跨河岸漫灘地段大體積異形現(xiàn)澆梁支架施工

侯 慧 君

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

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跨河岸漫灘地段大體積異形現(xiàn)澆梁支架施工

侯 慧 君

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

結(jié)合某跨河岸漫灘地段現(xiàn)澆梁的工程地質(zhì)條件，選取了鋼管樁貝雷梁組合支架法施工方案，并介紹了支架的布置形式，闡述了鋼管樁打接樁、橫梁、貝雷梁等安裝技術(shù)，指出該方案具有拼裝簡(jiǎn)單、工期短、穩(wěn)定性高等優(yōu)勢(shì)。

連續(xù)梁，支架，鋼管樁，貝雷梁

1 工程概況

該橋?yàn)榭焖俾房缭胶恿鞫O(shè)的一座大型橋梁。橋梁設(shè)計(jì)東西走向，東側(cè)接主橋鋼箱梁為平直梁端。西側(cè)橋?qū)挿秶鷥?nèi)連接主線橋及兩個(gè)曲線匝道口，平面設(shè)計(jì)為大異形斜頭梁端。該聯(lián)箱梁位于河岸漫灘地段，橋下凈高達(dá)15 m,地面高低起伏高差達(dá)3 m?？鐝綖?21+23.935+21)m。橋總寬43.5 m～71.79 m,梁高1.8 m，為等高度普通鋼筋混凝土箱梁。頂板厚25 cm,底板厚22 cm，邊腹板為斜腹板，厚度為30 cm～50 cm，中為直腹板，厚度為30 cm～50 cm。端橫梁厚120 cm，中橫梁厚160 cm，該聯(lián)范圍內(nèi)鋼筋總量為930 t，現(xiàn)澆C50混凝土計(jì)2 370 m3。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 場(chǎng)地地下水情況

場(chǎng)地地下水為孔隙潛水與微承壓水的混合水，該地下水主要接受河水的補(bǔ)給，水位變幅隨季節(jié)性變化不明顯。

2.2 地基土層情況

場(chǎng)地類別為Ⅱ類，屬于平坦的沖洪積平原。場(chǎng)地土類型為Ⅲ類。土層主要由第四系全新統(tǒng)晚期至晚更新統(tǒng)沉積的砂類粉土、細(xì)砂土與礫類碎石土等構(gòu)成。地面下20.0 m深度內(nèi)為含圓礫層、粉土層、粗礫砂、細(xì)砂層、粉土層的各飽和砂類土層，處于稍密～中密狀態(tài)，為易液化土層。有著較高的含水量和較差的透水性能，該軟土地基具有抗剪強(qiáng)度低、抗壓性能差、壓縮性高、高空隙性,流動(dòng)性較為顯著,滲透性弱等特點(diǎn),如果沒有采用科學(xué)的處理方法將承重支架地基直接鋪設(shè)于軟土上方,極易出現(xiàn)支架地基斷裂、土層沉降,導(dǎo)致該地段現(xiàn)澆梁在施工狀態(tài)下整體下沉的質(zhì)量事故。

3 連續(xù)梁支架施工方案的選擇

3.1 方案選擇的原則

方案的制定應(yīng)解決該聯(lián)跨河岸漫灘施工中的結(jié)構(gòu)布置平面不規(guī)則、梁端為折線式斜頭型的平面布置形式，梁下凈空高，地形復(fù)雜，河岸漫灘地段地質(zhì)軟硬不均，橋下地面高低錯(cuò)落不一，橋下車輛通行，施工場(chǎng)地小，現(xiàn)場(chǎng)起重運(yùn)輸機(jī)械布置困難、回轉(zhuǎn)空間小等問題，確保跨河岸漫灘地段混凝土箱梁施工的工藝質(zhì)量要求和安全標(biāo)準(zhǔn)，支架體系必須要有足夠的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性并滿足規(guī)范要求。

