钢管柱贝雷梁施工连续刚构桥箱梁技术

【摘 要】 结合京石二通道高速公路的施工实践,介绍钢管柱贝雷梁分段施工连续刚构桥箱梁,可供类似工程参考.

【关 键 词 】 钢管柱；贝雷梁；连续刚构桥；箱梁

【中图分类号】 TU712.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）06-040-03

1.工程概述

大石河主桥为京石二通道高速公路的控制工程,桥梁跨越大石河,为（53+92+51）m三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥,六车道双向分离式桥梁,梁底按1.8次抛物线布置,单箱单室箱形截面,单幅宽17.21m,分0号段、1#、2#、3#段、边跨现浇段、中跨合拢段,长度分别为8m、12m、13.5m、15.5m、7.9m、2m,其中1～3#段相对于主墩对称布置,施工顺序为0#块→1#块→2#块→3#块→边跨现浇段→中跨合拢段.主桥箱梁布置详见图一.

受征地拆迁影响及“2012年7月21日”百年一遇洪水的影响,施工工期滞后15个月,尤其是桥位处水深达6m,水面宽约120m,为施工带来了很多不利因素.为了不影响全线通车,对施工方案进行优化,主墩承台采用拉森15m钢板桩围堰施工；现浇箱梁采用大钢管柱贝雷梁和临时钻孔桩基础或扩大基础分段施工；0#块钢筋整体吊装,其余节段腹板钢筋采用整体焊接连接；翼缘板采用滑模施工,大大节约了施工时间,优质高效快速的完成了桥梁施工.

2.施工工艺流程图

钢管柱贝雷梁支撑体系由临时钻孔桩、盖梁、钢管立柱、标高调节装置、横梁、贝雷片纵梁、分配梁、方木、竹胶板组成.首先在筑岛平台上设置临时钻孔桩及盖梁,盖梁上安装Φ609钢管柱及标高调节装置,其上安设双I45工字钢横梁及纵向斜置贝雷梁,然后铺设横向I16工字钢分配梁、纵向方木及竹胶板直接作为箱梁底模支撑系统.待模板安装调整到位后,将模板及钢筋整体吊装调整至设计位置,然后进行砼浇筑,待强度达到拆模要求后,用顶托落架20～30mm,用倒链牵引滑模至下一节段设计位置,调整好标高后,进行钢筋模板的吊装,依次类推,逐段施工.施工工艺流程图详见图二,支架布置立面图详见图三.

3.操作要点

3.1 支架基础.在河中主桥箱梁的钢管立柱基础采用钻孔桩

Φ1.2m, 桩长15m.主跨桩基顺桥向设置5排桩基（1#节段下,排间距12m；2#节段下,排间距15m；中跨合拢段下,排间距15m）.每排桩基（横向）设置3根钻孔桩,间距为6m,左右幅共30根.钻孔桩顶部设置盖梁,盖梁尺寸16×1.4×1.35m梁.岸上采用扩大基础,尺寸16×1.4×1.3m.桩基、盖梁及扩大基础均采用常规施工方法在0#块支架施工期间完成.

3.2 钢管立柱.

3.2.1 钢管立柱组成：钢管立柱采用Φ609×16mm钢管柱,主跨纵向设置7排,其中5排设置在盖梁上,2排支撑在主墩承台上；边跨纵向设置5排,其中3排设置在扩大基础系梁上,2排支撑在主墩承台上.每每排（横向）设置5根钢管立柱,对称布置,间距为3.3m（靠近中间）及3.8m,节段钢管长度分为6m、4m、2m、1.5m、1m、0.5m、0.2m等,可组合成各种高度支架.钢管柱采用法兰盘连接,法兰盘用20mm厚钢板制作,焊接在钢管立柱两端.钢管立柱高度为10～15m.

3.2.2 安装钢管柱：首先根据钢管柱位置高度,选择所需要的钢管柱型号长度,并用螺栓连接成一整根,用吊车吊装至设计位置,底部采用螺栓与盖梁上预埋钢板上的钢筋连接.为增加钢管柱的整体稳定性,在钢管柱连接完毕后,用纵向、横向20a槽钢对钢管柱进行加固,纵横向各设置1道.

3.3 标高调节装置与横梁.

