有限作業(yè)環(huán)境下超長懸臂高架橋鋼支架的施工與應用

邱香軍

（中國電建市政建設集團有限公司，山東威海 264204）

橋墩蓋梁是高架橋結構中的關鍵傳力構件，蓋梁施工所采用的支撐體系，對蓋梁本身的施工質(zhì)量以及整個結構的安全性和耐久性等均具有重要影響。

1 項目概述

項目位于威海市高區(qū)境內(nèi)，主線大連路西起點樁號K0+000（福山路），經(jīng)西河北村、東河北村、柴峰小區(qū)、埡口處、電廠與洪智社區(qū)之間、跨越古寨西路、終點樁號K2+004.363（洪福莊園北門），路線全長2004.363m，其中隧道長度280m，橋梁長度240m，道路等級為城市主干道，設計車速40km/h，雙向六車道；古寨西路起點樁號K0+020（洪福莊園西門），終點樁號K0+578.07（威海熱電集團有限公司東門），路線全長558.07m，道路等級為城市主干道，設計車速40km/h，雙向六車道，其中U 型槽及下穿通道為雙向四車道，兩側(cè)各設單車道輔道。

橋梁全長247.56m（含耳墻長度），橋臺采用重力式與樁接蓋梁的組合方式，橋梁中墩為雙柱式橋墩，高度為3m～14.5m，下部基礎為四樁承臺，樁基礎直徑1.8m，樁基橫向間距5m，縱向間距4.5m，承臺尺寸8m×7.5m×2.65m；由于橋梁基礎鄰近山坡，為減少開坡工程量，上接π 型蓋梁，蓋梁全長25.9m，寬2m，主梁中心高5.4m，兩側(cè)柱外懸挑9.45m。[1]

2 有限作業(yè)環(huán)境下超長懸臂高架橋鋼支架的施工與應用

2.1 實施前支架方案設計

在支架結構方案設計階段，考慮到施工作業(yè)空間有限，無法搭設傳統(tǒng)滿堂腳手架，通過以往類似工程施工經(jīng)驗，本著“安全可靠，經(jīng)濟合理，技術可行，方便施工”的原則，決定采用鋼筒柱支撐工字鋼的支架形式。施工前對支架結構設置及材料選用進行周密計算，并經(jīng)驗算合格，最終確定穩(wěn)定系數(shù)較高的搭設方案，搭設完成后按要求進行堆載預壓，同時加強對支架的沉降監(jiān)測，確保支架搭設的順利實施。

支架基礎承載力計算：根據(jù)大連路東延項目地質(zhì)勘察資料，高架橋施工范圍內(nèi)地基土自上而下由三部分構成，分別為熱電集團院內(nèi)場地混凝土硬化路面、強風化片麻巖（角礫狀強風化帶）及中風化片麻巖。院內(nèi)擋墻部位為建廠時開挖基巖邊坡，坡面穩(wěn)定，為確保支架的整體穩(wěn)定性力，統(tǒng)一對支架結構基礎進行處理，邊坡一側(cè)支架基礎由下部新建擋墻墻體一同澆筑，保證支架基礎與新建擋墻連成一體，一次性澆筑成型，支架基礎澆筑完成后嚴格控制收面平整度。

2.2 蓋梁支架體系實施

2.2.1 支架基礎

提前根據(jù)支架設計鋼筒柱位置進行精準放樣，作為預埋鋼板的依據(jù)，同時預埋鋼筋保證支架基礎與擋墻結構穩(wěn)固。支架基礎為縱向筒柱連接的1m×4m×1m厚C20條形基礎，為保證支架基礎滿足支撐承載力需求及基礎的完整穩(wěn)定性，基礎混凝土內(nèi)增加配筋，鋼筋選用直徑16mmHRB400，基礎頂面預埋鋼板。

2.2.2 標高控制

為了便于控制標高，要求測量人員根據(jù)蓋梁底模標高確定鋼筒支撐頂高程（蓋梁底模標高-底托架高-橫梁高-縱梁高-沙箱高度=鋼筒頂高程），以鋼筒頂標高作為標高控制的重點。[2]

2.2.3 支架搭設

支架主材采用φ529*8mm 螺旋鋼筒柱，鋼筒柱之間設置支撐桁架，采用I25a 工字鋼焊接，每榀尺寸為3m×2m，設置于鋼筒柱頂以下2m，根據(jù)鋼筒柱的實際高度確定支撐桁架的搭設數(shù)量，以保證鋼筒柱通過桁架連接成整體，滿足支架的整體穩(wěn)定性。鋼筒柱底面設法蘭盤，法蘭盤與鋼筒柱之間焊接三角形加強鋼板肋。

根據(jù)鋼筒柱測量點位放樣，北側(cè)為熱電廠硬化路面，南側(cè)靠近邊坡在混凝土擋墻頂部施做長寬1m×4m 厚1m 鋼筋混凝土條形擴大基礎，基礎頂面預埋16mm 厚鋼板，鋼筒柱與鋼板焊接，鋼筒柱頂設置微調(diào)沙箱。

