实体门架墩施工技术方案探讨

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实体门架墩施工技术方案探讨

摘要:主要介绍了保障通行条件下超重实体门架墩施工方法,包括地基处理、门架墩墩柱两侧碗扣支架搭设、承压柱及柱顶系梁施工、贝雷梁支撑体系安装、底模安装、侧板安装、混凝土浇筑施工、落架拆模,克服了现浇过程中荷载重量过于集中,无法实施支架预压,既保证了施工质量,同时为道路安全保通提供保障。

关键词:实体门架墩;承压柱;贝雷梁支撑体系;底模安装

1工程概况

某项目主桥为一级公路,桥下为同方向双车道二级公路,两条道路以小角度并线,为便于桥下车辆通行,设计了门架墩横梁。门式墩跨径27.6m,墩高14.5m,横梁长度33.4m,高度2.8m,宽度2.4m,单个横梁最大混凝土289m3,自重750t。门架墩横梁下省道日交通量在5000次左右,不能长时间断行,施工期间要求保证双车道通行。根据上部结构计算,线荷载达到227.784kN/m,荷载强度达到94.91kN/m2,采取常规钢管支架,预压计算荷载强度达到104.4kN/m2,采用常规的砂石、水作为预压活荷载无法保证稳定性和安全性,因此无法实施;若采用钢材,价值达300万元,资金成本过高,实施期间保通压力大;采用地锚则施工工期长。经过各种方案对比讨论,最终确定采用混凝土承压柱+贝雷梁支架。该结构稳定性好,实施技术简单,没有大件重物,交通阻断时间短,不需要预压。

2门架墩横梁施工方案

门架墩横梁支架体系采用3排混凝土承压柱+贝雷梁支架体系,中间跨净跨度9m,可以保证双车道通行,承压柱及基础顺桥向设置。横桥向桁架梁采用4组共8排贝雷片,贝雷片每两排为一组,中间通过花窗连接,间距均为45cm。20#墩横梁平直段长度为23.2m,23#、24#墩横梁平直段长度为21.8m,每片贝雷片的标准长度为3m,每排共需7片,每个门架墩共需贝雷片56片。

3施工方法

3.1地基处理

在现行省道行车道上搭设支架,总体地基密实,需对道路局部破损或凹陷处进行处理,满足支架体系的地基要求。在原状土自然地面、承台基坑回填范围搭设支架时,需要对地基进行加固硬化处理。每个支架系统共设置4个支撑墩,间距为4.8m+10m+4.8m。施工时顺路线方向支设模板,浇筑混凝土时先浇筑至与辅道路面平齐,然后铺设一层塑料薄膜。主行车道两侧的基础尺寸为长度5m、宽度1m、高度1m,顶面预埋3块80×80cm、厚2cm的连接钢板,钢板中心间距为1.7m,钢板下部焊接4根长度为1.5m的φ25U形钢筋,钢筋中段50cm与钢板进行双侧满焊,两端50cm预埋入混凝土内[1]。

3.2门架墩墩柱两侧碗扣支架搭设

碗扣支架由立杆、水平横杆、底座和托座等配件构成。立杆采用φ48×3.5mm的Q235A钢管,水平杆采用φ48×2.5mm的Q235A钢管,底座、托座采用φ48×5.0mm的Q235B钢材。立杆采用套管承插连接,水平横杆采用横杆接头卡入立杆下碗扣,用楔形上碗扣卡紧。立杆纵向间距为0.6m,横向间距为0.6m;水平横杆步距1.2m,自下而上纵、横向满布,顶层连接盘也应设置水平横杆。水平剪刀撑:架体高度超过4个步距时,在顶层设置水平剪刀撑,竖向在纵横向每隔4个标准步距设置一道水平剪刀撑,并由底至顶连续设置,竖向剪刀撑斜向钢管与地面的倾角应在45°~60°之间,剪刀撑跨越立杆跨数应为5跨~7跨,剪刀撑杆件应每步与立杆扣接,扣接点距碗扣节点的距离不应大于150mm。在立杆最顶端碗扣处应设置一道水平杆作为封顶杆;当梁底封顶杆与板底水平杆不在同一高度上时,梁底封顶杆应向板底立杆双向延长不少于2个跨距并与立杆固定;立杆上端包括可调托撑螺杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度,不应超过650mm,在立杆的最底部碗扣处应分别设置一道纵向和横向水平杆作为扫地杆,扫地杆距离地面高度不宜超过400mm。模板支撑架在封顶杆与扫地杆的设置层之间每排每列立杆上应设置水平杆进行连接[2]。架体加固结束后,应在两侧各设置2道防风缆绳,增强架体的稳定性。架体搭设的宽度设置为4.8m,盖梁两侧各设置1.2m的施工平台。

