超高钢管支架在山区桥梁施工中的应用

超高钢管支架在山区桥梁施工中的应用

1匝道结构及地形重庆云万高速公路0段古水库互通站位于云万高速公路与万开高速公路的交汇处。这是连接两条高速公路的中心交叉口。位于万州市天城市古村七组。交叉口区域内地形复杂，地形起伏大，山谷开挖深度低。互通式立交A、C匝道桥上部结构采用(25+5×40+25)m连续箱梁,下部结构为钢筋混凝土箱形薄壁墩,桥墩最大高度74m。A匝道桩号AK0+015～AK0+265,为0号台到7号墩;C匝道桩号CK0+728.62～CK0+978.62,为20号墩到27号台。匝道桥位地形纵向呈不规则波浪形,坡角5°～25°,局部岩石呈陡坎,横向上起伏不大,坡角5°～15°,北东面斜穿一冲沟形成的水凼——三龙凼,雨期平均水深3.1m。桥位分布少量地表水体,主要为小水塘,受降雨影响,三龙凼近20年最高洪水位+223.5m。桥位区地面高程+218～+320m,相对高差102m。桥区属残坡积地貌,岩石零星出露,岩石质量较好。2管道高杆结构方案的制定2.1支护方案的确定古家坝互通式立交各匝道桥原来主要考虑利用移动支架进行施工,因工作量大,移动支架不能满足周转施工要求,而本互通式立交又处于两条高速公路的汇合处,工期要求比较紧,为了保证工期要求,决定A、C匝道箱梁采用其他施工方法以加快施工进度。因A、C匝道正处于跨越山区的冲沟,支架高度达40～80m,如采用满堂脚手管支架,则现场搭设工程量太大,既浪费了材料又起不到缩短工期的目的。根据桥位地形、地质等实际情况,决定采用钢管桩支架施工方案。这样,现场搭设工程量大大减少,支架强度也容易满足施工要求,但高支架的稳定性需要特别注意。2.2钢管支护施工技术在40m跨墩身中间20m处,设管桩支架基础,由8根ϕ800×8mm钢管作为承力钢管,高度方向每隔12m安装1道ϕ420mm钢管平联。钢管桩焊接完成后,在每根钢管顶口放置2根2I56型钢作横梁,在横梁上放置19片贝雷桁架作为纵向承重主梁。待贝雷桁架固定完成后,在其上安置I25型钢作为分配梁,在分配梁上安装底模板。以支架高度最高的A匝道3～5跨为例介绍其施工技术。支架施工示意图见图1,现场支架见图2,支架断面图见图3所示。3高管桩施工方法3.1基础混凝土浇筑根据现场实际地形、地质情况,支架基础采用了3种形式。(1)第3跨地形为一斜坡,且分布大量防护施工锚钉,由于岩石强度较高,基础施工时先将斜坡凿成台阶型,并在台阶上用空压机钻孔,锚入1m长ϕ25的钢筋锚杆,锚杆布置按0.5m×0.5m,每个墩共打入了180根钢筋锚杆,让锚杆与原防护工程的锚钉共同在基础混凝土中受力,然后浇筑C25的混凝土小承台。小承台上埋设钢管桩预埋件,小承台基础见图4。(2)第4跨支架基础为岩石且硬度很高,基础采用了钻孔取芯成孔的方法,先用地质钻机钻多个1.5m深ϕ10cm小孔,最后形成ϕ1.2m的大孔。该跨支架最高(76m),且处于三龙凼洪水区域,为保证该跨支架的安全,直接将ϕ800钢管桩预埋在钻孔取芯后的孔中浇筑C25混凝土,这样既取消了预埋件,又保证了一定的嵌固深度,钻孔取芯基础见图5。(3)第五跨基础在开挖回填的软土上,根据地基承载力试验及实际情况,基础采用了挖孔灌注桩的形式,在钢管桩位处挖一个ϕ2.0m深的圆桩(具体每桩深度按地基承载力试验确定,实际深度为5～7m),然后浇筑C25的混凝土,挖孔灌注桩顶部埋设钢管桩预埋件,挖孔桩基础见图6。