連續(xù)剛構(gòu)大張角Y構(gòu)及0號(hào)塊施工工藝研究

許寶東

摘? 要：對于Y形墩連續(xù)剛構(gòu)橋而言，Y形墩及0號(hào)塊施工質(zhì)量的優(yōu)劣，取決于對施工方法的合理選擇。文章以深圳軌道交通6號(hào)線Y墩連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楸尘?，針對該橋Y墩的施工條件及技術(shù)難點(diǎn)，并運(yùn)用不同工程實(shí)例分別分析了滿堂支架法、預(yù)埋勁性骨架法、平衡支架法以及綜合施工法在Y構(gòu)及0號(hào)塊工程中的施工工藝及其適用性，通過對比總結(jié)出本工程最合理的施工方案。

關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu);Y墩及0號(hào)塊;滿堂支架;勁性骨架;平衡支架;綜合施工法

中圖分類號(hào)：U445.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）16-0098-03

Abstract： For Y-shaped continuous rigid frame bridge， the construction quality of Y-shaped pier and 0 block depends on the reasonable choice of construction method. Based on the continuous rigid frame bridge with Y pier of Shenzhen Rail Transit Line 6， this paper aims at the construction conditions and technical difficulties of Y structure of the bridge. The construction technology and applicability of full hall support method， embedded skeleton method， balanced support method and comprehensive construction method in Y structure and 0 block project are analyzed using different engineering examples. Through comparison， the most reasonable construction scheme of the project is summarized.

Keywords： continuous rigid frame; Y structure and 0 block; full hall support; rigid skeleton; balanced support; comprehensive construction method

1 工程背景

1.1 工程簡介

本橋?yàn)椋?0.331+150+89.791m）Y墩連續(xù)剛構(gòu)橋，位于深圳地鐵6號(hào)線工程合水口站～薯田埔站區(qū)間，全長330.122m。上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室斜腹板箱形截面，腹板斜率保持不變，中跨跨中梁高2.5m，梁高沿縱向按2.5次拋物線變化，在中墩主梁與Y構(gòu)交接處梁高為5.9m，中墩頂梁段梁高為2.0m，梁高按照2.5次拋物線變化，至Y構(gòu)與梁交接橫隔處梁高為2.47m。連續(xù)剛構(gòu)橋總體布置圖如圖1。

該橋位于平面曲線上，曲線半徑小;Y構(gòu)為大張角鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);Y形墩跨徑大，墩頂塊全長49m;Y型墩為鋼筋混凝土構(gòu)件，未設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力;跨徑大，結(jié)構(gòu)變形大。

1.2 技術(shù)難點(diǎn)

（1）對支架或平衡架的剛度和強(qiáng)度要求較高。對于大型Y形墩結(jié)構(gòu)，均采用分次澆筑法，Y形墩與0號(hào)塊箱梁未形成倒三角形結(jié)構(gòu)前，Y形墩為懸臂結(jié)構(gòu)，如Y形墩夾角較大，其Y形墩結(jié)構(gòu)及支架或平衡支架將承受很大的豎向力，對支架或平衡架的剛度和強(qiáng)度要求較高。

（2）施工質(zhì)量難以控制。Y形墩斜支截面采用變厚度、變寬度的實(shí)體矩形截面，在澆注施工過程中，由于鋼筋比較密集，混凝土振搗困難，將影響Y形墩的成形質(zhì)量;大部分Y形墩施工屬于高空作業(yè)，工作面狹小，施工時(shí)間較長。

（3）施工方案的選取。Y形墩的施工方法較多，鑒于V形支撐的受力復(fù)雜性及Y形墩結(jié)構(gòu)形式的多樣性，各種施工方法優(yōu)劣特點(diǎn)及適用條件不盡相同，為確保經(jīng)濟(jì)、合理及安全快速施工，選取何種施工方案非常關(guān)鍵。

（4）線型控制難。該橋橋位曲線半徑小，設(shè)計(jì)要求曲梁曲作，施工過程中，對梁體的線形控制要求非常高。

2 Y構(gòu)及0號(hào)塊常用施工工藝

2.1 滿堂支架法

（1）工程實(shí)例。鄧村（80+150+80）m連續(xù)剛構(gòu)拱橋，位于廣州市軌道交通十四號(hào)線一期工程神鄧區(qū)間，斜跨鄧村既有橋。全長310m。主梁結(jié)構(gòu)采用單箱單室斜腹板箱梁截面，腹板斜率保持不變。中跨跨中梁高為2.5m，梁高沿縱向按2.5次拋物線變化，在主墩梁與拱肋交接處梁高為5.79m。主墩頂梁段梁高為2.0m，縱向按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)，橫向及豎向按普通鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)。全橋共計(jì)14個(gè)懸灌節(jié)段，0#塊長57m（即Y型墩頂段）。

