现浇混凝土箱梁少支架组合支撑体系施工技术

李 杰，夏运强

(1.中交第二航务工程局有限公司，湖北 武汉 430040；2.长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室，湖北 武汉 431400；3.交通运输行业交通基础设施智能制造研发中心，湖北 武汉 431400；4.中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，湖北 武汉 431400；5.中交二航局第二工程有限公司，重庆 401102)

1 工程概况

白居寺长江大桥东引桥为主桥的过渡桥梁，全长238 m。桥跨布置为(38+40)m、(40+40)m、(40+40)m三联预应力混凝土连续现浇梁桥。箱梁采用双幅布置单箱多室预应力混凝土箱梁，箱梁高2.2 m，悬臂段长度1.95 m。顶板宽16.96～27.74 m，厚25 cm，中间设置50 cm后浇带。底板宽13.06～23.84 m，厚22 cm。东引桥所处区域的填方土体局部厚度较大，且土质多为粉质黏土，整体区域呈阶梯形布置，毗邻建(构)筑物，巴滨路及施工便道。东引桥墩身高15～42.5 m。白居寺长江大桥东引桥桥型布置如图1所示。

图1 东引桥桥型布置图

2 主要施工工艺

2.1 工程重难点

本工程现浇箱梁工程重难点主要为：①东引桥地形情况复杂，阶梯形布置，地质条件上覆回软基粉质回填土，承载力差；②支架高度最高达47.5 m，最低21 m，整体稳定性控制难度大；③施工区域毗邻既有房建、市政道路、临时施工通道等既有构筑物，施工临时防护面积大。

2.2 支架设计确定

2.2.1 支架设计

鉴于以上重难点，经综合考虑确定宽幅现浇混凝土箱梁少支架组合支撑体系，以下部钢管少支架和上部盘扣满堂支架组合形式的承力结构。其中，少支架基础根据地质情况设置为条形基础+1.2m钻孔灌注桩基础。钢立柱采用φ800×10钢管，钢管间平联采用2[25，斜撑采用2[25，通过连接板焊接。钢立柱横梁采用2I56a，横梁上放置纵向贝雷梁，其上布置I14分配梁。在分配梁上搭设盘扣式脚手架。支架两侧分别设置1 m宽人行通道，且涉及临时下穿通道搭设门架基础。立面简图见图2，断面简图见图3。

图2 东引桥支架布置立面图

图3 东引桥支架布置断面图

2.2.2 支架模型主要部位验算

1)跨中下部结构受力验算。

下部结构采用Midas Civil建立局部模型计算，选取最不利的工况，考虑上部结构荷载、施工临时荷载、风荷载，边界条件桩底按固结考虑，材料自重及荷载系数等由软件计入。经过支架结构布置及上部结构荷载对比，选取受力最不利的第二跨支架进行计算，计算模型及结果见图4～6。

图4 计算模型

在最不利荷载组合作用下，支架最大组合应力为154.7 MPa

图5 竖向受力情况

图6 横向受力情况

2)其余参数验算。

(1)贝雷梁受力分析。选取最大跨径的贝雷梁进行整体受力分析，验算在其材料自重和外荷载组合作用下，单片贝雷梁最大弯矩为36 298.1 kN·m<[M]=47 292 kN·m最大剪力为，8 637.8 kN<[Q]=12 260 kN均满足规范要求。

(2)钢管桩稳定性及斜撑稳定性计算。选取受力最不利的钢管桩及斜撑验算其稳定性，根据《水运工程钢结构设计规范》(JTS 152—2012)，在支架最大组合应力作用下，弯矩作用平面内钢管桩及斜撑稳定性分别为σ=123.4 MPa<215 MPa及σ=73 MPa

(3)钢管桩基础受力计算。根据反力计算结果，取钢立柱最大反力1 671.2 kN，最大水平力4.4 kN。按照《港口工程桩基规范》(JTS 167-4—2012)，计算灌注桩单桩轴向受压承载力N=2 023.9 kN<2 574 kN、正截面压应力σ=6.17 MPa<13.4 MPa及水平力产生的拉应力σ=0.63 MPa<1.43 MPa。

