绕城互通跨线箱梁的施工与交通组织设计

2014-08-29李友谊，金浪涛，万功磊

四川水力发电 2014年2期

李友谊，金浪涛，万功磊

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川都江堰 611830)

1 概述

该绕城互通式立交跨线桥位于重庆渝北至四川广安高速公路(重庆段)K3+257.35，跨重庆市绕城高速公路中心桩号RCK1+178.611，交叉角度为109°7′11.5″。该互通一期工程采用的是“定向”Y型立交，预留远期形成四路交叉的“定向、迂回”式组合立交。该互通拥有匝道8条，上跨线桥2座。上跨线桥分别为D2匝道桥第二联和F匝道桥第二联，上部结构采用四跨连续预应力混凝土箱梁，下部结构采用柱式墩、桩基础，箱梁混凝土方量分别为816.47 m3、1 220.08 m3，梁高分别为1.8 m、2.2 m，桥长分别为92 m、134 m，桥宽12 m，翼板长2.2 m。

2 跨线桥箱梁门洞的设计及施工

2.1 跨线桥门洞的设计

由于D2匝道桥3～5#墩、F匝道桥4～6#墩跨越绕城高速公路，跨线施工必须确保绕城高速公路双幅双向的正常运行，故跨高速公路现浇箱梁采用门洞支架施工，并且这两联桥的施工需同时进行，以减短跨绕城施工对绕城高速交通限制的时段。门洞支架施工钢管柱配条形基础、双肢I56b工字钢作为纵梁、I28a工字钢作为横梁，在其上铺设胶合板，再搭设碗扣式支架，支架顶铺设横向10 cm×10 cm方木(间距60 cm)，纵向5 cm×10 cm方木(间距25 cm)，方木铺设时接头位置需错开。钢管顶部、底部均采用可调式支撑(顶托和底托)调节支架高度。

由于F匝道第二联承载力要求较高，操作难度较大，因此，以F匝道桥第二联现浇箱梁为主进行设计，D2匝道桥第二联支架设计参照执行。门洞采用三排5 m长、φ351×12 mm Q235无缝钢管作立柱，钢管纵桥向间距5.8 m，钢管横桥向间距6 m；钢管顶和底设600 mm×600 mm×30 mm的钢板。门洞间净间距为4.5 m，钢管立柱竖向每隔3 m 设置水平连接和斜向连接。横梁采用I56b二拼工字钢放到大钢管上，纵梁采用I28a工字钢，间距为60 cm，置于横梁上；I28a工字钢上部采用碗扣式支架搭设，以方便卸载及调坡，碗扣式支架采用φ48×35 mm钢管，立杆间距0.6 m，水平步距0.6 m。F匝道桥第二联现浇箱梁布置情况见图1。

2.1.1 门洞的计算方法

2.1.2 计算结果

(1)底模(竹胶合板)。

图1 F匝道桥第二联现浇箱梁布置图

强度：应力最大值σmax=4.4 MPa，底模容许应力[σ]=35 MPa，σmax<[σ]，满足要求。

刚度：最大挠度ωmax=0.33 mm，容许挠度[ω]= 250/400=0.625(mm)，ωmax<[ω]，满足要求。

(2)纵向、横向方木。

强度：纵向、横向方木应力的最大值分别为σmax=3.1 MPa，σmax=5.7 MPa，方木容许应力[σ]=13 MPa，σmax<[σ]，满足要求。

刚度：纵向、横向方木的最大挠度分别为ωmax=0.6 mm，ωmax=0.18 mm，容许挠度为[ω]= 600/400=1.5(mm)，ωmax<[ω]，满足要求。

(3)碗扣支架立杆。

φ48×35钢管立杆稳定性计算：

立杆高度按1.8 m进行计算。参照规范,取满堂支撑架立杆长度计算附加系数k=1.155，μ1=1.168，a取0.4 m，步距h为1.2 m；a为立杆伸出顶层水平杆到支撑点的距离，取0.4 。门洞上部立杆高1.8 m，计算长度l0直接按顶层立杆段计算。

计算长度l0=k×μ1×(h+2a)= 2.698(m)。

回转半径i=15.8 mm。

长细比λ=l0/i=171。

查规范得稳定系数=0.243。

(4)纵梁、横梁工字钢。

强度：纵梁、横梁工字钢应力最大值分别为σmax=154.7 MPa，σmax=69.4 MPa，方木容许应力[σ]=205 MPa，σmax<[σ]，满足要求。

刚度：纵梁、横梁工字钢的最大挠度分别为ωmax=3.9 mm，ωmax=7.1 mm，容许挠度分别为[ω]= 6 000/400=15(mm)，[ω]= 5 500/400=13.75(mm)，ωmax<[ω]，满足要求。

(5)钢管立柱。

长5 m、φ48×35 mm钢管立柱强度稳定性计算：

回转半径i=119.92 mm。

查规范得稳定系数=0.879。

2.2 支架平台预压试验

对支架预压以获取支架弹性变形、非弹性变形、地基沉降值。预压采用1.1倍梁体重量荷载预压，材料采用沙袋或土袋。混凝土容重取26 kN/m3，浇筑混凝土重量为31 720 kN。预压采用三级分次加载，第一级加载20 935 kN，第二级加载27 914 kN，第三次加载34 892 kN；一次卸载，卸载应对称、均衡、同步实行。