（2）施工方案。該工程支架方案采用Y型墩拱肋下方采用滿堂式碗扣鋼管支架支撐。

（3）施工工藝。該方案采用φ48*3.5mm的碗扣式鋼管，立桿橫向間距為30厘米、縱向間距為60厘米（拱肋下加密為30厘米）;底端設(shè)置地托支撐在方木上，頂端設(shè)置天托支撐底模承重方木，天托為60厘米粗絲桿，待卸落支架用;天托上的承重方木需要安裝兩層，第一層為三角形截面方木，用來調(diào)節(jié)上層方木頂面與拱肋底面平行，使上部的力能夠均勻豎直地傳遞到天托上，從而保證立桿軸向受力;水平桿的步距為60厘米;縱向、橫向每3米設(shè)置一道剪刀撐（φ48*6000*3.5mm無縫鋼管與碗扣式鋼管的每個(gè)節(jié)點(diǎn)均用專用扣件連接牢固）;四周各面設(shè)置連續(xù)閉環(huán)剪刀撐;基礎(chǔ)采用C20普通混凝土硬化厚度15厘米，基礎(chǔ)底承載力大于200kPa。

（4）適用性分析。對比本橋，廣州地鐵14#線的結(jié)構(gòu)形式具有很大的相似之處，Y構(gòu)均為大張角鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，且墩頂塊跨徑較大。滿堂支架的施工工法較為成熟，材料均為標(biāo)準(zhǔn)件，質(zhì)量易于保證，所需投入的設(shè)備也較少，同時(shí)整體支架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較其他方法好;滿堂支架結(jié)構(gòu)簡單、傳力明確，易于進(jìn)行施工階段的受力驗(yàn)算。而滿堂支架法需要顧慮的則是較長的工期以及較大的施工預(yù)算所帶來的問題。

2.2 勁性骨架法

（1）工程實(shí)例。浙江東陽江大橋主橋?yàn)?0m+75m+50m，V形墩預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)，主橋全長175m。V形墩支撐由內(nèi)夾角為80°的兩斜腿組成，下端與墩座固結(jié)成整體，上端與21.0m長的主梁組成倒三角結(jié)構(gòu)。主梁（斜腹板箱梁）梁高2.8m。墩座為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

（2）施工方案。該橋Y構(gòu)是充分利用勁性骨架和平衡架，依次完成鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土永久性結(jié)構(gòu)三個(gè)階段的體系轉(zhuǎn)換，建立穩(wěn)定的倒三角結(jié)構(gòu)，主要采用的是體內(nèi)支撐方案進(jìn)行施工。

（3）施工工藝。其具體過程是一次性在承臺(tái)預(yù)埋件上對稱安裝斜腿勁性骨架主桁片，而主桁片橫斷面聯(lián)結(jié)桿件是待斜腿軸向鋼束定位后才可安裝，綁扎墩座鋼筋、立模，為防止根部開裂，需向墩座及斜腿根部灌注50cm混凝土;在墩座上安裝平衡架，安裝平衡架與勁性骨架間的鋼拉桿。

（4）適用性分析。勁性骨架法常常與其他方法相結(jié)合，可以提高Y墩兩肢腿的抗彎承載力，有效改善Y墩受力性能，也能提供足夠的施工面和確保施工進(jìn)度;Y型墩墩身鋼筋較密，勁性骨架的設(shè)置使鋼筋綁扎和勁性骨架安裝存在一定難度，也帶來材料的浪費(fèi)。

2.3 平衡支架法

（1）工程實(shí)例。泐馬河大橋?yàn)樯虾＼壍澜煌?6號(hào)線，跨越內(nèi)河航道的軌道交通高架橋，主橋?yàn)?7.5m+145m+87.5m三跨V形墩預(yù)應(yīng)力混凝土變高度連續(xù)剛構(gòu)橋，截面形式為單箱單室。V形墩高度19.44m，0號(hào)段長39m，斜腿中心線與梁底交點(diǎn)處梁高7.21m，墩箱梁截面高5.5m。V形墩及上部0號(hào)段設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級為C60。

（2）施工方案。該工程在施工過程中，V形墩采用的是水平分層法澆筑施工;0#塊箱梁采取的則是豎向分層澆筑，第一次澆筑箱梁底板至腹板頂，第二次澆筑箱梁頂板。因此，該工程采用的是平衡支架法施工。

（3）施工工藝。V形墩鋼板底座是在支架搭設(shè)并預(yù)壓后方可安裝，安裝完成后，綁扎墩底座鋼筋以及安裝固定好外側(cè)模板，然后對墩底座進(jìn)行澆筑（第一次澆筑）;當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后對結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理，綁扎斜腿鋼筋和安裝斜腿上部的外側(cè)模板，然后進(jìn)行澆筑V墩斜腿混凝土（第二次澆筑），混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后對結(jié)合面進(jìn)行鑿毛處理。

（4）適用性分析。平衡支架法配合勁性骨架法適用于高度不大且傾角不大的中小型Y形墩剛構(gòu)橋，然而本橋Y墩的大張角決定了其施工的難度很大，在平衡支架法施工過程中，混凝土澆筑必須均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，以保證施工時(shí)平衡支架及支撐的穩(wěn)定，兩側(cè)澆筑誤差必須控制在一定的范圍，這對大張角Y構(gòu)的對稱施工精度更是有極高的要求，施工難度較大。

