横穿钢棒盖梁施工法在大广高速桥梁中的应用

谢时振 陈晓玲

(葛洲坝集团第二工程有限公司，四川 成都 610091)

1 概况

大庆至广州高速公路(简称大广高速)湖北省麻城至浠水段路基三标项目是大广高速的一部分，本合同段起点K23+920，终点桩号K38+701.112，全长14.781 112 km。该标段具有战线长、桥梁多、工期紧、施工难度大的特点。

经分析桥梁施工是该标段的重点和难点，具体原因如下:

1)因该标段桥梁较多且施工难度较大，路基能否全线贯通的关键是桥梁能否提前全线建成、贯通。若桥梁建设不能及时完工势必将影响路基的全线贯通，不仅影响该工程的施工总工期，而且将会因工期滞后导致一系列问题的出现，将直接影响该工程的经济效益。

2)该标段桥梁墩柱平均高度较高(平均高度在10 m以上)，若想使桥梁的总体进度加快，桥梁施工总体工期减短就必须在盖梁施工上争分夺秒，抢占工期。

2 桥梁施工的工序分析

桩基施工→桩系梁施工→墩柱施工→盖梁及台帽施工→梁体架设→桥面施工→附属工程施工，在桥梁基础及下部构造施工过程中，桩基施工速度相对较慢，并且基本不会因施工工艺的改进而大幅度缩短施工时间。系梁及墩柱施工工艺相对简单、施工工艺相当成熟，基本能够达到最快的施工速度，所以在桩基、系梁及墩柱上缩短施工工期是相当困难的，即使能缩短一定的时间也不会特别的明显。梁体预制可以在梁场单独施工，并且梁体预制具有充足的时间，从规划好梁场的那一天起就可以组织施工，直到梁体架设的时候能够预制完毕并具备架设条件即可。

梁体在架设前只有盖梁未施工，能否通过盖梁施工这一工序进行缩短整个桥梁的施工工期，这是我们对桥梁施工工艺分析的重点。因为盖梁是连接桥梁下部构造与上部构造的纽带，盖梁不仅是下部结构施工的最后一道工序，也是上部结构施工前的第一道施工工序。如果盖梁施工较快，那么后期的梁体架设也会随之加快，最终桥梁的整体贯通将自然提前;反之，后期将无法进行桥面施工。怎样才能提高盖梁的施工速度是我们要寻找的问题关键。

3 施工方法比较及解析

目前盖梁的施工方法多种多样，最为普遍的是满堂排架法施工。

1)满堂排架法施工:它是我们目前用得较多的一种施工方法，它的工作原理是盖梁施工的所有的动静荷载(临时荷载及后期永久荷载)均由满堂排架自身承受。盖梁自身及上部活动荷载通过满堂排架(排架立杆)传递给地面，见图1。

采用这种方法的优点:a.排架搭设方式可根据现场实际地形而定，满足整体稳定性即可;排架搭设的高度可具体根据墩柱实际高度进行灵活调整，满足盖梁施工高度。b.盖梁施工时所有动静荷载全部传递给满堂排架，桥梁墩柱基本不受力，盖梁施工前后不会对桥梁墩柱造成任何内部及外观影响，施工整体质量较好，不存在后期施工处理。c.施工作业平台可根据实际需要在保证施工安全的情况下加宽或者变窄，整体稳定性较好。

图1 满堂排架法帽梁施工示意图

采用这种方法的缺点:a.满堂排架法施工对地基的整体稳定性较高，一般要求需对地基进行夯实处理，如有必要需进行换填或进行地面硬化，所以采用该种方法将花费较多的人力、物力和财力。相反，如果满堂排架法施工地基处理不适当，将会产生排架整体沉降或不均匀沉降，导致浇筑成型的盖梁在高程和水平位置上发生偏移，影响后期桥梁架设并对桥梁运行造成极大安全隐患;b.当墩柱较高，盖梁较大时，考虑大体积混凝土施工的动静荷载及排架的塑性变形，必须对满堂排架采取静载试验以消除非弹性变形。对盖梁排架进行静载试验不仅要消耗大量的人力、物力和财力，并且因试验需要的时间较长，反而使盖梁施工周期加长，因此对工期要求较紧的桥梁施工并不适用;c.墩柱较高时，必须要把满堂排架基础加宽加长才能更加有效保证排架的整体稳定性，这样就会导致所需钢管及扣件的数量成倍增加。而搭设、拆除及转运均需要大量的人力，相应施工时间会加长。所以，盖梁高度越高、地形越差越不划算;d.当盖梁处于河流或者水塘中时，该种方法会更难以满足施工要求，因为排架底部无良好的受力基础。所以水中施工无系梁桥墩盖梁时，满堂排架法很难施工。

