跨越既有排洪渠橋梁不間斷吊裝施工方法

馬凱，鄧鴻昌，王新科，熊峰，范小源

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東深圳 518045）

1 引言

排洪渠蓋板橋的施工應(yīng)關(guān)注以下要點(diǎn)：（1）減小對現(xiàn)狀排洪渠的影響，施工不破壞擋墻結(jié)構(gòu)及不影響通水；（2）節(jié)約施工材料和有效地減小施工對環(huán)境污染。本文以項(xiàng)目幼兒園東門口排洪渠蓋板橋?yàn)閷?shí)例，通過合理安全的蓋板橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使蓋板橋結(jié)構(gòu)不與現(xiàn)狀排洪渠沖突，配合科學(xué)的裝配式吊裝施工方法，施工快速便捷。

2 工程概況

橫琴新區(qū)子期幼兒園和小學(xué)項(xiàng)目位于珠海市橫琴新區(qū)，東側(cè)子期北道、西側(cè)琴飛道、南側(cè)琴政路、北側(cè)琴德路。項(xiàng)目工程建設(shè)用地面積為5.4 萬m2，總建筑面積為5.6 萬m2。主體建筑由3 棟樓組成，分別為幼兒園、小學(xué)教學(xué)樓及小學(xué)文體中心。建成后，將為橫琴新區(qū)引進(jìn)更優(yōu)質(zhì)的教育資源，為入讀學(xué)生提供一流的校園環(huán)境，更好地滿足橫琴新區(qū)幼兒園與小學(xué)教育需求。

2.1 排洪渠概況

排洪渠位于本項(xiàng)目幼兒園東側(cè)，沿南北方向走向，承擔(dān)小橫琴山區(qū)間洪水引排，經(jīng)橫琴島中心溝排洪渠分別排入十字門水道和磨刀門水道。現(xiàn)狀排洪渠已建成通水，渠底寬15 m，渠底高程-0.71 m，渠頂高程4.0 m，排洪渠結(jié)構(gòu)為漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)，渠底加固為拋石層+深層水泥攪拌樁[1]。

2.2 幼兒園概況

排洪渠橫貫于幼兒園與子期北道之間，幼兒園東側(cè)交通被阻斷，僅南側(cè)與琴政路相通，南側(cè)對面為住宅小區(qū)大門，行人車輛進(jìn)出頻繁，交通時(shí)常擁堵。

在排洪渠上增設(shè)蓋板橋，連接幼兒園和子期北路，利用排洪渠東側(cè)寬敞的空地布置場內(nèi)道路，提供良好的交通設(shè)施，使家長接送學(xué)生快速、安全，并在蓋橋上布置停車場可解決車輛停放問題。

3 橋梁結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)分析

3.1 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

常用的橋梁橋臺類型有重力式橋臺、埋置式橋臺和輕型橋臺，考慮到排洪渠兩側(cè)地質(zhì)為人工回填層+原始海陸交互沉積層，淤泥類軟弱層埋深厚，地基承載力差，結(jié)合已建成排洪渠結(jié)構(gòu)考慮，下部結(jié)構(gòu)采取樁柱式橋臺[2]。

橋臺樁基采用直徑130 cm 鋼筋混凝土灌注樁設(shè)置間距4.87 m，布置于排洪渠毛石擋墻外側(cè)0.9 m 處，保證與排洪渠深層水泥攪拌樁基礎(chǔ)夠足的安全距離，避免樁基施工破壞排洪渠基礎(chǔ)。由于場地內(nèi)可作為灌注樁持力層的巖層埋置較深，灌注樁按摩擦樁設(shè)計(jì)，樁頂標(biāo)高+2.300 m，樁長80 m，樁頂最大承受荷載為2 500 kN[3]。

灌注樁樁頂設(shè)有橋臺，橋臺臺帽1.7 m 寬，1.4 m 高，頂標(biāo)高3.7 m，沿橋臺縱向設(shè)置1.9 m 高背墻起擋土作用。橋臺埋置在擋墻后方，臺前擋墻邊坡即可起保護(hù)橋臺的作用，又可平衡臺背側(cè)壓力。

3.2 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

結(jié)合節(jié)省材料、縮短工期、降低對排洪渠影響等因素考慮，上部結(jié)構(gòu)采用簡支支座+預(yù)制預(yù)應(yīng)力箱梁蓋板，采取裝配式施工，最后澆筑面層完成。

支座結(jié)構(gòu)形式為墊石+GYZ500×110 橡膠支座+碶形塊，合計(jì)厚0.3 m，支座頂部標(biāo)高4.0 m，略高于排洪渠毛石擋墻頂標(biāo)高，以保證橋面安裝后不會接觸毛石擋墻，體現(xiàn)蓋板橋跨越排洪渠特點(diǎn)，不與現(xiàn)狀擋墻結(jié)構(gòu)沖突。

