民航机场建设工程有限公司 天津塘沽 300456
摘要:随着交通基础建设的不断发展,预应力现浇梁桥在现有山区桥梁高墩柱梁跨结构中广泛采用。本文结合达州机场大道项目金垭立交高墩箱梁连续现浇施工采用收折式移动平台的成功应用实例,本次研究中对应用条件、管理经验进行总结并分析,为我国预应力现浇梁在桥梁建设中的使用提供参考。
关键词:收折式移动平台;高墩现浇平台;支撑体系;绿色节能
1工程概况
达州市机场大道PPP项目位于达州市高新区、达川区,是达州市新机场对外交通的主要通道,与现状金龙大道相接,构成达州唯一贯通老城、新城、新区、机场,统筹全局南北向交通要道。机场大道为南北走向,南至新机场、空港新区,北至主城区,途中穿过经济开发区,北起汇通大道立交节点,南至达州在建机场,沿线经过河市镇、石板镇经百节镇达到达州机场终点,路线总长为12.32km。
金垭立交是本机场大道内部建设的最大一座互通式立交桥,里程:K6+550~K7+920,其中含有主线桥一座,另有A-E5座匝道桥,建造总成本约5亿人民币。建设期间工期紧,难度大,并且现浇箱梁具有很高的高度,具有很大的施工量。[1]
2施工方案的选取
金垭立交的总体在中山区,因为处于山区所以地势崎岖,地面的相对高度差大于150m。雷家坝特大桥作为主线跨越山谷四次,高度超过40m的桥墩共计有78个,占总比例32%,其中最高的桥墩高度达到78m。匝道地处环境地势陡峭,最终将A、D、E匝道设计为高墩现浇箱梁桥,其中超过80%的桥墩高度均超过40m,B、C匝道不仅设计为单跨现浇箱梁,同时还临近傍山高挖方路堑,最大边坡高度为32m。
其中左幅第八联因与匝道相接,存在曲线变宽段,无法采用预制架设,上部结构设计是3跨的预应力砼现浇连续箱梁,其中每一跨为40m,预应力砼现浇连续箱梁宽度在23.216m-30.996m之间,离地最大高度71m,最大跨度40m,因此,本项目属于具有一定规模且危险性大的项目工程,在整个项目施工中属于重点、难点。
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图1金垭立交平面图
表1金垭立交现浇箱梁统计表
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2.1施工成本方面
(1)过去使用钢立柱加贝雷梁施工平台
对钢管桩、型钢、贝雷梁共计需求为5000T,租赁价格为220元/T•月,安装费、拆除费、转运费市场价格1800元/T,以总需求量1/4投入计算,每周运转4次,租赁周期一年整。计算费用:
材料租赁费用为5001.6÷4×220×12=3301056=330.1万元;
安装拆除费用为:5001.6×1800=9002880=900.3万元。
总费用为:330.1+900.3=1230.4万元
(2)收折式移动平台
现阶段有145T收折式移动平台旧货出租,租赁费用450元/T*月,另需要新加工930T,市场采购价格11500元/T,需要支付运费200元/T。销子、螺栓的市场需求总量为3735T,实际采购价格18000元/T,运费不变,最终回收价为3500元/T。
平台运至施工现场后安装费为500元/T,拆除费为250元/T,过孔费250元/T*跨,租赁部分使用在雷家坝大桥Z20—Z23现浇梁施工当中,以半年为周期,总租赁费用145×450×6=391500=39.15万元。
在考虑到回收价的基础上,采购费用930×(11500-3500+200)+37.5×(18000-3500+200)=8177000=817.7万元。
计算安装、拆除费用:(145+930+37.5)×(500+250)=834375=83.44万元;
过孔6次匝道桥:(516+15)×250×6=796500=79.65万元;
