跨海大桥长悬臂盖梁施工技术研究

石新鹏

（中铁二十局集团第三工程有限公司，重庆 400065）

1 工程概况

某跨海大桥东西引桥共有独柱墩悬臂盖梁63 个，其中48 个为海上作业。根据盖梁结构尺寸进行划分，共有两种，两种盖梁顶面长度分别为15.645m、16.8m，底面长度5.5m，断面尺寸为2.9m×2.5m。预应力筋共8 束，上层4 束为两端对称，分两批张拉；下层4 束预应力筋为单端，分两批张拉，钢筋骨架与预应力管道同时制作成型。以16.8m 盖梁为例，单端悬臂长度为5.65m。

2 施工方案的选择

某跨海大桥引桥盖梁75%以上为海上作业，且盖梁支架受潮水的冲刷，为确保盖梁施工安全有序，根据现场施工环境、场地面积以及现场材料（φ630 螺旋管）的储备情况，独柱墩悬臂盖梁采用钢管桩支架法施工[1-3]，施工示意图，如图1 所示。

图1 支架法施工示意图

3 施工工艺

独柱墩悬臂盖梁施工工艺流程如下：

施工准备—测量放线—钢管柱支架安装—底模安装—钢筋笼加工、绑扎、安装—侧模安装—检查验收—浇筑混凝土—养护。

4 悬臂盖梁施工

4.1 支架搭设

4.1.1 支架材料准备

（1）由于引桥大部分盖梁为海上作业，施工场地有限，且海水腐蚀比较严重，故材料进场不宜过早。计划提前1 个月对悬臂盖梁模板支架施工所需材料进行备料。

（2）钢管桩长度根据墩高确定，长度不一。钢管桩在接长前先进行变形检查，对变形严重的钢管桩进行校正并再次检查，检查合格的钢管桩可以投入使用，不合格的钢管桩再次进行校正或弃用，以保证钢管桩的垂直度，使支架受力及稳定性不受影响。

（3）钢管桩接长前，需对焊缝进行除油去污处理，处理完毕后，对接面采用全断面焊接，且在焊缝四周焊接加劲板。对于焊接完毕的钢管桩，使用油漆标明其应用部位，分墩位堆码[4]。

（4）支架所需其他材料（工字钢、千斤顶、贝雷梁等）进场应验收，合格后方可使用。

4.1.2 支架安装

（1）承台施工时，根据支架示意图，在承台上精准预埋4 块800mm×800mm×20mm 钢板，钢板底部焊接8 根φ20mm 锚固钢筋。安装钢板时，需用水平尺控制钢板的平整度，平整度合格后再进行固定。

（2）为了保证施工安全以及施工效率，围堰拆除之前安装钢管桩。钢管桩采用φ630mm×10mm 钢管，横向间距9.6m，纵向间距2.6m。为减少柱顶的集中受力，确保钢管桩顶部受力均匀，在钢管桩顶面使用钢板及三角铁焊接加劲肋，钢板采用800mm×800mm×20mm，加劲肋采用20mm 厚钢板，沿钢板四周布置8 片。底部与预埋钢板焊接牢固，对焊缝进行防腐处理。钢管柱超过6m 高，在钢管柱距承台顶4.5m 处设置纵向联系；超过10m 高，在钢管柱距承台顶4.5m 及9m 处设置两道纵向连接，纵向连接采用φ325mm×8mm 钢管。安装时，需保证钢管的垂直度，可用水平靠尺或吊锤法进行控制。

（3）钢管柱顶端横桥向安装两根12m 长、双拼I40b 工字钢。为便于脱模落架，在工字钢上设置8 个50t 螺旋千斤顶。千斤顶上端横向布置贝雷梁，贝雷梁连接采用75 角钢，同时墩柱两侧贝雷梁采用25b 工字钢及U 形螺栓加强连接。贝雷梁顶部铺设I25b 工字钢纵横向分配梁，间距60cm。工字钢顶面直接安装盖梁底模。沿工字钢周边安装防护栏杆，并悬挂安全网，防止坠落事故。

4.1.3 支架验算

（1）施工荷载计算

根据《路桥施工计算手册》，盖梁施工荷载明细，如表1 所示。

表1 施工荷载明细表

由表1 可知，计算总荷载约为盖梁自重的1.5 倍。盖梁水平投影范围内的盖梁荷载由墩柱承担，不考虑由支架体系承担。

（2）贝雷梁受力计算

将贝雷梁简化为一杆件，其边界条件及荷载，如图2 所示，图中荷载为单层单排贝雷梁所分担的荷载，系按盖梁钢筋混凝土重量的1.5 倍进行加载。

图2 贝雷梁杆件及荷载示意图（单位：m）

采用结构力学求解器2.5 软件计算，杆件弯矩图，如图3 所示。

图3 杆件（贝雷梁）弯矩图（单位：kN·m）

根据图3 所示，杆件最大弯矩为669.23kN·m。根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》中单层单排贝雷梁（不加强）容许弯矩为788.2kN·m，大于669.23kN·m。故结构安全。

