高速鐵路簡支箱梁的快速施工技術(shù)

班玄耀

摘要：為了減少施工時間，提高施工區(qū)域及其周圍的安全性，針對既有橋梁工程的確定性體系，通過對黃河特大橋的施工方案的優(yōu)化，探索黃河特大橋的施工工藝和施工組織方法，對各個施工階段進(jìn)行研究，以縮短工期為目標(biāo)，最大程度提升工程綜合效益。通過對黃河特大橋的混凝土簡支箱梁快速施工方案研究，把節(jié)段預(yù)制膠接方案修改成了支架現(xiàn)澆方案，最大限度的縮短了施工占用的時間，減輕了對周圍環(huán)境的影響，降低或避免了長時間高空作業(yè)，減少了施工危險等，實現(xiàn)了黃河特大橋的快速施工以及提升經(jīng)濟(jì)效益。

Abstract： In order to reduce the construction time and improve the safety of the construction area and its surroundings， the construction process and construction method of the Yellow River Bridge are explored by optimizing the construction plan of the Yellow River Bridge for the deterministic system of the existing bridge project. Research on each construction stage is carried out to shorten the construction period and maximize the comprehensive benefits of the project. Through the research on the rapid construction scheme of the concrete simply supported box girder of the Yellow River Bridge， the prefabricated gluing scheme of the section was modified into the stent cast-in-place scheme， which minimized the time occupied by the construction， reduced the impact on the surrounding environment， reduced or avoid long-time high-altitude operations， and reduced construction risks， etc.， so the rapid construction of the Yellow River Bridge is achieved and the economic benefits is improved.

關(guān)鍵詞：快速施工;方案優(yōu)化;工程綜合效益;施工組織

Key words： rapid construction;program optimization;engineering comprehensive benefits;construction organization

中圖分類號：U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）16-0106-03

0? 引言

高速鐵路建設(shè)與發(fā)展對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的紐帶和動脈作用，高速鐵路運(yùn)輸?shù)牡吞?、?jié)能功能明顯以及產(chǎn)生的同城效應(yīng)，已經(jīng)成為我國現(xiàn)代化交通體系的主干。如何在建設(shè)期科學(xué)評價控制性橋梁工程對工程建設(shè)綜合效益的影響，優(yōu)化橋梁工程施工方案和管理[1-2]，組織橋梁工程快速施工，配套先進(jìn)施工技術(shù)和工藝確保工程施工質(zhì)量[2-3]，采用合理的機(jī)械綜合配套技術(shù)及管理，提高工作效率[4-5]，是當(dāng)前高速鐵路橋梁施工中應(yīng)重點(diǎn)研究和解決的理論與實踐課題，也是促進(jìn)中國高鐵施工技術(shù)與管理創(chuàng)新和引領(lǐng)的重要途徑。

本文主要通過對項目的工程綜合效益分析，以縮短工期來提升綜合效益，進(jìn)行了施工方案和施工技術(shù)的優(yōu)化，采用了新設(shè)備，完善了施工組織管理，最后縮短了工期，降低了成本，質(zhì)量和環(huán)境也得到了很好的控制。

1? 工程概況

本橋為13孔56米單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，位于西北地區(qū)，冬季氣溫零度以下，施工任務(wù)重、工期緊張，重點(diǎn)工序多、復(fù)雜的技術(shù)工藝多、工程接口復(fù)雜，環(huán)保要求高。

2? 施工優(yōu)化

按照原施工組織（節(jié)段預(yù)制膠接拼裝）安排進(jìn)行施工，在2017年11月份剛能完成拼裝，將會使若干特大橋或特殊結(jié)構(gòu)等的控制性工程進(jìn)入冬季施工，基于當(dāng)?shù)氐牡乩硖卣骷皻夂驙顩r勢必會增加工程造價，并且對于工程的質(zhì)量也難以保證最優(yōu)。而且由于所需的節(jié)段預(yù)制的架橋機(jī)械供應(yīng)緊張會影響進(jìn)場時間。上述情況對工程的成本管理及工期管理會產(chǎn)生副作用，對工程項目綜合效益的實現(xiàn)是不利的。

科學(xué)合理的施工方案既能滿足設(shè)計使用功能，又可以減少成本支出，提升經(jīng)濟(jì)效益[6]。根據(jù)現(xiàn)場實際情況為此提出進(jìn)行施工方案優(yōu)化，實現(xiàn)快速施工，結(jié)合實踐經(jīng)驗進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評估，資源有效利用率分析[2]。盡量避開冬季施工，保證工程質(zhì)量，滿足工期要求，工程方案為：某黃河特大橋17#-30#墩原設(shè)計為56米節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁變更為支架現(xiàn)澆，節(jié)約工期及成本。

