罗河大桥双薄壁高墩中系梁支架施工

李 峰

（山西路桥建设集团交通工程有限公司，山西 晋中 030600）

1 工程概述

青岛至银川国道主干线山西省汾阳至离石高速公路位于山西省西部的汾阳市和离石市境内，起点位于汾阳市以西，与已运营的夏家营至汾阳高速公路相连，终点至离石市乔家塔，与拟建的离石至军渡高速公路相接，全长77.705 km。设计采用山岭重丘区高速公路技术标准：设计车辆荷载为汽车-超20级，挂车-120级，计算行车速度80 km/h，路基宽度24.5 m，双向4车道，行车道宽度2×2×3.75 m，桥涵与路基同宽。

本合同段位于山西省吕梁市柳林县境内。

1.1 水文情况

本段地表径流多由降雨产生，年内降雨量分布不均，平均降雨量在400～500 mm之间，降雨多发生在7—9月份，路线经过的河流属黄河水系，主要有阳城河，为季节性河流。水源供给一般为垂直供给，饮用水采用深井提汲，水质优良。工程用水可就近利用阳城河水资源及沿线机井的水源。

1.2 气候情况

本路线所在区域属温带干旱-半干旱大陆性季风气候，四季分明。年平均气温10℃，其中1月平均气温-6.5℃，7月平均气温23.8℃，年平均冻土深度为1.0 m左右，无霜期大约150～160 d，冬春易旱。

罗河大桥是青岛至银川国道主干线山西省离石—军渡段高速公路的1座大桥，位于吕梁市柳林县内，跨越东矿区循环路与罗河。罗河大桥桥面宽12 m，桥梁跨经右线：3×25 m预应力砼预制箱梁+（55 m+2×90+55 m）预应力砼连续钢构+3×25 m预应力砼预制箱梁；左线：3×25 m预应力砼预制箱梁+（55 m+2×90+55 m）预应力砼连续钢构+4×25 m预应力砼预制箱梁。主桥桩基采用人工挖孔与冲击钻钻孔施工；箱梁采用悬臂挂篮施工；主墩采用双薄壁钢构墩结构，翻模施工，结构尺寸为6 m×2.2 m，墩高hmax＝56.717 m，hmin＝49.056 m。中系梁梁高1.8 m，跨经2.2 m，砼设计方量21.58 m3，位置在双薄壁墩21.2～28.9 m之间。为保证施工安全、质量，加快进度与节约成本考虑，施工中进行了优化施工设计方案。

2 施工方案比选

结合以往施工经验，根据主墩翻模施工，中系梁结构尺寸、位置等拟定以下两种方案。

2.1 满堂支架法（脚手架法）

满堂支架法施工时，根据中系梁梁高1.8 m，通过受力计算，支架采用立杆间距0.7 m×0.7 m，横杆步距1.5 m时能满足施工要求。

半幅桥3个主墩需要周转材料：底座60个，顶托60个，接头卡360个，旋转扣件240个，十字扣件2 400个，钢管19.7 t，方木（10 cm×10 cm）3.6 m3。

2.2 焊接牛腿法

焊接牛腿法：在翻模面板（δ＝6 mm）满焊1 cm厚钢板，在1 cm钢板焊接牛腿（牛腿采用挂篮下脚料I28a型钢制作加工），单个双薄壁墩分配梁5道，牛腿10个，具体见图1。

图1 焊接牛腿法

半幅桥3个主墩需要周转材料：钢板200 kg，[10型钢780 kg，I28a型钢1 237 kg（I28a型钢可周转为箱梁0＃块墩顶浇注混凝土分配梁）。

双薄壁墩中系梁C40砼设计方量21.58 m3。

2.2.1 荷载组合

（1）C40 砼自重：q1＝21.58×25×1.2＝647.4 kN。

（2）支架模板自重：q2＝0.75×19.9×1.2＝17.9 kN。

（3）倾倒混凝土及振动荷载：q3＝2×5.45×2.2×1.4＝33.6kN。

（4）施工人员及施工设备荷载：q4＝1×5.45×2.2×1.4＝16.8kN。

2.2.2 荷载组合

2.2.3 分配梁内力计算

按两端简支梁进行受力验算，I28a惯性矩7 114 cm3，抵抗矩508.2 cm3。

强度：σ＝M/w＝86.6/508.2＝170 MPa满足要求。

刚度：f＝5qL4/384EI＝1.7 mm

2.2.4 牛腿焊缝受力计算：（焊缝厚度f＝6 mm）

荷载p＝715.7/10＝71.57 kN。

需要焊缝长度Lw＝Qmax/he[ffw]＝71.57×103/（6×0.7×160）＝106 mm。

实际焊缝长度200 mm，满足施工要求。

由于施工工期紧，为防止在施工中，焊接牛腿时模板不翘曲，在墩柱施工前，提前对牛腿进行焊接。墩柱施工前根据中系梁高度，预先确定翻模次序，确保牛腿在中系梁底标高。

对以上两种施工设计方案进行经济、工期对比：

（1）第一种方案施工时，由于双薄壁墩之间距离2.2 m，搭设满堂支架须等翻模施工到中系梁才能搭设支架，见表1。

表1

（2）第二种施工方案，根据中系梁具体高度，翻模翻转施工次序确定后，可以提前焊接，见表2。

表2

通过表2显示，采用第二种方案经济对比非常优越。从工期上考虑，采用第一种方案，搭设支架一般需要8 d，支设模板1 d，钢筋安装和砼浇筑2 d，砼强度达到75%设计强度需要3 d，拆除模板和支架需要6 d，周期20 d左右(考虑到立体交叉作业，为保证施工安全，拆除支架时，翻模施工需要停止)；第二种方案，支设模板1 d，钢筋安装和砼浇筑2 d，砼强度达到75%设计强度需要3 d，拆除模板和支架需要1 d，周期7 d，施工周期大大减少。

通过施工周期和施工成本考虑，确定采用第二种方案。

3 焊接牛腿法在施工中注意事项

（1）由于6个主墩中系梁各自高度不统一，所以在主墩翻模模板加工定做时，为确保施工外观质量，在双薄壁墩施工前，提前应对中系梁具体高度作相应调整（报设计同意）。

（2）考虑到混凝土外观质量、施工工期及中系梁位置后，确定翻模，每节模板高度为3 m。

（3）由于翻模由厂家加工制作，中系梁底模模板、墩柱内侧模板由我部承台模板改制。加工中系梁模板时，其余各面能够利用翻模模板，模板加工高度也为总高度1.2 m。

（4）在中系梁顶预埋卷扬机固定钢筋，方便中系梁模板和翻模模板拆除，卷扬机与塔吊通过两点拆除模板，加快施工进度。

（5）中系梁浇注时，先浇注中系梁20～30 cm左右，再浇注薄壁墩。为防止翻模模内混凝土振捣不实或流塌，让砼从主墩翻模模板下流出，待砼初凝后清除翻出的多余砼。

（6）中系梁浇注结束后，土工布遮盖及时进行撒水养护，养护时间不少于7 d。

（7）为使得方便拆除中系梁底模，牛腿与I28a型钢中间预留10 cm钢垫块，方便拆除底模。

4 体会

在严密的施工组织下，中系梁支架焊接牛腿法，使得施工周转工期大大减少，施工工艺简单，正常情况下7 d一个循环周期。罗河大桥双薄壁墩在施工中，通过各部门和施工作业班组的努力，及时对墩柱轴线偏位、垂直度及混凝土外观质量进行探讨与沟通，故能优质高效地完成施工任务。