近些年,伴隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大,為緩解城市交通壓力,眾多城市開始追求設(shè)計建造跨徑大,斷面寬的橋梁工程。城市橋梁工程施工在空間上有所限制,分布密集的城市建筑及各類管線設(shè)施給施工帶來了一定難度。在此施工條件下,合理選擇施工技術(shù),優(yōu)化施工方法,成為了橋梁工程施工人員致力研究的課題,而橋梁工程無支架施工技術(shù)在此背景下應(yīng)運而生,并在城市橋梁施工中得以有效應(yīng)用。
一、蓋梁無支架模板施工
蓋梁無支架模板施工是把支架和模板相結(jié)合,憑借鋼模的剛度及強(qiáng)度,將橋梁模板、混凝土、鋼筋及各種荷載力集中于橋梁立柱上,充分利用橋梁墩柱荷載能力,從而省略了橋梁落地支架,便于交通運行[1]。例如上海市共和新路高架橋梁在施工中就采用了蓋梁無支架模板施工方法,克服了城市地基狀況不佳及凈空不足給橋梁施工造成的阻礙。
蓋梁無支架模板施工,分為模板設(shè)計及模板安裝兩個階段,模板設(shè)計環(huán)節(jié),是將橋梁上蓋梁部分的模板加以簡化,使之形成伸臂簡支梁,然后對各個斷面的位移、彎矩及剪力大小加以計算,結(jié)合橋梁斷面的變形情況及受力情況,確定模板組件及拼裝螺栓應(yīng)具備的強(qiáng)度值,并對橋梁支撐系統(tǒng),如千斤頂,進(jìn)行強(qiáng)度計算驗證。
模板按照功能可以劃分為主體構(gòu)件、支撐系統(tǒng)以及附屬構(gòu)件等三部分,其中,主體構(gòu)件由底模、端模、側(cè)模、穩(wěn)定梁、斜撐及肋撐構(gòu)成,發(fā)揮傳遞施工荷載,抵消荷載撓度的功能。支撐系統(tǒng)由鋼管、鋼筋、專用支架、千斤頂、柱箍、跨接梁及系桿構(gòu)成,一是傳遞荷載到立柱砼中,二是有效調(diào)節(jié)千斤頂?shù)母叨。附屬?gòu)件由起吊構(gòu)件、走道、上下梯及螺栓構(gòu)成,起到拼裝、連接等作用。
蓋梁無支架模板施工技術(shù),著重在城市交通中心地區(qū)使用,一是極大提高了施工進(jìn)度,二是能夠改善施工面貌,緩解施工給交通帶來的不便。
二、橋梁預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝施工
在城市橋梁的上部結(jié)構(gòu)方面,以往采用較多的無支架施工方法是預(yù)制吊裝法,即綜合縱向全跨和橫向分片的方式。而涉及到變截面箱形梁時,則較多應(yīng)用掛籃懸臂澆筑施工方法。橋梁施工中如其上部結(jié)構(gòu)要采用寬斷面、等高度及大跨徑的箱形梁時,既不適合預(yù)制吊裝法,也無法使用懸臂澆筑法,于是,經(jīng)過研究論證,出現(xiàn)了橋梁預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝施工這一新興橋梁施工方法[2]。
節(jié)段主要在預(yù)制場內(nèi)采用短線法加以制作,養(yǎng)護(hù)方式為蒸汽養(yǎng)護(hù)。預(yù)制場內(nèi)在進(jìn)行節(jié)段吊運時,主要使用跨式搬運機(jī),場外的節(jié)段運輸使用一體化的組合掛車實施,在車輛牽引上使用重載卡車。橋梁節(jié)段梁可采用上行式架橋機(jī)和下行式架橋機(jī)兩種拼裝設(shè)備。
節(jié)段梁拼裝的工序流程如下:將架橋機(jī)準(zhǔn)備就緒;運梁車駛?cè)霕蚩缦路;對?jié)段進(jìn)行吊架安裝;起吊節(jié)段,加以提升后進(jìn)行90°角旋轉(zhuǎn),平移后進(jìn)行懸掛;吊升下一節(jié)段;將節(jié)段加以分層,并提升懸掛至指定位置;分別提升節(jié)段,將環(huán)氧粘結(jié)劑涂抹在其表面;拼接上節(jié)段和下節(jié)段;連接預(yù)應(yīng)力;節(jié)段全部拼接完畢后將其在主桁架上加以懸掛;將預(yù)應(yīng)力索穿入孔道;荷載轉(zhuǎn)換后將預(yù)應(yīng)力及懸吊桿進(jìn)行拆除;前移架橋機(jī)繼續(xù)開展下一跨部施工工作。
預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝施工在我國橋梁施工中應(yīng)用較多,如滬閔高架橋梁二期工程、滬崇蘇越橋隧工程等,憑借其質(zhì)量高,施工速度快的優(yōu)勢,取得了良好的施工效果和經(jīng)濟(jì)效益。
