高山峡谷地区桥梁临时支架基础设计及吊装施工

周明杰

(中铁十六局集团铁运工程有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

近年来，我国向西南地区高速公路投资不断加大，在桥梁工程施工中遇到了更大的技术难题，很多桥梁施工处于高山峡谷之中，施工地质环境极差。高支架现浇梁施工，施工周期长，对地基基础要求高，安全风险大，物流组织复杂困难。本论文结合施工案例，提出了根据不同的地形、地质环境制定不同的支架基础方案和吊装方案。

1 工程概况及施工难点分析

1.1 工程概况

龙潭互通式立交位于重庆市石柱县龙潭乡境内，为现浇箱梁，梁高分170 cm和180 cm两种，梁宽从8.56 m到23.78 m不等，共有9联30跨。桥梁位区属溶蚀中低山河谷斜坡地貌，线路主要位于斜坡中部，斜坡地形坡角一般40～90°，沿沟谷左侧斜坡中下部往下游进行，跨越杨家河沟和龙潭河，桥梁顶面高度7～57 m，均跨越沟谷地段。

1.2 施工难点分析

桥梁地处重庆喀斯特地形，且均为高支架匝道桥梁，桥梁荷载大，线形复杂，给支架设计及施工带来极大的困难，主要体现在以下三个方面：

(1)由于是匝道桥梁，箱梁纵横向线形极其复杂，且地形沿桥梁纵向起伏较大，由此给临时支架的设计工作带来极大的困难。

(2)现浇梁多位于河道、陡坡、悬崖、山谷软弱土层上，临时支架基础施工困难，承载力无法满足施工要求；且雨季时间长，临时支架基础受到山洪冲刷的威胁，支架存在极大的安全隐患。

(3)受地形条件限制，施工作业现场场地狭小，机械设备难以进入，支架施工极其困难。

2 现浇梁支架结构体系设计

通过专家现场勘察、方案比选，决定采用钢管柱+贝雷梁+满堂盘扣式脚手架支架方案(见图1)。临时支架结构设计由上而下分别为：①竹胶板底模；②10 cm×10 cm方木，间距30 cm；③I14工字钢，间距120 cm；④盘扣支架；⑤横向I22b工字钢分配梁，间距120 cm；⑥贝雷梁；⑦横向双拼工字钢I56b；⑧∅609 mm钢管柱；⑨支架基础采用桩基础、扩大基础或条形基础。

图1 现浇梁支架体系(单位：cm)

上述结构中，盘扣支架的设置主要是为适应桥梁复杂多变的线形；使用不同规格长度的钢立柱组合以适应不同支架高度，满足喀斯特山区地形高支架现浇梁施工要求；针对不同的地质条件，设置了桩基础、扩大基础或条形基础等不同类型的支架基础。实践经验证明，采用上述方法，能较好解决地处山坡、陡壁、河流区域桥梁高支架的设置问题。

3 复杂地质条件下支架基础解决方案

3.1 湍急河流中的支架基础设计与施工

现浇梁与龙潭河走向呈30°角，正线与匝道桥多次跨越河流，大部分支架位于河道之中。由于工程量大、施工任务繁重，仅靠枯水期无法完成现浇梁施工任务，因此，支架施工不得不考虑在雨季施工。该地5～10月为汛期，每年山洪爆发10次以上，严重威胁支架安全，普通支架基础无法满足雨季排洪需要，且现场无法满足支架安装施工机械场地需求。按照常规做法，支架基础可采用以下几种方案[1-2]：

(1)桩基础方案。填筑施工平台，冲击钻作业成孔，灌注水下混凝土。

(2)条形基础方案一。在枯水期填筑施工平台，并分层碾压至洪水位高度以上1 m，然后施作条形基础。

(3)条形基础方案二。在枯水期改移河道，然后放样、开挖至持力层，施工条形基础。

以上几种方案各有特点，经过详细探讨方案比选，最后决定在第3种方案基础上进行优化，采用筑岛填筑施工平台方案(见图2)，即把条形基础延伸至山体的岩石，使河水无法进入封闭的施工平台。需在枯水季节(10月20日～次年4月份)，用挖掘机改移河道至左侧后，再开挖河道右侧的条形基础，挖至河床下持力层，大功率水泵抽干水，在持力层钻眼，插入∅32 mm抗滑钢筋，抢工完成条形基础。条形基础横断面设计为3层扩大条形基础：第1层基础横断面3.0 m宽×1.8 m高，相邻的基础中间填充20 cm厚C20砼并抹平，然后施工第2层、第3层基础。基础高出历年最高洪水位1 m，此设计可以满足条形基础之间泄洪需求，确保基础底部不会被河水冲空，保证支架安全。

沿顺河道方向浇筑C15砼挡土墙(见图3)，进行河水导流，挡墙基础1.0 m宽，墙身高度4.0 m，墙身宽度0.7 m，保护施工平台不被山洪冲刷，确保汛期洪水不进入施工平台。

