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装配式公路钢桥在深基坑中的应用

发布日期:2012-07-28 18:51

装配式公路钢桥在深基坑中的应用
 
摘  要:随着深基坑工程向大面积、大深度方向发展,坑中有坑、坑中套坑的情况也逐渐增多,使深基坑内施工条件变得复杂困难,解决基坑内交通运输问题也成为施工的关键点。通过在天津西站交通枢纽配套市政工程一标段中安装使用装配式公路钢桥,横跨 21. 3 m宽基坑,完成基坑内土方和其他物料的水平运输,解决了复杂条件
下交通枢纽类工程深基内交通问题。
关键词:装配式公路钢桥;深基坑;运输
 
1工程概况及场地条件
      天津西站交通枢纽配套市政工程一标段全部为地下结构,所包含的 2 个地铁站(地铁 4 号线西站站和地铁 6 号线西站站)与南广场换乘区在地下错落叠加,设计形式复杂。南广场换乘区和地铁基坑形成多阶基坑,南广场基坑为第一阶基坑,深 9 m,地铁 6 号线位于南广场基础底板以下 2 层,深 18.5 m,随着工程的开展,东西向布置的地铁 6 号线二阶基坑将南广场分为南北两个区段,隔 9.5 m 深基坑相望。
      同时北侧国铁施工范围场地已经被国铁占据,致使地铁 4 号线西站站盖挖逆作区域北侧的出土口面临不能出土,现场只有南侧坡道可以用于南广场内的地铁 4 号线西站站盖挖逆作区域出土运输。
      为将地铁 4 号线西站站盖挖逆作区域南北两个出土口都充分利用,保证出土功效,必须打通跨地铁 6 号线基坑的施工道桥,用于地铁 4 号线盖挖逆做区域出土道路。跨地铁 6 号线基坑的施工道桥需满足宽度 8 m且保证 50 t 的车辆通过,用以保证土方能够顺利外运,见图 1。

2跨地铁6号线基坑临时路桥的选择
      现场可以实施的方案有混凝土栈桥、装配式公路钢桥和施作并加固 6 号线顶板结构 3 种方案。
      1)方案 1。如采用混凝土栈桥,即在 6 号线基坑两侧的混凝土冠梁上制作钢筋混凝土桥,建造和拆除造价需 29.5 万元,破除混凝土栈桥处理废旧钢筋,需用23.4 万元。施工进度慢,还需结构上强度时间和拆除时间,使用前的准备时间较长,后期破除也比较麻烦。
       2)方案 2。如采用装配式公路钢桥,材料费及安装拆除费用共计 33 万元,使用后如废弃此钢桥,经处理废旧钢材后,需用 23.1 万元。安装和拆除施工速度快。
       3)方案 3。施工地铁 6 号线顶板,增加顶板强度,需从结构底板、侧墙、顶板一步步工序排出来,结构顶板还需上强度时间,总体需要时间近 2 个月,周期较长。
      结合现场施工进度、经济造价和工序穿插情况,决定采用装配式公路钢桥作为打通南北两侧的施工便桥。
 
3装配式公路钢桥实施方案
      装配式公路钢桥架设在地铁 6 号线基坑上部,采用 6 排贝雷片单层上承式,单加强型。钢桥长度 24 m,净跨为 21.3 m,整体桥架放置在地铁 6 号线南北两侧的冠梁上,宽度为 8m,能够承受 50t 的单个车辆通行。场外组配完毕后,直接放置在基坑两侧的冠梁上,见图 2。

      装配式公路钢桥利用地铁 6 号线西站站基坑两侧围护结构 800 mm 宽的地下连续墙及墙顶冠梁作为下部承重结构,上部结构采用贝雷片拼装桁架桥,3 m×1 m宽箱型桥面板,厚度 7 cm。面层采用 20 mm 厚花纹防滑钢板。箱型桥面板下设 28#工字钢作为横担龙骨结构。工字钢龙骨下设 6 排贝雷梁,每排 8 块贝雷片,每片 3m,每排贝雷梁 24 m。 钢便桥桥宽 8 m,除去两侧围栏各宽 1 m,只设一个车道,车道宽 6 m。钢桥构造见图 3。

4装配式钢桥安装和拆除
4.1 安装架设顺序
      放线定位→组装贝雷片→吊装贝雷片→安装大支撑架→安装横梁→安装桥面板。
4.2 钢桥安装
      采用就地拼装吊装法,即将钢桥的主体部分(贝雷梁)在平地上用贝雷销及 3 m 支撑架先组装好,然后通过吊车将其吊至两岸的混凝土基础上。
      在平地上将横向 6 片、纵向每 8 片的钢桥组装好,通过特制支撑架连接,连接好后用 50 t 吊车将该单元吊至已经定位且弹好线混凝土基础上就位。待贝雷梁安放就位后,安装工字钢横梁。横梁布置在贝雷梁的上部用特制的 U 型螺栓和贝雷梁固定,间距为 1.5 m。横梁安装完成后安装桥面板,桥面板安装在横梁上,也是用特制的 U 型螺栓和横梁固定。安装桥面板时不要将桥面板的螺栓拧紧,待桥面板全部安装完成后再用撬棍就位,拧紧螺栓。桥面板安装完成后全面检查钢桥的附件及螺栓是否全部安装完毕到位和拧紧,至此钢桥安装全部完成。
4.3 钢桥拆除
      钢桥的拆除采用从上到下的顺序:先将桥面板的 U型螺栓拆除;再将桥面板搬运至指定堆场,搬运顺序为从前往后;然后是拆除横梁,先将固定横梁的 U 型螺栓拆下,将横梁吊运到指定堆场;横梁拆除完成后再拆除大支撑架;最后将两单元的贝雷梁吊运至堆场后拆除全部附件。
 