三、橋梁預(yù)制節(jié)段懸臂平衡拼裝施工
預(yù)制節(jié)段懸臂平衡拼裝施工方法是在預(yù)制場中將主梁加以分段預(yù)制,并將預(yù)應(yīng)力孔道加以預(yù)留,等到橋梁下部結(jié)構(gòu)完成施工工序后,將梁段吊運到施工現(xiàn)場加以拼裝,并對鋼束進(jìn)行張拉[3]。節(jié)段橋梁在分段的具體長度上應(yīng)按照結(jié)構(gòu)受力情況及施工機(jī)械狀況加以科學(xué)分割。采用預(yù)制節(jié)段懸臂平衡拼裝方法能夠極大節(jié)省模板、支架及型鋼材料,也不需采用掛籃進(jìn)行鋼束張拉作業(yè),施工過程得以簡化,只需移動支架。在節(jié)段安裝上,能夠充分發(fā)揮作業(yè)機(jī)械的作用,對城市交通影響不大。
橋梁預(yù)制節(jié)段懸臂平衡拼裝施工工序如下:架設(shè)架橋機(jī),用墩側(cè)搭設(shè)的臨時支架支撐架橋機(jī)前支;采用前卷揚機(jī)及后卷揚機(jī)吊起節(jié)段;將節(jié)段提升到主桁架中心部位,通過主桁架間的空間將節(jié)段進(jìn)行縱移,縱移到拼跨區(qū)域中,并將節(jié)段進(jìn)行90°旋轉(zhuǎn);借助前后卷揚機(jī)將節(jié)段吊至拼裝部位,將環(huán)氧粘結(jié)劑涂抹表面后加以拼接,將預(yù)應(yīng)力索穿入預(yù)應(yīng)力孔道,對預(yù)應(yīng)力索加以張拉,使節(jié)段間完成拼接。
例如,廣州軌道交通4號線部分地區(qū)受制于復(fù)雜的地形條件,施工時采取搭設(shè)高架橋的形式,在橋梁施工時,就采用了預(yù)制節(jié)段懸臂平衡拼裝施工方法,克服了地形限制,取得了較好的施工效果。
四、鐵路及軌道交通線架梁及運梁施工
鐵路交通,特別是高速鐵路,涉及到復(fù)雜地形地貌時,往往采用高架橋梁結(jié)構(gòu)的形式加以貫穿,而在高架橋結(jié)構(gòu)施工上,以采用架梁及運梁方法為主。其施工方法如下:臨線或跨線布置預(yù)制場,將預(yù)制梁場的高鐵線位置確定為高架橋上部結(jié)構(gòu)施工起始部位;箱梁在制作完畢后由提梁車提移到運梁車上,運送到施工起始部位;采用龍門吊進(jìn)行吊裝,在橋跨位置搭設(shè)架橋機(jī);運用架橋機(jī)進(jìn)行架梁,借助運梁車進(jìn)行線上運梁,運梁車軸線處布置多組輪組(一般以2組為主),保持輪胎橫向間距和高鐵軌道間距一致,以確保荷載大小與高鐵軌道承載力相匹配;運梁車要有效適應(yīng)施工路況,要采取液壓懸掛的方式,確保軸載力大小均衡;運梁車在箱梁中行駛,將梁運至架橋機(jī)位置,由專用架橋機(jī)進(jìn)行架梁。
例如,上海軌道交通11號線涉及到高架橋施工結(jié)構(gòu)段,就采用了線上運、架梁的施工方法,一方面降低了施工成本,另一方面也不會對周圍城市環(huán)境造成破壞,施工過程呈現(xiàn)出極強(qiáng)的便捷性,在完成施工任務(wù)的同時,提升了高鐵建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。
橋梁工程無支架施工技術(shù)隨著構(gòu)件規(guī)格的擴(kuò)大,正向著集成化、模塊化、機(jī)械化及經(jīng)濟(jì)環(huán);较虬l(fā)展,在有效抑制施工建設(shè)成本的同時,能夠極大提升城市施工的文明程度,是新時期橋梁施工建設(shè)著力采用的新型施工技術(shù)類型,具有廣闊的發(fā)現(xiàn)前景。
五、結(jié)語:
總之,橋梁無支架施工技術(shù)既是建筑施工理念及施工技術(shù)優(yōu)化進(jìn)步的結(jié)果,也是建筑機(jī)械設(shè)施裝備技術(shù)不斷革新發(fā)展的產(chǎn)物,是未來橋梁施工建設(shè)的主要趨勢。本文介紹了蓋梁無支架模板施工、橋梁預(yù)制節(jié)段逐跨拼裝施工、橋梁預(yù)制節(jié)段懸臂平衡拼裝施工、鐵路及軌道交通線架梁及運梁施工等幾種主要無支架施工方法,并列舉了相關(guān)實例,證實了其具有極高的施工應(yīng)用價值。