃拱搴穸葹?5cm，經(jīng)2 米漸變段腹板變厚為60cm。箱梁在墩頂及橋臺處設置橫隔梁，箱梁端橫梁寬1.5m，中橫梁寬1.8m。

1.2 地質、水文情況

擬建場地巖土體的分布及特征按埋藏順序分述如下：素填土→耕植土→淤泥→粉質粘土→粗砂→殘積砂質粘性土→全風化花崗巖→砂礫狀強風化花崗巖→碎塊狀強風化花崗巖→中風化花崗巖。西蔡二橋擬建場地現(xiàn)狀為養(yǎng)殖池塘，遠期規(guī)劃為景觀水系，沿線地表水主要為池塘水，池塘深淺不一，約4m～6m，現(xiàn)狀水深約2.0m～3m，其中0#、3#臺位于景觀水系的岸邊緣，1、2號墩位處于景觀水系中，橋梁范圍內無市政管線。

2 支架體系設計

考慮到本橋施工場地為養(yǎng)殖池塘，若采用滿堂支架施工方案，基礎處理費用高，所需支架材料和人工投入多，成本高，施工周期長，且施工場地地勢較低，箱梁施工時間又正值雨季、臺風季節(jié)，支架基礎容易泡水，支架安全無法保證。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質、水文等實際情況，參照類似工程施工經(jīng)驗，本橋箱梁支架采用鋼管柱和貝雷梁支架體系的總體方案。支架構造參數(shù)設計如下：

⑴鋼管柱基礎：采用2m×2m×0.4m 預制鋼筋混凝土墊塊擴大基礎，墊塊預埋750mm×750mm×10mm 鋼板與鋼管柱焊接牢固。位于橋墩處鋼管柱直接利用現(xiàn)有橋墩承臺做鋼管柱基礎。

⑵鋼管立柱：采用Ф529×8mm 螺旋鋼管，立柱接長采用焊接，跨徑10.0m～11.8m，立柱頂采用750mm×750mm×10mm 鋼板焊接封閉，用40cm 高Ф529×8mm 螺旋鋼管設置可調節(jié)砂筒與柱頂鋼板焊接牢固。左幅立柱每排采用單排5 根φ529*8mm 鋼管立柱，橫向中心兩跨距離4.0m 邊跨距離4.2m。右幅立柱每排采用單排4 根φ529×8mm 鋼管立柱，橫向中心跨距離4.0m 邊跨距離4.2m。鋼管立柱縱、橫向之間在鋼管立柱頂下2m 范圍內設12#槽鋼剪刀撐和平聯(lián)支撐，以增加縱、橫向剛度，剪刀撐高度3m，豎向間距不得大于3m。

⑶主橫梁：可調節(jié)砂筒頂部采用600mm×600mm×10mm 鋼板焊接封閉，主橫梁采用雙拼40b 工字鋼，通過焊接加勁鋼板作為限位器將橫梁固定在砂筒頂部鋼板上。

⑷主縱梁：主縱梁采用多排單層不加強貝雷梁（“321”型貝雷片）形式進行布置，荷載較大的腹板位置3 片貝雷片一組，其他部位2 片貝雷片一組，貝雷梁組內貝雷片之間均采用花窗連接，貝雷梁間距90cm～120cm 不等，左幅設置9 組，右幅設置7 組。

圖1 支架體系縱斷圖

圖2 支架體系橫斷圖

⑸分配梁：橫向分配梁采用8×8cm 壁厚2.75mm 方鋼分配梁，縱向中心間距0.25m。

⑹底模：底模采用15mm 厚木膠板。

⑺外側模：翼緣板下采用定制弧形架?；⌒渭芡饪虿捎?.3#槽鋼，內部支撐采用Ф48×3.6 鋼管，間距90cm?；⌒渭苎乜v向間隔75cm 布置一道?；⌒渭茼斞乜v向鋪設8×8cm 方木，中心間距0.25m。箱梁側模和翼板底模采用厚度15mm 的木膠板。

⑻內模：內模采用15mm 厚木膠板，內架采用扣件鋼管架。為保證線形的美觀，箱梁轉角、折角處均采用定制轉角鋼模。

3 支架施工

施工工藝如下：基礎處理→安裝鋼管立柱、平聯(lián)、剪刀撐、柱頂鋼板焊接→安裝支承橫梁→安裝貝雷縱梁→安裝分配梁、底模→安裝翼緣板弧形架、側?！Ъ茴A壓→調整預拱度→驗收。

⑴基礎處理：支架中支墩區(qū)域處，先將原有池塘底部淤泥質土挖除至持力層，再采用級配碎石分層換填壓實處理?；A換填完成應進行地基承載力檢測，支架地基承載力應滿足方案設計要求。為防止基礎受水浸泡，在支架外緣2m 位置設置30×30cm 的排水溝，低點設置集水坑，排水匯入周邊魚塘。

