紅樹林保護(hù)區(qū)域海上現(xiàn)澆箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

李耀同，曹劍平

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

紅樹林作為陸海交界重要的海洋濕地生態(tài)系統(tǒng)，是白鷺等國家保護(hù)動植物重要的棲息地[1]。因其具有重要的生態(tài)保護(hù)價值，相對于常規(guī)現(xiàn)澆箱梁施工工程，紅樹林保護(hù)區(qū)域現(xiàn)澆箱梁施工對環(huán)保和施工精度要求更高、難度更大。文章以龍門大橋揚帆立交A、B匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工為例，介紹紅樹林保護(hù)區(qū)域現(xiàn)澆箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

龍門大橋揚帆立交位于廣西壯族自治區(qū)欽州市欽州港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。其A匝道橋共19跨，分為6聯(lián)，跨徑布置為(25+30+30)m+4×30 m+(38+65+38)m+(38+65+38)m+3×30 m+(2×30+25)m，上部結(jié)構(gòu)第一、二、五、六聯(lián)采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，第三、四聯(lián)采用鋼混組合梁，下部結(jié)構(gòu)橋臺采用U型臺，橋墩采用花瓶式墩和方墩，采用樁基礎(chǔ)。B匝道橋共15跨，分為5聯(lián)，跨徑布置為3×30 m+(25+2×30)m+4×30 m+3×30 m+3×30 m，橋梁單幅布置，上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋臺采用U型臺，橋墩采用花瓶式墩和方墩，采用樁基礎(chǔ)。

揚帆立交A匝道第二、五、六聯(lián)上構(gòu)及B匝道全橋為等截面單箱單室梁，梁高1.8 m，梁寬10.5 m，最大橫坡為5%；第一聯(lián)為單箱雙室梁，梁寬自底板處由5.5 m加寬至7 m，梁高1.8 m不變，最大橫坡為2%。其中A匝道第一聯(lián)和B匝道第二聯(lián)現(xiàn)澆箱梁處于紅樹林生長區(qū)域內(nèi)，采用“大鋼管鋼平臺+盤扣支架”組合方式施工。

2 現(xiàn)澆箱梁施工關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程見圖1。

圖1 現(xiàn)澆箱梁施工流程圖

2.1 施工鋼平臺搭設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 鋼平臺設(shè)計理念及施工流程

一般海上現(xiàn)澆箱梁臨時施工平臺是先搭設(shè)樁基、墩柱等橋梁下構(gòu)臨時施工平臺，待橋梁下構(gòu)施工完成后拆除下構(gòu)施工平臺，再進(jìn)行現(xiàn)澆箱梁施工平臺搭設(shè)。臨時施工平臺的反復(fù)安拆耗時費工，且對紅樹林區(qū)域的擾動頻率過高，對紅樹林生物生存造成一定影響。在臨時施工鋼平臺的設(shè)計階段，為減少臨時施工平臺的安拆頻率，項目對橋梁上下構(gòu)臨時施工平臺進(jìn)行整合、優(yōu)化，即綜合考慮橋梁上下構(gòu)施工空間，合理安排鋼管樁的位置。

具體施工流程為：承臺與承臺之間的鋼管樁以現(xiàn)澆箱梁鋼平臺鋼管樁位置布設(shè)，在樁基、承臺位置設(shè)置一排鋼管樁并搭設(shè)鋼平臺用于樁基施工，樁基施工完成后，拔除靠近樁基這排鋼管樁以及貝雷片、橋面板，進(jìn)行承臺、墩柱施工，承臺澆筑前在承臺對應(yīng)位置預(yù)埋鋼板，用于后續(xù)現(xiàn)澆箱梁鋼平臺鋼管樁連接。橋梁下構(gòu)完成后，將承臺位置預(yù)埋板與鋼管樁焊接，鋪設(shè)貝雷片，形成現(xiàn)澆箱梁施工平臺。如圖2所示。

