1.前言
中国水电十三局承建了肯尼亚内罗毕外环路工程项目，在实施过程中由于设计变更增加了两座连续高架桥。其中，K4高架桥桥跨结构为多孔简支梁形式，设计平曲线半径为2000m，主路跨径总长为950m，最大纵坡4%，辅路跨径总长为350m，最大纵坡为6%。
对于大纵坡曲线段桥跨结构施工，本项目在盖梁施工完成后，进行T型梁吊装，砂筒预支撑，待湿接头后浇筑完成后进行整体落梁，然后进行桥面系施工。采用本工法已累计完成了肯尼亚内罗毕外环路项目134跨桥跨结构的施工，设计参数得到精准实现，完成段行车舒适性良好。在成功实践的基础上，现对多孔简支梁桥大纵坡曲线段桥跨结构施工工艺进行总结，编制形成本工法。
2.工法特点
2.1本工法具有质量可控、完成精度较高的特点。
2.2本工法流程性较强，高程控制精度要求高。
2.3本工法对现场配合完成度要求较高。
3.适用范围
本工法适用于多孔T型梁结构形式的桥跨结构施工，特别适用于大纵坡曲线段等需要完成精度较高的桥跨结构施工。
4.工艺原理
4.1桥跨结构设计介绍
肯尼亚内罗毕外环路工程项目K4高架桥桥跨结构为多孔简支梁形式，结构见图见附图4.1-1如下。设计平曲线半径为2000m，主路跨径总长为950m，最大纵坡4%，辅路跨径总长为350m，最大纵坡为6%。其桥跨结构自下而上由盖梁、垫石及挡块、支承支座、T型梁、抗滑支座、桥面系几个部分组成。桥跨结构的施工难点为在大纵坡和曲线段同时存在的条件下精准实现设计参数，最终达到设计效果。本项目共用到4种板式橡胶支座详见表4.1如下。
表4.1 板式橡胶支座详表
图4.1-1 桥跨结构施工简图
4.3梁端整体湿接头工艺介绍
在预制T型梁吊装完成后，此时由于大纵坡的缘故梁底是一个斜面，由于平曲线和横陂的缘故5片梁之间底高程各不相同。此时进行梁端整体湿接头现浇，梁端整体湿接头既有结构上将5片T型梁连接为整体的作用，又有在底部形成找平层的作用，从而可以准确实现设计高程。
4.4整体落梁工艺介绍
在湿接头现浇完成且至少养护满7天后，撤离砂筒，进行整体落梁，从而使T型梁落在永久支承支座上，达到最终设计高程。
5.施工工艺流程及操作特点
5.1施工工艺流程图
图5.2.1-1 砂筒
5.2施工工艺流程及操作要点
5.2.1砂筒制作
砂筒底板尺寸为0.25m×0.25m×0.01m，外侧套筒采用无缝钢管，直径为0.23m，壁厚0.005m，与底板满焊形成底托，外侧套筒侧面留有0.05m×0.04m的流砂口。焊接质量对砂筒的强度和稳定性影响很大，应选择有资质的焊工进行焊接。内侧钢管直径为0.2m，壁厚0.005m，内部浇筑C20混凝土作为填充，形成上部顶托。砂筒按照设计尺寸制作完成后，灌入天然砂，天然砂应选择经过晒分的细砂，含泥量低于2%，并对砂经过干燥处理，含水量低于1%。
装入砂的砂筒在使用之前还必须经过预压处理，预压应在T型梁预制场内进行。预压的目的是让砂充分密实，尽可能减少砂受挤压后的变形量对高程的影响。
5.2.2砂筒安装就位
首先是技术准备工作。由于横陂、纵坡、跨度、梁高、支座高度的变化导致每个砂筒的高程都不一样，砂筒安放之前，由工程技术人员根据设计图纸，综合考虑各种因素编制《砂筒及梁顶高程表》。砂筒高度应保证湿接头支撑底模的作业空间并尽可能减少落梁的沉降量，根据实际经验砂筒顶高程按照砂筒处梁底设计高程抬高0.05m的原则进行控制。《砂筒及梁顶高程表》见表5.2.2如下。