⑵鋼管柱安裝：施工前應復核預制塊的平面位置、平整度、高程等技術指標，符合要求方可安裝鋼管柱。采用25t 吊車將鋼管立柱吊放置于預制塊基礎上，并與預制塊基礎頂面預留的鋼板焊接，應注意確保擴底鋼板與鋼管立柱滿焊連接。鋼管立柱的垂直度應不超過H/1000，在安裝過程中可采用薄鋼板對垂直度進行微調。鋼管立柱安裝完畢后，應立即進行鋼管立柱平聯(lián)、剪刀撐的焊接。鋼管立柱平聯(lián)、剪刀撐采用12#槽鋼進行焊接，槽鋼與鋼管間必須確保滿焊，保證焊接質量，確保鋼管立柱及整個支撐體系的穩(wěn)定。靠橋墩兩側的單排鋼管立柱應在立柱頂以下2m 范圍內采用12#槽鋼與墩身形成抱箍，并設置剪刀撐加固以增加縱、橫向剛度。

⑶主橫梁安裝：鋼管立柱施工完成后，在每根立柱頂部采用750mm×750mm×10mm 鋼板焊接封閉，四周焊接4 塊加勁鋼板，以加強頂板的強度。然后將砂箱與鋼板焊接牢固，調節(jié)好高程及上砂筒軸線位置，同一排鋼管立柱必須控制在同一軸線上，確保能準確放置通長的雙拼40b 工字鋼，工字鋼與上砂箱頂鋼板接觸處應焊接牢固，同時設置加勁板把工字鋼與上砂箱頂鋼板焊接定位。雙拼40b 工字鋼主橫梁在加工場焊接拼裝好后，用運輸車運至現(xiàn)場，用25t 吊車吊至安裝位置進行焊接固定。

⑷主縱梁安裝：貝雷梁應提前在加工場按組拼裝，整組運至施工現(xiàn)場采用25t 吊車吊裝于主橫梁上，調整好位置后，焊接門式限位器固定于主橫梁工字鋼上，防止貝雷梁側移。貝雷梁支點要布置在貝雷片豎桿節(jié)點處，若不能布設在豎桿處，要采用雙拼10#槽鋼增加豎桿與貝雷梁上下弦桿連接，形成對貝雷梁支點處的加強措施。貝雷梁組裝時應檢查花窗螺栓是否鎖緊，每個貝雷銷上必須設置卡扣。為保證貝雷梁受力均勻、變形一致，貝雷梁與主橫梁之間縫隙應采用鋼片調整楔緊。

⑸分配梁、底模、弧形架及側模安裝：貝雷梁安裝完成后，其上逐片鋪設8×8cm 方鋼橫向分配梁，間距25cm，分配梁上安裝15mm 厚木膠板底模?；⌒渭芴崆霸诩庸鲋谱骱煤筮\至現(xiàn)場整體吊裝，弧形架之間采用扣件鋼管設置縱向水平桿及剪刀撐，增加架體整體穩(wěn)定性。

⑹支架預壓：為了對箱梁現(xiàn)澆支架進行承載力檢驗、消除支架的非彈性變形、并獲得彈性變形值以便調整預拱度，支架搭設完畢底模鋪設完成后，對整體支架系統(tǒng)進行超載預壓。根據(jù)圖紙要求，堆載預壓荷載值按照箱梁混凝土自重的1.2 倍超載預壓。本橋跨越景觀水系，周邊魚塘水源充足，給排水方便，箱梁支架施工期間正值雨季，考慮到預壓沙袋可能會受雨水浸泡導致荷載加大造成超載過多引起架體失穩(wěn)，因此本橋預壓荷載采用水帶充水作為預壓荷載。在加載前應設置沉降觀測點并測量標高，作為原始標高。加載分三次進行，依次為預壓荷載值的60%、80%、100%，每級加載完成后，應每間隔12h 對支架沉降量進行監(jiān)測，當支架測點連續(xù)2 次沉降差平均值均小于2mm 時，方可繼續(xù)加載。全部加載完畢后穩(wěn)定72 小時，每間隔24h 觀測一次，記錄各測點標高，各測點沉降量平均值小于1mm 或連續(xù)三次各測點沉降量平均值累計小于5mm 即可結束預壓進行卸載。卸載6h 后觀測各測點標高，計算前后兩次沉降差，即彈性變形，計算支架總沉降量，即非彈性變形。根據(jù)測得彈性變形值調整支架預拱度，以梁跨中為最高值，以梁的兩端為零，按二次拋物線方程進行設置。

4 結語

鋼管柱和貝雷梁支架體系受場地影響小，橋墩處鋼管立柱可利用既有承臺做為支架基礎，跨中支墩處基礎處理量小，地基處理質量可靠；支架主要構件拼裝成塊，結構跨度大、數(shù)量少，構造可靠，傳力途徑清晰，形式多樣，吊裝方便。在運用于跨越景觀水系中、小跨徑現(xiàn)澆箱梁中具有受場地影響小、地基處理量小、承載力大、投入材料少、施工速度快、經(jīng)濟性價比高等優(yōu)勢，有效解決了橋梁施工場地限制不能滿布支架的施工難題，有效減少雨季、汛期施工支架基礎泡水造成不均勻沉降，確保了橋梁施工結構質量、安全和施工進度。