斜拉橋0#塊高支架施工技術(shù)

王 培，孫 科，韓 倫，韋鵬展，劉 偉

（中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 工程概況

貴州省銅仁至懷化高速公路位于貴州省東北部，是貴州至湖南的重要交通要道，也是重慶經(jīng)貴州至湖南的交通樞紐。銅懷高速工期控制性工程錦江特大橋主橋設(shè)計為跨徑組合為125m+276m+125m的中央雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土梁斜拉橋，采用塔、墩、梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)體系。其下塔柱高約89m，上塔柱高約75m，采用獨柱式索塔。主梁寬27.5m，共分為89個節(jié)段。其中0#塊箱梁長22.0m，與索塔上、下塔柱固結(jié)成整體。中間設(shè)置9.2m厚橫隔板，兩端部1.8m處設(shè)置0.4m厚橫隔板，0#塊箱梁順橋向兩側(cè)懸臂端長6.4m。0#塊箱梁頂板寬27.3m，底板寬11.7m，橫橋向兩側(cè)懸臂端長7.8m，翼緣長3.4m，梁段中心線高3.6m，腹板斜率1∶1.61。

主墩下塔柱施工完成后，在0#梁段位置搭設(shè)現(xiàn)澆支架，預(yù)壓完成后安裝箱梁模板，綁扎鋼筋，一次性澆筑0#梁段箱梁混凝土，待混凝土達設(shè)計強度的90%且養(yǎng)生≥7d后，按照設(shè)計圖紙要求完成箱梁預(yù)應(yīng)力的張拉和壓漿施工。

2 落地支架設(shè)計

錦江特大橋落地支架設(shè)計采用φ609mm×16mm鋼管支撐，沿承臺周圍設(shè)置，圍繞下塔柱布置，鋼管上設(shè)置承重結(jié)構(gòu)。支架在0#縱橋向懸臂段采用掛籃底籃作為承重系統(tǒng)，掛籃底模作為0#塊施工模板。在下塔柱段通過塔柱預(yù)埋結(jié)構(gòu)用型鋼作為承重系統(tǒng)，翼緣板處采用φ48焊管支架上設(shè)翼緣結(jié)構(gòu)模板。

鋼管立柱之間設(shè)置平聯(lián)及剪刀撐，內(nèi)側(cè)鋼管通過平聯(lián)與下塔柱上的預(yù)埋件連接以減小立柱鋼管長細比，增強支架穩(wěn)定性。剪刀撐及平聯(lián)與立柱鋼管之間通過抱箍，采用高強螺栓連接，簡化高空作業(yè)難度。

2.1 支架基礎(chǔ)

0#塊現(xiàn)澆支架基礎(chǔ)利用已澆筑承臺，采用鋼管作為主要承載結(jié)構(gòu)。單個0#塊現(xiàn)澆支架共設(shè)計支撐鋼管34根，順橋向布置6排，最大間距為6.4m；橫橋向布置5排，最大間距為5.7m。在施工完成的承臺上支立24根承重鋼管，斜鋼管10根，斜向鋼管支撐于直鋼管上，通過懸臂方式以增大縱橋向支架范圍。0#塊現(xiàn)澆支架鋼管均采用φ609mm×16mm圓鋼管，為增強支架的穩(wěn)定性，將鋼管立柱與塔身預(yù)埋結(jié)構(gòu)剛性連接，并在鋼管之間水平設(shè)置4層平聯(lián)、斜撐組合結(jié)構(gòu)，層豎向標(biāo)準間距15m，平聯(lián)采用雙拼［20型鋼。

2.2 支架承重結(jié)構(gòu)

在搭設(shè)完成的支撐鋼管上方設(shè)置0#塊現(xiàn)澆支架承重結(jié)構(gòu)。支架承重結(jié)構(gòu)由兩部分組成，0#塊箱梁順橋向中間17.4m段采用2HN500mm×200mm型鋼作為主承重梁，0#塊兩側(cè)懸臂段采用前支點掛籃的底籃作為承重結(jié)構(gòu)。

錦江大橋主梁1#～21#梁段采用前支點掛籃懸澆施工，為方便掛籃的拼裝和行走，在0#塊支架搭設(shè)過程中，將前支點掛籃的底籃提前安裝，并利用其作為0#塊箱梁支架的承重構(gòu)件。前支點掛籃的底籃由主承載平臺和下桁架組成，通過預(yù)埋結(jié)構(gòu)和鋼管立柱形成平面穩(wěn)定體系。