3.2钢管跨支架、跨高柱式支护ϕ800×8mm钢管立柱直接焊接在混凝土基础顶面埋设的预埋件上。为了增加钢管底部刚度及连接质量,钢管桩四周与预埋件连接加焊4块加劲三角钢板。考虑到塔吊的起重能力及钢管的自身稳定性,现浇支架钢管立柱根据实际情况分节段安装,并及时采用ϕ420mm的钢管进行平联。为保证钢管立柱上下节段间焊接质量,钢管桩接长采用剖口焊接,并在四周增加4块厚1cm加劲钢板,每块钢板长40cm,宽20cm。为保证钢管桩支架整体刚度及稳定性,钢管桩每12m高度焊接一层平联。在第4跨最高支架施工时,为保证该跨支架的安全,现场实际施工时将支架下部三层平联改为6m层高,并采用ϕ600钢管。经历了几次强降雨形成的洪水,该跨支架没有发生任何情况,实际效果非常理想。钢管桩焊接施工时,所有焊缝均为满焊,且焊缝质量必须满足钢结构规范要求。在钢管底部及顶部连接位置加十字内撑,内撑采用厚1cm、高度为30cm的钢板,并在钢管顶部用厚20mm钢板封头,封头钢板应保证水平。3.3贝雷桁架的吊装钢管桩焊接完成后,在每根钢管顶口放置2根2I56型钢作横梁,在横梁上放置贝雷桁架。加强型贝雷桁架采取在墩身下面拼装完毕,按照纵向每7片长21m双组合为一个整体,用塔吊直接吊装到位,根据塔吊起吊能力限制,其中桁架的上弦杆在墩身下面不安装,待吊装到位后再安装。贝雷桁架悬臂长度不能超过1.5m。待固定桁架后,就可以在桁架上安置I25型钢作为分配梁。在分配梁上安装底模板。3.4牛视频制作工艺流程钢管桩支架横梁上的贝雷桁架在墩身上的支点为墩身顶部两侧安装的钢牛腿,两侧钢牛腿通过6根ϕ32精轧螺纹钢对拉固定作为支撑。1个墩身钢牛腿质量14.05t,采用塔吊安装。为了便于牛腿运输及安装,将牛腿分开制作。根据施工图,在加工车间将一个墩身牛腿先焊接成4片三角支架,安装时,在墩身预留孔中先穿顶部2根ϕ32精轧螺纹钢,将4片牛腿挂在墩身预留孔洞中,然后通过精轧螺纹钢把牛腿锁在墩柱上,将墩身同一侧的2片三角支架牛腿焊接成整体,再穿入其余4根ϕ32精轧螺纹钢,最后张拉精轧螺纹钢。精轧螺纹钢两端采用双螺帽。为保证钢牛腿与墩身预留孔之间的完全接触,牛腿固定后,将预先配制好的特种高强膨胀灌浆料将预留孔洞压浆填实。最后再完成牛腿上部结构。墩身牛腿立面结构如图7所示,现场墩身牛腿如图8所示。3.5质量控制技术(1)支架最高高度达76m,钢管桩焊接时,应特别注意立柱钢管的垂直度,通过采用了2台经纬仪在两个方向控制,将最大偏差控制在5cm以内。(2)钢管桩焊接按照钢结构规范执行,必须达到相关质量要求。每一个焊接位置,技术人员都必须检查监督到位。(3)在箱梁混凝土浇筑前,必须检查钢牛腿与墩身预留孔之间灌浆是否饱满,同时检查精轧螺纹钢受力情况,发现情况及时纠正。(4)支架基础形式的选择应根据现场实际地形、地质情况确定。注意基础下卧层岩石是否完整,必须保证支架基础的绝对安全。(5)对于高支架,为了保证支架的整体稳定性,可以根据现场实际情况将纵桥向2排钢管桩之间的距离适当加大。4钢管桩支架施工(1)通过本工程施工的实际情况,采用钢管桩支架施工,完全达到抢工施工的目的,是切实可行的。相对于移动