有限作業(yè)環(huán)境下超長懸臂高架橋鋼支架的施工與應(yīng)用

邱香軍

摘 要 高架橋是解決城市交通擁堵問題的途徑。威海市大連路東延項(xiàng)目熱電廠高架橋建設(shè)為威海市建設(shè)“精致城市”重點(diǎn)工程，在建設(shè)過程中，充分考慮設(shè)計(jì)的支架設(shè)計(jì)方案合理性，根據(jù)實(shí)際工程需求，應(yīng)用適當(dāng)?shù)闹Ъ芊桨?，并針對施工主要措施進(jìn)行分析，探討施工中的應(yīng)當(dāng)注意的問題，針對著重注意問題，采取針對性的控制措施，使熱電廠高架橋建設(shè)過程中，有效規(guī)避各種問題，滿足工程需求。只有保障每一個(gè)環(huán)節(jié)的高質(zhì)量完成，才能確保最終的橋梁整體質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 高架橋 施工應(yīng)用 超長懸臂

中圖分類號：U448.28;S605+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0025-03

橋墩蓋梁是高架橋結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵傳力構(gòu)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(gè)結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性等均具有重要影響。

1 項(xiàng)目概述

項(xiàng)目位于威海市高區(qū)境內(nèi)，主線大連路西起點(diǎn)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(diǎn)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(shè)計(jì)車速40km/h，雙向六車道;古寨西路起點(diǎn)樁號K0+020（洪福莊園西門），終點(diǎn)樁號K0+578.07（威海熱電集團(tuán)有限公司東門），路線全長558.07m，道路等級為城市主干道，設(shè)計(jì)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(shè)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(chǔ)為四樁承臺，樁基礎(chǔ)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(chǔ)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(yīng)用

2.1 實(shí)施前支架方案設(shè)計(jì)

在支架結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段，考慮到施工作業(yè)空間有限，無法搭設(shè)傳統(tǒng)滿堂腳手架，通過以往類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，本著“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)置及材料選用進(jìn)行周密計(jì)算，并經(jīng)驗(yàn)算合格，最終確定穩(wěn)定系數(shù)較高的搭設(shè)方案，搭設(shè)完成后按要求進(jìn)行堆載預(yù)壓，同時(shí)加強(qiáng)對支架的沉降監(jiān)測，確保支架搭設(shè)的順利實(shí)施。

支架基礎(chǔ)承載力計(jì)算：根據(jù)大連路東延項(xiàng)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(gòu)成，分別為熱電集團(tuán)院內(nèi)場地混凝土硬化路面、強(qiáng)風(fēng)化片麻巖（角礫狀強(qiáng)風(fēng)化帶）及中風(fēng)化片麻巖。院內(nèi)擋墻部位為建廠時(shí)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(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，邊坡一側(cè)支架基礎(chǔ)由下部新建擋墻墻體一同澆筑，保證支架基礎(chǔ)與新建擋墻連成一體，一次性澆筑成型，支架基礎(chǔ)澆筑完成后嚴(yán)格控制收面平整度。

2.2 蓋梁支架體系實(shí)施

2.2.1支架基礎(chǔ)

提前根據(jù)支架設(shè)計(jì)鋼筒柱位置進(jìn)行精準(zhǔn)放樣，作為預(yù)埋鋼板的依據(jù)，同時(shí)預(yù)埋鋼筋保證支架基礎(chǔ)與擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。支架基礎(chǔ)為縱向筒柱連接的1m×4m×1m厚C20條形基礎(chǔ)，為保證支架基礎(chǔ)滿足支撐承載力需求及基礎(chǔ)的完整穩(wěn)定性，基礎(chǔ)混凝土內(nèi)增加配筋，鋼筋選用直徑16mmHRB400，基礎(chǔ)頂面預(yù)埋鋼板。

2.2.2標(biāo)高控制

為了便于控制標(biāo)高，要求測量人員根據(jù)蓋梁底模標(biāo)高確定鋼筒支撐頂高程（蓋梁底模標(biāo)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(biāo)高作為標(biāo)高控制的重點(diǎn)。[2]

2.2.3支架搭設(shè)

支架主材采用φ529*8mm螺旋鋼筒柱，鋼筒柱之間設(shè)置支撐桁架，采用I25a工字鋼焊接，每榀尺寸為3m×2m，設(shè)置于鋼筒柱頂以下2m，根據(jù)鋼筒柱的實(shí)際高度確定支撐桁架的搭設(shè)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(shè)法蘭盤，法蘭盤與鋼筒柱之間焊接三角形加強(qiáng)鋼板肋。

根據(jù)鋼筒柱測量點(diǎn)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(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)頂面預(yù)埋16mm厚鋼板，鋼筒柱與鋼板焊接，鋼筒柱頂設(shè)置微調(diào)沙箱。