2.3 支架分配結(jié)構(gòu)

在支架承重結(jié)構(gòu)上部設(shè)置分配梁。0#塊支架分配梁豎向分2層布置，橫向分配梁采用HN500mm×200mm型鋼，在0#塊箱梁中間段標(biāo)準間距為70cm，兩側(cè)箱型截面段標(biāo)準間距為60cm；橫向分配梁頂部設(shè)置工16縱向分配梁，在0#塊箱梁底板部分標(biāo)準間距為40cm，在斜腹板和翼緣部分標(biāo)準間距為50cm。

2.4 支架落架系統(tǒng)

0#塊箱梁支架落架采用砂筒結(jié)構(gòu)。砂筒設(shè)置在支架鋼管與承重梁之間的受力支點上，每個受力支點設(shè)置2個砂筒，單個支架共設(shè)置68個砂筒。

砂筒采用鋼板和螺栓制成，分為上、下兩部分，上半部分砂筒內(nèi)部填充C30混凝土，下半部分砂筒內(nèi)部填充干砂。砂筒使用前，必須使用千斤頂預(yù)壓，預(yù)壓荷載≥200t，每個砂筒可自由降落高度為15cm。

3 落地支架施工

落地支架采用塔柱施工塔吊安裝，利用下塔柱施工間歇期施工。施工時，先安裝鋼管立柱及抱箍，然后再將預(yù)拼成型的斜撐、平聯(lián)吊至安裝位置安裝。由于鋼管支架過高，其垂直度控制直接影響支架整體受力性能和穩(wěn)定性，鋼管立柱施工時借鑒長線匹配法進行鋼管接長，并采用大節(jié)段吊裝的方式控制連接，利用全站儀進行垂直度校正，保證鋼管整體垂直度控制在0.1%左右，同時避免支架節(jié)點位置出現(xiàn)軸線突變的情況。

3.1 鋼管立柱預(yù)拼及安裝

支架鋼管坐落于主墩承臺上，下塔柱模板爬升至一定位置后利用塔吊進行鋼管安裝施工，起始節(jié)與承臺預(yù)埋鋼板焊接。立柱鋼管采用φ609mm×16mm直縫鋼管，標(biāo)準節(jié)長6m，節(jié)間設(shè)置法蘭盤，采用高強螺栓連接。根據(jù)塔吊起吊能力，每4節(jié)鋼管作為一個吊裝節(jié)段。鋼管立柱采用長線法在胎架上預(yù)拼，預(yù)拼時單個吊裝節(jié)段的4個標(biāo)準節(jié)之間直接采用高強螺栓進行連接。吊裝節(jié)段之間采用螺栓作臨時連接，拼裝完成后，拆除臨時連接，然后對這個節(jié)段進行吊裝。預(yù)拼完成后，根據(jù)平聯(lián)及斜撐安裝位置安裝鋼抱箍。

3.2 平聯(lián)、剪刀撐的安裝

塔柱施工期間，按照支架設(shè)計圖紙在下塔柱進行預(yù)埋件預(yù)埋施工，鋼管接高安裝至平聯(lián)位置時立即按照設(shè)計進行該墩鋼管樁間平聯(lián)、剪刀撐的施工。

（1）現(xiàn)場復(fù)核鋼管樁上抱箍位置是否與平聯(lián)安裝位置對應(yīng)，并與塔柱預(yù)埋件聯(lián)測，并對抱箍位置進行糾偏，然后實測平聯(lián)及斜撐長度，并在后場下料、組拼。

（2）平聯(lián)、剪刀撐在后場加工完成后，周轉(zhuǎn)至施工現(xiàn)場，采用塔吊、履帶吊起吊，到位后及時安裝連接螺栓，然后對根部用鋼板進行加強。加強鋼板與抱箍、預(yù)埋件之間采用焊接連接，焊接過程中技術(shù)員和質(zhì)檢員及時檢查焊接質(zhì)量[1]。

3.3 鋼管局部加勁處理

（1）鋼管頂部加勁處理。現(xiàn)澆支架鋼管頂部為傳遞上部荷載的受力點，局部應(yīng)力較大，為增強鋼管頂部局部受力，在每根鋼管內(nèi)側(cè)設(shè)置十字形加勁型鋼，并在鋼管頂部焊接連接鋼板。

