高錫俊
(北京鐵城建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司,北京 100855)
鐵路作為我國交通的最主要組成部分,為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步作出了突出貢獻(xiàn)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,鐵路建設(shè)規(guī)模也在迅速擴(kuò)大。我國地大物博,自然資源和地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜,尤其中部和東北部平原地區(qū)水系發(fā)達(dá),為了形成完善的鐵路運(yùn)營線路,線路常常需要架設(shè)橋梁,跨越河流。面對(duì)特殊的地形地質(zhì)環(huán)境、強(qiáng)烈的河流特點(diǎn)等,橋梁施工難度和安全壓力尤為突出[1-3]。本文以某跨河鐵路橋梁施工為例,結(jié)合特殊施工條件制定針對(duì)性的施工方法,保證施工安全和橋梁質(zhì)量。
大橋位于宜昌市夷陵區(qū)三里崗,跨越108 鄉(xiāng)道、黃柏河三里崗段、規(guī)劃發(fā)展大道、黃柏河裕平段、黃柏河李家院子段、183 鄉(xiāng)道等。黃柏河三里崗段、黃柏河裕平段、黃柏河李家院子段河道主河槽曲折、河灘寬闊,河槽為沖積土夾雜碎石,河岸多為村莊;河道兩側(cè)均有道路,交通較為便利。
該橋梁起訖里程為DK12+692.275~DK15+595.725,全長2 903.450 m。全橋孔跨布置為:1-(64+122+61)m 剛構(gòu)+3-2×64 m 剛構(gòu)+1-3×64 m剛構(gòu)+1-2×64 m 剛構(gòu)+1-(72+130+72)m 剛構(gòu)+5-(2×64)m 剛構(gòu)+1-(64+128+64)m 剛構(gòu)+2-2×64 m剛構(gòu)+1-(64+128+64)m 剛構(gòu)+2-2×64 m 剛構(gòu)。平均墩高52 m,最大墩高76 m;無砟軌道結(jié)構(gòu)。該橋梁基礎(chǔ)均為鉆孔樁基礎(chǔ),樁徑有1.0 m,1.25 m,1.5 m,1.8 m,2.0 m,2.2 m,2.5 m 等7 種;橋墩為圓端形流線型實(shí)體墩和圓端形空心墩,橋臺(tái)為矩形空心橋臺(tái)。該橋梁上部結(jié)構(gòu)主要為連續(xù)剛構(gòu)和T 構(gòu)兩種類型。
橋址區(qū)地表水水源地主要為黃柏河,黃柏河雖是長江一級(jí)支流,但在橋位處仍表現(xiàn)出強(qiáng)烈的山區(qū)河流特點(diǎn),即上下游坡降大,同一地點(diǎn)處水位變化大,地表水及地下水無侵蝕性,環(huán)境作用等級(jí)為T2。橋址區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)主要為崩積體、巖溶,無特殊巖土;巖溶區(qū)主要分布在橋址的22#墩—興山臺(tái)段,大多為單個(gè)分布,部分呈串珠狀分布?;谑┕がF(xiàn)場地質(zhì)條件、地理環(huán)境影響,該項(xiàng)施工控制難點(diǎn)在于大橋的高墩多、特殊結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨河跨路水中墩施工安全壓力大。
1)涉水基礎(chǔ)中2#墩、28# 墩、29# 墩鋼板樁圍堰以及35#墩單壁鋼圍堰施工,施工水位距承臺(tái)底13 m 左右,枯水季節(jié)水位距承臺(tái)底6 m 左右,施工盡量選擇在枯水季節(jié),基礎(chǔ)施工過程應(yīng)定時(shí)進(jìn)行天氣和水位監(jiān)測(cè),同時(shí)做好圍堰施工的加固。