2.4 綜合施工法

（1）工程實(shí)例。臥龍湖大橋?yàn)閷幊８咚俟蜂嗨粯?biāo)段主線橋，橫穿臥龍湖水庫，大部分墩位于水中。水庫常年水位為15.3m，最高洪水位為16.3m，常水位時(shí)水深最深達(dá)6.0m左右。臥龍湖大橋左右幅分離設(shè)計(jì)，上部構(gòu)造采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土V形支撐連續(xù)箱梁，跨徑組合為（30+12*40+30）m，全長547.88m。全橋14孔一聯(lián)，梁底設(shè)盆式支座。橋梁下部構(gòu)造為實(shí)體式墩和肋板式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為直徑1.50m和1.20m嵌巖樁（群樁）。

（2）施工方案。其他的施工方法主要有型鋼外支架法和綜合施工方法。綜合施工法即是根據(jù)現(xiàn)場的施工條件將滿堂支架法、平衡支架法、型鋼骨架法相結(jié)合。

（3）施工工藝。該橋結(jié)構(gòu)形式為水上現(xiàn)澆，在國內(nèi)比較少見，墩頂處箱梁現(xiàn)澆長度為20m，其獨(dú)特的V形斜肢與頂部箱梁形成一個(gè)夾角為120°的倒三角形。墩頂部分開兩次進(jìn)行施工，最后連成整體，進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。在形成整體之前，V形結(jié)構(gòu)容易受外界影響而變形，支架的輕微變形很容易導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)變形或發(fā)生位移，甚至?xí)?dǎo)致斜肢根部變形拉裂。此工藝施工難度較高，施工方案實(shí)施過程中必須切實(shí)可行。

（4）適用性分析。綜合施工法可簡化為平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，檢算準(zhǔn)確、方便;安拆方便，周轉(zhuǎn)快;支架整體性好，單個(gè)循環(huán)縮短7d左右，加快了施工進(jìn)度;配套機(jī)械使用少，容易滿足水中作業(yè)的環(huán)保要求。

3 地鐵六號(hào)線Y構(gòu)合理施工方法的選取

本橋梁位于半徑550m的圓曲線上，橫跨公明排洪渠、松白路、文閣路，周圍交通流量大，施工場地狹小，且交通疏解難度大。大跨橋梁主墩周邊地下管線、結(jié)構(gòu)物錯(cuò)綜復(fù)雜，改遷周期長，且與我方施工交錯(cuò)影響，嚴(yán)重影響施工工期，該橋成為我方架梁節(jié)點(diǎn)重點(diǎn)控制性工程。

主墩Y構(gòu)結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，工序繁多，Y構(gòu)結(jié)構(gòu)分三部澆筑完成，后續(xù)結(jié)構(gòu)的澆筑施工對Y肋根部產(chǎn)生很大的附加彎矩，易造成該部位開裂;Y構(gòu)主體施工對臨時(shí)支撐體系的剛度以及地基的沉降要求非常大。Y構(gòu)主體與梁體鋼筋密集，預(yù)應(yīng)力體系復(fù)雜，施工操作難度大，周期較長。根據(jù)設(shè)計(jì)文件、現(xiàn)場條件，綜合考量上述幾種方法后，確定現(xiàn)澆段采用鋼管墩貝雷梁支架法施工。

Y型剛構(gòu)施工支架總體采用支架現(xiàn)澆的方案，支架系統(tǒng)立面示意圖如圖2，受力體系為樁基承臺(tái)基礎(chǔ)+鋼管立柱+分配梁+貝雷梁。鋼管樁均在鋼結(jié)構(gòu)加工廠制作成型、現(xiàn)場采用塔吊和汽車吊機(jī)單根吊裝，焊接在樁基承臺(tái)基礎(chǔ)、承臺(tái)預(yù)埋件上。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為了消除基礎(chǔ)、支架的非彈性變形需對拱肋及拱頂梁進(jìn)行支架預(yù)壓，并對其卸載后的彈性變形進(jìn)行測量，為設(shè)定底模預(yù)拱值及確定支架頂面實(shí)際標(biāo)高提供參考依據(jù)，確保其滿足設(shè)計(jì)要求。模板在鋼結(jié)構(gòu)加工廠分塊制造， 模板間設(shè)普通螺栓連接并用拉桿固定。模板加工要求各部位焊接牢固，焊縫外型光滑、均勻，沒有任何缺陷。澆筑時(shí)采用梁體C60混凝土，各項(xiàng)性能均須滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，為了保證混凝土振搗質(zhì)量且便于澆筑必須將混凝土坍落度控制在14-16cm。由于梁體混凝土數(shù)量較大，梁體澆筑之前首先確保混凝土工廠的生產(chǎn)混凝土各項(xiàng)原材料用量充足。

4 結(jié)論

本文通過Y構(gòu)及0號(hào)塊常用施工工藝進(jìn)行對比，分析出最適合深圳地鐵六號(hào)線Y構(gòu)的施工方法，有效地解決了橋梁施工中的技術(shù)難點(diǎn)，以保障橋梁工程施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)橋梁工程施工效益最大化，推動(dòng)了我國橋梁事業(yè)的飛速發(fā)展。

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