5 装配式公路钢桥的测试
      装配式钢桥安装完毕后进行试载。试验分两次进行,分别为静载试验和动载试验,检测其变形挠度。
      对安装完毕的贝雷钢桥进行了沉降观测点的布置,对中间部位工字钢横梁分别设置 2 个观测点并取得了初始值。
      首次测试采用对钢桥进行了静载加荷,加荷为钢筋,质量为 50.6 t,加载后对观测点进行了沉降观测挠度变化,数据显示加载后贝雷钢桥中部平均下沉 3.28cm,小于设计最大挠度 6.719 cm。持力 4 d,静载贝雷钢桥卸载完毕,重新观测贝雷钢桥的挠度变化情况,卸载后该桥中部观测点沉降量全部变小,挠度变形全部在 6 mm以内。
      第二次加荷测试,将贝雷钢桥两端道路修筑完毕,进行通车动载试验,车辆为陕汽牌自卸卡车,车辆自质量 14.1 t,满载后装土约 26 m3,整车满载质量为 49.6 t,自卸卡车行进速度<5 km/h,行驶中对贝雷钢桥中部下沉进行观测,最大挠度变化 4.2 cm,小于设计最大挠度6.719 cm。行车期间,观测其下部结构,无异常情况。挠度恢复到 8 mm 以内。
      据此,装配式公路贝雷钢桥通过静载和动载试验完毕,最大挠度变形均小于设计最大挠度值,测试结果满足设计要求。
 
6装配式公路钢桥安全使用
      装配式公路钢桥作为便桥首次运用到基础设施工程中来,安全使用是重中之重。通过使用钢桥,形成了装配式公路钢桥安全使用相应的要求。
6.1 提高通车荷载
      原设计为动载车辆 50 t,经决定现场只允许最大质量为 45 t 的车辆通过。
6.2钢桥使用
      1)钢桥两侧设置防撞栏杆,每侧的栏杆设置双排,与钢便桥连接牢固;栏杆高度不低于 1.5 m,底部水平杆距离桥面板≯20 cm 并设置挡板。
      2)车辆行走必须沿钢便桥中间行驶,车速≯5 km/h。
      3)钢桥只限一辆车辆在桥上通过,严禁有两辆以上车辆同时行走在钢便桥上。当桥上有车辆通过时,其他车辆必须等待桥上车辆通过下桥后才可以上桥。
      4)钢桥两侧栏杆设置交通警示闪灯,同时在钢便桥两侧附近的高位置设置镝灯照明。
      5)钢便桥作为通道,严禁在桥面上堆放物料、机械,人员也严禁在桥上面逗留。
6.3钢桥维护
      装配式钢桥在使用时,项目安全部应每天进行巡查,每周进行一次专项检查,发现问题,及时维修,检查内容有:
      1)观察各种销子,螺栓,横梁夹具和拉杆是否齐全,有无人为损坏,有无松动现象,确保安全;
      2)定期检查桥梁基础固定的混凝土有无松动现象或不均匀沉降,若发现应及时加以处理;
      3)在销子周围涂油脂,以防雨水进入销孔缝隙内,所有螺栓外露的丝扣也要涂油脂以防生锈;
      4)每周测量桥梁的跨中挠度,看是否有所增加,挠度增加的速度应与销子和销孔磨损成正比;
      5)检查桥面板是否有破裂,变形或有无不平现象,必要时应予以更换。
 
7结语
      本装配式公路钢桥首次运用到交通枢纽类工程,安全性一直受到很高的重视,施工前进行了周密的设计和计算,使用中承受了 50 t 运土车、18 m 加长臂挖掘机、满载 10 m3大型混凝土罐车、50 t 汽车吊等施工重型荷载考验,使用期间,重型施工车辆(50 t 及以下)从钢桥上通行车次超过了 2 000 次,  使用状况良好,工程实践证明,装配式公路钢桥设计安全,满足工程施工需要。
      该装配式公路钢桥用处广泛,多次运用于天津地铁基坑施工的交通恢复,保证下部基坑工程施工进行的同时,也保证上部社会车辆的交通不受影响。比起钢筋混凝土栈桥等平台,具有施工周期短,安装拆除便捷,可重复利用等优点,在地铁及交通枢纽类工程中有很强的推广空间。