2)該橋邊墩結(jié)構(gòu)形式為下半部分為空心墩、上半部分采用雙支結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜且墩身高度較高,模板安拆工藝復(fù)雜,施工難度大。
3)該橋3×64 m 連續(xù)剛構(gòu)梁位于9#墩~12#墩,該剛構(gòu)梁掛籃懸臂澆筑施工至中跨合龍后,邊跨直線段采用支架現(xiàn)澆施工,兩邊墩墩高分別為59 m和57 m,支架搭設(shè)難度較大、安全風(fēng)險(xiǎn)較高,施工前需做好方案制定、地基承載力的檢測(cè)及支架結(jié)構(gòu)的檢算工作,確保地基承載力和支架整體剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性均滿足要求。
4)該橋高墩較多,40 個(gè)墩身中超過40 m 的墩身有33個(gè),全橋均為連續(xù)剛構(gòu),共計(jì)18 聯(lián)、23 個(gè)主墩,模板、掛籃及塔吊、電梯等特種設(shè)備投入較多,施工組織難度大。
綜上所述,確保施工質(zhì)量和安全、合理組織施工、滿足計(jì)劃工期是該標(biāo)段的重難點(diǎn)工程。為此,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化雨季橋梁邊坡和涉水基礎(chǔ)的監(jiān)測(cè)工作,做好雨季防洪應(yīng)急機(jī)制預(yù)案,做好相關(guān)管線探明、崩積體防護(hù)、地質(zhì)異常區(qū)探測(cè)以及施工特殊作業(yè)裝備的安全管理等工作。
該橋橋臺(tái)采用矩形空心橋臺(tái),橋墩為圓端形流線型實(shí)體墩和圓端形空心墩,采用鉆孔樁基礎(chǔ),采用1.0m,1.25m,1.5m,1.8m,2.0 m,2.2 m,2.5 m 樁徑。先進(jìn)行宜昌臺(tái)與1#墩之間的邊坡防護(hù),再施工1#墩和宜昌臺(tái),施工前先核實(shí)宜昌臺(tái)與1#墩之間東山運(yùn)河暗渠是否與該處邊坡防護(hù)沖突。計(jì)劃配置性能先進(jìn)的旋挖鉆機(jī)8臺(tái),先依次施工23 個(gè)主墩,再施工邊墩,使樁基施工—承臺(tái)、墩身施工—懸灌梁0#塊、節(jié)段施工等形成流水作業(yè),最大限度使設(shè)備和工裝模板進(jìn)行循環(huán)。
根據(jù)工程所處區(qū)域地質(zhì)條件,樁基鉆孔施工優(yōu)先采用旋挖鉆機(jī)成孔,特殊地質(zhì)采用沖擊鉆成孔。
1)在樁機(jī)就位前應(yīng)當(dāng)根據(jù)測(cè)量放樣結(jié)果埋深鋼護(hù)筒,護(hù)筒根據(jù)樁徑大小采用8~12 mm 厚鋼板加工制作,護(hù)筒長度為:φ1.25 m 樁基采用長度2 m的護(hù)筒,φ1.5 m 樁基采用長度2 m 護(hù)筒,護(hù)筒直徑比樁徑大0.2 m。
2)為了保證鉆孔施工和設(shè)計(jì)的一致性,應(yīng)當(dāng)保證鉆機(jī)機(jī)位的平整,減少甚至避免出現(xiàn)鉆機(jī)機(jī)位沉降或偏移位置的現(xiàn)象發(fā)生,中心偏差應(yīng)當(dāng)控制在0.02 m 范圍內(nèi),并對(duì)鉆頭直徑、鉆桿傾斜度等機(jī)械工作狀態(tài)進(jìn)行核驗(yàn)。
3)每個(gè)孔位應(yīng)當(dāng)繪制獨(dú)立的地質(zhì)剖面圖,以此選擇適合地層要求的泥漿比重和黏度,要求一般地層和松散層泥漿比重分別為1.1~1.3,1.4~1.6,泥漿黏度為16~22 s,19~28 s。
4)嚴(yán)格按照成孔設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆孔施工、成孔檢查和成孔清理,待成孔孔深、孔徑、傾斜度等滿足設(shè)計(jì)要求,方可進(jìn)入下一道工序。
