泰州长江大桥超高支架设计与施工技术
2017-07-31
1 工程概况
南锚和南塔之间的引桥上部结构为6×70m六跨预应力混凝土连续箱梁,全长420m。梁高4m,箱梁顶板宽16m,底板宽7.5m。箱梁直线段总长为33m,采用单幅一次性浇筑,混凝土方量为492.36m3,梁段总重为1230.91t。其中8块段在南塔下横梁上方,此块段重量200.85t考虑由南塔下横梁承受,故直线段施工计算中混凝土重为1030.06t。
2 支架设计
2.1 基础设计
直线段施工范围位于江滩上,原计划采用钢管桩基础。但经过现场勘查此处属于原南塔施工场地,根据查阅其施工方案及现场核实,筑岛平台处理方法为清除30cm厚的腐质后,对基层进行分层填筑，分层压实，层厚＜30cm，压实度≮90%，然后填筑30cm厚的山皮土再浇筑20cm的C20混凝土且筑岛平台已经过2年多的沉积,现地面标高为+4.5m。根据现场实际情况决定采用扩大基础。
根据设计,管桩分为三组,其中两组位于地基上，第三组位于南塔的承台基础上。地基上的两组管桩采用整体基础,尺寸为13.7×6.2×1.5m,基础底面配一层钢筋网片；南塔承台上的那组管桩采用单独的小基础,尺寸为1.5×1.5×0.5m。经过计算,基础及地基均满足要求。
2.2 支架设计
2.2.1 钢管桩的选用
考虑支架高度在45m左右,在安装时接头及连接系若采用焊接,施工难度很大,而且焊接质量也难以保证。经多方考察最终决定采用φ609mm,δ=16mm的成品管桩,其接头均带有法兰盘,连接系也采用同类管桩,其与竖向管桩之间通过四通进行连接。成品管桩主要由三个部分组成：拼接段、活动端、四通。
拼接段的单根长度为0.2m、0.3m、0.4m、1.05m-9.05m，施工时通过螺栓连接成整体。活动端由插座头及插销头组成，长度为1.49m,可调节范围0-0.2m。四通主要是用于管桩的交叉连接，可以根据需要连接于管桩非法兰盘位置的任何地方。
2.2.2 支架结构设计
根据计算、比选，支架管桩分为三组,每组纵向两排,管桩间距为3m；横向四排,间距为3m+4.5m+3m；每组内每根管桩间设四层连接系,每10m一层。根据计算，每组管桩的受力及稳定性满足设计要求,但考虑到管桩的高度,为确保安全，决定在每组管桩之间加两层连接系。
2.2.3 管桩的配置
管桩立柱根据设计进行初步配置，施工时基础标高需严格控制，安装完成后顶端标高通过活动端进行精确调整。管桩配置时底节配一个0.4-0.5m短节即便于底节安装时垂直度的调整,另外因底节与预埋件焊接固定,采用短节便于拆除。
2.3 管桩支架安装
2.3.1 安装前的准备工作
安装前对基础标高进行复测,根据实际标高,计算管桩立柱配置是否要进行调整,对每根管桩立柱的中心位置按设计进行测量放样。
2.3.2 安装顺序
根据连接系的位置及管桩的配置情况,安装顺序如下底层短节安装→第一个9.05m长节立柱安装→第二个9.05m长节立柱安装→第一层连接系安装→第三个9.05m长节立柱安装→第二层连接系安装→第四个9.05m长节立柱安装→第三层连接系安装→剩余立柱（包含活动端）安装→第四层连接系安装。
2.3.3 底层短节安装
根据测量放样的立柱中心点对底节进行精确定位；用水平尺调整底节短节确保其上法兰盘水平；调整完成后,底节下法兰与预埋件焊接在一起,焊缝高度为10mm；焊接完成后,每根短节与预埋件之间再加焊6块三角加劲板。对焊缝质量进行检查、验收,合格后进入下道工序。
2.3.4 第一、二个9.05m长节立柱、第一层连接系安装
在距第一个长节立柱顶端约50cm处对称焊接四个带栏杆立柱的三角托架,并铺上脚手板；安装第一个长节立柱，其与底层短节连接处的螺栓暂不完全拧紧；
第一个长节立柱安装完后,利用其顶部的三角托架满铺脚手板,在托架带的立柱焊接栏杆并挂设安全网,形成第一层操作平台；在第二个长节立柱的顶端焊接同样的三角托架，并在其底部安装好四通；安装第二个长节立柱,其与第一个长节立柱的连接工作在第一层操作平台上进行,该处连接螺栓拧紧；安装第一层连接系。在此时安装第一层连接系即确保结构的安全,同时因管桩连接系长度固定，而且通过四通与立柱相连时,连接处法兰螺栓上紧后连接系与立柱必垂直；连接系的安装过程也是立柱管桩垂直度的调整过程,连接系安装到位,立柱垂直度也调整到位。第一层连接系安装到位后拧紧第一个长节立柱与底层短节之间的连接螺栓。
2.3.5 剩余管桩安装
按照设定的安装顺序及上述安装步骤逐层进行管桩的安装工作，每层操作平台托架、四通的位置根据需要在地面安装完成。每组管桩需制作一个带半圆护栏的挂梯,在管桩立柱安装前,附着于管桩之上,作为各层平台之间的上下通道。挂梯与管桩之间需固定牢靠,外挂安全网,确保施工人员上、下班的安全。
2.4 桩顶分配梁及贝雷梁安装
管桩安装完成后测量管桩顶的高度并通过桩顶的活动端调整桩顶的标高至设计位置,然后安装桩顶分配梁,分配梁需与桩顶固定牢靠。最后进行贝雷梁安装,贝雷梁可根据塔吊的起吊能力分成若干组,在地面拼装成小组后再起吊上去进行组拼。
2.5 支架压重
支架安装完成后,需组织相关人员对支架进行一次全面的检查,合格后进行压重试验。贝雷梁安装完成后在其上放置横向小分配梁,铺设废旧模板，对应腹板部分采用旧钢模,其余部分可采用木模；采用吨包装袋内装黄砂作为压重物，根据支架设计荷载情况布置压重物；在基础、钢管桩顶、贝雷梁跨中处及模板上布设观测点,在压重过程中进行变形观测,观测分三次进行,压重30%、60%、100%时各观测一次；在压重过程中,安排专人对支架进行巡查。支架安装完成后经压重试验,承载及变形均满足要求。
2.6 技术保证措施
底座预埋钢板的平整与否直接关系着管桩的垂直度,是高管桩支架施工中的重要控制点之一。为了确保预埋钢板的平整度和绝对标高,每块钢板都以三点测量点控制,测量组全程控制每块钢板的绝对标高,为后序施工奠定良好的技术基础；在拼装过程中每层平联安装完成后,测量对垂直度进行复测,发现问题,及时进行调整,最后再拧紧螺栓。
3 结语
管桩及连接系不采用普通钢管加槽钢焊接的方式,而采用成品的带法兰盘的具有固定规格型号的成品管桩,设计时按成品管桩的型号配置好,施工时避免了大量的高空焊接,即保证了施工安全、质量，也加快了施工进度。对于江滩、浅滩等不宜于钢管桩施工地区,采用扩大基础同样可以钢管桩施工。
参考文献
[1]JTG041-2000,公路桥涵施工技术规范[S]
[2]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工设计手册[K].北京：人民交通出版社，2001