現(xiàn)澆支架采用墩梁體系，下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、鋼管樁立柱，上部結(jié)構(gòu)采用剛度大、跨越能力強(qiáng)的新型組合式桁梁，側(cè)模高空自動縱移，支架的轉(zhuǎn)運(yùn)采用整孔分組整體拆除、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝。投入支架及底模、外模、內(nèi)模。箱梁施工從17#向30#墩逐孔施工，28#-29#現(xiàn)澆支架布置圖如圖1所示。

貝雷梁應(yīng)用于橋梁快速施工中可實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、安全、快速的目的[7]。由于橋墩高度不高，跨度大，采用貝雷梁會減少基礎(chǔ)處理，節(jié)約工期，故現(xiàn)澆梁支架采用鋼管貝雷梁形式，每跨設(shè)置4排鋼管，靠近橋墩處鋼管直接以承臺作為基礎(chǔ)，跨中兩排鋼管基礎(chǔ)為鉆孔樁基礎(chǔ)。澆筑模板采用整體式鋼模板。

3? 項目效益分析

項目綜合效益的實現(xiàn)受工程建設(shè)工期、投資、質(zhì)量、安全等多方面因素影響。其中工期因素直接影響綜合效益的實現(xiàn)時間，是最直接的影響因素。要在工程整體協(xié)調(diào)中找到“好”與“快”的平衡，找到合理的工程工期。工期是工程建設(shè)的高價資源，工期提前一天，就意味著直接間接的綜合效益可以早實現(xiàn)一天?？茖W(xué)合理的時間安排還會影響工程的質(zhì)量，而高質(zhì)量又意味著工程的可靠性、耐久性、適用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性好，以及運(yùn)營費(fèi)用會降低。

快速施工中縮短工期能有效提升項目綜合效益，但工程建設(shè)是多目標(biāo)的系統(tǒng)工程，科學(xué)合理的工期應(yīng)同時滿足工程安全、投資、質(zhì)量等多個項目管理目標(biāo)，同時還要充分考慮工程建設(shè)本身的技術(shù)難點(diǎn)和自然條件?？焖偈┕椖烤C合效益的因果關(guān)系圖如圖2所示。

4? 項目效益對比

4.1 工期對比

節(jié)段預(yù)制膠接拼裝方案：由于要采購設(shè)備和建設(shè)梁場需要3個月工期，梁場的建設(shè)時間從2016年10月16號開始，根據(jù)箱梁拼裝施工將于次年11月3日完成，其他控制性工程進(jìn)入了冬季施工，不能滿足總工期要求。而且國內(nèi)節(jié)段拼裝架橋機(jī)也均被其他工程占用，預(yù)計最早下場時間將在2017年2月，進(jìn)場時間無法滿足本工程項目的工期要求。

支架現(xiàn)澆方案：受當(dāng)?shù)貧夂驐l件的制約，盡量避免冬季施工，每孔梁需要15天，一共需要165天工期，將于2017年3月進(jìn)行第一孔混凝土澆筑，竣工日期在同年7月中旬。

4.2 質(zhì)量控制

節(jié)段預(yù)制膠接拼裝：根據(jù)方案必須在冬季進(jìn)行節(jié)段梁預(yù)制施工，雖然可以采取蒸養(yǎng)等冬季施工措施，但是仍需承擔(dān)質(zhì)量控制的風(fēng)險。預(yù)計在4月份開始架梁，但在西北地區(qū)春季的氣溫較低影響拼裝環(huán)氧樹脂膠工作性能。

支架現(xiàn)澆方案：避開了冬季施工，質(zhì)量容易控制。

4.3 環(huán)境影響

節(jié)段預(yù)制膠接拼裝：需要建設(shè)預(yù)制場，占用農(nóng)田;梁存放過程中堿性水等容易溢出場地外造成污染。

支架現(xiàn)澆方案：不需要建設(shè)預(yù)制場，不占農(nóng)田，降低了征用田地的協(xié)調(diào)難度。

4.4 安全對比

節(jié)段預(yù)制膠接拼裝：提梁機(jī)和架橋機(jī)均為大型起重設(shè)備，施工過程中存在較大的安全隱患;提梁存梁運(yùn)梁均也存在較大安全隱患，都是重大的危險源。西北地區(qū)春季風(fēng)力較大，對于架橋機(jī)工作的安全和效率有很大影響。

