兰新铁路二线跨涩宁兰天然气管道空间刚构施工工艺

摘要：空间刚构为中国道路建设施工中较为罕见的结构物，一般为跨越线性不可破坏的保护性结构而设计，本文主要为介绍兰新铁路二线涩宁兰天然气管道空间刚构的施工工艺。

关键词：空间刚构

一、工程简介

本空间刚构位于新建兰新二线甘青段平安湟水河特大桥113#-116#墩之间，由于涩宁兰天然气管道斜穿而过，为满足管线安全净距的要求，特设此9×9.6m空间刚构。

图1空间刚构平面图

二、桥型及一般构造

1#～9#空间刚构采用每跨包含4根桩径φ1.8m（墩身每侧2根）桩长25m的桩长，共计36根，桩基上接9.6m×3m×2m钢筋混土承台基础，共18个，墩壁宽1.8米，8#、9#刚构墩壁高9m，其他各刚构墩壁高10m。上部顶板厚2m,节与节之间节缝为3cm。

两边墩采用桩承式桥台，下设2m厚承台，小里程侧边墩承台下设置9根D100cm桩，大里程侧边墩承台下设置12根D100cm桩，分三排设置,台身采用C35钢筋混凝土。桥台垫石采用C40钢筋混凝土。

三、桩基施工

同一般钻孔灌注桩施工工艺，需注意在天然气管道附近的大型设备需避开提燃气管道区域5m以上，施工时应在现场标出具体管道位置，并作不易磨灭的警示标志。

四、基坑开挖

钻孔桩施工完毕后进行基坑开挖，因空间刚构处有天然气管道通过，承台内边缘距管道较近，为满足施工中的安全要求，特采用钢筋混凝土套箱施工。

钢筋混凝土套箱采用C25混凝土，壁厚15cm ，先将施工场地整平，按套箱尺寸，测定出平面位置。然后在平面位置进行钢筋绑扎、立模，直至现场浇筑完成。待混凝土经养生达到设计强度时，可进行套箱下沉施工。

套箱内没有水时，采用人工挖方，进入水位时，箱内外同时挖土、抽水，在保证套箱内不产生翻砂现象下适当降低水位并尽量挖除刃脚下的土。为防止堵塞吸砂管，在吸砂前，将套箱内的石块等大物体清理干净。

当套箱刃脚下沉至设计标高后，对套箱的底面认真量测，对凸出部分，进行抽砂找平，保证封底混凝土的厚度不少于60cm。钻孔桩护筒或钻孔桩四周用高压射水清理干净，以增加混凝土与钻孔桩护筒或钻孔桩的握裹力。各工序准备好后，开始浇筑封底混凝土。

当承台基础位置处为湿陷性黄土时，基坑开挖要求在基坑底面以上预留0.1m土层，夯实至设计高程，并及时由人工将基底修理平整。

基底及时浇筑一层厚5cm的C15混凝土面层作为承台施工的底模，垫层表面要求基本平整，顶面高程允许偏差为±50mm。基坑在绑钢筋前必须保证基底的干净，垫层的平整，无水。四周保留足够的立模所需空间约30cm。

五、基坑回填

承台施工完毕后，先将基础纵向混凝土套箱凿除，基坑及时用不透水土分层回填至高于附近地面0.3m左右，以利于排水。应分层(30cm一层)回填含水率适中、能够夯实的黏土，并用小型打夯机分层夯实。至基坑顶缘后，要做成顺坡。注意不能破坏沉降观测标。承台回填应及时，不可长期被水浸泡。

六、支架施工

（1）支架搭设

考虑到刚构腔底有天然气管道通过，3#~8#共六节采用贝雷桁架横搭于两侧承台上，防止对天然气管线造成压力破坏，由于地表高度高出承台顶标高，故将承台顶设置混凝土临时支墩，支墩长宽分别为0.5m，每个节段每条承台上布置三个，其上搭设两根I45b工字钢横梁，使桁架搭设后完全架空并高于地面至少50cm。

