劉 磊
(中電建路橋集團(tuán)有限公司,北京 100160)
在橋梁主梁大節(jié)段施工中,整體吊架施工技術(shù)的運(yùn)用不僅可以保證橋梁整體性,而且施工方法簡(jiǎn)單易操作,大幅度提升了施工質(zhì)量,平面以及豎面線(xiàn)型均可以實(shí)現(xiàn)有效控制,同時(shí)對(duì)機(jī)具、起重設(shè)備要求相對(duì)較低[1]。隨著吊架的積極使用以及各個(gè)構(gòu)件逐漸向著裝配式、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展,整體吊架施工越來(lái)越規(guī)范,不僅可以應(yīng)用到橋墩較低中、小跨徑連續(xù)梁施工各個(gè)階段,還在大節(jié)段主梁施工中得到了廣泛的應(yīng)用。該文重點(diǎn)針對(duì)大橋主梁大節(jié)段整體吊架施工控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析,以具體施工案例為切入點(diǎn),進(jìn)一步明確大橋主梁大節(jié)段整體吊架施工時(shí)的技術(shù)要點(diǎn),旨在為此類(lèi)型的橋梁施工提供有價(jià)值的建議。
該次選取的案例是中山至開(kāi)平高速公路岐江河大橋主橋,主橋?yàn)榭缍?50 m 的雙層橋面簡(jiǎn)支鋼桁鋼拱橋,全長(zhǎng)153 m。主梁采用全焊接雙層桁架,主桁變高,桁高均為10.394~11.079 2 m,主桁間距37.3 m。拱肋采用二次拋物線(xiàn)設(shè)置,矢高為37.5 m(距離下層跨中系統(tǒng)中心線(xiàn))。上下層橋面均設(shè)雙向2%橫坡。主桁使用的是三角表桁架,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長(zhǎng)10.6 m,主桁變高,高度為10.394~11.079 2 m。主桁中心距為37.3 m,上層橋面行車(chē)道寬35 m,下層橋面行車(chē)道寬度為33 m。橋面系采用大橫梁+小橫肋+縱梁的正交異性橋面板,并且在節(jié)點(diǎn)位置設(shè)置了大橫梁,標(biāo)準(zhǔn)橫梁間距為10.6 m,兩橫梁之間設(shè)小橫肋,橫肋間距為2.65 m,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段兩橫梁之間設(shè)3道小橫肋。具體架梁立面圖如圖1 所示。
圖1 鋼桁架梁立面圖
一是50 t 履帶吊釣魚(yú)法施工棧橋,樁基施工、河道支架安裝;二是拼裝支架在主桁下方沿橋長(zhǎng)方向通長(zhǎng)設(shè)置,中間預(yù)留通航孔;三是龍門(mén)吊支架沿橋兩側(cè)通長(zhǎng)布置,在通航孔位置采用特制軌道梁,龍門(mén)吊軌道布置超出橋頭各25 m,保證構(gòu)件能順利卸車(chē);四是為了保證通航要求,跨中20 m 范圍內(nèi)無(wú)拼裝支架,且龍門(mén)吊軌道與底板齊平,陸地上軌道相應(yīng)抬高;五是河道與橋斜交,要保證通航孔寬度,支架錯(cuò)位布置;六是為了滿(mǎn)足工期要求,設(shè)置兩臺(tái)60 t 龍門(mén)吊,兩岸同時(shí)向跨中安裝;七是跨中通航孔主桁下弦桿三拼后抬吊合龍;八是橋面板安裝與主桁同步進(jìn)行;九是兩臺(tái)100 t 履帶吊上橋面吊裝拱肋及風(fēng)撐。
