某环岛路匝道桥梁为新建城市快速道路市政互通桥梁工程,上部结构为等强度预应力混凝土连续箱式梁,梁高1.8m、宽9.5m,直腹板、斜腹板厚度均为45cm,顶、底板厚25cm。匝道上跨交叉段桥面高24m,最大跨径33.8m,河道主要为淤泥层、含泥粗中砂层、淤泥质土层、粉质黏土层、砂质黏土层、强风化花岗岩层。

　　 本项目互通匝道桥位于河道内,需跨过已完成的下穿桥梁,现浇匝道箱梁与下穿桥梁出现垂直交叉,由于下穿桥面上不能设置支架,支架需一次通过现有桥面,致现浇箱梁支架跨径变大,桥梁立体交叉如图1所示。

　　 为解决本工程现浇箱梁跨度大问题,考虑河道内基础及支架受力情况,为确保支架安全稳定,现浇箱梁的支撑采用钢管桩基础、钢管立柱及加强型贝雷梁组合支架形式,同时采用钢牛腿减少支架受力跨径,降低支架挠度。支架设计如图2所示。

　　 1)支架基础考虑河道地质条件主要为淤泥质黏土层,采用630×12钢管桩施打至持力层,作为立柱基础,钢管垂直于梁长方向每排5根。

　　 2)钢管立柱支撑钢管立柱采用基础钢管接长,立柱纵横向采用[22组成的连接系做水平连接。在钢管顶部设钢牛腿斜支撑,牛腿斜支撑采用426×8钢管,钢管立柱顶端焊接750mm×750mm×10mm钢板。

　　 3)分配梁钢管立柱顶面设工字钢分配梁,工字钢采用双拼I32b。

　　 4)纵向贝雷梁纵向贝雷梁采用加强型300cm×150cm×18cm标准贝雷片。贝雷片采用单层铺设,共设置8组16排。

　　 5)主次分配梁于贝雷梁顶架体上加装28可调螺纹底托,在底托上纵桥向放置I10作为纵向分配梁,工字钢上铺设50mm×50mm方钢作为横向分配梁。

　　 6)翼缘板下支撑采用48×3.2钢管,钢管顶端安装使用可调节顶托,钢管底端使用钢垫片并放置在槽钢上。

　　 根据桩的深度,选用DZJ-80型振动锤施打钢管桩。本工程钢管桩入土深度较深且进入卵石层,考虑钢管桩具有一定的柔性,在沉桩过程中反复振击,钢管桩尖和土层的摩擦冲击、挤压,易使得钢管桩桩尖产生卷边变形甚至可能撕裂,对成桩质量造成极不利影响。现场采取钢管桩桩端外加强的方式,在桩端1m范围内(下端)焊接钢箍以增强穿透力(施工前通过试桩确定),施工时采用重锤轻打的方式进行,避免桩尖卷边变形。

　　 钢管桩桩长约为30m,采用履带式起重机配合振动锤施工。履带式起重机起吊钢管桩,精确定位后缓慢下放钢管桩,在其自重下入土,待稳定后确认位置及垂直度,然后低挡振动下沉,待钢管桩入土一定深度后高挡振动下沉,直至成桩。

　　 先施工临近墩位处的2排钢管桩,后施工外侧的钢管桩,单排施打顺序自一侧向另一侧。

　　 钢管桩施工采用全站仪控制钢管桩的偏位及垂直度,桩位偏差必须控制在10cm以内,倾斜度不大于倾斜角正切值的15%,垂直度偏差≤0.5%。

　　 钢管桩分3次施打,上一节钢管桩高度余量控制在50～80cm,并在露出地面高度1.5～2.0m时停锤,焊接下一节钢管桩。

　　 钢管桩焊接接头采用等强度连接,钢管接长时先将接头切割整齐,确保桩顶完整;管节对口矫正垂直度,保证接口对接完好,对口的间隙为2～3mm;周边满焊,并在每一接头对称焊接6块8mm厚加强钢板。

　　 现场接头焊接完毕后,留1～5min焊口自然冷却时间,严禁浇水聚冷,再进行打桩作业,直至振动下沉至设计标高。

　　 钢管桩施打后,检查钢管桩上端是否变形,如有损伤应加以修复、加强或截断,并清除焊接有害物。

　　 桩管入土深度控制以标高为主、贯入度控制为辅,贯入度按最后一阵击<10cm控制,并辅以标高进行校核,桩顶标高误差应控制在±10cm。如贯入度已达到要求而桩尖标高尚未达到,应继续锤击3阵,其每阵10击的平均贯入度应≤10cm。

　　 在施工中要保证钢管桩的中心位置和垂直度,垂直度控制在0.5%;打桩下沉过程中随时监控垂直度(使用长条水准尺或经纬仪),并做好沉桩记录;发现钢管桩下沉时有倾斜趋势,及时采取相应措施调整垂直度。

