桥梁地胎膜法施工在市政道路工程中的应用

(长沙金霞经济开发区开发建设总公司,湖南 长沙 410007)

1 工程概况

汤家湖路与芙蓉北路菱形立交工程位于长沙市城北，其控制性工程是需将芙蓉北路进行路改桥施工，该桥梁工程分为东西两幅桥，桥梁形式为等截面连续梁桥，全桥跨径组合为：(25+40+25)m，桥长101.2 m。箱梁采用单箱三室箱型截面，箱顶板宽13 m，底板宽9.3 m。下部桥墩采用花瓶墩+桩基础，桥台采用轻型桥台+桩基础，基础采用钻孔灌注桩，场地工程地质情况由上至下分别为填筑土，砂质粘性土和全风化花岗岩。具体桥型布置图见图1。

图1 芙蓉北路上跨桥桥型布置图(单位： cm)

其中芙蓉北路为长沙市重要的南北向主干道，道路采用3幅路形式，路幅宽60 m，双向6车道，两侧辅道各9 m宽。由于该道路属于已建成的城市主干道，道路下布设有电力、弱电、给水、路灯、军缆、燃气、污水、雨水和石油等9种社会管线，其中弱电和石油属于省级主干线路；给水、电力、燃气属于市级主干线路。现状管线布置见图2。

图2 芙蓉北路现状管线布置横断面图(单位： cm)

2 施工方案比选

2.1 常用施工方法存在的问题

目前现浇连续箱梁常用的施工方法有满堂支架法、移动模架法和悬臂浇筑法。上述工法的特点和区别见表1。

综上所述，移动模架法和悬臂浇筑法一般适用于大跨径桥梁较长的连续箱梁施工，本工程不宜采用。故本项目在设计阶段考虑采用满堂支架施工，但根据现场实际情况，该施工方案仍存在以下弊端：

表1 连续箱梁常用施工方法特点对比表工法类型特点满堂支架法 在桥跨间设置支架，安装模板，绑扎钢筋，现场浇筑混凝土的施工方法，特别适用于旱地上的钢筋混凝土和预应力混凝土中小跨径连续梁桥的施工。采用该工法施工，梁的整体性好，施工平稳、可靠，不需大型起重设备；但支架必须有足够的强度和刚度，当支架地基存在软弱地基时，需对地基进行加固处理；支架模板消耗量大，需要有较大的施工场地，施工工期较长，对跨较大河流、山区高墩桥梁有很大的局限性移动模架法 使用不落地移动式的支架和装配式的模板进行连续地逐孔现浇施工，对于多跨长桥如城市高架桥、海湾桥，使用十分方便，机械化程度高，利于节省人工成本，受桥下各种条件的影响较小，需施工场地较小，模板支架周转率高，工程规模愈大经济效益愈好。但因其模架设备的投资较大，拼装与拆除都较复杂，所以此法，一般适用于跨径20～50m的预应力混凝上连续梁桥施工，且桥长一般应在300m以上悬臂浇筑法 一般采用挂篮悬臂浇筑施工，在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土、待混凝土达到一定强度后张拉预应力筋，移动挂篮继续进行施工，直至合拢。该工法可以很方便地跨越深谷和河流，适用于跨径在50～120m大跨径连续梁桥，特别是变截面梁桥的施工。由于不在跨间设置支架，故占地较小；逐段浇筑易于调整和控制梁段的竖向标高；在有顶棚、养生等设备的挂篮内施工，受天气影响较小；每节段的施工属于高度的重复工作，可以提高施工效率。但因梁体部分不能与下部结构平行施工，故施工周期较长，且悬臂浇筑的混凝土加载龄期短，混凝土的收缩和徐变影响较大

1) 需对现状芙蓉北路进行全封闭施工，但交通行政主管部门考虑该道路是长沙市城北重要的南北向城市主干道，同时也是北联岳阳的主要干道，不同意全封闭交通施工，只同意临时保通施工，故该方案的实施存在行政审批的障碍。

2) 需将道路下布设的管线全部改迁后才能施工，但管线的迁改，特别是涉及省级干线的管线迁改需耗费大量时间(约6～8个月)才能改迁完毕。

3) 如采用全封闭施工，需在道路外侧修建临时分流通道，按单向最小2车道考虑，需新建18 m宽道路，长约200 m，同时该道路兼做社会管线临时改迁的路由，上述新建道路、管线改迁和管线保护等临时措施，需增加大量工程造价(约500～600万元)。

2.2 地胎膜施工的优势

在项目工期要求较高的情况下，地胎膜施工具有如下优势：

1) 结合现状芙蓉北路的路幅划分情况，可以先将主线封闭进行30 m宽桥梁的施工，同时利用两侧9 m宽辅道确保交通通行；待桥梁工程完毕后，将交通车流改至桥上，再进行菱形立交的辅道施工。上述交通组织方式得到交通审批部门的认可。

2) 社会管线主要集中布设在两侧辅道和人行道下，大部分管线的迁改工作可以与桥梁施工同步实施，大大缩短项目建设工期。

3) 充分利用道路路基，提高了箱梁底模承载力；地胎膜替代满堂支架，节省了施工成本，同时也规避了支架施工带来的安全风险。

3 总体施工方案部署

3.1 施工前准备工作

对现状芙蓉北路进行交通分流，将车流分至两侧辅道通行。考虑桥梁施工所需场地以及后续开挖基坑的安全，对横桥向35 m，顺桥向200 m范围采用围挡进行封闭。同时将上述范围内的少部分路灯、电力等横管进行临时改迁。