表5.2.2砂筒及梁顶高程表
砂筒制作完成后，进行现场放样，在盖梁上用粉笔标记出每个砂筒的位置，按照指定位置放置砂筒。在砂筒放置好后按照《砂筒及梁顶高程表》进行高程调节，调节完成后由另一名测量人员进行高程逐一复测。砂筒高程复测环节非常重要，因为如果砂筒高程与设计不吻合的话，吊装完成后的T型梁将与设计有较大的出入，此时高程将很难再次纠正。
5.2.3预制T型梁吊装
在上述工作完成后，应检查确保盖梁的混凝土强度达到100%设计强度，T型梁的混凝土达到100%设计强度后方可进行吊装。本项目单跨最大跨度为26m，T型梁混凝土标号为C35，一片T型梁混凝土方量为12.4m3，使用钢筋5.24t，按照C35混凝土容重2.42t/m3（不含钢筋）计算，一片T型梁自重为35.24t。本项目采用两台50t履带吊组合的方式进行吊装，吊装前在梁端、侧面标出垫石中心位置墨线。吊装作业必须有专人指挥，两台履带吊应协调配合，按照由内向外的顺序进行吊装。履带吊在将梁吊起状态下应注意同步横移，速度不能太快，以免造成梁片的摆动，触及到桥的其他结构物，造成不必要的损失。吊梁过程采用揽风绳控制梁的摆动，协助就位。T型梁应缓缓坐落至砂筒上，降落过程使T型梁侧面标好的墨线和垫石侧面标好的墨线重合，准确落梁。
在T型梁吊装就位后，为增加5片梁的整体稳定性，需要立即采取固定措施。采用Y16的钢筋作为连接筋横桥向摆放，以2m的间距顺桥向分布并满铺，连接筋和T型梁上部预留筋之间作点焊处理。
图5.2.3-1 T型梁吊装
5.2.4梁端整体湿接头施工
在T型梁吊装并固定好后，按照《砂筒及梁顶高程表》对梁顶高程进行复测，误差应小于0.005m，如果误差过大应分析原因制定处理措施。高程校核完成后转入梁端整体湿接头施工。按照设计图纸进行钢筋绑扎、模板支撑及抗滑支座的安装。上述工作完成并验收合格后，进行混凝土浇筑，待混凝土浇筑完成后应连续洒水养护至少7天，随后进行湿接头模板拆除工作。
模板拆除后应重点检查底面的平整度。如平整度不好，需要用磨光机打磨，确保底面水平、平整，整个桥跨结构的荷载通过湿接头底部均匀的传递给支承支座。
图5.2.3-2 T型梁吊装
5.2.5落梁
落梁之前要先进行永久支承支座的安装。支承垫石的混凝土强度应符合设计要求，顶面要求标高准确，表面平整，避免支座发生偏歪、不均匀受力和脱空现象。在垫石上按设计图标出支座位置中心线，同时在橡胶支座上也标出十字交叉中心线，将橡胶支座安放在垫石上，使支座中心线和垫石上标出的中心线重合，支座就位准确。支座为矩形支座，安装时注意长宽方向，不得将其放反。长边为横桥向，短边为顺桥向。
永久支承支座安装完成后开始落梁。首先完全放出T-1、T-3、T-5对应砂筒的砂子，此时5片T型梁和湿接头的自重荷载全部由T-2、T-4对应砂筒承担。T-2、T-4对应砂筒砂子缓缓放出，桥跨结构慢慢下降，下降速度不超过0.3m/h，最终桥跨结构平稳的坐落在永久支承支座上。下降过程应有专人对砂筒进行观察，确保两组砂筒均匀下降，一旦发现两组砂筒下降速度差值较大应采取措施抑制速度较快的那一组，严禁出现只有一组砂筒受力而另一组砂筒脱空的情况出现。下降过程结束，湿接头底部与支座充分接触，移除砂筒，落梁完成。
5.2.6桥面系施工
落梁完成后，开始进行桥面系施工。本项目桥面系包括桥面铺装、伸缩缝、防撞护栏、防排水装置及灯光照明系统施工。
6.材料与设备
6.1主要施工材料需求表
图5.2.5-1 桥跨结构立面图