图2 筑岛填筑施工平台 图3 设置挡土墙

以上措施解决了在狭窄的山谷中支架安装所需的施工场地，有效避免了山洪对支架基础和支架的冲击，保证了施工安全和工程顺利进行。

3.2 陡坡地段支架基础方案

山坡角度在40～60°的陡坡地段，多数地带土质松软、含水率高、易滑塌，不具备机械开挖条件，基础设计为人工挖孔桩基础(见图4)。人孔挖桩施工中综合运用了设置截水沟、卸载减压、注浆固结、支顶、边坡挂网锚喷防护相结合的措施进行山体加固(见图5)，然后进行桩基开挖，确保开挖作业安全。

图4 陡坡地段挖孔桩基础 图5 山体加固

3.3 悬崖峭壁上支架基础方案

A、B、C匝道桥台处山体岩石陡壁达到80～90°，支架基础位于陡壁上的岩石上，开挖设备无法进入，支架基础设计成扩大基础。采用人工打眼爆破方法，把山体爆破成施工平台，然后在平台上浇筑C30钢筋混凝土扩大基础(见图6)。爆破法开挖施工平台，需要在爆破点300 m范围做好警戒防护工作，撤离人员、机械设备后方可实施爆破作业。

图6 陡壁岩石地基扩大基础 图7 软弱土层换填处理

3.4 山谷软弱地基处理方案

在山谷中遇到软弱土层时，承载力无法满足施工需求，要对软弱土层采用换填碎石处理。采用20 t压路机进行碾压(见图7)，经检测地基承载力不小于400 kPa，方可进行条形基础施工。基础设计为截面尺寸为3.0 m宽×1.5 m高的C30钢筋砼基础，并预埋钢板。

4 施工材料吊运和支架吊装问题解决方案

针对施工场地狭窄、施工材料运输吊装的难题，综合采用汽车吊、塔吊组合的方式，较好的解决了施工材料吊运和支架吊装问题。

4.1 汽车吊方案

在已经完成的毗邻桥面上利用汽车吊进行吊装作业，利用25 t或者75 t汽车吊完成材料吊运和支架安装。毗邻桥面有两种工况：第1种工况，本条高速公路线路已完成架设简支T梁，并完成湿接缝施工之后。第2种工况，现浇梁桥面已经完成张拉、压浆工序，并且压浆强度达到设计强度的100%，即强度大于50 MPa。经计算，这两种工况下，桥梁均可满足25 t和75 t吊车在桥面上起重作业。

地处山谷底的高支架安装，使用100 t吊车方能满足吊装要求，作业场地需要15.0 m×12.0 m，多数情况下，现场无法满足场地需要。

(1)吊车作业场地在山体坡脚时，采用机械开挖山坡扩大场地。当山体坡脚为中风化岩和弱风化灰岩时，直接采用300型挖掘机进行破碎作业，形成垂直开挖面。

(2)当山体坡脚地质为强风化岩石、土质或者滑坡体时，则需要对山体进行综合加固防护处置。采用山体上方施作截水沟、卸载减压(见图8)、填缝灌浆、边坡挂网锚喷防护相结合的措施进行山体加固(见图9)。等山体固结后，对坡脚进行开挖，并施作重力式挡土墙，避免山体滑坡。

图8 易滑坡地段卸载减压 图9 综合措施加固山体

(3)当吊车作业场地处于河道边时，在保证不淤堵河道情况下，在河道中埋设数根∅80 cm、壁厚10 mm的钢管，然后筑岛填筑施工平台。吊装作业完成后及时清理施工平台，防止河道淤堵。

4.2 塔吊方案

根据地形、吊装重量和覆盖范围多采用QTZ63(5013)型和80型(5612)型塔吊，大臂半径为50 m和56 m。

(1)首先在AutoCAD软件上画出1∶1图形，设置塔吊位置，塔吊既要尽可能多的覆盖现浇梁作业范围，又要便于材料吊装，塔吊高度要高于支架10 m。塔吊尽可能地设置在墩柱旁边，在墩柱上设置塔吊附着。

(2)山谷狭窄的地方，要考虑塔吊大臂作业时和山体、树木的碰撞。此种情况，利用全站仪免棱镜模式现场采集塔吊有可能碰撞的山体或者树木的坐标和高程，并在AutoCAD软件中导入采集的障碍物数据，模拟施工现场，对塔吊的位置进行微调；也可通过设置塔吊大臂的长度避开对山地的碰撞，必要的时候，可以采用人工砍伐障碍树木。塔吊基础施工时，采用全站仪准确放样，满足施工需要。

5 结束语

龙潭互通现浇梁施工中，通过采用上述措施，保证了施工安全和进度，取得了良好的社会经济效益，为类似工程提供了参考。