3.2 方案的確定

支架的選擇須考慮周轉(zhuǎn)材料來源難易、造價(jià)、工期、安全系數(shù)、沉降變形等要素。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及各種綜合因素的影響，跨河岸漫灘地段地質(zhì)不良，地基土質(zhì)抗剪強(qiáng)度小、地基軟弱不均；受汛期洪水影響大；常規(guī)的滿堂支架法施工簡(jiǎn)便，但需要對(duì)該地段進(jìn)行軟基處理，洪水浸泡支架地基后將會(huì)導(dǎo)致支架下沉，不能滿足河道的防洪要求。同時(shí)支架搭設(shè)高度高，地基處理和材料周轉(zhuǎn)的費(fèi)用高。因此采用常規(guī)施工方法難以滿足各方面施工的要求。

綜合考慮以上各種不利因素，決定采用鋼管樁貝雷梁組合支架實(shí)現(xiàn)該聯(lián)現(xiàn)澆梁的跨河岸漫灘地段施工。選用貝雷片組合梁作為縱向承重支架，鋼管樁作為臨時(shí)支墩，河槽中采用貫入法插打鋼管樁，在臨墩承臺(tái)處預(yù)埋地腳螺栓及墩身上預(yù)埋連接鋼板固定鋼管立柱。柱頂與橫向分配梁間設(shè)臨時(shí)支撐砂桶以進(jìn)行拆模落架作業(yè)；墩頂附近可搭設(shè)少量鋼管支架以進(jìn)行箱梁側(cè)模支立。

4 支架布置方案

4.1 支架布置形式

鋼管樁采用φ630×8鋼管，材質(zhì)為Q235。在臨墩承臺(tái)處安裝鋼管樁時(shí)，要確保鋼管樁的垂直度，并確保與M20地腳螺栓、墩身連接鋼板的可靠焊接固定。在河槽漫灘地段采用直接插打鋼管樁。鋼管樁單樁設(shè)計(jì)承載力90 t。入土深度不小于20 m。鋼管樁施工過程中，其承載能力以貫入度及樁底高程雙控，避免河流沖刷及防汛帶來的不利影響，確保鋼管樁的可靠性及承載能力。

鋼管樁間采用φ426×8鋼管或Ⅰ36a型鋼連接作為剪刀撐及與墩身連接件，剪刀撐和鋼管立柱之間焊接，焊接質(zhì)量必須符合規(guī)范要求,確保安全。

鋼管樁樁頂處樁口內(nèi)部用鋼板十字固定后，用80 cm正方形鋼板封口焊接固定。安裝臨時(shí)支撐砂桶、分配梁、貝雷梁以及底模支撐。樁頂分配梁采用雙拼的Ⅰ45a，材質(zhì)為Q235B；臨時(shí)支撐砂桶與下方鋼管樁封口鋼板、上方分配梁之間采用焊接連接和U形螺栓固定后焊接連接，確保牢固定位，傳力可靠。

貝雷架為3 m標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁，箱梁常規(guī)截面地段采用單層雙排布置形式，在異形曲線地段采用單層三排布置形式，貝雷片間每隔3 m采用花窗和槽鋼雙固定的方式連接固定。

底模分配梁采用Ⅰ14，材質(zhì)為Q235B。

4.2 各種工況下支架的布置組合

根據(jù)組合支架承受箱梁荷載分布情況，對(duì)墩頂現(xiàn)澆橫梁處、異形梁兩斜頭端處、箱梁斜腹板及翼緣板地段、受墩身影響無法直接安裝組合梁的地段進(jìn)行重點(diǎn)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，在滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，細(xì)化支架的受力特點(diǎn)，優(yōu)化組合支架的布置形式。采取靈活多樣的布置形式，在支架設(shè)置困難地段多點(diǎn)布置鋼管樁，適當(dāng)加密組合貝雷梁的布置數(shù)量，將應(yīng)力集中的箱梁荷載分散成多區(qū)分段分節(jié)承受并傳遞至鋼管樁立柱上。

經(jīng)分析計(jì)算確定如下：在正常箱梁斷面地段，鋼管樁立柱間距橫橋向不大于3.6 m,順橋向不大于9 m。采用單層雙榀(一組)@0.9 m的貝雷梁組合形式，雙榀一組的組合貝雷梁間距橫橋向不大于3.6 m，順橋向鋼管樁支點(diǎn)處貝雷梁跨徑不大于9 m。