3.3.1 标高调节装置组成：标高调节装置长1.22m,由底座和顶座组成,底座由长80cm、Φ609钢管柱顶部焊接钢板组成,由N1、4N2、2N3、2N4、2N5焊接在钢管柱的顶部而成,焊接长度为50cm；其中N5位于钢管柱顶面,作为千斤顶放置平台,其余均位于钢管柱内腔.底座下端的钢管柱用法兰盘和螺栓与其他钢管柱连接.

顶座长92cm,50cm插入底座内,露出底座顶面42cm,顶座由2N6、4N7、4N8、4N9、1N10焊接而成；其中N10位于顶座顶面,作为横梁放置平台,N8及N9焊接箱型后,再焊接于N10上,插入底座空腔内.

3.3.2 安装标高调节装置：调节时,在顶座N6与底座N1之间对称放置钢楔块和钢垫板,用钢垫板和钢楔块组合,调节支架标高.每个钢楔块由5cm厚的钢板切割而成一个三角形,宽5cm,可调节标高0～5cm,如需要调节其他高度,在钢楔块下放置钢垫板,钢垫板厚1～5cm.调高标高时,采用双千斤顶放置在钢管柱顶部底座N5上,启动油缸顶升顶座N10及底座N5,然后对称将钢楔块楔入N6与N1之间,用锤子敲紧,完成标高的上调.需下调时,千斤顶顶升N10,取出钢楔块,然后回油千斤顶,从而完成标高调节装置的下调,其可调节高度1～15cm.标高调节装置及横梁示意图见图九.

3.3.3 安装横梁：横梁由2根并列I45b通过厚20mm缀板焊接而成,I45b间距并置,间距152mm,顶部及底部采用宽42cm的钢板加固,先在地面焊接好,待标高调节装置顶面标高基本上满足要求后,用吊车把横梁吊到标高调节装置上.

3.4 贝雷梁安装.纵梁由3×1.5m的普通321型贝雷梁组拼而成.首先在地面上组装成所需的9m、12m、15m跨径贝雷梁,然后整体吊装到钢管立柱上,纵向斜置于I45工字钢横向上, 1#块两端纵向高差124.3cm,坡度10.4%；2#块两端纵向高差97.3cm,坡度为7.2%；3#块两端纵向46.5cm,坡度为3%.并在贝雷梁与横梁间设置橡胶块垫层,橡胶块起调坡和增大接触面及增加摩擦力的作用,再U型卡把横梁与贝雷梁连接起来,增强整体性；顶部采用横向扣件钢管加固,防止贝雷梁倾覆.工字钢横梁与贝雷梁连接示意图见图十二、图十三. 3.5 I16工字钢分配梁安装.①待贝雷梁安装完毕后,铺设横向分配梁（I16）,分配梁间距为60～80cm,吊装完毕后,I16工字钢底部焊接Φ16mm钢筋.②铺设纵向方木、木板及竹胶板.为保证梁底线型,采用3m间距作为标高控制的最小单元,利用木板、木楔对每节段底面纵坡进行微调.

3.6 翼缘板钢管脚手架搭设.按设计图搭设钢管脚手架后,在立杆顶安装顶托,然后在箱梁翼缘板的每侧顶托上设置四条滑道,滑道沿顺桥方向铺设,每条滑道由二根并列Φ48×3mm钢管焊接而成.

制作滑动模板时,首先根据8m 0#块长度分块两端各制作4m,待0#块施工完,4m模架滑移至1#块后,将8m模架吊至现4m模架前端,焊接成一12m整体模架,待1#块施工完滑移至2#块后,再增吊4m滑模,完成16m模架制作,然后依次滑移,完成3#块及边跨现浇段施工.

各节块滑动模架顺桥方向长4m,由5榀钢管桁架及5mm钢板面板焊接而成,钢管桁架的间距为100cm（或90cm）,每榀钢管桁架间焊接Φ20钢筋（斜交）,对面板进行加固,两榀之间焊接斜交钢管连接,每榀钢管桁架焊接成梯形,梯形断面尺寸为1/2（300+960）×4350mm, 每榀桁架由六根竖杆、二根弦杆及五根斜杆焊接而成,其竖杆、弦杆、斜杆及斜交钢管均为Φ48×3mm钢管.