加载前，在支架顶部的板梁底模上，沿箱梁长度方向按每跨两端、跨中、1/4跨处五个部位，沿箱梁宽度方向按左侧、中心线、右侧、两侧翼缘五个部位，共设置25个沉降观测点。

加载时，按照1.1倍梁体重量的60%、80%、100%逐级加荷观测，加载应从跨中到支点，从中间到两边均匀加载。在压载过程中采用水准仪实施全天候跟踪观测支架的变形情况并作好记录，加载完成后，当各观测点最初24 h的沉降量平均值小于1 mm或最初72 h的沉降量平均值小于5 mm，判定为支架合格。

2.3 跨线箱梁施工程序

(1)门洞及支架搭设。

(2)底模及侧模安装。

(3)支架平台预压。

(4)支座安装。

(5)底板、腹板钢筋及预应力管道、钢绞线安装。

(6)内侧模安装。

(7)第一次混凝土浇筑。

(8)箱梁顶板底模安装及人洞留设。

(9)顶板及翼板钢筋安装。

(10)第二次混凝土浇筑。

(11)混凝土养护。

(12)钢绞线张拉。

(13)压浆、封锚。

(14)门洞及支架拆除。

3 施工保通交通组织方案

3.1 跨线箱梁的施工及交通组织顺序

右幅门洞及支架搭设施工→左幅全封闭交通(右幅双向单道通行)→左幅支架搭设→底板及侧墙立模、钢筋制安、混凝土浇筑→顶板立模、钢筋制安、混凝土浇筑→混凝土待强(防撞墙施工)→左幅封闭交通(左幅支架拆除)→改道左幅、右幅封闭交通→右幅门洞及支架拆除→交通恢复。

3.2 交通组织方案

3.2.1 交通控制方式

因本段绕城高速公路车辆较少，而本工程有两处匝道桥梁跨越绕城高速，其中D2匝道桥和F匝道桥在中央分隔带还有桩基与墩柱施工，因此，为过往车辆行车和施工安全，本施工路段采用占用超车道、半幅双通、双幅双通、占用应急车道等交通组织方式。在绕城高速公路X16+061(K33+347)～X16+111(K33+297)中央隔离带处新开一口子，开口宽度50 m，再利用X15+090(K34+318)～X15+140(K33+268)处原有开口，宽度亦为50 m作交通改道的进出口。先占两幅超车道进行中央分隔带内的桩基施工，再封闭X15+140(K34+268)～X16+061(K33+347)(821 m)右线车道(鱼嘴至北碚方向)，改道至左线车道(北碚至鱼嘴方向)，实现单道双通，进行绿化带内D匝道2#桥4#墩、F匝道桥5#墩的墩柱及右线门洞与支架的施工。在右线门洞及钢管支架搭设完成后，再封闭X15+140(K34+268)～X16+061(K33+347)(821 m)左线车道(北碚至鱼嘴方向)，改道至右线车道(鱼嘴至北碚方向)，实行单道双通，再进行左线钢管支架的搭设及现浇梁的施工。所有通行在施工路段的车辆需按提示正确行驶，车辆在通过施工路段时禁止停车、超车，限速20 km/h。交通标志设在公路右侧路肩上和作业区靠中分带的一侧，在上游过渡区末端设置电子导向灯。

3.2.2 交通控制的布置

桥梁现浇工程施工的交通控制区分为六个部分：警告区、上游过渡区、缓冲区、作业区、下游过渡区、终止区。

警告区:长度为2 000 m；警告区内设置“前方2 000 m施工”、“限速60”、“前方1 500 m施工”、“限速60”、“限高门架(限高5 m)”等标示牌, 第一个警告标志到下一个标志的距离不得超过600 m。

上游过渡区：长度为90 m，车辆驶至上游过渡区的时速不超过40 km/h；上游过渡区内设置“车道变窄”、“限速30”以及行驶指示灯等标示牌，并沿着过渡区每隔5 m设置锥形交通路标。

缓冲区：长度为50 m，限速30 km/h；缓冲区内设置防冲撞装置(水马、防撞墩)，并沿着缓冲区每隔5 m设置锥形交通路标，上接上游过渡区内的锥形交通路标。

作业区：限速20 km/h，作业区前面设置带警灯的路栏、防撞装置且周边设置交通锥提醒。作业区布置还要为工程施工车辆提供安全的进出口，出入口应设在顺行车方向的下游过渡区内。

下游过渡区：长度为30 m，限速40 km/h，沿缓冲区每隔5 m设置锥形交通路标引导。

终止区：长度为30 m，限速60 km/h，沿着缓冲区每隔5 m设置锥形交通路标引导，并在终止区结束时设置“您已驶出施工区域，谢谢您的配合”等解限标志。

具体交通布控组织如图2所示。

3.2.3 施工作业面的交通封闭措施