贝雷片每节长度为3m，每节钢构内净空宽为12.7m，考虑搭接四节贝雷片组成贝雷桁架长度月12.3m，垂直于线路横向布置，两侧距墩壁20cm，桁架间距为0.5m，桁架上铺I20工字钢，间距等同于脚手架搭设间距0.6m，且与脚手架位置对应。

除3#~8#节内净空外的其他搭设脚手架的部位需对地基进行处理，一段内除承台基坑均为原地面土层，整平时清除表面浮土，降土夯实或填筑水泥改良土分层夯实达到设计标高，夯实均采用蛙式夯机。整平每段场地后，在其上浇注一层30cm厚，20×20cm直径12mm螺纹钢筋网片的C30钢筋混凝土。

搭设Φ48×3.5mm钢管碗扣式满堂支架。支架立杆间距为0.6×0.6m，步距为0.6m。可调托撑以上依次铺设纵桥向15×15cm方木、横桥向10×10cm方木、1.5cm竹胶板。

（2）支架预压

支架预压的目的是为了检测支架的整体稳定性，消除支架的非弹性变形与地基沉降，取得支架的弹性变形数据，并据此推算出支架的预拱度及支架标高设置的其他数据。

预压材料采用密度为1.6t/方河砂，使用1.5t砂袋和砂包，人工装满，具体以实际称重。

在计算支架预压荷载时，应分节按上部结构自重及未铺设的模板重量及施工荷载之和的1.2倍，预压荷载宜采用均布形式。支架预压范围应为上部结构的实际投影面。

预压砂袋加载顺序由中间向两侧，且确保砂袋的高度、宽度及堆放的紧密性符合要求。砂袋尽量过磅后均匀堆码，以便准确统计加载量。要吸取雨天砂包浸水之后变重，可能超过脚手架承重极限发生倒塌事故的教训。

支架预压依次施加的荷载应为单元内预压荷载值的0%、50%、80%、100%、120%、100%、80%、50%、0%。纵向加载时，应从跨中开始向支点处进行对称布载。横向加载时，应从结构中心线向两侧进行对称布载。

在全部加载完成后的支架预压监测过程中，当满足下列条件之一时，应判定支架预压合格：各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm；各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。

七、刚构主体施工

刚构块主体施工按照壁、板两次完成施工，先完成墩壁再完成顶板。

（1）钢筋加工与绑扎应满足相关规范的技术要求，在施工中HRB335钢筋采用对焊，其他采用电弧焊。在钢筋焊接前根据现场施工条件、规范和设计要求进行工艺试验，合格后再进行正式施焊。

（2）模板纵横向ф48钢管背肋，并用横穿拉筋加固方法，拉筋采用Ф12钢筋，拉筋间距为0.6米×0.9米，拉筋两侧采用卡扣和双螺帽固定。安装模板时，墩壁外侧模板直接安装到刚构顶面标高；顶板底模采用竹胶板，模板接缝用双面胶粘牢、并且为防止拆模后混凝土表面出现接缝，在模板接缝处用腻子填满、抹平。

（3）泵送混凝土灌注时的自由倾落高度控制在2米以内，当大于2m时，采用串筒辅助输送混凝土，保证混凝土不出现分层离析现象。采用插入式振捣器振捣密实。振捣棒移动间距不超过其作用半径1.5倍，灌注层分层厚度为振动器作用部分长度的1.25倍，与模板保持5-10cm的距离，避免振捣棒碰撞模板、钢筋及预埋件。且插入下层砼5-10cm，每一处振动完毕后，边振动边徐徐提升振捣棒，振捣时观察到砼不再下沉、不再冒出气泡、表面泛浆、水平有光泽时即可缓慢抽出振捣棒。在砼浇筑完成后，对砼面及时进行修整、抹平，砼浇注完初凝后覆盖草袋洒水养护，拆除承重模板时砼强度不小于设计强度的75％。

八、结语

目前，空间刚构在我国相关施工中属于较为罕见的特殊结构，本文结合施工经验特别对基坑防护及支架预压等进行了介绍，望对以后的施工有所借鉴。

作者简介：张琨（1986-），男，山东青岛人，职称：助理工程师，学历：本科，单位：中交一航局第二工程有限公司