先梁后拱施工工艺在蕴藻浜大桥工程中的应用

刘江涛

1 工程概况

昌吉东路蕴藻浜大桥工程跨越蕴藻浜和轨道交通区间,是蕴藻浜东岸群众进出上海轨道交通11号线昌吉东路站的重要通道。桥梁工程全长710 m,主桥(12号墩～14号墩,K1+637～K1+838)采用66 m+135 m两跨连续下承式桁架—桁拱组合钢结构体系。其中,66 m边孔跨越轨道交通,采用下承式桁架结构;135 m主孔跨越蕴藻浜,采用下承式桁架拱结构。主桥总宽33.0 m。

主跨下承式钢桁架拱横向采用两榀式桁架拱肋,桁架高3.6 m,桁架中心间距19.4 m。拱下设柔性吊杆悬挂桥面体系。桥面系采用箱形纵梁和端横梁、工字形主横梁、工字形小纵梁和纵向U形肋组成的正交异性钢桥面(见图1)。

2 总体施工方案

2.1 场地条件

本工程施工场地条件极其复杂。蕴藻浜现状河口宽约65 m,远期规划为三级内河航道,120 m宽,大桥主跨分别位于水陆两块区域;边跨跨越轨道交通区间,该段区间为地面线,已基本建成。因此,将主桥施工区域以轨道交通11号线区间,蕴藻浜划分为区间西、河岸西、水上及河岸东四块施工区域,构件采用船运水上吊装。结合地质报告及现场踏勘,四块区域情况如下：

1)区间西区域以淤泥质土为主,淤泥深度达地表以下4 m～5 m,天然地基承载力差;2)河岸西地质条件良好,地表进行清理可以作为天然地基加以利用;3)水上区域地质条件良好,水深4 m～5 m。为确保蕴藻浜河道通航,施工期间需留有两孔15 m的双向通航孔,通航高度大于6.5 m,最高通航水位为3.8 m(河中贝雷梁下口标高为10.5 m),以便船舶通航;4)河岸东部分区域为精密机械加工厂房地坪,条件良好。

2.2 “先梁后拱”施工方案

根据工程设计资料及场地条件,主桥施工方案采用“先梁后拱”施工工艺,现场搭设全桥钢桥面临时支架构件水上船运至现场,浮吊吊装,通过牵引方式平移调整就位;钢桥面完成安装焊接后,在桥面上搭设桁架—桁拱支架,桁架—桁拱分别以杆件或拱节段,通过浮吊吊装至完成的钢桥面上后,再用汽吊安装就位进行焊接。施工步骤简要叙述如下：步骤一：完成主桥基础及下部结构后,场地清理平整;步骤二：临时支撑体系基础及立柱施工;步骤三：临时支撑纵梁安装;步骤四：钢桥面吊装、移动、就位;步骤五：钢桥面完成安装焊接后,在桥面上搭设桁架—桁拱支架;步骤六：桁架—桁拱吊装;步骤七：桁架—桁拱就位完成焊接,安装吊杆;步骤八：吊杆张拉成桥。

3 钢桥面临时支撑体系

在本工程所采用的“先梁后拱”施工工艺中,主桥钢桥面临时支架是最关键的施工措施项目。经过对施工场地情况的深入研究,本工程确定使用钢管格构—贝雷组合临时支撑体系,主要构成如下(见图2)。

3.1 基础

根据地块区域情况,支撑体系基础分别采用以下形式：

1)方形独立式钢筋混凝土基础：区间西、河岸西采用3.5 m×3.5 m×0.4 m方形独立式钢筋混凝土基础,每只基础设5根φ 600钻孔灌注桩,桩长 19 m;河岸东区域利用厂房原有地坪,直接浇筑方形独立式钢筋混凝土基础,为防止驳岸发生侧向位移导致陆地支架倾覆,在临岸一排每只独立基础加5根φ 600钻孔灌注桩,桩长19 m。2)钢管桩—平台基础：水上区域采用φ 600钢管桩,入土深度18 m,桩顶部由槽钢焊接形成支承平台。

