跨高速公路箱梁橋大跨徑支架施工

毛元坤，廖彬

（南昌路興交通工程監(jiān)理咨詢有限公司，江西 南昌 330077）

1 工程概況

一高架橋第28聯(lián)現(xiàn)澆箱梁跨越某高速公路，該高架橋全長264.3m，上部按照現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁設計，下部為柱式墩群樁。橋梁共包括左右兩幅，每幅三聯(lián)，依次為2×30m,2×32m,（35+39+35+39）m，左幅第一聯(lián)和第二聯(lián)橋寬13m，第三聯(lián)橋梁寬度從13m向17.5m漸變；右幅第一聯(lián)橋寬13m，第二聯(lián)橋梁寬度從19.8m向17.5m漸變，第三聯(lián)橋梁寬度從17.5m向13m漸變。該橋梁上部主梁為設計梁高2.2m、頂板厚0.25～0.45m、底板厚0.25～0.65m、中腹板厚0.45m的單箱單室預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。橋址處地表為第四系沖洪積碎屑沉積物層，其中的填土層揭示厚度為2.2～12.8m，主要為含角礫和碎石的黃褐色粉土，允許地基承載力為100kPa。

由于該高速公路車流量大，為避免高架橋現(xiàn)澆箱梁施工對公路交通運行造成的不利影響和擾動，確保公路運行安全，在高架橋現(xiàn)澆箱梁施工過程中主要采用“鋼管+貝雷梁”的跨越方式，在施工平臺上搭設設計高度為2.0m的塔式支架進行跨越結構實際高度調(diào)節(jié)，確保門洞實際通行高度不低于5.2m。該工程上跨既有高速公路門洞在設計過程中避開了全部通行車道，占用應急車道和中央分隔帶。順公路向門洞支架總設計寬11.25m，覆蓋3條車道；逆公路向門洞支架總設計寬15.25m，覆蓋包括此處互通匝道在內(nèi)的4條車道。門洞主要以寬100cm、高120cm、節(jié)段長7m的C20混凝土配筋作為基礎，并預埋法蘭盤，通過螺栓將法蘭盤和426mm@8mm鋼管樁連接，并墊設細砂找平層。在鋼管樁頂面開設槽口后安裝2榀45工字鋼為門洞橫梁，橫梁上設計位置還應安裝由45cm花窗按1.1m間距成組的貝雷梁，同時在橫梁頂部焊接16工字鋼以鎖緊貝雷梁結構。將12槽鋼按照1.0m間距放置在貝雷梁上部，頂面通過16mm鋼筋點焊固定，同時還應將模板、槽鋼、方木和支架等系統(tǒng)設置在槽鋼上部。

2 支架施工

2.1 地基處理

地基處理段長度為橋梁長度，寬度為橋梁邊線超出1.0m，該區(qū)域地勢平坦，無溝涌、無泥塘，但是淤泥層厚度較大，為保證支架的穩(wěn)定性，必須在支架施工前結合地基承載力試驗結果，分別換填碎石墊層，按照地面標高碾壓平整密實，并在墊層上澆筑厚度為20cm的C15混凝土進行硬化處理，在混凝土結構層之上按設計要求澆筑支墩基礎。立桿底部必須增設方木墊板，避免發(fā)生不均勻沉降；完成支架搭設后必須按照箱梁自重1.05～1.10倍的預壓重量進行預壓試驗，以消除地基和支架非彈性變形，等沉降穩(wěn)定后再進行上部施工。

此外，樁基及承臺施工時均設置有泥漿池，且基坑處存在大面積軟弱土基，為此還必須對泥漿池、軟土區(qū)域等進行碾壓，使其承載力至少達到150kPa，此后鋪筑厚度為100cm的石渣和10cm的石粉。鋪筑寬度必須伸出最外側支架至少100cm，并按照0.5%的坡度從中間向兩邊增設單向橫坡。按照30cm寬、30cm深的尺寸，在坡腳處挖設排水溝，通過砂漿抹面，按照30cm間距增設引水口。

2.2 門洞搭設

根據(jù)設計要求擴大基礎布置，將?20mm錨固筋預埋在混凝土基礎中并通過長60cm、寬60cm、厚1cm的鋼板進行鋼管立柱連接固定，同時按照縱向通長設置鋼筋籠，以達到整體受力的目的。按照以上設計，所形成的混凝土基礎單元長7.0m、寬1.0m、高1.2m。