5)鋼筋骨架制作和吊放應(yīng)當(dāng)滿足限定誤差,主筋和箍筋間距、骨架外徑與設(shè)計(jì)誤差應(yīng)當(dāng)小于±1cm,骨架底面高程±50mm。
6)所有樁基礎(chǔ)完成后必須按照相應(yīng)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)不同的樁基礎(chǔ)選用不同的檢驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)和核查。
承臺(tái)施工采用人工+挖掘機(jī)方式。陸上承臺(tái)基礎(chǔ)采用放坡開挖方式施工,而對(duì)于地質(zhì)條件較差,有少量地下水、放坡、開挖施工工程量大,且受區(qū)域施工環(huán)境限制的承臺(tái)采用圍堰支護(hù)開挖方式施工,并做好施工過程中的水害防治。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)條件,3# 墩、30# 墩基礎(chǔ)采用編織袋筑島圍堰施工,2#墩、28#墩、29#墩基礎(chǔ)采用鋼板樁圍堰施工;35#墩基礎(chǔ)采用單壁鋼圍堰施工。
陸上承臺(tái)施工難點(diǎn)在于基坑排水,以及靠近鐵路、公路的承臺(tái)施工防護(hù)。為了保證施工過程中積水的有效排出,根據(jù)施工特點(diǎn)選用匯水井法進(jìn)行排水施工,并根據(jù)承臺(tái)施工設(shè)計(jì)做好機(jī)械開挖與人工開挖的配合,對(duì)于靠近建(構(gòu))筑物處,根據(jù)現(xiàn)場條件采用鋼筋混凝土護(hù)壁。
水中承臺(tái)采用鋼板樁圍堰、鋼圍堰等方式將水中施工轉(zhuǎn)換為陸上施工,側(cè)重點(diǎn)在于圍堰設(shè)計(jì)安裝、圍堰穩(wěn)定性、防護(hù)能力、水害防治等。以鋼板樁圍堰施工為例,圍堰采用矩形設(shè)計(jì),內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)當(dāng)滿足距離承臺(tái)邊緣凈距1 m,提前對(duì)所用鋼板做樣板標(biāo)準(zhǔn)鎖口檢查,剔除破損、鎖口不合等不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼板,選擇合理有效的方法對(duì)鋼板樁合攏口尺寸誤差進(jìn)行處理,并且對(duì)漏水口處進(jìn)行相應(yīng)的堵塞,承臺(tái)鋼板圍堰施工完成后,即可按照抽水、支撐、承臺(tái)施工、堵漏循環(huán)施工作業(yè)。
根據(jù)橋梁施工設(shè)計(jì)要求,橋梁設(shè)計(jì)需要矩形空心橋臺(tái)2個(gè),圓端形流線型實(shí)體墩2個(gè),圓端形空心墩38個(gè),均采用翻模施工。為了確保墩臺(tái)建模質(zhì)量,需提前根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)量放樣墩臺(tái)中心,復(fù)核標(biāo)高。關(guān)于圓端形實(shí)體墩的制作,墩身設(shè)計(jì)長度小于10 m 的墩體采用翻模一次整體澆筑成型,而設(shè)計(jì)長度大于10 m 的墩體,根據(jù)墩身實(shí)際長度進(jìn)行分節(jié)澆筑成型,并且做好分節(jié)墩體的接縫處理。圓端形空心墩是該橋梁施工中運(yùn)用最多的墩體類型,翻模采用3 層布置,每層高度設(shè)定為2 m,并且以墩身作為支承主體,從下至上循環(huán)交替上升,因此必須做好下部實(shí)心段工程的施工。