蓋板采用28 m 跨預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁截面采用單箱形式，底部寬1 m，頂部寬2.4 m，高1.57 m，質(zhì)量為86.33 t，內(nèi)部為空心狀，頂部兩側(cè)設(shè)置翼緣。箱梁選取箱式構(gòu)造可節(jié)約混凝土材料，減輕結(jié)構(gòu)的自重，且受力好、剛度大，提高了橋梁的跨越能力。箱梁為簡支形式，采用工廠預(yù)制箱梁+現(xiàn)場吊裝的裝配式施工方法，即可解決場內(nèi)施工空間不足問題，也可使蓋板橋結(jié)構(gòu)施工快速便捷。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖1 所示。

圖1 跨排洪渠蓋橋結(jié)構(gòu)斷面圖

4 箱梁吊裝施工重難點(diǎn)

1）排洪渠南北方向走向，僅東西側(cè)可施工，且西側(cè)幼兒園距排洪渠最近點(diǎn)約為3.5 m，東側(cè)為子期北道，吊裝施工場地有限，預(yù)制箱梁單根可重達(dá)963.63 kN，所需起重機(jī)的額定起重量、體積大[4]。

2）本工程地勘報(bào)告揭示排洪渠兩側(cè)自上而下巖土層分別為：①人工填土層Q4ml（層厚3.30～13.50 m，平均厚度為7.93 m）；四系海陸交互沉積層Q4mc（由淤泥②1、黏土②2、淤泥質(zhì)黏土②3、中砂②4；黏土②5 及礫砂②6 共6 個(gè)亞層組成，平均厚度82.44 m）。排洪渠附近地質(zhì)軟弱，軟弱層埋深厚，地質(zhì)情況較差，吊裝施工荷載易產(chǎn)生排洪渠擋墻失穩(wěn)滑坡。

3）本工程施工工期非常緊張，吊裝施工將不可避免地占用市政道路子期北路，施工期間該道路不能通行，預(yù)制箱梁的吊裝施工方法需保證其施工快速便捷，減少施工占道時(shí)長、保證吊裝作業(yè)安全，確保施工如期完成。

5 確定箱梁吊裝方案

1）起重機(jī)確定。預(yù)制箱梁最大質(zhì)量為98.33 t，吊裝起重設(shè)備選用一臺額定起重量為400 t 的SCC4000A-2 履帶起重機(jī)，設(shè)置100 t 超起配重時(shí)，可吊起重量為122 t。履帶起重機(jī)作業(yè)半徑40 m，吊裝邊梁時(shí)實(shí)際最大作業(yè)半徑為35 m，把桿長度L=54 m，起吊高度h=29.42 m，所選履帶起重機(jī)滿足吊重、平面及立面架設(shè)要求[5]。

2）吊機(jī)布置確定?，F(xiàn)場交通條件便利，但考慮到排洪渠西側(cè)的幼兒園臨近2#橋的箱梁位置，無法提供履帶起重機(jī)施工相應(yīng)的作業(yè)位置，故預(yù)制小箱梁全部采用單機(jī)吊裝的安裝方法施工，SCC4000A-2 履帶起重機(jī)單機(jī)布置在子期北路一側(cè)，進(jìn)行吊裝安裝施工，吊機(jī)平面布置圖詳見圖2。起重機(jī)對地面荷載（起重機(jī)自重+吊裝配重+預(yù)制箱梁重）為693.33 t，考慮到因履帶吊對地面荷載較大可能造成排洪渠邊坡失穩(wěn)滑移，吊機(jī)站位距排洪渠邊坡16 m，坡頂荷載遠(yuǎn)離坡頂點(diǎn)，提高邊坡安全系數(shù)。

3）不間斷吊裝。原則為由北至南逐根進(jìn)行吊裝，即1#橋→2#橋→3#橋→4#橋，對每個(gè)橋的箱梁進(jìn)行編號，從1#橋→末端號橋。每座橋布置1 個(gè)吊車站位點(diǎn)，完成1 座橋的箱梁吊裝后，吊車無須挪移，吊車只需站位4 次便可完成所有箱梁吊裝。運(yùn)梁車根據(jù)當(dāng)日計(jì)劃工程量提前布置在施工場地左上方，根據(jù)梁車所載梁序號有順序地進(jìn)行排隊(duì)，等待吊裝命令，待需吊裝施工時(shí)，梁車無須掉頭駛?cè)氲跹b指定位置，箱梁起吊檢查無誤后，直行使出施工場地，通過科學(xué)的施工部署，縮短吊車喂梁所需時(shí)間，無縫進(jìn)行喂梁穿插施工，實(shí)現(xiàn)不間斷的箱梁吊裝施工。