3.3承压柱及柱顶系梁施工

主行车道两侧的条形基础上设置3根60cm×60cm的承压柱,承压柱钢筋底部与预埋钢板焊接,柱间距1.7m,柱身高度根据现场实际测量后考虑贝雷梁的设置形式后进行确定。承压柱顶设置断面尺寸为60cm×60cm的连系梁,承压柱的竖直度应小于0.3倍的柱高且不大于20mm。为增强支撑墩的整体稳定性,在20#、23#墩两侧的支撑墩间设置断面尺寸为40cm×40cm的墩间连系梁。

3.4贝雷梁支撑体系安装

3.4.1可调砂筒的安装

承压柱施工完成后,使用全站仪配合钢尺在柱顶连系梁上放样出支撑墩中心线,并按设计好的贝雷梁间距排出可调砂筒的具体位置,砂筒底座采用Ф16×5mm钢管制作,底部焊接尺寸为25cm×25cm、厚度为10mm的钢板;砂筒上部采用Ф14×5mm钢管制作,顶部焊接尺寸为20cm×20cm、厚度为10mm的钢板,内部用混凝土填满。通过预压调整砂筒的高度后安放到设定位置,使每排砂筒的中心在同一直线上。

3.4.2I40c工字钢分配梁安装

中间位置的支撑墩由于所受应力较大,因此采用两根工字钢双拼共同承担上部荷载。砂筒就位后,将长50cm、宽20cm、厚2cm的钢板安放在同断面处砂筒顶部,使其整体受力;使用吊车将工字钢分配梁吊装到砂筒上,使工字钢的中心与砂筒中心重合,通过预埋的钢筋对工字钢进行固定。

3.4.3贝雷梁主梁及方木垫梁安装

主梁设置为4组共8排贝雷片,贝雷片每两排为一组,中间通过花窗连接,间距均为45cm。在贝雷梁上顺桥向按60cm间距布置15cm×15cm的方木垫梁,方木垫梁上满铺竹胶板作为施工平台及防落台,防止施工时物品掉落对下方过往车辆及行人造成伤害。

3.5底模安装

在安装好的方木垫梁上直接铺设定型钢底膜,并按要求搭设上层钢管防护栏杆及挂设密目网。

3.6侧板安装

横梁侧模高2.6m,下口采用螺栓与底模圆弧上口连接,侧模背带设置间距为1m,模板中间及上口各设置一道φ20拉杆,拉杆抗拉强度满足要求。端模两侧利用螺栓与侧模连接。侧模采用外拉内撑的加固方法,在其上下口设置对拉杆拉紧,模板内设置口撑支撑,保证横梁的几何尺寸满足规范及设计要求。为保证模板的整体稳定性,应在两侧设置缆风绳,保证其在浇筑混凝土过程中不发生偏移。

3.7混凝土浇筑施工

混凝土采用泵车施工,浇筑时控制好每层的厚度,使用插入式振动棒振捣密实全部位混凝土,密实的标准是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面呈现平坦泛浆。振动棒振捣钢筋部位混凝土时不得触动钢筋,且应与侧模保持5~10cm的距离。混凝土浇筑应从跨中开始,向两边水平分层进行混凝土浇筑,每层厚度30cm左右。浇筑混凝土的同时派人检查和测量支架与模板的支立情况。如有变形移位或沉陷等现象及时纠正。

3.8落架拆模

混凝土终凝后可拆除侧模,待横梁第一批预应力钢束张拉完成、注浆完成且张拉混凝土强度达到设计强度的100%后可拆除横梁底模。拆除底模时由于危险性较大需临时封闭交通。首先将可调砂筒内的砂掏出,砂筒下降后取出砂筒,使贝雷梁桁架整体下落,底模与横梁底部脱离→使用吊车从横梁的一侧将底模抽出→卸除方木及竹胶板→吊出贝雷梁→吊出工字钢分配梁。砂筒卸落时应从横梁中心向立柱方向对称进行,不应使横梁处于局部受力状态。

4结语

三个门架墩横梁按照以上方案施工,没有进行支架预压,节省工期30d,节约费用20万元。拆模后跨中下挠度均小于5mm,在规范要求值以内,施工质量较好,同时也保证了桥下省道正常通行,没有发生任何安全事故。

参考文献:

[1]弓天云.公路桥涵施工技术规范[M].北京:人民交通出版社,2011.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部标准定额研究所.建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范:JGJ1662016[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.

作者:吕小永 吕勤雷 单位:济源市公路管理局