該橋的梁部均采用掛籃懸臂澆筑法施工,另外3×64 m 剛構(gòu)梁邊直段采用支架現(xiàn)澆施工。連續(xù)梁主梁0#塊和邊跨直線段均采用托架法或支架法施工,混凝土一次澆筑成型。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段采用輕型掛籃懸臂、分段對(duì)稱澆筑。合攏段采用吊架法,直接利用掛籃上的模板系統(tǒng)進(jìn)行施工。連續(xù)剛構(gòu)因墩梁固結(jié)直接形成T構(gòu),在合龍時(shí)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。托架、掛籃、鋼筋等設(shè)備、材料,在加工廠集中加工,使用平板車運(yùn)輸?shù)蕉障?,塔吊垂直提升?/p>
水中墩采用棧橋+水中平臺(tái)+鋼板樁圍堰的方法施工。
1)上部構(gòu)造:棧橋布置8 片標(biāo)準(zhǔn)型貝雷梁,中間兩組貝雷梁間距0.45 m,兩側(cè)貝雷梁間距0.9 m,貝雷梁用90 cm/45 cm 兩種定型支撐片聯(lián)結(jié);施工平臺(tái)布置16 片標(biāo)準(zhǔn)型貝雷梁,貝雷梁間距90 cm,兩側(cè)通道組間距90 cm,平臺(tái)中部組間距4.3 m,貝雷梁兩兩一組用90 cm 定型支撐片聯(lián)結(jié),所有貝雷梁每3.0 m 在下弦位置用10#槽鋼進(jìn)行橫向拉結(jié)。
2)橋面構(gòu)造:棧橋橫向分配梁采用25b 工字鋼橫鋪在貝雷梁上,間距60 cm,與貝雷梁上弦桿之間采用U 型螺栓連接。在25b 工字鋼縱向鋪設(shè)22#槽鋼,槽鋼倒扣在25b 工字鋼上,以槽鋼的腹板作為橋面;槽鋼和工字鋼之間通過點(diǎn)焊連接固定,槽鋼凈間距為1cm。全橋不設(shè)縱橫坡。施工平臺(tái)橫向分配梁采用25b 工字鋼橫鋪在貝雷梁上,間距60 cm,與貝雷梁上弦桿之間采用U 型螺栓連接。在25b 工字鋼上縱向鋪設(shè)8mm 花紋鋼板。
3)防護(hù)結(jié)構(gòu):橋面采用φ48 mm 鋼管及10#槽鋼做成的欄桿進(jìn)行防護(hù),欄桿高1.2m,欄桿縱向每1.5m 設(shè)置1 根立柱,高度方向設(shè)置兩道橫桿,安裝完成后涂上紅白油漆,每道油漆長度30 cm。
大橋1#—2#墩(64+122+64)m 鋼構(gòu)跨越108鄉(xiāng)道,15#—16#、35#—36#墩跨越鄉(xiāng)村水泥路,為了保證橋梁施工過程中道路的正常運(yùn)行,以及防止施工墜物、漏水等交通安全問題,設(shè)計(jì)采用掛籃懸臂澆筑法兜底進(jìn)行連續(xù)梁防護(hù),見圖1。防護(hù)平臺(tái)采用槽鋼拼接焊接,且框架橫橋間隔30 cm 利用鋼筋做水平連接,利用豎向角鋼和水平鋼筋做平臺(tái)全封閉防護(hù)欄桿。為了防止施工過程中物體墜落,對(duì)掛籃進(jìn)行兩側(cè)、正面整體封閉防護(hù)。為了防止雨天積水和養(yǎng)護(hù)、施工用水下漏影響道路的正常運(yùn)行,在掛籃底部設(shè)置防水層,并且進(jìn)行必要的放水試驗(yàn)。將梁體上預(yù)留的孔洞暫時(shí)封堵,在梁體兩側(cè)設(shè)置滿足放水要求的擋水檐,采用養(yǎng)護(hù)劑或武裝薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù),并在掛籃防護(hù)平臺(tái)周邊設(shè)置滿足排水要求的引流槽,施工用水沿著引流槽順流至防水層底角設(shè)置的集中排水槽和排水管路,通過水泵集中排至道路影響范圍外。
圖1 掛籃兜底防護(hù)示意圖
根據(jù)已有施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)要求,影響鉆孔樁施工進(jìn)度和質(zhì)量的常見病害有鉆孔坍孔、鉆孔實(shí)際施工方位與設(shè)計(jì)方位存在偏差、斷樁機(jī)夾泥層等。為了有效防治鉆孔樁施工中存在的通病,必須針對(duì)性地提出有效的施工和安全管理措施。