主桁拼裝支架2×2 m 截面,立柱采用Φ800×9,連接系使用的是I14 工字鋼,柱頂位置安裝雙拼HN900×300型鋼。龍門(mén)吊支架橫向間距4 m,縱向間距9 m,梁端和中間位置設(shè)置制動(dòng)墩,間距3 m。立柱Φ630×9,連接系采用I14 工字鋼,柱頂布置雙拼HM440×300 型鋼,型鋼上部通長(zhǎng)布置3+4+3 組合型貝雷架,中間4 個(gè)貝雷架用于龍門(mén)吊軌道,貝雷架上部節(jié)點(diǎn)位置布置雙拼I25b 工字鋼墊梁,用于龍門(mén)吊軌道及履帶吊行走,布置間距均為750 mm,通航孔軌道梁采用三拼HN1000×300 型鋼,頂端通長(zhǎng)布置43 kg 軌道。下層采用4 根Φ630×9 mm 鋼管樁一通到頂,上層布置在橋面,采用Φ377×7 mm 鋼管立柱,4 管立體支架,柱頂設(shè)置HM440×300 型鋼分配梁。拱肋支架布置在拱肋環(huán)口分段處,采用Φ377×7 mm 鋼管立柱,I14 連接系,2×2.65 m 截面,4 管立體支架,柱底布置與上弦桿隔內(nèi)側(cè)隔板對(duì)應(yīng),柱頂設(shè)置HM440×300 型鋼分配梁。
整垮鋼梁結(jié)構(gòu)跨河,安裝條件受限,現(xiàn)場(chǎng)施工難度大。鋼桁架梁主要為栓焊結(jié)合連接形式,板厚較厚,焊接量大,容易導(dǎo)致焊接變形,因此,如何控制其焊接變形和焊接殘余應(yīng)力,保證鋼桁架梁幾何尺寸及現(xiàn)場(chǎng)栓接精度是鋼桁架梁制造的難點(diǎn)。城區(qū)施工,交通、噪音、場(chǎng)地等影響因素是現(xiàn)場(chǎng)鋼桁架梁安裝需要考慮的重點(diǎn)。龍門(mén)吊吊裝及拱肋吊裝,預(yù)防臺(tái)風(fēng)對(duì)高空結(jié)構(gòu)及設(shè)備的影響是需要考慮的重點(diǎn)。
(1)鋼梁拼裝支架的預(yù)壓監(jiān)測(cè)[2]。對(duì)荷載作用下的支架彈性、非彈性變形情況進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量,結(jié)合橋梁線(xiàn)形以及預(yù)拱度完成參數(shù)的設(shè)計(jì),確定每一階段主梁的拼裝標(biāo)高,從而確保在鋼梁拼裝完成后達(dá)到預(yù)定線(xiàn)形。
(2)鋼梁節(jié)段制作尺寸調(diào)整。根據(jù)施工監(jiān)控計(jì)算結(jié)果,主梁在溫度效應(yīng)下會(huì)發(fā)生變化以及考慮主梁預(yù)拱度,結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙,給出實(shí)際鋼梁制作尺寸以及線(xiàn)形調(diào)整數(shù)據(jù)。
4.2.1 棧橋龍門(mén)吊基礎(chǔ)
龍門(mén)吊棧橋基礎(chǔ)分為以下兩種情況:
(1)陸地上擴(kuò)大基礎(chǔ)處理方式:在陸地上龍門(mén)吊棧橋支架立柱下設(shè)置擴(kuò)大基礎(chǔ),基礎(chǔ)面積為1.2 m×5.5 m,厚度不小于60 cm,采用C30 混凝土,內(nèi)設(shè)Φ14 mm 間距10 cm×10 cm 鋼筋網(wǎng)片,基礎(chǔ)頂面設(shè)置預(yù)埋件。地基基礎(chǔ)處理示意圖如圖2 所示。
圖2 地基基礎(chǔ)處理示意圖
(2)河道內(nèi)采用鋼管樁基礎(chǔ),采用Φ630×9 mm 鋼管樁,通過(guò)計(jì)算入土深度不小于16 m,鋼管樁一通到頂,與水面上支架形成整體[3]。
4.2.2 主桁拼裝支架基礎(chǔ)
主桁拼裝支架基礎(chǔ)分為以下兩種情況:
(1)主桁拼裝全部在岐江河內(nèi),均需要采用鋼管樁基礎(chǔ),鋼管樁每處6 根,采用Φ800×9 mm 鋼管樁,通過(guò)計(jì)算入土深度不小于19.6 m,考慮當(dāng)前平均水深3 m,設(shè)置鋼管出水面2 m。鋼管樁頂部設(shè)置墊梁。墊梁上布置支架立柱,每處4 根。
(2)利用主墩承臺(tái),全橋共4 根,采用化學(xué)錨栓將底座鋼板與承臺(tái)頂面固定,鋼管立柱與底座板焊接固定。
4.2.3 下層橫梁支架基礎(chǔ)
下層箱型橫梁分三段安裝,需要設(shè)置臨時(shí)支架,支架布置均在河道內(nèi),采用鋼管樁基礎(chǔ),Φ630×9 mm鋼管樁,通過(guò)計(jì)算入土深度不小于12 m,樁基一通到頂。
4.3.1 鋼棧橋施工流程
棧橋按所處位置分為灘地區(qū)施工和跨水面段施工兩部分。灘地施工直接利用50 t 履帶吊配合DZ-90 振動(dòng)錘在臨時(shí)便道上施打。鋼管樁插打到設(shè)計(jì)位置后,焊接樁間連接系,履帶吊安裝樁頂分配梁、貝雷梁、橫向分配梁及橋面板[4]。為加快施工進(jìn)度,貝雷梁在后場(chǎng)拼裝場(chǎng)拼裝成型,現(xiàn)場(chǎng)成組吊裝。
4.3.2 主桁拼裝支架樁基施工流程
主桁拼裝支架樁基施工需要依托棧橋平臺(tái)進(jìn)行施工,利用50 t 履帶吊配合DZ-90 振動(dòng)錘在棧橋上施打。鋼管樁插打到設(shè)計(jì)位置后,焊接樁頂墊梁,然后安裝立體拼裝支架。
4.3.3 鋼管樁施工方案及步驟
(1)測(cè)量定位灘地樁:清理場(chǎng)地后直接測(cè)放鋼管樁中心點(diǎn)并插入木樁,木樁上用小釘子準(zhǔn)確定位樁中心,鋼管樁沉樁前將樁位點(diǎn)引至四周。
(2)進(jìn)場(chǎng)的鋼管樁加強(qiáng)方法:樁尖焊接加強(qiáng)鋼板,鋼板厚8 mm,高30 cm。
(3)樁位導(dǎo)向:灘地樁放出樁中心點(diǎn)后,由樁中心引出并插打護(hù)樁,以便在開(kāi)挖后確定樁位。引出護(hù)樁后,以樁中心點(diǎn)為圓心挖直徑630 mm 的圓形基坑,坑深部小于1 m。挖完基坑后檢查孔底及孔口中心位置,確保獲取更加準(zhǔn)確的插樁部位。將導(dǎo)向架安裝于水中墩上,明確樁位。結(jié)合具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)將兩組貝雷梁拼出來(lái),同時(shí)導(dǎo)向架安裝于懸拼出的貝雷梁上。導(dǎo)向架上下層固定時(shí)采用U 形螺栓。安裝完導(dǎo)向架以后,測(cè)量人員精準(zhǔn)的測(cè)量樁位,并且安放好縱橫向軸線(xiàn),插樁以后結(jié)合此放樣位置對(duì)鋼管樁進(jìn)行微調(diào),保證鋼管始終處于規(guī)定的位置。需要注意的是上下導(dǎo)向架必須對(duì)齊,縱橫錯(cuò)位在10 mm之內(nèi)。同時(shí)還要將導(dǎo)向架安裝于主桁支架樁基棧橋的側(cè)面,保證樁基定位的準(zhǔn)確性。
(4)鋼管安裝結(jié)束以后,管樁起吊與運(yùn)輸之前應(yīng)該檢查樁身,符合要求以后,用平板車(chē)將鋼管樁運(yùn)輸至施工地點(diǎn)。鋼管樁起吊采用履帶吊大小鉤分別吊住鋼管樁上部、下部吊點(diǎn),將鋼管樁水平起吊一定高度(0.5 L+0.3~0.5 m),然后大鉤向上移動(dòng),降低樁尖,將樁身進(jìn)行旋轉(zhuǎn),和地面保持垂直。在此基礎(chǔ)之上鋼管樁要吊放到樁孔中,在自重作用下,鋼管會(huì)逐漸沉至土中,振動(dòng)錘和液壓夾鉗吊裝時(shí)使用履帶,將其放于鋼管樁頂部,保證鋼管樁頂口夾緊,如果經(jīng)過(guò)檢查確定樁垂直度與要求相符以后,開(kāi)始沉樁。對(duì)樁位是否出現(xiàn)偏差、是否出現(xiàn)嚴(yán)重的傾斜進(jìn)行檢查,保證樁位偏差在20 mm 之內(nèi),同時(shí)傾斜度應(yīng)該在1%以?xún)?nèi),有偏位或者傾斜及時(shí)糾正,必要時(shí)可拔出重插。