支架現(xiàn)澆方案：支架體系為重大危險源。原方案存在三個重大危險源，而本方案只存在一個，也方便了對重大危險源的管控，可以極大的提高施工的安全性。

4.5 成本控制

節(jié)段預(yù)制膠接拼裝：13孔預(yù)制梁的制造和架設(shè)以及預(yù)制場的建設(shè)總計3777.73萬元。

支架現(xiàn)澆方案：鋼材、混凝土、新型組合式桁梁以及模板的費(fèi)用總計3209.65萬元。與原方案比省去了冬季施工成本，不需要預(yù)制場建設(shè)，減少了征地，節(jié)約了前期投入，減少了架橋機(jī)等大型設(shè)備的投入;但是增加了現(xiàn)澆支架、大型起吊設(shè)備等方面的投入。

5? 施工組織及方法

5.1 施工工序優(yōu)化

支架架設(shè)進(jìn)行鋼管立柱、柱間連接系及砂筒、柱頂分配梁和貝雷梁安裝。支架采用2孔支架循環(huán)施工，施工工序是：2孔支架架設(shè)，支架架設(shè)完成后先在貝雷梁上預(yù)壓，再利用預(yù)壓沙袋預(yù)壓臨時墩，統(tǒng)一鋪設(shè)2孔箱梁底模，同時進(jìn)行第一孔側(cè)模、內(nèi)模安裝和鋼筋綁扎，然后進(jìn)行混凝土澆筑同時進(jìn)行第二孔鋼筋的綁扎，待混凝土澆筑完成強(qiáng)度達(dá)到拆模強(qiáng)度，拆除側(cè)模，前移側(cè)模至下一孔，澆筑后，混凝土達(dá)到張拉強(qiáng)度方可進(jìn)行張拉、壓漿，拆除底模及支架，依次循環(huán)施工直至13孔箱梁全部施工完成。

5.2 技術(shù)措施

①箱梁模板采用整體式鋼模板，側(cè)模為移動式液壓鋼模板（自制），在墩頂設(shè)置縱向移動軌道，內(nèi)模采用可移動的組合式鋼模板，在第二孔拼裝內(nèi)模，內(nèi)模拼裝完成后，利用軌道滑移到第一孔，達(dá)到了技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新，節(jié)約了每孔模板安裝和模板拆除的時間，降低了施工作業(yè)時間。鋼筋綁扎胎具（自制）的采用，加快了鋼筋的綁扎速度，縮短工序過度時間。

②混凝土采用分層澆筑，混凝土要求連續(xù)進(jìn)行，其間歇時間要求小于前一層混凝土初凝時間。振搗采用插入式振搗器進(jìn)行振搗，振搗時“快插慢拔”，不斷上下移動振動棒，以便搗實均勻，確?；炷临|(zhì)量。

③大體積混凝土水化熱比較大，會造成梁開裂，故橋墩和承臺施工時采用冷卻水管，防止混凝土水化熱過大影響混凝土質(zhì)量和安全，確保下一步施工如期進(jìn)行。

④確保足夠的混凝土及其他原材料的供應(yīng)，保證不會因為材料供應(yīng)鏈斷裂造成施工的停滯影響施工進(jìn)度。

6? 結(jié)論

①將某黃河特大橋17#-30#墩的13孔原設(shè)計56米節(jié)段預(yù)制膠接拼裝箱梁變更為支架現(xiàn)澆的施工方案優(yōu)化中，將此部分工程工期提前114天，并節(jié)約費(fèi)用568.08萬元。同時也有效避免了材料漲價帶來的風(fēng)險。

②施工的組織優(yōu)化保證了施工過程的連續(xù)性，縮短了工期，提高設(shè)備利用率，節(jié)約額外支出。

③方案優(yōu)化后，避免冬季施工，提高環(huán)氧樹脂膠工作性能，并能更好地控制砼工程質(zhì)量，避免了檢測質(zhì)量不合格后再建時造成的造價及工期浪費(fèi)。改預(yù)制拼裝為現(xiàn)澆支架后，不再需要預(yù)制場地，減少了征地費(fèi)用和堿性水污染。施工組織優(yōu)化方案不僅帶來工期效益，也產(chǎn)生造價節(jié)約，對工程的綜合效益貢獻(xiàn)顯著。

參考文獻(xiàn)：

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