理论教育 桥梁施工方法分类与选择技术指南

桥梁施工方法分类与选择技术指南

时间:2023-09-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:位于陆地、浅水河中,桩基采用土石筑岛法施工的桥梁,其承台的施工方法与扩大基础的施工方法类似,可采用明挖基坑、简易板桩围堰后开挖基坑等方法进行施工。高度较高的墩台的施工,应根据现场的实际情况,在进行综合比较后,选择适宜的施工方案。

桥梁施工方法分类与选择技术指南

1.桥梁下部结构施工方法

(1)基础工程。

桥梁工程中,通常采用的基础形式有扩大基础、桩基础、沉井基础等。

①扩大基础,指将墩台及上部结构传来的荷载直接传递至较浅的支撑地基的一种基础形式,一般采用明挖基坑的方法进行施工,故又称为明挖扩大基础或浅基础。

②桩基础。桩是深入土层的柱形构件,其作用是将来自桩顶的荷载传递到土体的较深处。根据不同情况,桩可以有不同的分类方法。

③沉井基础,指一种断面和刚度均比桩基础大得多的筒状结构,施工时在现场重复交替进行构筑和开挖井内土方,使之沉落到预定的支撑地基上。

④地下连续墙,指用膨润土泥浆进行护壁,在防止开挖壁面坍塌的同时于设计位置开挖一条狭长的深槽,然后将钢筋骨架放入槽内,并灌注水下混凝土,从而在地下形成连续墙体的一种基础形式。

(2)承台。

位于陆地、浅水河中,桩基采用土石筑岛法施工的桥梁,其承台的施工方法与扩大基础的施工方法类似,可采用明挖基坑、简易板桩围堰后开挖基坑等方法进行施工。

对深水中的承台,可供选择的围堰施工方法有钢板桩围堰、钢管桩围堰、双壁钢围堰及套箱围堰等。不论采用何种围堰,其目的都是止水,以保障承台在无水环境中施工。钢板桩围堰和钢管桩围堰实际上是一种形式的围堰,不过所用材料不同。双壁钢围堰通常是将桩基和承台的施工一并考虑,即先在围堰顶设置钻孔平台,待桩基施工结束后拆除平台,再在围堰内进行承台的施工。套箱围堰多采用钢材制作,分有底和无底两种类型。根据受力情况不同,套箱围堰可设计成单壁套箱或双壁套箱。

(3)墩(台)身。

墩(台)身的施工方法根据结构形式的不同而不同。对结构形式较简单,高度又不高的中、小型桥梁的墩(台)身,通常采用传统的方法,一次砌筑或立模(一次或多次)现浇施工,但对高度较高的墩台及斜拉桥悬索桥的索塔,则有较多的施工方法可供选择。施工方法的多样化主要反映在模板结构形式的不同上。近年来,滑升模板(简称滑模)、爬升模板(简称爬模)和翻升模板(简称翻模)等在高度较高的墩台及索塔上应用较多,其共同的特点是:将墩身分成若干段,从下至上逐段施工。

采用滑升模板施工,对结构物外形尺寸的控制较准确,施工进度平稳、安全,机械化程度高,但因多采用液压装置实现滑升,故成本较高,所需的机械设备种类也较多;爬升模板一般要在模板外侧设置爬升架,因此,这种模板相对而言需耗用较多的材料,体积也较庞大,但不需要另外的提升设备;翻升模板结构较简单,施工也较方便,不过需要采用专门的用于提升的起吊设备。

高度较高的墩台的施工,应根据现场的实际情况,在进行综合比较后,选择适宜的施工方案。在中、小型桥梁中,当设计采用石砌墩(台)身时,施工工艺虽然简单,但必须严格控制砌石工程的质量。

2.桥梁上部结构施工方法

桥梁上部结构的形式多种多样,其施工方法大致可分为预制安装法和现浇法两大类。

(1)预制安装法。

预制安装可分为预制梁安装和预制节段式块件拼装两种类型。前者主要用于装配式简支梁桥,如空心板、T形梁、工字形梁及小跨径箱形梁等的安装,安装完成后进行横向连接或桥面板施工,使各构件连接成为桥梁;后者则将梁体(一般为箱形梁)沿桥梁轴线分段预制成节段式块件,运至现场进行拼装,拼装方法一般采用悬臂法,连续梁、T构、刚构和斜拉桥都可以采用这种方法进行施工。

下面简要介绍几种常用的预制安装法的特点及适用场合。

①自行式吊车吊装法。这种方法多采用汽车吊、履带吊和轮胎吊等机械,有单吊和双吊之分。这种方法一般适用于跨径在30 m以内的简支梁桥的安装作业。在现场应有足够安置吊车的场地,同时要保证梁体运输道路的畅通,吊车的选用应充分考虑梁体的重量和作业半径。(www.daowen.com)

②跨墩龙门安装法。这种方法是在墩台两侧沿桥设置轨道,在其上安置跨墩的龙门吊,将梁体在起吊状态下运至架设地点,然后安装在预定位置。此法一般可将梁的预制场地安排在桥头引道上,以缩短梁体运输距离。

架桥机安装法。这种方法是典型的预制梁安装方法。在跨内设置安装导梁,以此作为支撑体来架设梁体,这种作为支撑梁的安装导梁结构称为架桥机。目前,架桥机的种类很多,按形式的不同可分为单导梁、双导梁、斜拉式和悬吊式等。悬臂拼装和逐跨拼装的节段式桥梁也经常采用专用的架桥机进行施工。