(5)沉樁時(shí),插樁剛剛埋入土中時(shí)要輕輕地振動(dòng),慢慢地敲打,對(duì)垂直度進(jìn)行及時(shí)的檢查,如果樁剛打入至2~3 m 的時(shí)候出現(xiàn)了較大幅度的傾斜,此時(shí)可取下樁帽進(jìn)行糾正,或?qū)⑵浒纬鰜?lái)重新打樁。如果樁位檢查以后符合要求便可以進(jìn)行沉樁操作。沉樁的時(shí)候使用的是50 t 履帶吊機(jī),并且搭配振動(dòng)錘插打。沉樁操作時(shí)如果出現(xiàn)較大的偏位或者傾斜,需要第一時(shí)間糾正[5]。沉樁時(shí),吊機(jī)需要與沉樁速度配合完成,同時(shí)及時(shí)松鉤,嚴(yán)禁吊機(jī)出現(xiàn)較大的受力,避免導(dǎo)致吊機(jī)傾覆。振動(dòng)錘敲打時(shí)每一次振動(dòng)頻率保持在10~15 min 之內(nèi),如果時(shí)間太長(zhǎng)極易造成振動(dòng)錘受損,如果時(shí)間太短則很難達(dá)到下沉的效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際土層,進(jìn)行棧橋底標(biāo)高控制,原則上入土深度不低于16 m;若樁基施打(采用90 錘)難以達(dá)到,以最后10 擊每擊的貫入深度控制在5 mm 之內(nèi)。當(dāng)貫入度最后10 下每擊貫入度深度在5 mm 時(shí),而樁底標(biāo)高未達(dá)到設(shè)計(jì)值要求時(shí),應(yīng)及時(shí)上報(bào)、研究處理。
(6)鋼管樁接長(zhǎng):棧橋鋼管樁較長(zhǎng),要結(jié)合具體需求完成接長(zhǎng)操作。如果底節(jié)鋼管樁沉到導(dǎo)向架施工平臺(tái)0.5~1.0 m 高度的時(shí)候,將振動(dòng)錘移去,緊接著便是完成接樁施工。對(duì)接鋼管樁之前,應(yīng)對(duì)鋼管樁端部平整度進(jìn)行檢查,平整度不滿(mǎn)足要求或端部鋼板發(fā)生卷邊,要割除樁端變形部分,保證底節(jié)樁頂平整度與要求相符。對(duì)接好鋼管樁以后首先需要采用點(diǎn)焊的方法固定四周,焊接結(jié)束以后,按圖紙要求在對(duì)接處焊接8 塊補(bǔ)強(qiáng)板,補(bǔ)強(qiáng)板處對(duì)接焊縫要打磨光滑。
橋梁施工涉及的環(huán)節(jié)較多,加之受到地理環(huán)境、自然條件的影響,施工難度較大,特別是針對(duì)主橋梁大節(jié)段吊架施工過(guò)程中,每一個(gè)細(xì)節(jié)都要把握好,才能保證施工進(jìn)度以及施工質(zhì)量。該文通過(guò)對(duì)中山至開(kāi)平高速公路岐江河大橋主橋橋梁大節(jié)段整體吊架施工詳細(xì)情況進(jìn)行分析,進(jìn)一步明確了各個(gè)施工環(huán)節(jié)的要點(diǎn),一方面促進(jìn)橋梁施工進(jìn)度的加快,縮短工期;另一方面減少施工過(guò)程體系的轉(zhuǎn)換,提高整體性能。