计算推进过孔总费用:29.08+79.65=108.73万元。
使用折式移动平台开展设备租赁、采购、进场,最终计算推进过孔总费用为39.15+817.7+83.44+108.73=1049.02万元。
通过对比,使用收折式移动平台相对于传统的钢立柱贝雷梁施工平台可节约施工成本181.38万元,成本风险更低,施工效率更高。
2.2支撑体系设计方面
作为高墩现浇平台,其支撑体系设计尤为重要,关系到整个平台的结构受力及稳定性,关系着整个施工期的安全。
(1)以往的现浇平台均使用柱间横梁式支承系,介于同一桥墩或多桥墩中间,组成一种平台桁梁支撑。本次工程中的实际做法:柱侧位置预埋工字钢支承,承担纵向传力,在传力梁上方位置配衡量,其中穿插平联件,可以将横梁上方的砂筒座梁调整至纵向放置状态,以及配备可以实现专项的铰支座。横梁跨度较小、受力刚度不足等缺点。
(2)本次支撑体系设计优化
第一步,需要在原有柱间横梁式支承系的基础上开始吊式支承系设计,横梁跨度更大,预埋钢管的条件是要桥墩有盖梁,除此之外还要穿精轧螺纹吊筋,从而在横梁当中构成一种弹性支撑体系,配合精轧螺纹吊筋可以使横梁的刚度得到增强。
随后,在桥墩侧面使用牛腿式支撑,通过预埋盒子,将牛腿脚插入预埋盒,随后在牛腿平梁平担配精轧螺纹钢筋,使预紧力拉紧。最后,通过系梁式支承系运用的承载梁,借助桥墩实现顶系梁砂筒的配备,砂筒配备转向铰支座,从而组成了对平台桁梁的综合支承系。
2.3综合对比
(1)钢立柱加贝雷梁平台:
钢柱实际高度70m,所以在吊装时往往使用自重大于100T的重型汽车,安装时一般都存在很大的安全风险。安装钢柱之间连接杆的过程中,需要使用临时搭好的钢柱为人员上下提供临时通道,将钢立柱中间搭设的跳板作为临时工作台,往往伴随着相当大的安全风险,尽管受到场地因素限制小,但是对于地基承载力存在较高的要求,因此在实际施工中会投入大量的施工材料。
(2)收折式移动平台方案:
使用收折式移动平台并不需要使用钢柱,使用墩柱牛腿用作支点,吊装使用5T卷扬机,使吊装更加方便,吊篮作业要求安装人员实时跟踪,使用牛腿安装进行安装,可以在一定程度上降低吊装的安全风险。
收折式移动平台行走方式采取转跨推行,操作简单、水平推移转跨安全,对墩柱水平推力较小。
开展转跨推行的工作中,牵引装置可以选择慢速卷扬机、链滑车,在平台移动之前需要第一步将位于桁梁间的横向联系桁片进行水平转动收折,由此平台被分成单桁梁,再从每一组桁梁承重杆向上收折,完成后平台就可以实现行走。
本次研究中实现平台桁梁分组行走使用卷扬机作为牵引装置,速度控制在8min/5t。对于40型平台,所需最大牵引力为60KN。在牵引平台行走过程中,牵引装置可以与下一个桥墩墩顶衔接,作为反牵引力墩。在反力墩墩顶和下一个桥墩的墩底之间使用背挂绳连接,减小反力墩水平力,实现了水平力向墩底的传递,操作中实用性更优。
通过对收折式移动平台进行等比例建模,计算后发现无论是结构还是受力情况均满足设计要求,并且在川渝地区已经有成功案例20余起。经过理论、实践检验收折式移动平台的安全与结构均得到有效保证。与脚手架、钢立柱加贝雷梁平台、移动模架造桥机相比,收折式移动平台在山区高墩、变截面、小半径现浇梁施工中采用可以取得显著成效。
3总结
我国积极开展绿色节能生产的理念,与过去施工中使用的钢立柱加贝雷梁施工方案对比,收折式移动平台成本更低、效率更高,在实际施工过程中是不可替代的。收折式移动平台转变了在高墩现浇梁施工支架施工过程中普通设施料转变为半自动化设备的情况,提升施工效率,降低生产风险。
参考文献
[1]韩纪亮,汪利敏.收折式移动平台在高墩现浇箱梁中的应用[J].科技创新导报,2020,17(15):41-43.
作者简介
荣林涛,男,1982,籍贯湖南醴陵,工程师,黑龙江工程学院,土木工程。