門架立柱高度均值為4.0m，全部使用?426mm鋼管；底板和腹板區(qū)域橫向間距為3.5m，按照箱梁結構實際受力情況進行鋼管樁擺放，避免寬度出現(xiàn)誤差，不利于上層鋪設。鋼管樁安裝的過程中，必須保證鋼板之間緊密貼合，事先通過細砂找平，將鋼管樁安裝后的頂面偏位控制在±2.0cm以內(nèi)，垂直度誤差控制在3%以內(nèi)。在每排鋼管樁頂端開設30cm寬的凹槽，深度則根據(jù)45工字鋼實際掛線情況確定和調(diào)整；門架立柱間橫連通過20槽鋼和斜撐完成，貝雷梁壓帶采用12槽鋼，保證壓帶和系梁方向相同。每4片貝雷梁通過鋼管上下焊接。門洞主梁采用貝雷梁，系梁為雙45b工字鋼焊接結構，并順著主線設置；12槽鋼雙拼組成的分配梁按照1.0m間距與貝雷架垂直設置，上部再安裝塔式支架結構。

該大跨徑支架施工跨越既有高速公路，為避免施工過程影響和擾亂高速公路正常通行，必須將貝雷梁頂部所安裝的12槽鋼伸出橋梁投影線2.0m，用作防護平臺，同時將鐵皮和厚2.0cm的木板平鋪在12槽鋼之上，在所設置的高度為1.3m的臨邊護欄上掛設密目網(wǎng)。大跨徑門洞支架除采用“軟+硬”的防撞措施外，還應增設合理完善的限速警示標識，在門洞全長區(qū)段內(nèi)設置石馬和夜間照明設施。

3 模板施工及支架預壓

3.1 模板施工

該大跨徑支架主要采用2cm厚、2.45m長、1.22m寬的竹膠板，將竹膠板拼裝整齊后通過泡沫膠帶填充拼縫。底模兩側寬度均應比箱梁底板邊線超出6～10cm，為固定側模提供條件。外側模所用竹膠板尺寸與內(nèi)模竹膠板一致，以方木楞為內(nèi)模背板，按照50cm的間距設置，將鋼管支撐沿內(nèi)模內(nèi)部橫縱向設置，并在內(nèi)外側模之間增設拉桿，確保模板體系穩(wěn)定。

箱梁模板應采用黑膠板，縱梁加勁采用方木材料，通過騎馬釘連接方木和模板，并將兩者搭接寬度控制在1.0m以上。根據(jù)《公路橋梁施工技術規(guī)范》（JTG F50—2017）及驗收標準對模板拼接情況進行檢查，確保模板及拼縫填充所用雙面泡沫膠材料性能質(zhì)量符合要求，錯縫處密合[1]。將空隙處通過刮膩子粉的做法進行美縫處理，并將模板錯縫處空隙長寬分別控制在2mm和1mm以內(nèi)，且不存在漏漿現(xiàn)象。對于每個封閉的箱室，均應按設計要求及模板尺寸開設長2.5m、寬1.5m的預留孔，保證單塊模板和施工人員能順利進出。模板拆除過程中，箱室內(nèi)混凝土水化熱溫度較高，必須控制操作時間。在結束模板拼接后，必須將模板表面零散木塊、碎渣等雜物清除干凈，安裝好鋼筋后，將碎渣、焊絲等清除。

3.2 支架預壓

在完成支架搭設及底模板鋪設后，為防止混凝土澆筑施工過程中出現(xiàn)支架沉降，消除地基及支架塑性變形，準確得到地基和支架彈性變形量，必須進行支架預壓。在預壓過程中，按照支架結構上部混凝土重量的分布情況均勻布置砂袋，使加載重量為實際載荷量的1.2倍，砂袋密度按照1.5t/m3確定。

加載開始前先沿地基及底模板支點及梁跨L/4,L/2,3L/4等截面位置進行觀測點布置（L為跨徑），進行預壓前后及卸荷后實際高程的測量[2]。在預壓過程中，加強支架底座沉降、底板沉降、卸荷后底板可恢復量等數(shù)據(jù)的觀測及記錄，便于區(qū)分支架可恢復變形和不可恢復非彈性變形，并據(jù)此調(diào)整標高。砂袋加載順序應與混凝土澆筑施工順序一致，并分3次進行，每次加載重量均為混凝土結構總重的1/3，每次加載結束后均應進行支架沉降觀測，直至穩(wěn)定。觀測頻次為加載后第1天間隔6h，此后間隔12h；預壓期為3d，并根據(jù)實際沉降進行提前或推后調(diào)整，卸荷24h并待支架沉降穩(wěn)定后進行觀測。

預拱度為支架彈性變形、地基彈性變形及梁體撓度之和，底模最大預拱度應設置在梁體跨中，并遵循拋物線變化趨勢，以所測算出的各點底模預拱度值為依據(jù)，借助現(xiàn)澆梁鋼模板頂板調(diào)整底模。待支架狀態(tài)穩(wěn)定后，逐層卸除砂袋，全部卸除后進行底模標高測量，并計算地基及支架結構的彈性變形量，根據(jù)測算結果繪制彈性變形曲線[3]，據(jù)此進行模板預拱度調(diào)整。在結束預壓及模板預拱度調(diào)整后，還應再次進行模板和支架結構牢固性檢查，重新擰緊松動的扣件。

