跨沈海高速某现浇梁无中支墩支架施工技术

许智林

(中铁十七局集团第六公司有限公司 福建厦门 361000)

1 工程概况

1.1 总体概况

湄渝高速跨沈海高速段路线全长2.628km，设计为双向六车道高速公路，行车速度100km/h，主要工程内容为0.5座黄石高架桥和1座三江口枢纽互通，并通过三江口枢纽互通与既有双向八车道沈海高速公路拼宽相接，如图1所示。

图1 湄渝高速与沈海高速交叉平面示意图

1.2 跨沈海高速现浇梁简介

三江口枢纽互通A、C匝道桥的现浇梁，上跨沈海高速公路，全部为单箱双室结构。A匝道1号桥现浇梁高1.8m，顶宽13m，底宽9m，第8联(第25～27跨)长84m，跨径布置为(27m+30m+27m)，其中第27跨上跨沈海高速右幅桥梁，斜交角度108°，最小梁底净高6.03m；第9联(第28～30跨)长78m，跨径布置为(24m+30m+24m)，其中第29跨上跨沈海高速左幅路基，斜交角度92°，最小梁底净高6.61m。

C匝道2号桥现浇梁高1.8m，顶宽10.5m，底宽6.5m，第3联(第10～12跨)长82.1m，跨径布置为(25.9m+30.3m+25.9m)，其中第11跨上跨沈海高速左幅路基，斜交角度104°，最小梁底净高6.01m；第4联(第13～15跨)长82.1m，跨径布置为(25.9m+30.3m+25.9m)，其中第14跨上跨沈海高速右幅桥梁，斜交角度80°，最小梁底净高6.18m。

1.3 地质情况

该项目位于莆田东部沿海，属冲海积平原地貌，全线河道及池塘众多。施工区位于欧亚大陆板块东南缘，濒临太平洋板块，闽东南滨海断隆带内，未见该断裂次极构造发育，但风化沉积层较厚，场地埋深20.0m范围内局部存在细砂、中砂和流塑状淤泥。根据地质调查和钻孔揭示，施工区地表主要上覆第四系填土层(Q4me)；第四系全新统长乐组冲海积层(Q4al-m)粉质粘土、淤泥、淤泥质粘土、粉土、细砂、中砂；第四系冲洪积层(Q4al+pl)卵砾石；第四系残积层(Qel)残积砂质粘性土；下伏燕山期早期侵入二长花岗岩(ηγ52)、辉绿岩脉(β)及其风化层，其中淤泥及软弱土层厚达15m～20m。

2 现浇梁无中支墩支架施工技术

2.1 支架设计

2.1.1支架体系分析

由于现浇梁所在范围的地质情况较为复杂，软基淤泥层较厚，且跨沈海高速公路的桥墩高度大都在11m～18m之间，采用普通的碗扣支架安全风险大，基础处理费用高。因此，现浇梁支架设计基本上都是采用钢管贝雷支架，钢管桩打入土体19m～23m深，以卵砾石层作为基底持力层[1]。

受沈海高速公路右幅的桥梁结构影响，业主及设计单位不允许在老桥上设支墩，因此，A匝道1号桥第8联第27跨(以下简称A1-27)和C匝道2号桥第4联第14跨(以下简称C2-14)现浇梁支架必须采用单跨贝雷梁直接跨越沈海高速右幅桥梁。同时，受现浇梁净高影响和贝雷梁支架高度限制，施工过程需要临时封闭沈海高速右幅桥梁，改左幅路基为双向四车道行驶。

2.1.2支架初步设计

在A1-27和C2-14跨的现浇梁单跨贝雷梁支架初步设计中，考虑了3种方案[2]。由于A1-27跨现浇梁与沈海高速右线桥梁斜交角度最大，桥墩距离老桥最近，设计和施工难度最大。本文以该跨为例进行介绍。

方案一，采用单层加强玄杆贝雷梁作为纵梁，3排一组，与老桥垂直，梁底施打2排钢管桩基础，间距2m～2.5m，钢管桩与老桥翼缘板平行，贝雷梁单跨跨度21.5m。此方案跨度相对较小，但需要投入22根钢管桩的施工时间较久，受力相对较不稳定，且单层加强玄杆贝雷梁跨中扰度较大，施工过程不好控制。