3.7 钢筋绑扎、吊装与砼浇筑.①在地面上,将腹板钢筋分节绑扎成整体；②桥位绑扎底板,吊装腹板钢筋成至相应位置,焊接纵向钢筋；③安装好纵向预应力钢筋及内模；④绑扎顶板钢筋和安装横向及竖向预应力钢筋；⑤按先底板,再腹板,最后顶板浇筑箱梁砼；⑥砼初凝后,采用土工布覆盖,洒水和保湿养生7～14天.

3.8 翼缘板滑模移动.在砼浇筑完成养生期间,将前一节段的已搭好的支架顶部铺设好滑道,待砼达到设计强度100%后,采用顶托将滑模降落20～30mm,使翼缘板模板脱空砼面,安装好倒链,通过倒链沿钢管滑道使滑模牵引至下一节段,然后吊装钢筋,安装模板,浇筑砼,依次类似,逐次完成1#节段、2#节段、3#节段及边跨现浇段施工.

3.9 中跨合拢段施工.施工完边跨合拢段后,形成单T,按先搭后拆的原则拆除钢管立柱贝雷梁支撑体系.中跨合拢段采用吊架施工,每侧吊架由7根Φ32精轧螺纹钢组成,放置在Φ50预埋孔内作为吊杆,精轧螺纹钢下部连接双拼工字钢横梁,用螺帽进行固定,按设计要求采用水袋在最大悬臂处进行配重,每侧施加50t压重.同时采用张拉千斤顶在悬臂处施加500t水平顶推力,然后在一天内气温最低的时段进行劲性骨架焊接安装,劲性骨架采用双I50工字钢,设置在离腹板内侧78.5cm处顶面砼上及底板砼上,焊接在预埋的L200×150×16mm角钢上,每个合拢段上下各设置2道,共设置4道.劲性骨架安装完毕后,卸掉张拉千斤顶,然后按常规施工方法依次完成模板、钢筋、预应力安装后,完成中跨段砼现浇并同步进行水箱卸载,最终完成主体结构施工.

4.施工中需要注意的事项

4.1 所有支撑系统及模板均需进行刚度、强度和稳定性验算,施工过程必须严格遵循报批后的方案对照实施,不得随意改变施工方法、步骤、材料.

4.2 钢筋骨架集中预制时,应对照各变截面节段断面尺寸进行下料,注意对预应力管道通过位置进行预留,安装时逐一对应断面,确保结构尺寸无误.

4.3 在翼缘板移动模架加工过程中,除考虑面板强度、刚度外,其平整度、板间接缝应进行严格控制,不得出现翘边、焊疤、空鼓等现象.同时在模架移动过程中,确保两侧同步行走,注意对模架系统的成品保护.

4.4 进行岗前安全教育,建立健全各种规章制度,加强岗位责任制,严格施工纪律,严格按操作规程作业.涉及深基坑作业、高空作业、吊装作业、临时用电作业等危险性较大的作业应开展安全班前讲话制度,增强员工安全生产意识.

4.5 存在交叉作业的部位,必须设置警戒区,设置安全警示标识或警戒围栏,其他人不得进入警戒区内,并设专人看管,及时疏导行人和车辆.

4.6 高空作业时,必须戴安全帽,系安全带,严禁酒后,过度疲劳进行高空作业,工作人员必须配备工具袋,各种工具、零件必须放置在工具袋内,防止各种工具、零件等物料坠落伤人,高空作业时,严禁上下抛掷物料.

4.7 禁止高空作业人员在大雨、恶劣天气的情况下进行高空作业.如遇有六级（含六级）以上大风、浓雾、雷雨、冰雹等恶劣天气,不得进行露天高空作业.夜间施工时,照明光线不足,不得从事高空作业.

5.结语

采取模板和钢筋整体吊装技术、翼缘板滑模施工、钢管柱贝雷梁斜搭、液压千斤顶配合标高调节装置等施工技术,省去了贝雷梁上搭设钢管脚手架等工序,缩短了施工时间,减少了人工及机械费,极大的减少了劳动强度,提高了工效,全桥共4个T构,滑移24次模板,吊装160余次钢筋,每个节段模板安装时间可减少3～4天,安装钢筋减少1～2天,平行安装支架可缩短时间1～2天,上部结构共用时101天,比挂篮悬臂施工连续刚构的施工时间285天缩短工期184天,且从未出现任何安全质量事故,快速、优质的完成了该桥施工任务,受到了业主及各级领导的好评,被业主赞为全线桥梁施工的典范,赢得了良好的社会及经济效益.