从以上几个方面的比较，该种方法在一定的条件下虽然可以施工，但随着盖梁高度的增加该种方法在材料、人力投入上会不断加大，施工工期也会随墩柱的增高而加长。由此可见满堂排架法并非高盖梁最佳的施工方法。

2)“横穿钢棒法”施工:在墩柱内预先埋设预留孔，在孔中穿入φ100的钢棒，盖梁自身重量及上部活动荷载通过工字钢传递给钢棒、墩柱、桩基，最终传递给地基受力层，见图2。

由于该种方法是钢棒承受所有荷载，是否安全则仅需验证钢棒的抗剪力是否能满足荷载要求即可。现在可以概算一下:

一般盖梁的固定荷载:

盖梁活动荷载(模板、人及设备):

合计荷载:G=858 480+39 200=897 680 N。

经查表得φ100的Q235钢棒抗剪力为fv=110 N/mm2。

盖梁所有荷载支撑点有4个，所以每个受力点应承受的压力为:

φ100的Q235钢棒每个断面可以承受的抗剪力:

可看出fv=1 100 000 N＞G=224 420 N，即受力方面是安全的。

图2 穿钢棒法帽梁施工示意图

采用这种方法的优点:a.盖梁施工时所有的动静荷载均通过横穿的钢棒传递给下面墩柱，由墩柱自身承受，荷载再由墩柱传递给系梁、桩基至地基基础，传力方向简单明了，并且不用担心因地基基础不良而导致的排架整体下沉或不均匀沉降的问题，所以不会出现地基不良导致的盖梁变形的情况发生。b.该种施工方法尤其适合墩柱较高或者桩基、系梁处在河流或水塘中的桥墩盖梁施工，对于墩柱较高的盖梁，该种施工方法施工程序更简单，不但可以节省大批材料、人工的投入，而且还可以节省因材料搭设、拆除及转运等施工工序所占用的时间。对于一般满堂排架法在河流或水塘中很难解决的问题，横穿钢棒施工法也可以很好的解决。两种施工方法相比之下，横穿钢棒法可以说更为优越，使用价值更高。c.该种施工方法不但对钢管使用量较少而且对方木材料需求量也很小，因为横穿钢棒法不同于满堂排架法:满堂排架法是通过扩大排架搭设面积或减小排架间排距来增大排架整体的稳定性，而增大排架搭设面积或者减小排架间排距都会使材料增加;相比满堂排架法而言横穿钢棒法施工作业面较小，所使用的钢管及方木材料非常小。d.由于横穿钢棒法施工时所需的排架材料较少，所以施工周期较快，并且可以对多个墩柱同时施工。大广高速实践证明横穿钢棒法施工速度是满堂排架法施工速度的3倍～4倍。采用这种方法的缺点:a.在墩柱内埋设预留孔不仅会给现场施工人员带来操作不便，增大施工难度，而且会在盖梁施工完毕后桥墩上部形成孔洞，需进行二次混凝土浇筑处理，在一定程度上会影响墩柱的外观质量。b.通过实践证明，横穿钢棒法施工能够满足工程质量要求，也能够提高工程施工进度，得到了广泛的推广和使用，但也有部分人士认为该种施工方法对墩柱的整体受力存在一定的影响，认为墩柱的整体性受到不同程度的破坏。所以，使用该方法的前提是经业主及设计方的同意。

从以上几个方面利与弊的对比可知，当桥梁墩柱较高、施工工期紧、墩柱坐落于河流或水塘中时，该种施工方法能够有效的代替常规的满堂排架法施工并可以大幅度减少资金投入和缩短施工工期。

4 结语

以上两种方法均在大广高速桥梁施工过程中使用过，通过对横穿钢棒法与满堂排架法的比较不难发现:横穿钢棒法具有施工简单，适应性强，节省投资，施工周期短等优点。希望该施工方法能够在以后的施工过程中推广使用，因为更先进的施工方法在保证质量的前提条件下能节约更多的投入，创造出更多的经济效益。