例谈挂篮悬浇前0#块临时锚固方案的优化

刘琼福

摘 要：文章以海西高速公路网东山联络线A标段的东山特大桥为实例，通过对东山特大桥主桥挂篮悬浇前0#块临时锚固的原设计方案进行优化实施后，证明优化后的0#块临时锚固方案施工安全性高、施工进度快、操作性强、施工成本低等优点；具有较好的经济效益和推广价值。

关键词：悬浇前；0#块；临时锚固方案；优化

1 工程概况

海峡西岸经济区高速公路网东山联络线A合同段，属于福建省“三纵八横三环三十三联”主要控制点，A合同段起点桩号K0+086.773，起点位于云霄县竹港村连接沈海高速漳沼段；终点桩号K11+285.593，终点位于漳州市东山县陈岱镇下湖村接疏港公路，线路线总长11.199km。

东山特大桥横跨东海海峡，桥址所在地属于台风高发区域。上部结构采用（6*（4*30）+（65+2*110+65）+（4*30）+（5*30）米PC连续T梁结构+现浇变截面连续箱梁，桥梁全长1347米。主桥上部结构采用T构节段悬臂浇注工艺设计，单个T悬臂共有14对悬浇节段，最大悬臂长度为54m，最大悬浇重量为135.01t。其中0#块节段长度为12m，高6.8m。其余悬浇节段长度为3～4m，梁高2.8-6.208m。边跨设8.8m直线段，梁高2.8m，合龙段长度为2.0m。

2 优化原因分析

挂篮悬臂施工工艺主要用于大跨径预应力混凝土桥梁，0#块作为挂篮推进的基础，其施工的安全性、可靠性显得尤为重要。东山特大桥主桥挂篮悬臂施工阶段原设计是采用4根直径1.25m壁厚12mm的钢管桩，钢管内填充C40微膨胀混凝土，钢管柱柱底与承台顶面预埋钢板焊接，柱顶与0#块底预埋钢板焊接，在墩顶永久支座周边设置4个临时支座，并在每个临时支座上预埋32根2.5m长直径32mm的Ⅱ级钢筋与0#块箱梁底板相连进行临时锚固方案。（详见图一和图二）结合以往同类桥梁的施工经验，如果按原设计方法实施，存在后期临时拆除时难度较大，拆除临时支座易损伤桥梁的永久支座，利用大型机械拆除程度低、安全危险源多风险高，体系转换时间长，钢管剩余残值较低，施工成本较高等缺点；为规避或减少原设计临时锚固方案实施缺点对原设计临时锚固方案进行优化实施。

3 优化方案的确定

考虑桥梁横跨东海海峡，桥址所在地属于台风高发区域的情况，0#块挂篮悬浇过程中临时锚固体系既要满足正常施工需要又要确保施工过程中能安全度过台风期。基于设计及施工规范，在不违背设计原则的前提下，针对原设计方案的缺点，并结合项目上现有资源对原设计方案进行优化设计。具体优化方案（详见图三和图四）为：

（1）把原设计4根直径1.25m的钢管混凝土柱变更为4根直径1.6m的钢筋混凝土柱（考虑利用现有的墩柱模板，主筋采用32根直径28mm的Ⅱ级钢筋）。

（2）在柱顶与0#块底相连部设置砂箱，连接利用埋入墩柱外包2cm厚的钢板和柱内主筋伸入0#块箱梁底部混凝土1m长的连接方案。

（3）取消原设计承台顶面的预埋钢板，钢筋混凝土和承台的连接部分，采用钢筋混凝土的主筋伸入承台1m长度的连接方案。

（4）取消原设计在墩顶永久支座四边设置临时支座的优化变更设计方案。

（5）取消原设计两钢管柱相接和钢管柱与墩柱相接的联系体系，变更为在墩顶增设外悬三角钢桁架和在墩顶下3.8m的位置设置钢结构联结体系。

运用MIDAS软件建模对优化方案的各项设计指标进行验算，经验算各项设计指标均满足原设计各种工况要求；且考虑施工期间桥梁处于台风高发区域工况特选取最大风速40m/s（抗台风速）进行验算，结果显示抗倾覆安全系数>1.3，满足台风期抗倾覆稳定性要求。

