中铁一局集团有限公司陕西省西安市710054
摘要:桥址地处海水侵蚀性滩涂地带,天然承载力低,每天受到潮水的影响大,为加快施工进度,保证施工安全,减少投入,同时确保箱梁的外观质量,避免腹板出现施工缝,采用钢管桩+贝雷梁浇注连续箱梁,为同类工程施工积累了宝贵的经验。
关键词:滩涂地带;不良地质;支架;连续箱梁
1.工程概况
巴曹大桥包含陆上北引桥、主桥、海上南引桥、两对匝道。主线桥梁全长1799.48m,S1匝道全长372.816m,S2匝道全长371.47m。
S1匝道:曲线段上部结构第一联(Ps1-1~Ps1-5墩):(23+25+25+23)m、第二联(Ps1-5~Ps1-8墩):(23+25+23)m为现浇钢筋砼连续箱梁,梁高1.8m,顶宽7.9m,底宽3.9m,直腹板厚0.4~0.6m,顶底板厚0.22m,顶、底板设置φs15.2-7高强度低松弛钢绞线,两端张拉。纵坡:Ps1-8~Ps1-1墩为下坡,坡度为3.96%;横坡:2%。
S2匝道:曲线段上部结构第一联(Ps2-1~Ps2-4墩)(3×20)m、第二联(Ps2-4~Ps2-8墩)(23+25+25+23)m现浇钢筋砼连续箱梁,梁高1.8m,顶宽8.2m,底宽4.2m,直腹板厚0.4~0.6m,顶底板厚0.22m,顶、底板设置φ15.2-7高强度低松弛钢绞线,两端张拉。纵坡:Ps2-1~Ps2-8墩为下坡,坡度为4.95%;横坡:2%。
S1、S2匝道桥墩下部均采用单柱矩形墩和钻孔桩基础。
2.地质地貌
桥区内沿线穿越的地貌单元主要是海涂围垦地,海涂围垦地处于海水侵蚀性滩涂地带,上部分布坡人工填筑石灰岩、碎石粉质粘土等,下部分分布厚层海象地层,分布极厚的淤泥。
全桥除北引桥位于陆地上以外,其余墩位均位于海中。主桥位于东海海湾主河槽,南引桥、匝道位于东海海湾滩涂地上,平均海平面标高+2.1m左右。巴曹大桥距出海口较近,海域受外海传入的半日潮控制,一周日两涨两落,为半日潮,历史最高潮位+4.45m,历史最低潮位-3.92m,最大潮差+7.33m,涨潮时海滩全部被海水淹没。
3.施工方案
3.1箱梁施工方案
按照设计要求,现浇箱梁采用支架现浇施工法。结合施工现场材料和施工工期要求,现浇共4联连续箱梁,投入2联支架体系、模板,倒用一次。
3.2支架布置方案比选
形式一:碗扣(支墩)+方木(承重梁),支墩采取碗扣密布的形式,钢管底部铺设道木,对地基承载力要求低,但是基础需要做相应处理。
形式二:钢管桩(支墩)+贝雷梁(承重梁),其特点为承载力大,钢管桩对地基承载力要求高,钢管桩支墩设置在承台上,基础不必处理。
根据现场的施工情况及机械设备情况,考虑到形式二支墩拼装较为容易,拆除方便,施工投入费用较低,加快施工进度,采用形式二的钢管桩+贝雷梁进行施工。
3.3支架设计
支架采用钢管桩+贝雷梁搭设,贝雷梁顶面铺设型钢并搭设碗口支架形成底模支撑系统,采用方木、竹胶板形成整体模板系统。
支架下部基础设计为,630×8mm钢管桩基础,管桩上口安装II50a主横梁,在钢管桩垂直主横梁方向外侧设置槽钢[]20牛腿支架,管桩下口于承台预埋钢板焊接,管桩间采用[20剪刀撑连接,纵梁采用9组单排贝雷梁,横向分配梁采用I25a型钢,上部设置高度为0.6~2.4m的碗扣件支架,以调整横坡度与纵坡。底模、外模、内模模板均采用18mm厚竹胶板,竹胶板后面背5cm×10cm方木、10cm×15cm方木。布置图如下:
PS2匝道支架立面布置图
4.施工方法
4.1支墩基础预埋
支墩基础预埋件采用2cm钢板与锚固12根φ20螺纹钢筋及两层φ12的加强钢筋网片连接在一起。在钢结构加工完成后,现场进行分块安装,预埋件按照施工图纸尺寸定好位置后与承台钢筋焊牢,浇筑承台混凝土时,保证预埋件顶面垂直且与承台砼顶面平齐。
4.2支架搭设
支架基础及下部结构施工:支架支承于承台预埋件上,承台施工时注意预埋件的安装。钢管桩接高到设计标高,在施工过程中,同步安装各钢管桩之间的联结系,保证钢管桩的垂直度。焊接各联结系钢管时,先将钢管按照相贯线切割后再焊接,施工过程中保证各连接件之间的焊缝质量,保证结构安全。
分配梁及贝雷片安装:临时墩施工完成后,依次安装桩顶分配梁、贝雷片。贝雷片在地面上拼装成组后利用汽车吊整体吊装、分配梁上人工配合就位。贝雷片安装完成后,分配梁两端外侧贝雷片采用角钢限位,防止贝雷片横向移动,纵向将相邻各组贝雷片连接成整体。最后安装贝雷梁上分配梁,采用U形螺栓与贝雷片固定。碗扣支架安装:支架安装前先确定起始安装位置,底托直接放置于分配梁上,利用可调底托将标高调平。
4.3支架压载
在铺设完箱梁底模后,对支架、模板进行预压,对支架进行120%的堆载预压。第一联箱梁总长度60m,方量305.9m3,混凝土容重取2.6t/m3,压载重量为本段箱梁自重的1.2倍,总重954.408t。压载采用砂袋装满中粗砂,容重按照1.5t/m3,堆积高度约1.3m。按照箱梁的断面形式在底板上堆码砂袋,堆码砂袋时,控制好砂袋的重量,防止不够或过载。
堆载前,对基础、支架、箱梁底模进行巡视和沉降观测,在底模上设置27个观测点,钢管支架的钢管9个观测点,在基础的靠边坡的平台上设置水平位移观测点6个,压载25%、50%、120%分阶段进行观测。压载过程中严格控制压载重量,并对砂袋的重量进行抽检。观测数据经过计算,模板的沉降为10~15mm,钢管支架的沉降为8~12mm,水平位移位移观测点变化在5mm以内。
从观测的数据分析,基础的沉降量满足箱梁施工要求,后续箱梁施工严格按照此方法进行,模板的预抬值为15mm。
5.结束语
通过采用钢管桩+贝雷梁做现浇支架,有效解决了滩涂地带基础沉降过大的问题,将钢管桩支墩直接利用既有承台作为支架的支撑基础,不需要处理地基,避免地基沉降带来的影响,保证箱梁的施工安全。全断面一次进行浇注,提高了箱梁的外观,减少施工缝。支架的沉降量得到有效控制,箱梁施工完毕每10m一个断面,经过监理工程师的复测,标高均控制在10mm以内,轴线偏位10mm以内,达到规范要求,为加快巴曹大桥施工提供了有力的保证。
参考文献
[1]易明红,邱云力,滨海滩涂地带大跨度变截面预应力连续箱梁现浇施工技术,城市建设理论研究(电子版)UrbanConstructionTheoryResearch,2016年30期.
[2]刘秀昌,沿海浅滩现浇连续梁支架施工技术,建筑技术开发BuildingTechnologyDevelopment,2016年08期.