道路橋梁施工方案設(shè)計(jì)研究
——以絨壩大橋支架為例

湯 洪

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都 611130）

0 引言

道路橋梁施工方案設(shè)計(jì)是用來(lái)指導(dǎo)橋梁工程施工全過(guò)程中技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和組織等活動(dòng)的綜合性文件[1]。施工方案設(shè)計(jì)的任務(wù)就是針對(duì)橋梁工程施工的復(fù)雜性，根據(jù)橋梁工程產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，以及國(guó)家基本建設(shè)方針和各項(xiàng)具體的技術(shù)政策，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)計(jì)劃和設(shè)計(jì)的要求，提供各階段的施工準(zhǔn)備工作內(nèi)容，對(duì)人力、材料、機(jī)械、資金和施工方法等進(jìn)行科學(xué)合理的安排，協(xié)調(diào)施工中各施工單位、各工種之間、資源與時(shí)間之間、各項(xiàng)資源之間的合理關(guān)系[2]。在整個(gè)施工過(guò)程中，按照客觀的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)規(guī)律，作出科學(xué)合理的安排，并指導(dǎo)施工，以使工程施工取得相對(duì)最優(yōu)的效果。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

兩河口水電站庫(kù)周交通絨壩大橋及其引道段工程位于雅礱江中游，項(xiàng)目?jī)?nèi)控制性主體工程為絨壩大橋，大橋橫跨雅礱江，左岸連接甘孜州新龍縣，右岸連接甘孜州理塘縣。絨壩大橋起訖樁號(hào)為：K0+395.00～K0+728.00；主橋上部結(jié)構(gòu)為80 m+140 m+80 m三跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，左岸引橋?yàn)?×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋梁全長(zhǎng)333 m。主墩為雙薄壁墩，兩主墩高分別為82 m、72 m，基礎(chǔ)為承臺(tái)、群樁基礎(chǔ)；交界墩為單柱實(shí)體薄壁墩，基礎(chǔ)為承臺(tái)、群樁基礎(chǔ)；左岸橋臺(tái)為組合式橋臺(tái)，右岸橋臺(tái)為輕型橋臺(tái)，均為樁基礎(chǔ)。絨壩大橋上部箱梁采用單箱單室截面。頂板寬8 m，底板寬5 m，懸臂長(zhǎng)為1.5 m。箱梁根部梁高8.5 m，邊、中跨合攏段及邊跨現(xiàn)澆段梁高3 m，箱梁底板下緣按1.8次拋物線變化。各梁段底板厚從懸臂根部至懸澆段結(jié)束處為10～32 cm，期間按1.8次拋物線變化，邊、中跨合攏段及邊跨現(xiàn)澆段底板厚度均為32 cm。

該方案主要介紹邊跨現(xiàn)澆段施工，即19#塊（左、右岸）。為便于區(qū)分，大橋左岸為1#墩，右岸為4#臺(tái)。

1.2 施工平面布置

邊跨現(xiàn)澆段左右岸獨(dú)立施工，采用不同的支架形式。工程設(shè)項(xiàng)目駐地、工人宿舍、工地試驗(yàn)室、加工場(chǎng)、拌和站和預(yù)制場(chǎng)，生產(chǎn)生活設(shè)施齊全。分別修建便道通往左右岸邊跨施工點(diǎn)。

1#墩位置地形陡峭，場(chǎng)地狹窄，開挖平臺(tái)難度大，其19#塊采用少支架現(xiàn)澆。4#臺(tái)位置具備開挖平臺(tái)條件，其19#塊采用滿堂支架現(xiàn)澆。

1.3 技術(shù)保證條件

主梁19#塊采用少支架和滿堂支架現(xiàn)澆，支架設(shè)計(jì)需滿足以下要求：

（1）支架各受力桿件的強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。

（2）支架受載后各桿件的彈性擾度不大于計(jì)算跨度的L/400。

（3）支架受載后抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)不小于1.3。

（4）支撐腳手架綜合安全系數(shù)不少于2.2。

（5）支架模板按1.1箱梁自重預(yù)壓后，不得出現(xiàn)失穩(wěn)和變形過(guò)大，支架觀測(cè)點(diǎn)變形實(shí)測(cè)值與計(jì)算值偏差在運(yùn)行范圍內(nèi)。

2 施工計(jì)劃

2.1 施工進(jìn)度計(jì)劃

施工進(jìn)度計(jì)劃依據(jù)總體施工組織、主梁掛籃實(shí)際施工進(jìn)度和合龍段施工要求進(jìn)行編制。包括左右岸主梁現(xiàn)澆段施工進(jìn)度計(jì)劃，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)全橋合龍目標(biāo)，采取措施確保主梁邊跨合龍前完成19#塊全部施工內(nèi)容。