方案二，采用双层普通型贝雷梁作为纵梁，3排一组，与现浇梁平行布置，钢管立柱大部分直接立在承台上，间距2m，立柱与现浇梁垂直布置，贝雷梁单跨跨度为23.7m～24.9m。此方案受A匝道桥桥墩与老桥斜交且距离较近影响，最靠近老桥的1根钢管立柱无法直接立在原位置，只能偏移到老桥翼缘板外侧，并在承台外侧补打1根钢管桩协助受力；同时，延伸一排双拼I45型钢到原有的双拼I45型钢横梁下方作为受力支点。补打的2根钢管桩与承台上的钢管立柱焊接在一起，形成整体受力。

方案三，参考福州机场高速公路新店互通匝道桥现浇梁的上承式贝雷梁支架设计方案，采用钢管立柱做支撑，3组12排单层加强玄杆贝雷梁做横梁，11组22排双层加强玄杆贝雷梁作为纵梁，搭设在现浇梁上方，通过Φ32精轧螺纹钢作为受拉杆件吊在现浇梁下方，用I28型钢作纵向分配梁，I20型钢作横向分配梁，分配梁上面铺设现浇梁模板。此方案在正式施工时可以确保正常通车，但支架搭设阶段也需要进行临时改道，施工难度大，工期长，成本高。故该方案仅作为参考方案。

2.1.3方案选择

考虑到3个方案都需要临时封闭沈海高速公路半幅进行改道，为了尽量减少对原有高速公路的干扰，因此，安全和工期是作为方案选择的最重要参考因素，成本为相对次要参考因素。经过综合比选，项目部最终确定采用安全性强、工期最短、同时成本最低的方案二进行施工(表1)。

2.2 支架施工

2.2.1钢管桩施工

根据设计方案二，支架体系主要是以承台为基础。C2-14跨的立柱受老桥影响较小，可以全部立在承台上，但A1-27跨的2个桥墩各有1根钢管立柱被老桥干扰，无法立在原位置。因此，各补打1根钢管桩协助受力。钢管桩基础用D60型振动锤下沉，打入地面以下约19m～23m深，以卵砾石层为基底持力层。钢管桩基础前期施工时已经经过单桩荷载试验验证，持力结果符合设计验算和规范要求。

2.2.2钢管立柱和横梁施工

钢管立柱直接立在承台上，间距4m，通过预埋钢板和螺栓与承台连接。钢管立柱纵横向采用I18工字钢焊接，斜向采用[14槽钢焊接形成剪刀撑，纵横向连接和剪刀撑间隔3m设1道，所有连接处全部满焊，确保钢管立柱结构受力整体稳定。靠近现浇梁梁端钢管立柱只有1排，无法进行纵向连接，所以，采用抱箍形式，把钢管立柱固定在墩柱上面[3]。

表1 跨沈海高速现浇梁无中支墩支架方案比选表

图2 临近老桥的钢管立柱和横梁施工图

A1-27跨最靠近老桥的1根钢管立柱与其余4根钢管立柱不在一条线上，只能依靠承台外侧补打的1根钢管桩协助受力，承台上的钢管立柱与承台外的钢管桩焊接在一起，形成整体受力。

钢管立柱的横梁采用双拼I45的工字钢，间隔1m焊接1道10cm长的焊缝，形成整体作为贝雷梁的横垫梁。偏移的1根钢管立柱和补打的1根钢管桩顶上同时延伸一排双拼I45型钢到原有的双拼I45型钢横梁下方作为受力支点(图2)。

2.2.3贝雷梁拼装

(1)双层贝雷梁布置情况

跨沈海高速的单跨双层贝雷梁布置，主要有2个影响因素：一是由于A1-27和C2-14跨现浇梁处于曲线段，且桥墩都是正交结构。因此，相邻的2个桥墩不是平行的，而钢管立柱直接立在承台上，导致整个支架体系成梯形结构；二是由于承台上的钢管立柱和横梁距离桥墩和盖梁很近，贝雷梁的长度没有多余的调整空间。

考虑到上述因素，单跨双层贝雷梁布置过程中采用了一部分非标贝雷梁进行长度调整(图3)，并提前跟厂家定制。现场实际施工过程中，2跨支架共投入非标贝雷片54片，其中0.5m 6片，1m 30片，1.5m 6片，2m 12片，调整效果比较理想。

(2)双层贝雷梁拼装

A1-27和C2-14跨双层贝雷梁都是7组，每组3排，其中A1-27跨需要拼接贝雷片378片，C2-14跨需要拼接贝雷片426片。由于贝雷梁需要在高速公路改道后才能安装，为尽量缩短安装时间，在改道之前先把单层贝雷梁拼接好，改道完用2台50t吊车直接吊装，3d时间就全部安装到位。