除上述参数验算外，其余构件各项参数均经过严格验算，均满足规范要求。

2.3 施工主要步骤简述

2.3.1 支架基础施工

支架基础施工桩基础采用旋挖钻成孔，浇筑预埋φ800×10 mm钢管桩与桩基础嵌入锚固；条形基础及承台预埋钢板两种基础形式均采用在基础浇筑前预埋带有锚固钢筋的钢板进行同步浇筑锚固，过程应严格控制预埋中心点位置。

2.3.2 少支架架体搭设

根据钢管桩设计顶标高反算出钢管桩理论长度，据此进行钢管桩下料加工制作。钢管桩接长采用焊接，焊接接头采用坡口熔透焊相邻钢管桩安装完成后进行平联、斜撑的焊接施工，尽早形成整体框架结构，防止钢管桩在风荷载、车辆碰撞等意外情况下得失稳倒塌。

2.3.3 承重梁安装

承重梁采用2I56a型钢，承重梁在地面拼装完成后吊运处安装，施工过程中承重梁接长时应避免出现错缝偏差，并应在腹板处焊接连接板，保证承重梁结构安全。

2.3.4 贝雷梁安装

少支架贝雷梁选用321贝雷片，贝雷梁在陆地上采用吊重设备拼装成单跨或多跨，然后进行整体吊安，加快安装速度。同步完善横向联系及纵向限位装置的设置。

2.3.5 盘扣架搭设

立杆、水平杆、斜杆均采用D48×2.5 mm钢管，横桥向立杆间距为0.6～1.2 m、纵桥向立杆间距为0.6～0.9 m，步距为1～1.5 m。盘扣架顶部设置[8分配梁、木方及竹胶板作为底模。搭设现场见图7。

3 主要运用效果

本工程制定的施工技术方案有效解决了东引桥区域涉及的地形复杂、地质情况差、支架高度较高、桥面幅度宽、施工风险高等重难点问题。在以下方面对后续同类型施工具有一定指导意义。

3.1 宽幅现浇箱梁混凝土的开裂控制

重庆白居寺长江大桥东引桥桥面宽为40.55～50.32 m，桥面宽度在同类型桥梁中位居前列，通过以下措施对宽幅现浇箱梁混凝土的开裂控制。

1)浇筑方案优化设计：现浇箱梁浇筑方案平面采取左右分幅，中间设置后浇带及上下分底腹板浇筑及顶板浇筑的方式解决了横、纵向收缩应变导致的开裂问题。

2)软弱地基支架沉降控制：通过采取支架基础最优方案、预压消除非弹性变形及过程分层设置施工沉降观测点，最终支架沉降量控制在10 mm以内，有效解决了浇筑过程中由支架沉降造成的混凝土开裂情况。

3.2 山区临江陡坡地带工况下支架稳定性控制

1)采用此类格构式少支架可有效克服陡坡地带阶梯形问题，同时，在少支架上部设置纵向连接的贝雷梁及盘扣可减少该类少支架纵向失稳的风险且对其具有纵向约束作用；横向设置联系杆件可确保其支架横向稳定性。

2)组合支架各节点位置应设置加固措施以确保上层盘扣支架同下层少支架的整体受力稳定，同时各节点位置应严格控制偏心受力情况，防止其倾覆。

3)其基础受力形式可根据各部位地质情况进行最优设置，同时采取部分排水措施可有效防止冲刷对基础带来的不利影响。

4 结束语

白居寺长江大桥东引桥现浇箱梁所面临的单项工况国内已建和在建的桥梁中均出现过，但针对市政桥梁面临地形复杂呈阶梯形布置、地质情况差、支架高度较高、桥面幅度宽、施工风险高等组合工况较为少见。经过项目精心设计支架方案，严格施工过程管理，克服了相应重难点问题，采取的山区临江陡坡地带宽幅现浇混凝土箱梁组合支撑体系施工技术取得了较好效果，可以为今后同类型桥梁现浇箱梁施工提供参考。

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