2.2 材料與設(shè)備計(jì)劃

該工程甲供材料和自購(gòu)材料均執(zhí)行進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)制度，并按規(guī)定見證取樣送檢。自購(gòu)材料采用招標(biāo)程序擇優(yōu)選擇供應(yīng)方。機(jī)械設(shè)備包括自有設(shè)備和租賃設(shè)備，按項(xiàng)目相關(guān)規(guī)定進(jìn)行管理。大型設(shè)備完善進(jìn)出場(chǎng)程序，特種設(shè)備證件齊全，并按特種設(shè)備有關(guān)規(guī)定進(jìn)行管理。

2.3 勞動(dòng)力計(jì)劃

該工程設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理部，分三級(jí)管理，為領(lǐng)導(dǎo)班子、部門和班組。按有關(guān)規(guī)定配備合格的專職安全員、質(zhì)檢員和技術(shù)員等。班組人員配置滿足進(jìn)度要求，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的特種作業(yè)配置特種作業(yè)人員。

3 施工工藝技術(shù)

3.1 工藝流程

邊跨現(xiàn)澆段施工工藝流程主要分支架搭設(shè)、箱梁施工、邊跨合龍和支架拆除4個(gè)階段。預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿主要在邊跨合龍段澆筑完成實(shí)施。邊跨現(xiàn)澆段澆筑完成后，仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)全程保護(hù)支架的完整性和穩(wěn)定性，直至合龍段完成。

3.2 施工方法

3.2.1 支架設(shè)計(jì)

左岸現(xiàn)澆段（1#墩）地形陡峭，場(chǎng)地狹窄，平臺(tái)開挖難度大，采用鋼管少支架。支架支撐在承臺(tái)上，上部為半懸臂式，如圖1所示。右岸現(xiàn)澆段（4#臺(tái)）場(chǎng)地大，可開挖形成平臺(tái)，利用平臺(tái)搭設(shè)滿堂腳手架。左岸現(xiàn)澆段利用特制卸荷塊在拆除時(shí)卸落支架，右岸支架直接利用腳手管的頂托和底托卸落支架，如圖2所示。

圖1 左岸現(xiàn)澆段支架簡(jiǎn)圖

圖2 右岸現(xiàn)澆段支架簡(jiǎn)圖

3.2.2 場(chǎng)地開挖及硬化

左岸采用少支架方案，起重作業(yè)量大。施工時(shí)將承臺(tái)周邊進(jìn)行開挖和平整，用于吊車支腿和材料臨時(shí)存放。對(duì)便道進(jìn)行修整，保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸安全。

右岸采用滿堂支架。施工時(shí)將橋臺(tái)前端開挖成平臺(tái)，寬度較滿堂架大1 m以上。利用挖機(jī)開挖，人工配合修整。平臺(tái)要求表面水平，基面開挖避免破壞原地層?；骈_挖到位后，基底不得存在松散土層，否則應(yīng)進(jìn)行夯實(shí)，要求承載力不少于250 kPa。開挖后發(fā)現(xiàn)基底出現(xiàn)卸荷新增裂縫，或存在滑塌征兆，應(yīng)報(bào)告相關(guān)方商議處理。

右岸場(chǎng)地開挖完成后，及時(shí)進(jìn)行場(chǎng)地硬化。硬化前基底不得被雨淋。硬化采用100 mm厚C15混凝土，坍落度120～140 mm。要求混凝土面水平，高差不大于10 mm?；炷脸跄霸跐M堂架預(yù)留斜撐位置插入鋼筋頭，采用150 mm長(zhǎng)Φ18 mm螺紋鋼。混凝土終凝后，及時(shí)進(jìn)行覆蓋或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)。澆筑兩天后才能壓重載。

3.2.3 支架搭設(shè)

（1）左岸支架。左岸支架采用3φ630*10 mm鋼管立柱，HN600*200 H型鋼和321貝雷片作主梁，分配梁采用I20a和I10工字鋼，縱橫聯(lián)采用I40a工字鋼。箱梁翼緣板下和內(nèi)模采用φ48*3.5 mm扣件式腳手架。支架和承臺(tái)及墩柱采用預(yù)埋件連接成整體。鋼管立柱與承臺(tái)間連接的預(yù)埋件一律采用錨筋式，錨板采用16 mm和20 mm厚Q235鋼板，錨筋HRB400Φ25 mm和Φ22 mm螺紋鋼。錨筋間距不得少于150 mm，錨筋長(zhǎng)度不少于70 cm和80 cm。鋼管立柱宜采用整根鋼管。為增加鋼管的穩(wěn)定性和剛度，根部灌注1 m的C20混凝土。立柱的中部和頂部分別采用I20a、I40a工字鋼與連接1#交界墩可靠焊接。