圖2 一跨現(xiàn)澆箱梁平臺鋼管樁與貝雷片布置示意圖

在橋梁下構(gòu)施工過程中，每一跨只有3根鋼管樁拆除，大大降低了施工平臺的安拆頻率，減少了對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的影響。樁基、承臺的施工周期較長，施工過程中臨時施工鋼平臺經(jīng)機(jī)械、材料等重物作用，其臨時沉降基本到位，有利于現(xiàn)澆箱梁施工的精度控制，滿足紅樹林保護(hù)區(qū)域施工環(huán)保和施工精度要求。

2.1.2 鋼平臺搭設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

水上鋼管支架基礎(chǔ)采用φ630 mm×10 mm鋼管樁基礎(chǔ)，采用履帶吊和DZ90振樁錘插打，采用雙拼25a槽鋼平聯(lián)型鋼進(jìn)行連接，然后安裝雙拼或三拼40工字鋼樁頂橫梁，逐跨架設(shè)貝雷梁和上分配梁。如圖3所示。

圖3 水中鋼管支架下部構(gòu)造圖(m)

2.1.2.1 鋼管樁加工

鋼管樁作為施工平臺主要承重構(gòu)件，其接長施工十分關(guān)鍵。鋼管樁接長先進(jìn)行鋼管樁連接處焊接，要求全部滿焊，焊接完成后，再在連接處貼板焊接加固，要求鋼板厚度≥10 mm，鋼板塊數(shù)≥4。焊接過程中要保證焊縫的厚度和長度，檢查焊縫的外觀質(zhì)量，及時清理表面的熔渣、金屬飛濺物；如不符合要求，應(yīng)補(bǔ)焊或打磨，修補(bǔ)后的焊縫應(yīng)光滑圓順。同時焊接過程中要嚴(yán)格控制鋼管樁的對接，確保連接后的鋼管軸線一致。如圖4所示。

圖4 鋼管樁接長示意圖

2.1.2.2 紅樹林區(qū)域鋼管樁插打施工關(guān)鍵技術(shù)

(1)紅樹林區(qū)域鋼管樁使用“插針法”施工。在測量放樣確定管樁位置后，根據(jù)現(xiàn)場紅樹林的分布情況，通過定位導(dǎo)向架配合實時測量，精準(zhǔn)定位插打鋼管樁，保證一次定位插打鋼管樁的成功率，減少施工過程中鋼管樁對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的擾動。

(2)鋼管樁垂直度控制：測量放樣出每根鋼管樁位置，使用定位架以便鋼管樁插打時確保樁的位置和垂直度。需要注意的是，導(dǎo)向架和鋼管樁之間需要留有一定空間，否則在插打過程中容易使鋼管樁產(chǎn)生超過容許值的拉力或扭矩。鋼管樁插打過程中，管樁的垂直度除了通過定位架確定外，還可安排專人在不同位置和角度使用鉛錘等參照物對比正在插打的鋼管樁，指揮操作人員隨時調(diào)整鋼管樁的插入角度，保證管樁的垂直度。

(3)鋼管樁插打情況判斷：鋼管樁插打前，提前檢查施工機(jī)械，調(diào)試振動錘，使振動錘和夾具與樁頂連接牢固。先利用管樁自重沿導(dǎo)向架中心下沉，然后開啟振動錘使管樁下沉。當(dāng)鋼管樁下沉速度與理論計算值相差不多，且振動幅度符合要求時，即可認(rèn)為滿足要求。插打過程中還可加入貫入度法進(jìn)行雙控，貫入度控制在6 cm/min，振幅為0.35 cm，振動最小速度為50 cm/s。若插打過程中出現(xiàn)異常情況，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。確保鋼管樁處于最佳狀態(tài)。

(4)每根鋼管樁的下沉要一氣呵成，插打的間歇時間不能過長，以免樁周土恢復(fù)，繼續(xù)下沉困難。每次振動持續(xù)時間長短需要根據(jù)不同機(jī)械和不同的地質(zhì)情況經(jīng)過試驗確定，時間太短，土的結(jié)構(gòu)未被破壞，過長則易發(fā)生樁底卷板、振動錘部件易遭破壞。一般振動持續(xù)時間為10～15 min。