图3 跨沈海高速单跨双层贝雷梁布置图

单层贝雷梁拼接时，用90cm标准花架连接每组的3排，间隔3m连接一道，上下层之间采用高强度螺栓连接。由于支架为梯形结构，贝雷梁组与组之间无法再用花架连接，为确保双层贝雷梁的整体稳定性，在贝雷梁顶和梁底采用[14cm的槽钢作为横向连接系，每3m设1道，在槽钢上钻孔，用螺栓固定在贝雷片的螺栓孔上，同时用U型卡扣把每组贝雷梁端头固定在工字钢横梁上(图4)。

(槽钢连接) (端头固定)图4 双层贝雷梁连接固定施工图

2.2.4梁底横坡调整

跨沈海高速的现浇梁位于曲线上，横坡通过梁体直接调整，梁顶和梁底的横坡都是6%，施工难度大，为确保施工和拆除安全，最终采用的方案是在[18cm槽钢上焊接碗扣钢管，安装碗扣顶托的方式进行梁底横坡调整。具体实施方法：横向在每排槽钢上钻孔并焊接11根钢管，钢管间距为0.9m，相邻的钢管高差为0.054m，安装完顶托后，9m宽的底板即可直接调整出54cm的高差，也就是6%的横坡。纵向钢管间距分为2种，普通位置间距0.9m，箱室端头两侧2m范围的钢管间距0.6m，所有碗扣钢管纵横向用钢管扣件连接成整体。

2.3 支架拆除

2.3.1拆除顺序

松动碗扣顶托→拆除现浇梁模板→移除分配梁→解除双层贝雷梁连接→贝雷梁移出梁底→贝雷梁分层吊卸→拆除双拼I45横梁→解除钢管立柱和钢管桩连接→拆除钢管立柱→拔除钢管桩

2.3.2双层贝雷梁拆除

支架拆除是一道艰难的工序，特别是大跨度双层贝雷梁支架体系拆除，在双层贝雷梁的移除和吊卸过程中安全风险极大。

受该工程的现浇梁底操作空间较小影响，传统的吊卸施工无法确保安全。项目部经过多方搜集资料和研究探讨，最终确定采用“搬运小坦克”的方法，缓慢移除每组双层贝雷梁，再进行分层吊运卸架。具体施工步骤如下：

(1)考虑到支架为梯形结构，首先要在贝雷梁之间设置一个辅助横梁，与原有的一个横梁平行，确保贝雷梁平行移动(图5)。

图5 辅助横梁施工

(2)制作一个临时钢管立柱，上面放千斤顶临时顶升贝雷梁，然后在每组贝雷梁与横梁的4个点上放置4个搬运小坦克(图6)。

图6 千斤顶临时顶升施工

(3)在2个横梁和贝雷梁受力的位置，绑上2个葫芦和拉索，即可开始移动双层贝雷梁。需要注意的是，2个横梁上的葫芦和拉索必须同步拉动，确保平行移动，移动过程还要有专人在外侧指挥和检查，发现不同步时马上停止整改。

(4)每组双层贝雷梁移出现浇梁底板影响线1m以外停止移动，然后，解除上下层贝雷梁的连接，用2台50t吊车把贝雷梁分层吊运开。

3 结语

通过详细的资料收集，方案设计和论证，以及加强施工过程管控，安全顺利完成了该跨沈海高速现浇梁无中支墩支架的施工，取得了较大的安全效益、社会效益和经济效益。在施工过程中总结了以下经验：

(1)钢管立柱尽量立在承台上，不但节省基础处理费用，受力也更加稳定。

(2)采用钢管桩协助钢管立柱共同受力的方法，可以有效解决新桥桥墩距离老桥太近导致的个别钢管立柱无法与其它钢管立柱在一条直线上的问题。

(3)采用双层贝雷梁安全可靠，扰度较小，对控制现浇梁预拱度更好掌握。

(4)在跨度受到限制的情况下，特别是跨线桥的支架体系和梯形结构支架体系中，非标贝雷梁可以起到很好的调解作用。

(5)采用[18cm槽钢和碗扣顶托调整现浇梁梁底横坡的方式，施工过程安全可控，且安装和拆除较为方便，可以有效缩短施工时间。

(6)搬运小坦克虽然施工缓慢，但是安全可靠，对梁体基本没有损伤，对于净高受限的支架体系更具有实用性。