1)坍孔的主要原因是鉆孔荷載超過孔樁的最大承載力,進(jìn)而引起坍塌。為了有效防止鉆孔坍孔,首先應(yīng)對(duì)鉆孔樁的最大承載力進(jìn)行核定和計(jì)算,并及時(shí)對(duì)鉆孔內(nèi)積水、沉淀物等進(jìn)行清理,將孔內(nèi)積水和沉淀物等控制在孔樁承載力范圍內(nèi),并采取相應(yīng)措施對(duì)孔樁進(jìn)行外在應(yīng)力作用,提高孔樁的承載力。
2)嚴(yán)格按照鉆孔設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工,并嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作規(guī)程進(jìn)行操作和管理,以保證鉆孔施工質(zhì)量。
3)在保證施工質(zhì)量和嚴(yán)格遵守相應(yīng)的操作規(guī)程的前提下,采用科學(xué)合理的施工方法,提高混凝土澆筑效率。
承臺(tái)施工的普遍病害主要在于基坑積水浸泡、接地鋼筋焊接問題、混凝土澆筑密實(shí)問題、承臺(tái)表面開裂等。為了有效消除類似通病,需針對(duì)性地制定相應(yīng)的管理措施,即完善基坑的排水系統(tǒng),對(duì)基坑積水進(jìn)行及時(shí)有效的抽排;提升作業(yè)人員的技能水平,增強(qiáng)其責(zé)任心,科學(xué)合理進(jìn)行人員分工和管理;嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和質(zhì)量管理規(guī)定對(duì)承臺(tái)進(jìn)行施工,嚴(yán)禁遺漏施工程序,施工完成后及時(shí)進(jìn)行承臺(tái)養(yǎng)護(hù),承臺(tái)模板拆除后及時(shí)進(jìn)行基坑回填。
耐久性砼施工要點(diǎn)在于施工前的質(zhì)量把控和施工過程的施工把控,即做好施工前檢驗(yàn)和施工過程檢驗(yàn)。
1)施工前檢驗(yàn)主要是根據(jù)施工要求和相關(guān)規(guī)定,在施工前做好原材料質(zhì)量把控檢驗(yàn)、配比把控檢驗(yàn)、耐久性把控檢驗(yàn)。原材料選擇是指通過對(duì)骨料、水泥等原材料進(jìn)行質(zhì)量把控檢驗(yàn),選擇滿足施工質(zhì)量要求的原材料?;跀M定的配合比對(duì)優(yōu)選的原材料進(jìn)行拌合,并對(duì)拌合物的性能、力學(xué)特性等進(jìn)行試驗(yàn),從中選擇更優(yōu)的配合比混凝土。最后對(duì)兩次優(yōu)選的配合比混凝土進(jìn)行耐久性檢驗(yàn),從而選擇最優(yōu)的符合施工設(shè)計(jì)要求的材料和配比。
2)施工過程檢驗(yàn)其實(shí)是施工前檢驗(yàn)的延續(xù)。為了避免耐久性砼質(zhì)量問題,在施工過程中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同條件和施工要求選擇合理的檢驗(yàn)方法,對(duì)施工材料和配比進(jìn)行日常檢驗(yàn)和把控。
地形地質(zhì)條件復(fù)雜,高墩多且跨河跨路等特殊條件下,特大橋梁的施工難度和安全壓力較大,為了確保安全順利施工,必須制定科學(xué)有序的施工方案以及相應(yīng)的施工保障組織措施,要根據(jù)施工環(huán)境和重點(diǎn)難點(diǎn),針對(duì)性地提出相應(yīng)的組織防護(hù)措施和預(yù)案,強(qiáng)化安全生產(chǎn)管理、強(qiáng)化科學(xué)技術(shù)組織、強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境保護(hù),并建立完善的工程質(zhì)量控制和監(jiān)測(cè)機(jī)制,對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),有效杜絕生產(chǎn)安全事故發(fā)生。