　　 随时观察钢管桩的贯入度,保证基础承载力,记录每米进尺锤击数、最后1m锤击数、总锤击数、最后3阵贯入度,成桩后计算桩尖标高。

　　 施打中途不能停顿时间太长,以免桩周土恢复造成继续下沉困难;当钢管桩进尺极缓慢或沉桩困难时,不能强行沉桩,以免钢管偏位或变形,要分析其原因并采取有效措施。

　　 钢管桩打设完成、验收后,立即进行钢管桩顶钢板焊接及横向工字钢梁安装,增强钢管桩基础的整体稳固性。

　　 钢管立柱采用钢管在钢管基础上接长,顶部焊接750mm×750mm×10mm钢板。

　　 预先在钢管立柱上焊接钢牛腿支撑,在立柱顶部焊接钢管牛腿斜支撑,牛腿钢管焊接前将钢管做成弧形坡,确保钢管间焊接质量。

　　 使用起重机安装钢管立柱,安装立柱时,用槽钢、加焊接临时斜支撑杆件,保证立杆竖立稳定,相邻立柱用[22设剪刀撑及横撑连接,同排立柱相互连接成整体,吊装就位后对钢管柱的竖直度、平面位置等进行检测。

　　 在钢管顶端焊接1块750mm×750mm×10mm钢板,钢板与钢管间采用加劲板加强连接。

　　 钢管牛腿斜支撑焊接质量是整个钢管支撑架安装的关键工序,直接影响支架的稳定性,应确保钢牛腿施工质量。

　　 在加工场或就近地面双拼焊接工字钢横梁,焊缝长度200mm,焊缝间距1.0～1.5m。

　　 工字钢横梁接长采用腹板焊接钢板连接,钢板与工字钢周边满焊。

　　 采用起重机将双拼件吊装于钢管柱上,位置准确,并与钢管上钢板焊接,确保工字钢稳定。

　　 采用人工配合汽车式起重机将贝雷片及构件2片合成组拼为1个单元梁段,然后根据支架跨度组拼、接长至9.0～15.0m整跨贝雷梁段。

　　 采用汽车式起重机将贝雷梁段逐跨、逐排吊装到工字钢横梁上就位,并对其位置进行检查,贝雷片与工字钢采用U形卡进行固定,同时在贝雷片上方采用[10横向连接稳固,横向连接按每间隔6m设置1道,使贝雷架形成整体,确保贝雷架安装稳固。

　　 贝雷梁及其连接件的连接螺栓要拧紧,防止因螺栓松动降低结构物的使用强度。

　　 在贝雷梁顶架体上加装28可调托撑,纵向间距700mm,在底托上纵桥向放置I10作为纵向分配梁。工字钢上铺设50mm×50mm方钢作为横向分配梁,间距10cm。拆模时松开可调托撑紧固件,使模板底部形成上下松动空间,可实现拆除卸落支架。分配梁支撑如图3所示。

　　 翼板支撑采用扣件式钢管脚手架搭设。立杆直接支承于固定在贝雷架顶部上的横桥向[8上,纵向间距为90cm×90cm、横向间距90cm×70cm×70cm,钢管顶部安装可调顶托,其上放置成型方钢,纵向间距900mm;方钢上安装纵向方木,横向间距300mm。

　　 支架底模、侧模采用12mm厚竹胶板,弧形边模采用定型钢模板,模板采用人工为主、机械配合的方式作业,模板安装时需设置预拱度。

　　 支架搭设完成检验合格后,按要求进行预压,检查支架的承载力、稳定性及支架的刚度、强度,确定支架在荷载作用下的变形量。

　　 支架拆除遵守“由上而下,先搭后拆”的原则,并按“一步一清”原则依次进行,严禁上下同时进行拆架作业。支架模板通过可调支撑进行下落,然后由中间后两端依次拆除。

　　 混凝土强度达到75%后可拆除侧模。拆模前混凝土芯部温度、表层温度与环境温度之差应<15℃,气温急剧变化时不宜进行拆模作业。

　　 1)人工使用橡胶锤松开可调底托的螺栓和底盘卡片,使模板底部形成上下松动空间,可实现拆除卸落支架;使用扁头撬棍依次拆除工字钢、方木/方钢、底腹板模板。

　　 2)旋转卸落翼板下钢管架顶托、拆除翼板模板、翼板下钢管架、方木/槽钢。

　　 3)拆除贝雷梁的横向加固连接,使用起重机从一侧逐组吊移至地面排放修整,然后移至下一工作面安装或安排退场。

　　 4)使用气焊割除工字钢与立柱顶端的焊接,操作过程中注意用火安全;使用起重机卸落双拼工字钢至地面排放。

　　 5)使用气焊割除中间立柱之间的连接,分解为4根一组。使用起重机、汽车、装载机等机械移动立柱、钢筋混凝土板等。

　　 1)基础钢管施工时应重点控制钢管承载力及垂直度,确保钢管基础满足受力要求。

　　 2)现场悬挂安全警示牌,做好水上作业安全措施,开展应急演练。

　　 3)加强立柱钢管连接及牛腿安装质量,并及时安装横向连接,确保支架稳定。

　　 4)采用U型螺栓等连接钢横梁与贝雷架,确保贝雷架稳固。

　　 5)加强支架预压及拆除过程安全管控,确保施工安全。

　　 1)针对河道地质条件,采用钢管作为支架基础,确保支架基础承载力。

　　 2)采用增设支架牛腿,解决了支架跨径过大、支架拱度偏大难题。

　　 3)通过在贝雷支架上设置可调托撑,解决支架标高调整及支架拆除问题。

　　 4)通过现场支架应用实践,总结出大跨度钢管贝雷支架施工技术,为类似工程施工提供较好的经验借鉴。