4 优化前后比较

4.1 0#块临时锚固施工工艺比较

原设计方案常规施工方法是应先在墩顶永久支座周边设置4个临时支座，每个临时支座上预埋32根2.5m长的直径32mm的Ⅱ级钢筋，再在承台顶面、墩柱周边安装4根钢管柱后，再浇注钢管柱内混凝土，再实施钢管柱间和钢管柱与墩柱的钢结构联结体系，再进行0#块预压，最后浇筑0#混凝土使挂篮悬浇前0#块临时锚固，确保挂篮悬浇顺利实施。

优化后方案是先在承台施工过程中，预埋钢筋混凝土柱的一节钢筋笼，桥梁主墩完成后接长预埋入承台的钢筋笼、安装模板、浇注混凝土，再在墩顶施工外悬三角钢桁加和在墩顶下3.8m的位置设置钢结构联结体系，再进行0#预压，最后浇筑0#混凝土完成挂篮悬浇前0#块的临时锚固。

从以上两种临时方案比案，优化后的方案实施工序较少，施工方便。

4.2 挂篮悬浇完成后，箱梁合拢完成，进行桥梁体系转换时，拆除0#块临时锚固体系过程施工工艺比较

原设计方案常规拆除临时锚固体系的方法，一般是在0#块底、墩柱周边搭设作业平台，采用风镐人工进行凿除临时支座混凝土和用氧气乙炔切断联结筋；同时用氧气乙炔分块切割钢联结体系和钢管柱后，再用风镐、绳锯等设备破除或切割钢管柱内混凝土，达到桥梁体系转换。

优化后的方是利用在墩顶外悬三角钢桁架为平台，采用氧气乙炔对外包砂箱钢板开孔放出砂箱内砂后，切除砂箱剩余外包钢格和钢筋混凝土与0#块相连的联结筋，完成桥梁体系转换；再利用长臂挖机改装的破碎锤停放在栈桥上直接从钢筋混凝土柱顶面自上而下破除钢筋混凝土。

与原设计拆除方案相比，优化后的方案桥梁体系转换快、拆除过程简便易行、机械化程度高、危险源少安全性高、拆除费用低。

4.3 成本比较

原设计方案单个墩消耗钢筋4.1吨，每吨钢筋为4000元，合计16400元；用C40微膨胀混凝土85m3，每方微膨胀混凝土为400元，合计34000元；消耗钢管柱23.67吨，每吨钢管柱为4000元，合计94680元；三种材料共用145080元。

优化后方案单个墩消耗钢筋14.1吨，每吨钢筋为4000元，合计56400元；用C40混凝土113m3，每方混凝土为400元，合计45200元；二种材料共用101600元。

通过成本比较可以看出，优化后的方案单个墩仅材料费就可节省成本43480元，全桥可节约材料成本费约26万元。

5 结语

通过对东山特大桥主桥挂篮悬浇前0#块临时锚固体系进行优化，节约的施工成本，加快了施工进度，增强施工机械化操作程度，提高了施工安全性。

通过对东山特大桥主桥挂篮悬浇前0#块临时锚固优化方案进行多方面的分析比较，积累了相关经验和相关参数，为类似工程优化提供一些借鉴或参考。

参考文献

[1] 海峡西岸经济区高速公路网东山联络线两阶段施工图设计（第三册）.

[2] 东山特大桥临时工程主墩临时锚固及0#块支架施工图.

[3] 公路桥涵施工技术规范（JTG/T50-2011）[S].

[4] 钢结构设计规范（GB/T700-2006）[S].

[5] 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）[S].