（3）φ630mm 钢管（δ=10mm）支柱受力计算[5]

（a）基本参数，如表2、表3 所示。

表2 构件参数

表3 两主轴平面内约束信息

（b）强度验算

构件截面的最大厚度为10.00mm，根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017），f=215.00N/mm2。

s=N/An=747×103/（175.3×102）=42.61N/mm2，＜1.0×f=1.0×215=215N/mm2，强度满足设计要求。

（c）整体稳定验算

lx=lox/ix=10.6×102÷21.92=48.36

ly=loy/iy=10.6×102÷21.92=48.36

双轴对称截面，根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017），对于x 轴，属于a 类截面，查附录C，得稳定系数jx为0.920；对于y 轴，属于a 类截面，查附录C，得稳定系数jy为0.920，j=min（jx，jy）=0.920，两个主轴方向的最大长细比为48.36，不大于设定的长细比150[6]。

N/（jA）=747 × 103÷（0.92 × 194.78 × 102）=41.67N/mm2，＜1.0×f=1.0×215=215N/mm2，故整体稳定性稳定满足要求。

4.2 模板、钢筋安装

盖梁模板采用定型钢模板，当支架验收合格后，吊装盖梁底模如有偏差，施工人员应顶升或下降千斤顶进行调整。模板的拉杆布置于盖梁侧模上，拉杆水平孔间距2m，垂直间距0.85m。模板对拉筋的拉力需调整均匀，以免影响模板的整体刚度，造成浇筑的混凝土面不平整。

盖梁骨架在后场加工完成，运至现场吊装并焊辅助钢筋，由专人指挥，以防吊装时散架，造成安全事故。

盖梁为预应力盖梁，共两排8 束，钢筋安装的同时，需根据图纸给定的预应力管道坐标精确定位波纹管，波纹管与钢筋存在冲突的，适当挪动钢筋。波纹管定位完成后，穿束钢绞线。安装侧模之前复核波纹管的位置，对存在偏移的波纹管进行调整。

4.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑时，先从墩顶开始，从中间向两侧水平分层，连续对称，一次浇筑成型。每层厚度不超过30cm。上下两层间隔时间：当气温在30℃以下时不得超过1.5h，气温在30℃以上时不得超过1h。在下层混凝土初凝或可以重塑前浇筑完成上层混凝土。

为了确保盖梁混凝土的外观质量，混凝土坍落度需严格控制在160～200mm。浇筑混凝土的自由倾落高度不得超过1.5m，以免发生离析。

混凝土浇筑完毕后即覆盖土工布进行养护。

4.4 注意事项

第一，钢板桩拆除前安装钢管桩，以保证钢管桩与预埋钢板的焊接质量，提高工作效率。第二，钢管桩安装时，应控制垂直度，避免支架受力不均，造成安全事故。第三，千斤顶安装时，应置于钢管桩正上方，千斤顶与贝雷梁的接触面应垫钢板，增加受力面积。第四，贝雷梁安装时，贝雷梁竖向受力杆件应置于千斤顶的正上方。墩柱两侧贝雷梁使用角钢进行连接，保证贝雷梁的稳定。第五，钢筋绑扎时，根据图纸所给坐标精确定位波纹管，且在安装侧模之前进行复核。第六，钢绞线穿束之前，先安装P 锚端螺旋筋。穿束完成后，注意P 锚端排气管的安装，且在钢绞线与波纹管端头位置使用泡沫胶封堵，以免浇筑混凝土时进浆。第七，浇筑混凝土前再次检查预埋件（检修平台钢板，挡块钢板等）是否遗漏，以及位置是否准确。第八，浇筑前对盖梁支架各个连接部位进行检查，确保每个构件的连接可靠，浇筑过程中，现场技术人员应随时观察支架情况，如发生异常情况，停止浇筑混凝土。第九，浇筑混凝土时，按照先中间后两侧的浇筑顺序，水平分层，对称浇筑。第十，混凝土达到一定强度时，可先拆除侧模。第一次张拉完毕后，再拆除底模。第十一，因某跨海大桥所处地区温度较高，浇筑完成后，应覆盖土工布等加强养护，避免出现干缩裂缝。

5 支架监控

首件盖梁浇筑前，在贝雷梁两端贴设反光贴，并测量标高。浇筑过程中，持续测量观察贝雷梁标高变化，如变化过大，应停止浇筑。浇筑完成后，当测量标高无明显变化时，盖梁处于稳定状态，停止测量。如果浇筑前和浇筑后标高变化过大，应考虑支架增强。同时观察盖梁侧面有无贯通裂缝。某跨海大桥采用盖梁支架监控，后续施工中贝雷梁均采用双拼，有效地增强了支架体系。

6 结语

某跨海大桥引桥盖梁采用钢管桩支架法施工，施工前组织项目部人员及施工人员进行技术交底会，熟悉支架搭设要点并熟悉施工工艺流程。首件盖梁施工时，通过对支架的监控，总结对比数据，并对支架进行增强，保证盖梁的正常施工。目前盖梁施工已全部完成，盖梁未出现明显下挠，盖梁线形及断面尺寸良好。