6 跨排洪渠箱梁吊裝施工方法

6.1 吊裝場地平整

運(yùn)梁車放置于待施工橋梁與履帶吊之間，即非機(jī)動(dòng)車道與人行道。由于人行道路面高于非機(jī)動(dòng)車道，需對非機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行回填施工，與人行道平。

6.2 運(yùn)梁車就位

按照當(dāng)日的工程任務(wù)量，前一天晚上所有運(yùn)梁車發(fā)出抵達(dá)吊裝地點(diǎn)，有序地排列在一起，等待吊裝命令。

6.3 橋臺支座安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)圖上標(biāo)明的支座中心位置，分別在支座與墊石上劃出縱橫軸線，在墩臺上放出支座控制標(biāo)高；將墩臺支座支墊處和箱梁底面清理干凈，并使其頂面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，如不符合要求，應(yīng)將墩臺墊石處清理干凈，用干硬性水泥砂漿將支承面缺陷修補(bǔ)找平；核對施工圖及待安裝的各墩上支座的支座型號無誤后，支座對準(zhǔn)軸線中心位置安裝，與臺平整密貼。

6.4 吊機(jī)就位、安放吊機(jī)配重與路基箱

吊機(jī)中央配重40t，后配重150t，機(jī)身后設(shè)置超起配重250t。

履帶起重機(jī)兩側(cè)履帶板位置鋼路基箱尺寸為2.5 m×5 m（4 個(gè)1 排），吊裝施工方向?yàn)橛杀敝聊希凑盏跹b平面圖吊車站位布置路基箱，路基箱的騰挪采用隨車吊配合，完成1 座橋的吊裝需要騰挪1 次，共騰挪4 次。

6.5 吊裝預(yù)制箱梁

預(yù)制箱梁吊裝采用設(shè)吊孔穿束兜托梁底的吊裝方法，保證兜底捆綁鋼絲繩不發(fā)生滑移，在距梁端距離約1 m 處梁體用72 mm 鋼絲繩兜底捆綁后，將梁板吊空200～300 mm 后停車，停留10 min，檢查吊機(jī)及機(jī)索具是否完好、平穩(wěn)，無異常情況后吊機(jī)方可緩慢起吊。

6.6 箱梁吊裝驗(yàn)收

箱梁就位前，應(yīng)對梁體外觀質(zhì)量做最后的檢查，杜絕表面有瑕疵的構(gòu)件上橋。箱梁運(yùn)輸時(shí)，要按吊裝順序依次吊運(yùn)，對構(gòu)件進(jìn)行編號、核對，每片小箱梁位置要現(xiàn)場對號入座，不能錯(cuò)位。小箱梁就位后檢查支座與小箱梁接觸面是否緊密接觸，不許脫空，以防臨時(shí)支座斷裂破碎。

7 應(yīng)用效果分析

7.1 施工效益分析

蓋板采取預(yù)制裝配式箱梁施工，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆箱梁施工不同，投入的人力較少，施工周期短、效率高，對環(huán)境的影響小。對吊裝施工部署進(jìn)行優(yōu)化，采取一橋吊車一站位、吊裝喂梁無縫穿插的施工方法，極大地減少了吊車挪移、喂梁時(shí)間，提高施工效率，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、高效的施工。

7.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

采用預(yù)制箱梁裝配式施工，配合優(yōu)化后的不間斷吊裝施工，投入的人力、時(shí)間成本較少，可縮短工期，降低成本，整體施工對環(huán)境影響小，避免了不必要的環(huán)境恢復(fù)費(fèi)用，本工程經(jīng)實(shí)施經(jīng)濟(jì)顯著。

7.3 質(zhì)量效益分析

采用樁柱式橋臺并設(shè)置在擋墻后方，解決了因地基多為軟弱層且埋深厚導(dǎo)致的基礎(chǔ)承載力不足及減小不均勻沉降的問題，另一方面，埋置式橋臺的兩側(cè)土方平衡，避免樁基受單側(cè)土壓力導(dǎo)致開裂，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

與現(xiàn)澆箱梁施工不同，預(yù)制預(yù)混凝土箱梁在工廠制作，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強(qiáng)度更高，避免現(xiàn)澆施工周期長，地基不均勻沉降導(dǎo)致箱梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，造成滲水病害的問題。

8 結(jié)語

通過采用安全性高、施工便捷的排洪渠蓋橋結(jié)構(gòu)方案，蓋橋施工過程中保證了排洪渠排水通暢，不破壞現(xiàn)狀擋墻結(jié)構(gòu)，配合科學(xué)的吊裝施工方法，實(shí)現(xiàn)了箱梁不間斷吊裝，大大提高了施工速度，保證了跨排洪渠蓋橋的順利移交。本文介紹的施工技術(shù)，可為類似跨排洪渠橋梁工程提供借鑒。