2.1.2.3 承臺上鋼管柱安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

承臺澆筑前，對預(yù)埋鋼板(見下頁圖5)位置測量放樣、固定，并用水平尺量測保證鋼板水平放置。下構(gòu)施工完成后，進(jìn)行鋼管立柱和預(yù)埋基礎(chǔ)的連接，連接采用預(yù)埋鋼板焊接形式，預(yù)埋鋼板下設(shè)置預(yù)埋筋，以保證鋼管與基礎(chǔ)的可靠連接。鋼管與預(yù)埋鋼板連接采用4塊(100 mm×100 mm×10 mm)三角形綴板進(jìn)行焊接，焊縫厚度≥8 mm，以保證鋼管與預(yù)埋鋼板連接的整體穩(wěn)固性。在鋼管立柱安裝時用水平尺量測保證垂直度。

圖5 承臺預(yù)埋件設(shè)計圖

2.1.2.4 貝雷片及上分配梁施工安裝關(guān)鍵技術(shù)

(1)相對于預(yù)制梁，現(xiàn)澆箱梁梁體轉(zhuǎn)彎半徑較小，臨時鋼平臺涉及轉(zhuǎn)彎位置貝雷片存在交錯布置的情況，這對現(xiàn)場施工精度要求較高，貝雷片布置要按照圖紙嚴(yán)格放樣布設(shè)。貝雷片布置原則：中跨貝雷片豎桿應(yīng)正立在下分配梁雙拼工字鋼中心；邊跨貝雷片安裝，應(yīng)優(yōu)先保證靠近承臺側(cè)貝雷梁豎桿正立于雙拼工字鋼中心；對于豎桿無法正立在下分配梁的位置，應(yīng)增設(shè)豎向立桿對該位置進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。如圖6所示。

圖6 鋼平臺轉(zhuǎn)彎處貝雷片布置圖

(2)貝雷片安裝到位后，用U型鋼扣將貝雷片鎖在樁頂橫梁上，防止貝雷片發(fā)生橫向位移。U型鎖扣與樁頂橫梁焊接時應(yīng)避免焊接作業(yè)的電弧將貝雷片灼傷。使用過程中需不定期檢查接頭焊縫，如有斷裂要及時補(bǔ)焊。如圖7所示。

(3)上分配梁為雙拼[14槽鋼，按設(shè)計間距布設(shè)在貝雷片上。現(xiàn)場施工過程中，要求用墨線標(biāo)注出每根上分配梁的主要受力位置，保證上分配梁中心與立桿中心重合，確保支架安全性。若存在現(xiàn)場材料長度與設(shè)計要求長度不同需要搭接時，注意避免立桿出現(xiàn)懸挑情況，靠近立桿側(cè)分配梁要搭在貝雷片上。

圖7 U型扣鎖設(shè)計圖(mm)

2.2 現(xiàn)澆箱梁支架搭設(shè)施工關(guān)鍵技術(shù)

(1)支架安裝前，檢查桿件、方木外觀質(zhì)量，檢查桿件有無彎曲、裂縫、斷裂，方木有無蟲蛀、腐爛、泡軟等現(xiàn)象。頂托要求選用有三角加勁板的頂托(見圖8)，避免U型托撐在受力過程發(fā)生局部失穩(wěn)。

圖8 加勁頂托示意圖

(2)支架搭設(shè)每完成一個步驟，應(yīng)及時校正水平桿步距、立桿的縱橫距、立桿的垂直偏差和水平桿的水平偏差，要保證立桿的垂直偏差不大于架體高度的1/500，且應(yīng)≤50 mm。檢查插銷是否上緊。

3 結(jié)語

龍門大橋揚帆立交A、B匝道現(xiàn)澆箱梁施工因涉及紅樹林保護(hù)區(qū)域，對環(huán)保和施工精度要求較高，需從細(xì)節(jié)出發(fā)，創(chuàng)新地將下構(gòu)平臺與箱梁施工平臺相結(jié)合，現(xiàn)場需嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙施工。鋼管樁接長加工嚴(yán)格把控焊接質(zhì)量，使用“插針法”插打鋼管樁，在保證管樁垂直度和精度的情況下，減少對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的擾動。對貝雷片、支架安裝整體受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)節(jié)把控，在保證橋梁質(zhì)量的情況下，實現(xiàn)設(shè)計施工全過程跟蹤。本文研究可為同類型施工環(huán)境下的橋梁施工提供借鑒。