（2）直、斜鋼管交接部位加勁處理。為滿足前支點掛籃中縱梁安裝要求，現(xiàn)澆支架共設(shè)計了5根斜鋼管，其根部設(shè)置于直鋼管上。根據(jù)受力計算，直、斜鋼管交接部位局部應(yīng)力較大，為增強鋼管的整體受力，提高局部剛度，在直、斜鋼管交接處灌入混凝土。鋼管立柱節(jié)點位置加強示意圖如圖1所示。

圖1 鋼管立柱節(jié)點位置加強示意圖（單位：cm）

3.4 墊梁的安裝

為確保鋼管頂部整體受力，在鋼管頂部進行加勁處理并設(shè)置墊梁，墊梁采用3肢工32a型鋼，與鋼管樁頂部連接鋼板緊貼放置；為防止墊梁發(fā)生水平位移，在墊梁與連接鋼板間設(shè)置水平限位裝置。

3.5 砂筒的安裝

砂筒下半部分內(nèi)部填充干砂，作為邊跨現(xiàn)澆支架的落架裝置，砂筒使用前，必須使用千斤頂進行預(yù)壓，預(yù)壓荷載 ≥200t。

3.6 縱向承重梁的安裝

縱向承重梁采用2HN500mm×200mm型鋼，為現(xiàn)澆支架的主要承重結(jié)構(gòu)，采用施工塔吊單根吊裝。

3.7 分配梁的安裝

現(xiàn)澆支架縱、橫向分配梁均采用履帶吊逐根安裝，安裝過程中對稱進行，橫向分配梁按設(shè)計位置安裝就位后，與縱向承重梁進行焊接連接，固定后再進行縱向分配梁的鋪設(shè)，縱向分配梁與橫向分配梁之間采用點焊連接[2]。

4 支架預(yù)壓

根據(jù)施工過程，支架預(yù)壓采用分階段預(yù)壓的方式進行。整個預(yù)壓過程主要對鋼管立柱和承重系統(tǒng)進行預(yù)壓，鋼管立柱施工完成即可對鋼管立柱進行預(yù)壓，然后安裝承重系統(tǒng)，安裝完成后再對承重系統(tǒng)進行預(yù)壓。

（1）鋼管立柱預(yù)壓。首先，對鋼管支架進行預(yù)壓，利用預(yù)埋在承臺上的精軋螺紋鋼布置反拉鋼絞線、錨具、千斤頂?shù)?，如此?gòu)成鋼絞線預(yù)壓系統(tǒng)；其次，根據(jù)支架計算模型計算出每根立柱鋼管的反力，利用預(yù)壓系統(tǒng)根據(jù)立柱反力進行加載。

（2）承重系統(tǒng)預(yù)壓。承重系統(tǒng)主要包括掛籃底籃和承重型鋼，預(yù)壓采用等效荷載的方式進行加載，將承重系統(tǒng)所承受的連續(xù)荷載等效為集中荷載。

（3）數(shù)據(jù)采集。支架預(yù)壓過程中，觀測支架變形，一方面為支架預(yù)壓施工安全提供預(yù)警，另一方面為模板安裝的預(yù)拱度提供理論依據(jù)。

5 支架拆除

0#塊施工完成，混凝土達到強度后，將支架落架，待掛籃行走至2#塊段后即可開始拆除支架。支架拆除總體上遵循先支后拆、后支先拆的原則，由上至下逐層拆除。0#塊箱梁橫梁預(yù)應(yīng)力壓漿完成，且漿液達到強度后即可開始進行頂層小鋼管支架拆除，下層大鋼管待前支點掛籃行走至2#塊位置后開始拆除。支架拆除前應(yīng)對梁底進行檢查，確保模板已完全脫離梁體。

6 結(jié)束語

采用落地支架施工，將支架與下塔柱連接，提高了施工的安全性。支架隨塔柱施工高度進行安裝，待塔柱施工完成時，支架立柱系統(tǒng)已基本安裝完成，在施工工期及工序轉(zhuǎn)換時間上比托架法更短。加之落地支架施工法較成熟，鋼管立柱材料可以選擇租賃的方式，雖然材料較多，但是成本卻可以比牛腿托架更低。由此可見，落地支架法施工預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋0#塊不失為一種很好的選擇。