3.2 立柱

临时支撑体系立柱部分分钢管格构式柱支架和贝雷组合支架两种。格构柱由6根φ 400×10 mm钢管和槽钢组成3 m×2.5 m的格构,每组格构柱之间用16号槽钢剪力撑连接。支架高度根据钢箱梁底面与地面的高度来确定。

贝雷支架包括每组由4片贝雷拼装组装成3 m×3 m的立柱支架单元逐层安装,组装高度视安装高度而定。考虑竖向刚度和稳定性,在高度方向采用16号～20号槽钢和10号角钢等型钢作为支撑稳固;另外,在贝雷架两侧安装定型90 cm支撑架。

3.3 纵梁

立柱支架上部(桥面钢梁下部)纵向临时支架,设在主系梁的下方和梁体中部。纵向跨河部分贝雷桁架,由3组上下加强型贝雷片桁架梁组成,每组桁架梁由5片贝雷片拼装组合而成,分别设在钢箱梁主梁部位下方和钢箱梁中心线位置。两侧陆上贝雷桁架每组桁架梁由3片贝雷片拼装组合而成,位置与跨河桁架相对应。由于部分钢箱梁跨越轨道交通11号线,贝雷片高度及刚度不能满足安装要求,采用50号工字钢 3组(每组 3根)作为纵梁使用。在纵梁上,沿纵桥向以50号槽钢作为导梁,用来对钢桥面节段进行牵引就位使用。

4 钢桥面安装

在临时支架全部搭置完成后,即可进行钢箱梁安装。安装时,根据制作的钢桥面分段块体重量情况,最大节段长11.0 m,宽均为全幅桥面宽33 m,最大节段的重量为110 t,采用水上运输至施工现场,选用150 t浮吊进行吊装。安装过程为：用浮吊将钢桥面节段梁从运输船只上起吊卸船,安放在临时贝雷桁架的中部,由中部向两侧端部推拉安装。每起吊一块钢箱梁安放到支架桁架上,随即进行水平纵向推拉到预定安装位置,并落梁就位,调整装配固定。依次进行钢箱梁的推拉、接长装配焊接固定。推拉时,在梁底与贝雷桁架上接触处铺设定向水平滚动滑移装置。分别将钢箱梁块体吊放在滚动滑移装置上面,用千斤顶和手拉葫芦将钢箱梁块体滑移至所需安装的位置,然后用千斤顶顶升箱梁一定高度,拆除滚动滑移装置,落梁至临时支架安装的位置上;钢箱梁下面用型钢垫铁铺垫。

5 桁架—桁拱安装

桥面钢箱梁全部焊接成型后,在桥面上搭设桁架、桁拱临时支架,其中桁架及高度渐变桁拱部分采用钢管满堂支架,标准桁拱部分采用钢管立柱支架。支架搭设依照桁架散件和桁拱节段的预制及安装平面位置和高程进行现场放样。

桁架、桁拱构件采用水上运输至现场后,用浮吊吊装至完成焊接的钢桥面,再采用50 t轮胎式汽吊单机或双机,停在已架设安装结束的桥面上,进行起吊安装。安装时,从两端向中间进行。先吊装两边墩间桁架拱,后吊装中间合龙段桁架拱。待桁拱安装到临时支架上后,随即进行桁拱分段的线型调整。符合设计线型后,进行相邻桁拱段环缝接缝焊接。最后进行桁拱内风撑安装,安装时先安装中间部位的风撑,由中间向两侧对称安装。

6 结语

本工程自2009年5月5日开始临时支架基础施工,2009年9月10日完成全部支架搭设开始钢桥面安装,至2009年12月30日桁拱合龙,全部结构安装施工完成。施工过程中各项复测均符合要求。

[1]章 鹏,蒙 云,李治学.双曲拱桥的加固设计与实践[J].山西建筑,2008,34(34)：305-306.