在墩頂位置的現(xiàn)澆箱梁橫梁處加密布置一組雙榀 @0.9 m的組合貝雷梁，使該地段組合貝雷梁間距控制在2.25 m范圍內(nèi)。在異形梁兩斜頭端處、箱梁斜腹板及翼緣板地段采用單層三榀(一組)@0.9 m的貝雷梁組合形式，三榀(一組)的組合貝雷梁與雙榀一組的組合貝雷梁間距控制在2.0 m～2.5 m范圍內(nèi)。

受墩身影響無法直接安裝貝雷組合梁的地段，順橋向鋼管樁支點(diǎn)處貝雷梁跨徑大于9 m的地段，采用“見縫插針”的形式加密布置一組雙榀 @0.9 m的組合貝雷梁，或在原有一組雙榀 @0.9 m的布置形式上加設(shè)一榀貝雷梁片，使之變成單層三榀(一組)@0.9 m的貝雷梁組合形式。

為確保貝雷梁的受力特性，通常是將鋼管樁立柱的承重支點(diǎn)對(duì)應(yīng)貝雷梁的豎桿處正下方布置，使貝雷梁各桿件的力學(xué)分配情況與貝雷梁容許內(nèi)力的計(jì)算模型保持一致。對(duì)于鋼管樁立柱的承重支點(diǎn)不在貝雷梁豎桿位置時(shí)，貝雷梁體現(xiàn)出明顯的桁架變形特點(diǎn)，需要在位于支點(diǎn)處的貝雷梁上下弦桿間增設(shè)豎桿，采用安裝雙[25b槽鋼頂緊上下弦桿并固定可靠，起到合理傳遞豎向壓力的作用。

4.3 受力檢算分析

支架結(jié)構(gòu)的傳力方式為：模板→方木→Ⅰ14分配橫梁→貝雷片承重縱梁→分配梁雙拼Ⅰ45a分配梁→φ630×8鋼管樁(鋼管立柱)。支架所承受的荷載主要有：現(xiàn)澆箱梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重、模板及方木自重、混凝土澆筑過程的各種施工荷載、貝雷梁及分配梁自重、鋼管樁自重等。采用Midas Civil結(jié)構(gòu)分析軟件建模進(jìn)行驗(yàn)算，得出各桿件受力符合規(guī)范要求。其中，最不利處位置的貝雷片承重縱梁的最大撓度為5.3 mm,小于對(duì)應(yīng)允許值28 mm。鋼管樁最大承受荷載35 t，小于允許值90 t，梁體自重、支架荷載、基礎(chǔ)自重傳遞至樁基的壓力為1 430 kN,小于樁基實(shí)際承載力2 532 kN。

鋼管樁的沉降主要由鋼管樁的壓縮變形以及鋼管樁樁底土層壓縮變形組成。鋼管樁的沉降采用m法計(jì)算，經(jīng)計(jì)算整個(gè)鋼管樁的最終沉降為3 mm。

4.4 支架的荷載預(yù)壓及預(yù)拱度設(shè)置

荷載預(yù)壓分三級(jí)，即按預(yù)加荷載(箱梁結(jié)構(gòu)自重的1.2倍)的60%，80%和100%分三級(jí)加載。荷載加壓時(shí)按區(qū)分段均勻?qū)ΨQ進(jìn)行。荷載預(yù)加時(shí)，加載順序與混凝土澆筑順序一致。先底板、后腹板、再翼緣板。同層預(yù)加荷載時(shí)應(yīng)從跨中向支點(diǎn)依次進(jìn)行。支架卸載時(shí)按照與加載相反的順序組織卸載。荷載預(yù)壓的目的是為消除支架的非彈性變形，包括在組合支架安裝時(shí)各節(jié)點(diǎn)處要盡可能減少各類支撐構(gòu)件間存在的間隙，使其間隙在荷載的作用下被充分消除后壓緊。要及時(shí)收集并整理支架的彈性變形數(shù)據(jù)及混凝土的收縮徐變數(shù)據(jù)，根據(jù)荷載預(yù)壓結(jié)果調(diào)整底模標(biāo)高并設(shè)置預(yù)拱度，承重縱梁的跨中處預(yù)拱度為最大，鋼管樁臨時(shí)支墩支承處為零，兩者間以二次拋物線成線形調(diào)整相應(yīng)標(biāo)高以滿足最終成橋后梁體線形要求。