每個(gè)蓋梁支架橫向布置5根鋼筒柱，間距為6m和4.95m，縱向設(shè)置兩排，間距為2.9m，共計(jì)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(cuò)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(shè)置2m高護(hù)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(shè)完成。

2.2.4支架預(yù)壓

蓋梁支架搭設(shè)完成后，對整個(gè)支撐體系進(jìn)行堆載預(yù)壓，目的是消除基礎(chǔ)、支架非彈性變形、支架的不均勻沉降。預(yù)壓加載范圍不小于蓋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際投影面。

堆載材料采用混凝土預(yù)壓塊，預(yù)壓塊逐個(gè)稱量，確保實(shí)際預(yù)壓荷載與設(shè)計(jì)相符合，預(yù)壓塊采用縱橫相間排列方式對稱進(jìn)行加載。加載前由專職安全員與技術(shù)人員共同對支架進(jìn)行全面檢查，確保加載安全。

預(yù)壓重量為設(shè)計(jì)荷載的120%，約520t，加載時(shí)按設(shè)計(jì)荷載的60%、80%及120%三級加載，由25t汽車吊起吊預(yù)壓塊。

在每級加載后進(jìn)行支架全面檢查，及時(shí)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(yù)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(shí)嚴(yán)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(jìn)行下一級加載，由測量工程師用水準(zhǔn)儀對支架的沉降變形進(jìn)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(zhǔn)測量方法，通過布設(shè)在支架底部及頂部的監(jiān)測點(diǎn)位，求得高程值，然后比較兩次觀測所得沉降觀測點(diǎn)的高程值，從沉降監(jiān)測點(diǎn)的高程變化反映出該位置的沉降情況。

沉降點(diǎn)布設(shè)規(guī)則：沿蓋梁結(jié)構(gòu)縱向?qū)ΨQ布置兩個(gè)監(jiān)測斷面，每個(gè)監(jiān)測斷面上的監(jiān)測點(diǎn)不少于5對，支架沉降監(jiān)測點(diǎn)在支架頂部和底部對應(yīng)位置分別布設(shè)（見圖1）?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的選取原則為布設(shè)在工程影響范圍以外的的永久建筑物上，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況，基準(zhǔn)點(diǎn)為熱電廠院內(nèi)冷卻塔基礎(chǔ)和原防護(hù)網(wǎng)基礎(chǔ)（橋梁工程平面控制點(diǎn)）?；鶞?zhǔn)點(diǎn)周圍做防護(hù)標(biāo)記，防止熱電廠操作機(jī)械磕碰及人為損壞導(dǎo)致基準(zhǔn)點(diǎn)失效。

加載之前的監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高;每級加載后監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高;加載至100%后每隔24h監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高;卸載6h后監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高。通過各監(jiān)測點(diǎn)位的標(biāo)高計(jì)算各點(diǎn)的沉降量、沉降差及沉降速度。在預(yù)壓過程中對支架的沉降進(jìn)行監(jiān)測并記錄。

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

對支架的代表性區(qū)域預(yù)壓監(jiān)測過程中，當(dāng)不滿足上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)查明原因后對同類支架全部進(jìn)行處理，處理后的支架重新選擇代表性區(qū)域進(jìn)行預(yù)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(yù)應(yīng)力作用、預(yù)制箱梁架設(shè)后的梁板荷載等因素，提前設(shè)置預(yù)拱度，為支立模板的標(biāo)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(shù)方案具有以下主要特點(diǎn)（見圖2）：

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

（2）降低了施工過程中安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）提高了周轉(zhuǎn)率，降低了施工、管理成本。鋼構(gòu)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(shí)短，周轉(zhuǎn)速度快，可有效的減少支架、設(shè)備配置數(shù)量。

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

3 結(jié)語

城市高架橋是城市交通網(wǎng)絡(luò)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(shù)的應(yīng)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(shù)的基礎(chǔ)上，對如何做好城市高架橋支架技術(shù)的施工與應(yīng)用進(jìn)行了分析闡述，對此類橋梁的施工有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周正海.現(xiàn)澆支架施工技術(shù)在城市高架橋中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（03）：242.

[2] 楊銳，楊云峰，朱漪.基于“景觀基礎(chǔ)設(shè)施”理念的城市高架橋整治——以寧波機(jī)場高架快速路為例[J].中國園林，2014，30（05）：69-73.

[3] 張曉斌.合理開發(fā)利用城市高架橋下的空間資源——兼論寧波城市高架橋下空間利用的初步設(shè)想[J].寧波經(jīng)濟(jì)（三江論壇），2012（07）：17-19，27.

[4] 鐘杰.城市立交橋連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)方案、施工技術(shù)及強(qiáng)度驗(yàn)算[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（02）：210，222.