（2）右岸滿堂架。右岸滿堂架采用扣件式腳手管，型號(hào)為φ48*3.5 mm。立桿縱向間距為0.6 m，橫向0.4～0.9 m，水平桿層距0.3～1.2 m。按規(guī)定設(shè)置剪刀撐。為確保支架橫向穩(wěn)定，在兩側(cè)設(shè)置雙排斜撐。斜撐桿底部需與預(yù)埋件連接。

滿堂架立桿安裝確保垂直，不宜出現(xiàn)接頭，否則采用幫短桿加固。水平桿隨立柱分層搭設(shè)，剪刀撐和斜撐與立桿連接規(guī)范。

3.2.4 模板

邊跨現(xiàn)澆段內(nèi)外均采用木模板。面板采用15 mm膠合板，質(zhì)量要求至少為5層板。背肋采用100*100 mm木方。

面板采用機(jī)械切割，接縫需采用模板膠封閉。背肋接長(zhǎng)采取搭接。雙層木方應(yīng)將兩端釘牢。環(huán)向背肋應(yīng)釘成整體。背肋鋪裝應(yīng)拉線調(diào)平，以確保面板安裝平整度滿足規(guī)范要求。

側(cè)模設(shè)三層對(duì)拉桿，均采用φ16 mm定制絲桿，絲扣采用配套產(chǎn)品。底層拉桿與鋼筋相連，二、三層拉桿與內(nèi)模對(duì)拉。端模與側(cè)模材料相同，設(shè)4層對(duì)拉桿，均與鋼筋相連。

3.2.5 預(yù)壓

左岸支架（1#墩）高17.5 m，集中線荷載375 kN/m，風(fēng)險(xiǎn)規(guī)模大，箱梁施工前應(yīng)對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓?？紤]現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件限制，支架支撐在墩柱和承臺(tái)上，采用反拉模擬預(yù)壓。反拉系統(tǒng)由底部反拉梁、頂部錨固梁和張拉設(shè)施組織。反拉梁采用3I40b型鋼焊接在鋼管底部距承臺(tái)1.2 m高位置，為減少鋼管應(yīng)力，對(duì)鋼管立柱底部2.0 m范圍內(nèi)進(jìn)行加固。錨固梁采用2拼321貝雷片，橫橋向作用在支架上的箱梁重心位置，達(dá)到模擬真實(shí)荷載的目的[3]。錨固梁的錨固采用扁形夾片式錨具。共設(shè)兩個(gè)反拉點(diǎn)。張拉系統(tǒng)由2臺(tái)400 t千斤頂和16根φ15.2鋼絞線組成。一臺(tái)油泵加壓，保證左右同時(shí)受力。

（1）預(yù)壓荷載。預(yù)壓采用110%結(jié)構(gòu)和模板自重的對(duì)應(yīng)荷載，根據(jù)計(jì)算，預(yù)壓荷載為3 015 kN。反拉預(yù)壓利用千斤頂在支架內(nèi)形成對(duì)等內(nèi)力，模擬作用在支架頂?shù)呢Q向荷載，間接達(dá)到支架預(yù)壓的目的。

（2）預(yù)壓監(jiān)測(cè)。為確保預(yù)壓安全，預(yù)壓分級(jí)進(jìn)行，分批監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋。共設(shè)3組位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為墩頂支座處、箱梁重心處和箱梁前端，每組2個(gè)點(diǎn)，位于腹板中心。預(yù)壓過(guò)程中采用全站儀對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)。

（3）預(yù)壓步驟。為確保預(yù)壓安全，預(yù)壓嚴(yán)格按照以下步驟和要求進(jìn)行。第一，采用25 t千斤頂在支架頂部對(duì)鋼絞線進(jìn)行逐根初張拉，張拉力為20 t（可分兩次到位），對(duì)稱進(jìn)行，測(cè)量初讀數(shù)；第二，采用400 t千斤頂，按設(shè)計(jì)荷載40%、60%、80%加壓張拉，每級(jí)到位后穩(wěn)壓5 min，觀察情況并測(cè)量讀數(shù)；第三，采用400 t千斤頂加壓至100%，穩(wěn)壓60 min，觀察情況并測(cè)量讀數(shù)；第四，繼續(xù)加壓至110%，穩(wěn)壓30 min，觀察情況并測(cè)量讀數(shù)；第五，回油減壓，拆除設(shè)備，對(duì)支架進(jìn)行全面檢查；第六，收集和分析資料，形成報(bào)告，確定預(yù)抬高量。

