钢管柱贝雷支撑现浇机架桥在溢洪闸施工中的应用

(山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000)

1 工程概况及特点

临沂市岸堤水库为山东省第二大水库，本项目除险加固工程为山东省2019年度重点水利工程，现浇机架桥位于本工程主要建筑物溢洪闸上部：根据抗震设计烈度8度复核要求，溢洪闸闸墩上设C35钢筋混凝土整体框架式结构，共10孔，每孔闸的上部机架桥与排架柱固结连接，单孔一联，采用整体现浇施工方式。排架柱底高程181.80m，机架桥桥顶高程189.10m，整体为双“π”形断面型式，四个主梁，主梁高1.5m，宽0.75m，次梁高1.0m，宽0.5m。主梁间设有两道次梁，桥面板厚度0.15m。

该项目被山东省委省政府列入2019年度重点灾后重建项目，要求5月底完成主体施工，具备蓄水条件，工期紧、任务重，如何解决机架桥现浇和下部空间范围内闸门预埋件安装、二期混凝土浇筑、工作闸门安装等工序之间的时间冲突的问题，成为整个工期顺利实施的关键。经综合考虑，溢洪闸顶部10孔机架桥采用墩顶(高程181.8m)以上搭设贝雷梁+碗扣支架的支撑，闸墩底板高程(164.50m)至闸墩顶空间范围同步进行其他工序施工方案。

2 主要施工方案

2.1 施工工艺

闸墩浇筑完成并养护达到设计规定的强度后，定位钢管柱，吊装贝雷梁，搭设碗扣支架。同时进行排架柱钢筋及预埋件安装，模板支立至机架桥顶板底模标高。搭设完成后，安装机架桥底模及侧模，采用沙袋堆载的形式做荷载预压试验，检验贝雷梁及支架承载力，测出支架及贝雷梁的弹性变形量及非弹性变形量，便于设置预拱度。制安机架桥顶板、主梁和次梁钢筋，预埋启闭机定位钢板。浇筑梁体混凝土，待养护强度达到设计要求，完成拆模及支架卸落。

主要流程如下：闸墩浇筑养护→钢管柱安装→贝雷梁吊装→碗扣支架搭设→底模及侧模安装→支架荷载预压试验→梁板钢筋及预埋件安装→混凝土浇筑→养护待强→拆除模板及支撑体系。

2.2 支撑体系搭设及模板体系方案

安装前先在平地上将贝雷片拼装成15m长的贝雷梁，然后通过汽车吊将贝雷梁调运到闸墩及钢管柱上，调运过程要求平稳匀速，吊装到指定位置后，连接贝雷梁形成整体。

贝雷梁搭设完成后，进行横向分配梁搭设。横向分配梁采用I14b工字钢，共23根。纵向布置间距为60cm，横向间距60cm。分配梁与贝雷梁之间亦采用U形抱箍进行连接。支架平面布置见图1，梁横剖面见图2，纵剖面见图3。

图2 贝雷梁横剖 (单位:m)

图3 贝雷梁纵剖 (单位:m)

2.2.1 荷载计算

根据《路桥施工计算手册》关于荷载组合计算的相关规定，经对荷载组合要求中的新浇筑钢筋混凝土自重、模板和支架自重、施工人员和料具等行走运输或堆放荷载、振捣混凝土时产生的荷载、倾倒混凝土时产生的荷载、碗口架自重、工字钢自重、贝雷支架荷载等各项分别计算并考虑安全系数，验算支架纵梁强度时荷载组合为322.4kN·m。

根据荷载分布和实际情况，按最大跨径L=15m,按照简支梁计算，跨中弯矩为9067.5kN·m，荷载为2418kN。

2.2.2 强度验算

在荷载组合计算基础上，根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》，单排单层加强贝雷片容许弯矩、剪力分别为1687kN·m和490kN，考虑到贝雷销间隙和偏载影响，贝雷片折减系数采用0.9，经计算是安全的。

2.2.3 挠度验算

经计算最大挠度为20.42mm，标准挠度37.5mm，所以挠度计算是安全的。

通过荷载复核，15m跨度采用8排单层加强贝雷结构弯矩、剪力、挠度是安全的。

2.3 支架预压试验

2.3.1 预压目的

检查支架及贝雷梁的强度及稳定性，即支架的安全性：测出整个支架的弹性变形、非弹性变形、贝雷梁的沉降变形，用来指导后续现浇机架桥支架施工。

2.3.2 预压方案及实施情况

根据报批方案，预压采用人工装沙袋分段预压法进行预压。施工准备中安排专人将沙袋均衡装好并上台秤进行称重，根据荷载计算的结果换算出需要的沙袋数量进行分段预压，预压采用吊车吊装，人工堆积。由于支撑基础为施工完成的闸墩，基础均匀、承载均衡，施工中仅进行了第一孔现浇桥板的预压。