表6.1 主要施工材料需求表
7.质量控制
7.1施工前编制施工方案，获工程师批准后，编制成详细的施工作业指导书，并认真做好施工前的技术交底工作。
7.2制作砂筒的钢材应选择质量好、力学性能满足要求的钢材，天然砂应使用经过筛分的细砂，含泥量满足要求。
7.3混凝土加强原材料控制，加强拌合、运输、浇筑、养护各个环节质量控制，转序之前进行同条件下混凝土试块强度试验，结构混凝土强度必须达到要求后方可转序。
7.4钢筋绑扎和模板安装要严格按照规范和设计图纸施工。
7.5支承垫石的顶面和整体湿接头的底面须水平且没有脱空现象，如果平整度不好须打磨处理，保证桥跨结构的荷载自上而下均匀传递。
7.6对砂筒高程测量的精度要求较高，应选择精度高、状态稳定的水准仪，增加校核频率，确保测量精度。
8.安全措施
8.1吊装作业必须事先检查吊车、吊具及其附属工具的安全性和可靠性。
8.2吊车操作人员必须持特种作业操作者上岗。
8.3进入吊装现场施工人员必须佩戴好个人防护用品，包括安全帽、安全带、反光背心。
8.4加强现场安全用电管理，施工人员要严格执行安全用电规章与制度，项目电工要例行日常检查，防止漏电事故的出现。
8.5全过程实行封闭作业，在施工区域布置警示锥、警示带，安排专职安全员进行周围巡视工作，阻止周边路人靠近施工区域。
9.环保措施
9.1在施工期间保持工地的良好排水状态，修建一些有足够泄水断面的临时排水渠道，并与永久性排水设施相连接，且不得引起淤积和冲刷。
9.2对施工产生的建筑垃圾集中堆放，集中处理，严禁乱扔乱放
9.3所有机械设备的各类废油料及润滑油，均回收并在指定的位置进行统一存放和处理。
9.4在城镇居民地区夜间施工时，应采用措施减少噪声，并应遵守当地有关部门对夜间施工的规定。
10.效益分析
肯尼亚内罗毕外环路工程项目在进去桥跨结构施工之前，对两种施工方案进行了对比。第一种即传统施工方案为“预制长T型梁+现浇隔断湿接头”的施工工艺，第二种为本项目综合讨论对比后确定的施工方案，即“预制短T型梁+现浇整体湿接头”的施工工艺。新的施工工艺取得了较好的效益，如要在以下几个方面：
10.1降低了每片预制T型梁的自重，降低了吊装难度，增加了安全系数。
10.2湿接头形式改为现浇整体湿接头，增加了结构整体性和稳定性。
10.3在大纵坡和曲线段等高程变化复杂的路段，由于现浇整体湿接头底端找平层的存在，解决了桥跨结构与支承橡胶支座很难充分接触的问题，提高了施工精度。
10.4本工艺工序性强，能够做到统筹安排流水施工，提高了当地工人的熟练度，提升了作业效率。
10.5肯尼亚内罗毕外环路工程项目桥跨结构跨数多，工程量大，砂筒可以多次周转使用，利用率高，降低了材料成本。
图11-1 完成的K4高架桥
11.应用实例
肯尼亚内罗毕外环路工程项目桥梁结构物数量众多，共有5座跨线桥，3座跨河桥，2座连续高架桥，2个地下通道。本工法在除地下通道以外其他桥梁中均得到使用。使用本工法完成的桥跨结构设计参数得到精准实现，完成段行车舒适性良好。当前已完成桥跨结构有134跨，合计654片T型梁，如图11-1所示。
论文作者:杨凯,李卫彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/27
标签：高程论文; 支座论文; 结构论文; 内罗毕论文; 肯尼亚论文; 混凝土论文; 作业论文; 《建筑学研究前沿》2018年第27期论文;