4 混凝土施工

該高架橋箱梁應從跨中開始向兩端分段分層澆筑，上層混凝土澆筑必須在下層混凝土未達到初凝狀態(tài)前進行。在每次澆筑開始前應處理好分段接縫，保證預應力管道按設計要求精準對接和綁扎；首次進行箱梁底板和腹板混凝土澆筑時必須澆筑至倒角位置，澆筑高度應分別高出底板頂和腹板頂1～2cm，對接觸面鑿毛處理后再進行箱梁頂板澆筑施工。在該高架橋箱梁澆筑施工過程中，同樣在各箱室頂板上預留出長2.5m、寬1.5m的施工人孔。以齒板為邊模板，按要求綁扎完鋼筋后將人孔周圍鋼筋破除，將鋼筋網(wǎng)面彎折，并將腹板內(nèi)模等材料全部拆除。在封閉人孔的過程中，應將之前彎折的鋼筋網(wǎng)面扳回，增設小鋼筋后焊接牢固，并保證焊縫飽滿。

澆筑混凝土前，還應通過吹風機或高壓水槍將模板內(nèi)雜物、塵土徹底吹除，并再次全面檢查模板拼接的嚴密性、鋼筋埋設位置、預埋件尺寸等?；炷翝仓雍癜?0cm設置，澆筑時應先在各孔中心處放料，再從中心向兩端對稱澆筑，以保證支架明確受力。澆筑期間將振搗棒振搗時間控制在30s左右，并根據(jù)施工實際調(diào)整振搗時間，保證澆筑密實。

在混凝土澆筑全過程中必須安排測量人員對支架垂直度、支架沉降等情況進行實時監(jiān)測，如果實際數(shù)據(jù)超出設計值，必須暫停澆筑，盡快查明原因并糾正后恢復澆筑施工。如遇模板漏漿，可通過海綿條和防水膠帶堵塞漏洞。對于程度較為嚴重的爆模和脹模，應暫?；炷翝仓螅瑢瓧U連接情況進行全面檢查，并重新加固模板后減緩澆筑速度，以減小對模板的沖擊。頂板混凝土澆筑前應將標高帶焊接在梁面頂部，控制好澆筑高度及收面高度后開始澆筑，通過人工方式初平收面，并將提漿棍按壓在標高帶上進行表面提漿。此后再由人工通過3m直尺收面。

在環(huán)境溫度較高的情況下，混凝土達到初凝狀態(tài)前必須灑水養(yǎng)護。該高架橋現(xiàn)澆箱梁結構采用泵送混凝土，膠凝材料使用量較大，水化熱較大，為避免出現(xiàn)溫度裂縫和干縮裂縫，必須在完成混凝土澆筑后覆蓋土工布和塑料薄膜養(yǎng)生，灑水次數(shù)應視混凝土表面濕潤情況而定。

5 支架卸除

待箱梁混凝土達到設計抗拉強度后進行預應力張拉和壓漿，封端后拆除支架。該高架橋箱梁大跨徑支架拆除時，先拆除模板縱梁和型鋼橫梁，再拆除頂托、碗扣支架、鋼管樁及擴大基礎，最后拆除底托和方木。為簡化支架及門洞系統(tǒng)拆除過程，應按照從跨中開始對稱向兩端的次序先拆卸翼板再拆除底板；從跨中開始逐步將支架向兩端卸落，并保證支架和門洞卸除過程均勻、對稱、有序地進行。就拆除細節(jié)而言，應旋轉塔式支架上的把手后使頂托松脫，將頂托下放20cm，再逐塊敲除方木和模板，使箱梁底部脫離后從側面將模板拉出，借助吊車將模板吊放至地面平放。將側模間的拉桿松脫后敲除模板，同樣通過吊車吊放至地面。將頂托繼續(xù)下放20cm，通過吊車和人工相結合的方式將12槽鋼拖出并吊放至地面堆放。將支架移出后整組拖拽貝雷梁，在吊車和人工配合下整組吊放至地面，在地面完成拆解。通過吊車吊住鋼管樁頂部，由人工將固定件松開后集中堆放。

6 結語

綜上所述，采用“鋼管+貝雷梁”組合形式的大跨度門洞上跨既有高速公路現(xiàn)澆箱梁施工，能有效避免對既有公路通行能力的影響。該跨高速公路高架橋現(xiàn)澆箱梁大跨徑支架施工結束后，對整個支撐體系沉降進行了持續(xù)觀測。觀測結果表明，大跨徑門架彈性變形量和非彈性變形量均未超出預測范圍，支架模板拆除后箱梁線形優(yōu)美，且混凝土結構未出現(xiàn)任何裂縫。該工程所設計的大跨徑支架結構合理，由工字鋼橫縱梁和鋼管立柱所構成的門洞支架形式簡單、施工方便，受力均勻穩(wěn)定，完全能保證下穿高速公路不中斷交通情況下跨線箱梁施工過程的順利進行。