每個蓋梁支架橫向布置5根鋼筒柱，間距為6m和4.95m，縱向設置兩排，間距為2.9m，共計10 根；沙箱頂安裝雙拼I40b 工字鋼主梁，共4 根長28.3m，主梁上間距0.75m 橫向布置I25b 分配梁，左右交錯布置，共33 根長4.4m，單側(cè)超出蓋梁1.25m 作為作業(yè)平臺，頂面滿鋪40mm 架板且四周設置2m 高護欄及安全網(wǎng)，蓋梁范圍內(nèi)安裝底模，蓋梁底模板與托架焊接。至此，蓋梁支架搭設完成。

2.2.4 支架預壓

蓋梁支架搭設完成后，對整個支撐體系進行堆載預壓，目的是消除基礎、支架非彈性變形、支架的不均勻沉降。預壓加載范圍不小于蓋梁結構的實際投影面。

堆載材料采用混凝土預壓塊，預壓塊逐個稱量，確保實際預壓荷載與設計相符合，預壓塊采用縱橫相間排列方式對稱進行加載。加載前由專職安全員與技術人員共同對支架進行全面檢查，確保加載安全。

預壓重量為設計荷載的120%，約520t，加載時按設計荷載的60%、80%及120%三級加載，由25t 汽車吊起吊預壓塊。

在每級加載后進行支架全面檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，消除隱患。過程中為了加載的均勻及支架均勻受力，起吊預壓塊分層碼放，均勻?qū)ΨQ加載，避免偏載對支架造成不利影響，不對稱不合理的加載程序容易造成支架失穩(wěn)事故。同時嚴格控制加載重量及位置，每階段加載完成后要形成觀測記錄，待穩(wěn)定后方可進行下一級加載，由測量工程師用水準儀對支架的沉降變形進行追蹤觀測，并將數(shù)據(jù)記錄整理分析。[3]

沉降觀測就是采用水準測量方法，通過布設在支架底部及頂部的監(jiān)測點位，求得高程值，然后比較兩次觀測所得沉降觀測點的高程值，從沉降監(jiān)測點的高程變化反映出該位置的沉降情況。

沉降點布設規(guī)則：沿蓋梁結構縱向?qū)ΨQ布置兩個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面上的監(jiān)測點不少于5 對，支架沉降監(jiān)測點在支架頂部和底部對應位置分別布設（見圖1）?；鶞庶c的選取原則為布設在工程影響范圍以外的的永久建筑物上，結合本項目實際情況，基準點為熱電廠院內(nèi)冷卻塔基礎和原防護網(wǎng)基礎（橋梁工程平面控制點）?；鶞庶c周圍做防護標記，防止熱電廠操作機械磕碰及人為損壞導致基準點失效。

圖1 鋼支架現(xiàn)場安裝

加載之前的監(jiān)測點標高；每級加載后監(jiān)測點標高；加載至100%后每隔24h 監(jiān)測點標高；卸載6h 后監(jiān)測點標高。通過各監(jiān)測點位的標高計算各點的沉降量、沉降差及沉降速度。在預壓過程中對支架的沉降進行監(jiān)測并記錄。

在全部加載完成后的支架預壓監(jiān)測過程中，當滿足下列條件之一時，應判定支架預壓合格：各監(jiān)測點最初24h的沉降量平均值小于1mm；各監(jiān)測點最初72h 的沉降量平均值小于5mm。

對支架的代表性區(qū)域預壓監(jiān)測過程中，當不滿足上述規(guī)定時，應查明原因后對同類支架全部進行處理，處理后的支架重新選擇代表性區(qū)域進行預壓，并滿足上述規(guī)定。

綜合支架變形、混凝土的收縮徐變以及溫度變化產(chǎn)生的變形、預應力作用、預制箱梁架設后的梁板荷載等因素，提前設置預拱度，為支立模板的標高提供依據(jù)。

與傳統(tǒng)的施工方案相比，本文提出的現(xiàn)澆蓋梁施工技術方案具有以下主要特點（見圖2）：

圖2 蓋梁澆筑成型

（1）節(jié)省了機械和人工成本、縮短了工期。利用既有承臺作為承載基礎。

（2）降低了施工過程中安全風險。

（3）提高了周轉(zhuǎn)率，降低了施工、管理成本。鋼構支架安拆均采用汽車吊整體吊裝、拆卸，操作簡單快捷，其裝、拆需時短，周轉(zhuǎn)速度快，可有效的減少支架、設備配置數(shù)量。

（4）充分利用了空間鋼結構整體性好的特點，采用部分構件定型，部分聯(lián)接件可旋轉(zhuǎn)伸縮的鋼構件來進行蓋梁支架拼裝連接。[4]

3 結語

城市高架橋是城市交通網(wǎng)絡的重要組成部分，在城市高架橋的施工過程中做好城市高架橋大懸臂支架技術的應用，對于確保高架橋的施工質(zhì)量及施工效率十分重要，文章在分析城市高架橋支架技術的基礎上，對如何做好城市高架橋支架技術的施工與應用進行了分析闡述，對此類橋梁的施工有著重要意義。