預(yù)壓過(guò)程采用張拉力和伸長(zhǎng)量雙控，嚴(yán)禁超載。理論總伸長(zhǎng)量為12 cm，分級(jí)預(yù)壓時(shí)實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論值偏差超過(guò)6%，應(yīng)立即回油減壓，查明原因。預(yù)壓加載至80%設(shè)計(jì)荷載后，應(yīng)撤離墩頂人員。

3.2.6 混凝土澆筑

左岸19#塊節(jié)段C55泵送混凝土總體澆筑順序原則為：縱橋向，采用從支座往懸臂端分層階梯推進(jìn)式澆注；橫橋向，采用從腹板倒角及底板→腹板→頂板的順序左右半幅對(duì)稱澆筑，第一層澆筑高度為0.7 m，第二層澆筑高度為1.7 m，第三層澆筑高度為0.6 m。

3.2.7 安全通道

左右岸支架均需搭設(shè)安全通道。安全通道采用扣件式腳手架搭設(shè)，與墩柱或橋臺(tái)連接。通道采用Z字形斜梯，踏步高度16～20 cm，寬度不少于20 cm。斜梯扶手高度1.2 m，采用密目網(wǎng)封閉。左岸支架安全梯外側(cè)采用密目網(wǎng)全封閉。安全梯按5 m一層設(shè)水平安全兜網(wǎng)。

3.3 工序檢查驗(yàn)收

根據(jù)該工程高大支架施工的特點(diǎn)，為確保施工安全，鋼筋、模板、預(yù)應(yīng)力、混凝土等常規(guī)工序按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)收，另外，特殊工序應(yīng)履行該方案要求的驗(yàn)收程序。特殊工序檢查必須形成記錄，責(zé)任人簽字后才能進(jìn)入下道工序。

4 風(fēng)險(xiǎn)源與其他管理事項(xiàng)

為充分辨識(shí)危險(xiǎn)源，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域、辦公場(chǎng)所及其相關(guān)活動(dòng)區(qū)域內(nèi)存在的不安全因素，對(duì)容易導(dǎo)致高空墜落、物體打擊、觸電、起重傷害、坍塌、火災(zāi)、職業(yè)病等方面的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)、評(píng)價(jià)（包括進(jìn)入作業(yè)場(chǎng)所的相關(guān)人員的活動(dòng)、使用的設(shè)備、設(shè)施和物資等）。通過(guò)施工過(guò)程的危險(xiǎn)源進(jìn)行分析，主要的危險(xiǎn)源包括：起重作業(yè)、支架安裝拆除、鋼筋綁扎、模板安裝拆除、混凝土澆筑。針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)可能導(dǎo)致難以接受的生產(chǎn)安全事故的危險(xiǎn)源，提出相應(yīng)的安全預(yù)控措施包括起重作業(yè)、支架搭設(shè)、鋼筋綁扎、模板安裝、拆除，混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸，混凝土澆筑[4]。此外還有施工安全保障措施、文明與環(huán)境保護(hù)措施、應(yīng)急預(yù)案制定等需要一并在施工方案設(shè)計(jì)中綜合考慮的內(nèi)容。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)構(gòu)筑物所處的不同周邊環(huán)境，針對(duì)性地編制專項(xiàng)施工方案，專項(xiàng)施工方案設(shè)計(jì)規(guī)劃和部署既是道路橋梁工程全部的施工生產(chǎn)活動(dòng)，又是對(duì)施工全過(guò)程實(shí)行科學(xué)管理的重要手段。有了專項(xiàng)施工方案，就可以按事先設(shè)計(jì)好的程序組織生產(chǎn)活動(dòng)，建立正常、有效的施工秩序，可以使項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)和作業(yè)班組對(duì)施工活動(dòng)做到心中有數(shù)，預(yù)計(jì)到施工過(guò)程中可能發(fā)生的各種情況，事先做好準(zhǔn)備，主動(dòng)調(diào)整施工中的薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題，保證施工的順利進(jìn)行，可以為橋梁工程施工的節(jié)奏性、均衡性和連續(xù)性提供最優(yōu)方案，從而使施工以最低的成本取得最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。