④浮吊架设法。这种方法一般适用于位于河口、海上的跨径比较大的桥梁的安装,分为整孔架设和节段式块件的悬臂拼装等。采用这种方法工期较短,但梁体的补强、趸船的补强工作较为烦琐,趸船、大型吊具、架设用的卡具等设备体型较大,浮吊所需费用较高,且易受气象地理条件等影响。梁体安装就位时浮力变化会引起浮吊和趸船的移动,伴随而来的是梁体的摇动,因此应充分考虑倾覆问题。

⑤浮运整孔架设法。这是一种将梁体用趸船运至架设地点后进行安装的方法。可采用两种方式:一种方式是用两套卷扬机(或液压千斤顶装置)组合提升吊装就位,另一种方式是利用趸船的吃水落差将整孔梁体安装就位。

⑥逐孔拼装法。这种方法一般适用于节段式预应力混凝土连续梁的施工。在施工的孔跨内搭设落地式支架或采用悬吊式支架,将节段式预制块件按顺序吊放在支架上,然后在预留孔道内穿入预应力筋,对梁施加预应力使其成为整体,这种方法也被形象地称为“穿糖葫芦”。

⑦悬臂拼装法。这种方法多用于预应力混凝土梁体的施工,其他类型的桥梁也可选用。这是一种将梁体分段预制,墩顶附近的块件用其他架设机械安装或现浇,然后以桥墩为对称点,将预制块件沿桥跨方向对称起吊、安装就位后,张拉预应力筋,使悬臂不断接长,直至合龙的施工方法。悬臂拼装法施工速度快,预制块件质量容易控制,但所需预制场地较大,且对拼装精度要求高。这种施工方法可不用或少用支架,施工时不影响通航或桥下交通,在跨深水、山谷或海上的桥梁施工时宜采用这种方法,并适用于变截面预应力混凝土梁桥。

(2)现浇法。

①固定支架法。固定支架法是一种在桥跨间设置支架、安装模板、绑扎钢筋、现场浇筑混凝土的施工方法。特别适合用于位于陆地上的钢筋混凝土和预应力混凝土中小跨径桥梁的施工。支架按结构的不同分为满布式、柱式、梁式、梁柱式等,所用材料有门式支架、扣件式支架、贝雷片、万能杆件及各种型钢组合构件等。固定支架法的施工特点:梁的整体性好,施工平稳、可靠,不需要大型起重设备;施工中无体系转换的问题;需要大量施工支架,并需要较大的施工场地。

②逐孔现浇法。逐孔现浇法分为在支架上逐孔现浇和在移动模架上逐孔现浇两种,目前多采用后者。自20世纪50年代末开始使用以来,移动模架逐孔现浇施工方法得到了广泛应用,特别是多跨长桥如高架桥、海湾桥,使用十分方便,施工快速、安全,机械化程度高,劳动强度小,占用的场地小,不会受桥下条件影响。但因模板拼装与拆卸均较复杂,所以一般适用于跨径20~50 m的预应力混凝土连续梁桥施工,且桥长在500 m以上。

③悬臂浇筑法。选择这种方法时,常采用挂篮悬臂浇筑施工,在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后张拉预应力筋,移动挂篮继续施工,使悬臂不断接长,直至合龙。挂篮的构造形式很多,通常由承重梁、悬吊模板、锚固装置、行走系统和工作平台等组成。挂篮的作用是支撑梁段模板、调整位置、吊运材料机具、浇筑混凝土、拆模和张拉预应力筋等。悬臂浇筑法施工不需要在跨间设置支架,使用少量机具设备便可以很方便地跨越深谷和河流,适用于大跨径连续梁桥的施工。同时根据结构受力特点,悬臂施工一般宜在变截面梁中使用。

④顶推法。这种方法是在桥台的后方设置施工场地,分段浇筑梁体,并用纵向预应力筋将浇筑梁体与已完成的梁体连成整体,在梁体前端安装长度为顶推跨径0.7倍左右的钢导梁,然后通过水平千斤顶施力,将梁体向前方推出施工场地,重复这些工序即可完成全部梁体的施工。

⑤转体施工法。这种方法多用于拱桥的施工,也可用于斜拉桥和刚构桥的施工。这种施工方法是在岸边立支架(或利用地形)预制半跨桥梁的上部结构,然后借助上下转轴偏心值产生的分力使两岸半跨桥梁上部结构向桥跨转动,用风缆控制其转速,最后就位合龙。该法适合用于建于峡谷、水流湍急的河道、通航河道等特殊位置的桥梁,具有工艺简单、操作安全、所用设备少、施工速度快等特点。

3.桥梁施工方法的选择原则

在实际施工中不太可能仅采用某一种施工方法,多数情况下是将几种方法组合起来应用。另外,桥梁的施工方法很多,本书内容不可能全部涵盖,即使是同一种方法,在实际应用中也存在不同情况,如所需的机具、劳动力配备、施工的步骤和施工期限等可能不一样。因此,在选择桥梁施工方法时,应根据桥梁的设计要求、施工现场环境、人员设备配备情况、施工经验等因素,并综合考虑以下因素,选择最佳的施工方法。

(1)桥梁的结构形式和规模。

(2)桥位处的地形、自然条件和社会环境。

(3)施工机械和施工管理的制约。

(4)以往的施工经验。

(5)安全性和经济性等。

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