5 支架施工

5.1 鋼管樁打接樁

打樁時(shí)采用50 t履帶吊配吊120 kW的振動(dòng)錘將鋼管樁夾緊后吊起，打樁過程中檢查鋼管樁的垂直度并控制振動(dòng)力：弱振→中振→強(qiáng)振，下沉速度不大于0.8 m/s；控制垂直度垂直偏差為0.4%。打樁深度接近設(shè)計(jì)深度時(shí)，連續(xù)觀察打樁過程中鋼管樁的擊打下沉速度，下沉速度較快時(shí)說明地基土層濕軟達(dá)不到鋼管樁設(shè)計(jì)規(guī)定的摩阻力，故需要增加鋼管樁樁長；若擊打不到設(shè)計(jì)深度、下沉速度緩慢時(shí)，則表明地基土層土質(zhì)較好，鋼管樁與土層的摩阻力能夠滿足鋼管樁承重要求。

打樁后鋼管頂端需修整到位后進(jìn)行焊接接長。焊接之前必須根據(jù)標(biāo)高計(jì)算需接長鋼管樁長度，配置相應(yīng)長度鋼管，鋼管樁接長后橫向頂面標(biāo)高須滿足設(shè)計(jì)要求。接長處四周焊縫要飽滿均勻一致，焊接后的鋼管保持垂直，縱向鋼管間距均勻。橫向焊接相應(yīng)剪刀撐加固到位。

5.2 橫梁、貝雷梁等的安裝

待鋼板樁樁口加固、封口后安裝臨時(shí)支撐砂桶。安放工字鋼橫梁，工字鋼橫梁接頭處必須頂齊焊接固定。工字鋼縱橫梁、砂桶、鋼管頂面鋼板間相互焊接固定，在工字鋼橫梁頂面定位組合貝雷梁位置。貝雷梁的組拼在綜合考慮場(chǎng)地布置情況及起吊能力后確定。安裝過程中須注意下部臨時(shí)結(jié)構(gòu)的均勻受力，防止發(fā)生偏載偏壓現(xiàn)象。

承臺(tái)處的鋼管柱，在施工承臺(tái)及墩身時(shí)預(yù)埋對(duì)應(yīng)螺栓及連接鋼板，鋼管底面鋼板與螺栓連接固定。鋼管樁之間未形成整體時(shí)相互獨(dú)立，安裝工字鋼橫梁時(shí)，在鋼管樁上焊接作業(yè)爬梯及平臺(tái)方便施工人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。高空作業(yè)人員必須系安全帶、戴安全帽。吊裝作業(yè)時(shí)須安排專人負(fù)責(zé)指揮操作。起吊及下落過程中必須平穩(wěn)有序，避免對(duì)鋼管樁、橫梁等部位造成沖擊。

6 結(jié)語

跨河岸漫灘地段大體積異形現(xiàn)澆梁采用鋼管樁貝雷梁組合支架法施工，成功解決了面對(duì)復(fù)雜箱梁結(jié)構(gòu)施工時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)防汛要求高、地基承載力差、支架高且寬，地形復(fù)雜、施工場(chǎng)地狹窄、各種施工要素相互干擾等問題。鋼管樁和貝雷梁組合的支架法具有拼裝簡(jiǎn)單、方便、迅速、縮短施工周期、材料配套容易組合、支架整體穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn)，可為同類工程進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和過程施工提供參考。

The construction of large irregular cast-in-situ beam support cross shore spread diffuse

Hou Huijun

(Taiyuan Municipal Engineering Corporation, Taiyuan 030002, China)

Combining with the engineering geological condition of a cross shore spread diffuse cast-in-situ beam section, this paper selected the construction scheme of steel pipe pile Bailey combination support method, and introduced the layout form of support, elaborated the steel pipe piles piling and pile extension, beams, Bailey beam and other installation technologies, pointed out that this scheme had simple assembly, time limit in short, higher stability and other advantages.

continuous beam, support, steel pipe pile, Bailey beam

1009-6825(2016)30-0100-02

2016-08-16

侯慧君(1976- )，男，工程師

U445

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