根据布置，在加砂袋预压前，测出各个测控点的标高，测控点按照桥板方向每5m布置一排，每排2点，共计12个点；在砂袋加载至总荷载的60%、80%和100%后均安排专人对测控点标高进行测量。在加载至100%时，根据要求持荷24h并测量了这两个时间点各个控制点标高，经复核测控数据，加载至100%和持荷24h的各测控点标高平均变化为0.5cm，满足荷载复核范围要求。

预压荷载卸载过程中，采用分级并加载相反的顺序进行卸载，即20%、40%、100%的顺序，并在各个时间点对控制点进行标高测控。

经与加载时段各个测控点标高复核并比较，整个支撑体系挠度变化情况，均在荷载计算复核范围。

2.3.3 预压注意事项

在加载过程中专人、专岗观测各处支架、各处连接及变形情况；预压过程中，当沉降值突然急剧增加时，立即停止加载，查明原因和消除隐患后，继续加载或重新搭设支架进行加载。

测量时避开阳光直射，减少温度测量误差，因须连续监测，在预压段设置足够灯光，利于夜间测量；在作业地点附近设置警示标志，悬挂红色灯，以提醒行人和作业人员，施工人员站在安全半径外；操作人员均佩戴安全帽，现场预压人员和机具由专人统一指挥。

2.4 混凝土浇筑和养护

浇筑混凝土前，应对支架、模板、钢筋、预埋件进行检查，并做好记录，经监理验收符合设计要求后方可浇筑。混凝土浇筑应从排架柱开始，两侧排架浇筑完成再浇筑机架桥梁板，两侧排架分层浇筑、对称布料、振捣密实。浇筑混凝土期间，应设专人检查支架、模板、钢筋、预埋件等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应及时处理。

为保证混凝土充分养生，混凝土浇筑完成收面后设专人不间断洒水养护，以确保在任何时候土工布均处于湿润状态。

2.5 模板支架及贝雷梁拆除

支架上的材料、工具和杂物全部清理干净后，经施工现场技术负责人检查验证，确认支架可拆除，并进行安全技术交底后下达正式通知，方可进行拆除作业。

2.5.1 拆除的顺序

混凝土达到龄期强度要求→拆除方木、侧模，脱内模→松顶托丝杆、拆底方木及底木模→拆顶托丝杆、剪刀撑、横杆、立杆→拆除夹板片、I14b工字钢→贝雷片吊起、拆除钢管柱墩→贝雷片横移拖拉、吊卸到地面→拆卸钢管柱、整理打包。

2.5.2 拆除方案

a.混凝土强度达到设计强度的70%后开始拆除梁板侧面方木、模板、吊装孔模板。

b.混凝土强度达到设计强度的100%后开始拆除梁板底部顶托丝杆、方木、底竹胶模板，然后拆除支撑剪刀撑、横杆、立杆，连接夹板片。该过程务必注意高空坠落物件，确保安全施工。

c.拆除I14b工字钢，采用50t汽车起重吊吊卸至地面打堆存放；吊起贝雷片、移除钢管柱，将贝雷片横移拖拉至闸墩最上游挡块处，吊卸至地面进行拆卸、打包存放。

2.5.3 拆除注意事项

a.支架拆除应遵循先支后拆、后支先拆、循环卸落的原则。卸落量宜由小渐大。每一循环中，在横向应同时卸落，在纵向应对称卸落。宜从跨中向支座方向依次循环卸落。

b.落梁前仔细检查原有的贝雷梁、工字钢分配梁等之间连接，防止个别部件的松动影响整个体系。

c.拆除前先清理施工现场，划定作业区。拆除时设专人值守，非作业人员禁止入内；拆除作业由作业组长指挥，作业人员必须服从指挥，并随时保持作业场地整洁、道路畅通。

d.卸落过程中派专人观察梁体结构和支架系统，确保未拆除部分的稳定，必要时对未拆除部分采取临时加固、支撑措施，待确认安全后方可拆除。

3 效果及分析

该施工工艺具有以下优点：

a.经济性。从溢洪闸墩顶部起搭设钢管柱贝雷梁，减少了材料投入，减少了人员投入。

b.安全性。贝雷片构件大、数量少，整体性强，安全可靠性高。

c.节省工期。溢洪闸墩顶部钢管柱贝雷梁以下16.5m高度空间可以同步进行底轨、闸门侧轨、金结闸门的安装，工序同步进行，现浇桥板和闸门安装同步进行，缩短了施工周期。

4 结 语

岸堤水库除险加固工程溢洪闸现浇机架桥的实施，成功地将大型桥梁立交工程的钢管柱贝雷片支撑现浇技术引进至溢洪闸或拦河闸现浇机架桥施工，强有力地解决了闸墩顶部以下空间底轨、侧轨金结预埋件安装、二期混凝土浇筑、金结闸门安装等工序的施工冲突难题，明显缩短了工期；从溢洪闸墩顶部起搭设钢管柱贝雷梁，构件大、数量少，整体性强，安全可靠性提高，降低了现场管理的安全风险，减少了材料和人员投入，降低了施工成本。