3.2 桥梁下部结构施工

充分利用现状道路路面作为施工工作面进行桥梁桩基础施工，即采用旋挖桩钻机在路面直接进行桩基成孔施工，其中承台底标高以上部分按空桩考虑。桩基施工完毕后，对现状芙蓉北路开挖，施工至箱梁底下70 cm，并以此平台作为桥墩承台、墩柱和桥台的施工工作面，其中桥墩部分采用护壁桩的支护方式进行基坑施工。

3.3 桥梁上部结构及附属设施的施工

下部结构施工完毕后，利用芙蓉北路路基作为箱梁的地膜，同时搭设箱梁的底模和侧模，并对地膜和模板进行预压，预压完成后，进行上部结构的钢筋绑扎、砼浇筑和预应力张拉等工作，达到设计、施工规范要求后，再进行桥面铺装、防撞栏杆和路面结构等附属设施的施工。

4 主要项目施工方法

本次针对地膜法工艺与传统连续箱梁桥施工工艺的不同之处进行探讨，主要涉及桥梁桩基施工、下部结构基坑支护和地胎膜等方面的施工方案。

4.1 桥梁桩基施工方案

桥梁桩基直径大小为1.5～1.8 m，采用旋挖桩进行施工，施工前设置1 cm厚钢板加工成坚固的、不漏水的钢制护筒，其内径应大于钻头直径，护筒应埋到硬土以下至少1.0 m，护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5 cm，倾斜度不得大于1%。

施工时采用跳桩法施工，在已灌注成桩邻近桩位钻孔时，要等到已灌注钻孔桩混凝土强度达到2.5 MPa以上后方可施钻，避免扰动相邻已施工的钻孔桩。每进尺2～3 m，应检查孔直径、垂直度和孔内地质情况，并定时定人记录观测数据。

当钻孔深度达到设计标高后，采用清孔钻头进行清孔。清孔后立即浇筑混凝土，控制成桩顶标高略高于设计桩顶标高约50 cm，以上部分按空桩进行施工控制。

4.2 下部结构基坑支护方案

由于桥墩承台底距离地胎膜平台约7.6 m，承台施工所开挖的基坑大于5 m，需考虑基坑的专项施工方案，结合地勘资料，此处土质主要为全风化的花岗岩，遇水容易出现软化情况，故基坑支护考虑采用护壁桩进行施工。设计考虑单个桥墩承台的尺寸为8.5 m长×3 m宽×2.5 m高，考虑到施工的方便性，护壁桩结构的平面尺寸为12 m长×6.5 m宽，桩顶冠梁断面尺寸为1 m高×0.7 m宽；桩径大小分为0.8 m和1 m两种，间距均为1.8 m，其中靠两侧辅道的桩径为1 m。单根桩长为13.6 m，且深入基坑底标高不小于6 m。同时为确保支护的稳定性，在冠梁长边的中间设置中横梁，横梁断面尺寸为1 m高×0.5 m宽。具体护壁桩平面布置方案见图3。

4.3 地胎膜施工方案

4.3.1 地膜地基处理方案

上部结构施工前应对箱梁部位原状地基进行碾压，使基础充分沉降，同时做好地膜顶面的排水工作，具体措施为：整平地基浮土，对局部承载力小于250 kPa的区域进行碎石换填处理，对地基土静压1遍后在其上铺设5 cm厚碎石垫层，再对其进行振动碾压不小于6遍，使地基承载力满足规范要求。

图3 下部结构基坑平面布置图

4.3.2 土模支架施工

承台墩柱工作坑位置采用级配砂砾回填至地基顶面，按30 cm一层采用水夯夯实，整平压紧后浇筑20 cm厚C25地面硬化作为基础。浇筑地面硬化时要严格控制好砼面标高及表面平整度。局部标高不满足要求的用木质契形块调节标高。考虑梁底到硬化高度低，浇筑完箱梁砼后模板木方都难以拆除，箱梁底板模板使用15 mm的竹胶板，竹胶板下铺设横向10 cm×10 cm间距25 cm的木方，木方下为I12工字钢。对局部标高低的地方使用木质契形块进行调节。

5 结语

在城市开发建设过程中，基于下穿已建成城市主干道越来越多的现实情况，在主路无法进行全封闭施工和路下管线错综复杂的前提条件下，桥梁地胎膜施工方案在此类情况下相比满堂支架和悬臂法等传统施工方案，具备一定的优势。同时在采用该施工工艺的过程中应注意如下几点：

1) 做好地胎膜的地基处理措施，确保地基承载力满足使用要求，同时做好周边防排水措施。

2) 下部结构施工过程中，应对护壁桩施工形成的基坑制定专项的深基坑监测方案，确保下部结构施工过程中的安全。

3) 箱梁支架和模板固定好后，应通过预压消除支架和地胎膜的非弹性变形，确保箱梁的外观质量。

[1] 林志斌，杨余文，张进良.地胎膜在现浇连续箱梁施工技术中的应用[J].云南水利水电,2014(S1): 86-88.

[2] 王景元.软土地基现浇连续箱梁支架设计与施工技术[J].中外公路,2008,28(2)：137-139.

[3] 王海良，董鹏.桥梁工程施工技术[M].北京:人民交通出版社，2013.

[4] 姚玲森.桥梁工程(第2版)[M].北京:人民交通出版社，2010.