現(xiàn)澆箱梁支架預(yù)壓沉降測(cè)量及觀測(cè)方案

孟琴

【摘要】本文所述崧澤高架路上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆普通砼連續(xù)箱梁，箱梁采用搭設(shè)滿堂支架現(xiàn)澆施工，本文詳細(xì)介紹了現(xiàn)澆箱梁施工沉降觀測(cè)的方案設(shè)計(jì)、測(cè)點(diǎn)布設(shè)、觀測(cè)方法以及數(shù)據(jù)處理和分析。通過(guò)對(duì)支架沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，為現(xiàn)澆箱梁提供了準(zhǔn)確的拱度參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)澆箱梁；支架；預(yù)壓；預(yù)拱度

一、工程概況

崧澤高架路為虹橋樞紐配套路網(wǎng)一縱三橫之中橫，定位為虹橋樞紐主進(jìn)場(chǎng)路， 高架橋梁跨徑布置（38.54+40+39）+（34.23+50+33.812）+（4×40）+5×（3×40）+（36+2×40+36）+（35.79+2×40+38.21）+2×（3×40）+ （4×40）+（3×40+35.799），共分14聯(lián)連續(xù)箱梁。文主要介紹左幅第九聯(lián)第1跨（PQH29#墩～PQH30#墩之間）的預(yù)壓情況，本跨梁體全長(zhǎng)40m，箱梁頂板寬24.7米，梁高2.3米。底板寬9米。

二、沉降觀測(cè)方案

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的水準(zhǔn)點(diǎn)組成一個(gè)附和水準(zhǔn)網(wǎng)，水準(zhǔn)網(wǎng)精度按三等網(wǎng)控制，且水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)應(yīng)符合下表技術(shù)要求

1、精度要求

該沉降觀測(cè)按三等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求進(jìn)行，水準(zhǔn)點(diǎn)間距小于100m，觀測(cè)時(shí)前后視距小于30m，前后視距差小于1.5m。

2、觀測(cè)儀器的選擇

觀測(cè)儀器：沉降觀測(cè)使用光學(xué)水準(zhǔn)儀Leica NA2，該水準(zhǔn)儀測(cè)量精度達(dá)±0.7mm/Km，水準(zhǔn)尺用因瓦尺，要求測(cè)量人員能熟練掌握測(cè)量?jī)x器，能快速、精確地完成每次觀測(cè)任務(wù)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決。

3、水準(zhǔn)基點(diǎn)的設(shè)置

水準(zhǔn)基點(diǎn)由測(cè)區(qū)原有設(shè)計(jì)院提供的水準(zhǔn)點(diǎn)SZG5（5.275m）、SZG6（5.080m）組成，兩點(diǎn)高程數(shù)據(jù)經(jīng)多次聯(lián)測(cè)檢核，滿足沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)要求，由于PQH29至PQH30區(qū)域內(nèi)無(wú)高水準(zhǔn)點(diǎn)，為了測(cè)量支架沉降，按照三等觀測(cè)要求在PQH29（12.956米）及PQH30（12.972米）墩身上各引一個(gè)點(diǎn)。

4、地基預(yù)壓

地基土平整并碾壓密實(shí)后即可對(duì)其表層進(jìn)行硬化處理。將地基表層鋪設(shè)5～8cm碎石找平層，并澆筑厚度20cm 標(biāo)號(hào)C20的混凝土層?；炷翆舆_(dá)到一定強(qiáng)度后將逐孔對(duì)U-QH09聯(lián)連續(xù)梁地基土進(jìn)行堆載預(yù)壓處理。堆載預(yù)壓范圍為連續(xù)梁平面投影區(qū)域向外增加1m的范圍。預(yù)壓荷載為梁體重量的1.2倍。預(yù)壓前工程部將根據(jù)梁體重量分布情況繪制壓重布置圖，現(xiàn)場(chǎng)將根據(jù)壓重布置圖對(duì)地基進(jìn)行堆載。堆載材料主要采用厚度20cm，平面尺寸1.2×1.8m、1.8×1.8m等不同規(guī)格的混凝土面板，同時(shí)配備一定數(shù)量的砂袋、鋼筋作為補(bǔ)充。

測(cè)量人員用全站儀放樣出箱梁的中心線和支架邊線，根據(jù)箱梁中心線向兩側(cè)對(duì)稱布設(shè)支架。在布設(shè)支架之前必須對(duì)地基進(jìn)行預(yù)壓，地基上荷載之前測(cè)量原始標(biāo)高，加載完成后每24h觀測(cè)一次，計(jì)算地基沉降值，繪制出“h--t”關(guān)系曲線。預(yù)壓至1mm/d即可卸載。全部卸載完畢后，全斷面觀測(cè)一次。

5、支架預(yù)壓

現(xiàn)澆砼支架變形主要包括兩部分：1）非彈性變形。非彈性變形包括地基基礎(chǔ)沉降、支架自身空隙以及結(jié)合部不緊密等所產(chǎn)生的變形，這部分變形是可以通過(guò)荷載預(yù)壓來(lái)消除；2）彈性變形。彈性變形主要包括桿件在荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)變，這部分變形不能通過(guò)荷載預(yù)壓來(lái)消除。

為了消除支架的非彈性變形， 在鋪設(shè)完箱梁底模后進(jìn)行支架預(yù)壓，因?yàn)橹Ъ芙Y(jié)點(diǎn)繁多，由于結(jié)點(diǎn)不緊密所產(chǎn)生的非彈性變形是可以通過(guò)預(yù)壓消除的。預(yù)壓材料為砂袋及預(yù)制水泥板，預(yù)壓范圍為箱梁底部，預(yù)壓荷載應(yīng)不小于箱梁總重的1.1倍。支架壓重按照“首孔必壓、地基承載力有變化必壓、支架形式變化必壓、梁體斷面有大變化必壓”的“四必壓”原則選擇有代表性孔跨進(jìn)行，其位移可作為鄰近聯(lián)預(yù)拱度參考值。

5.1、加載順序：

加載分三次，第一次加載至1/2設(shè)計(jì)荷載，第二次加載至1.0倍設(shè)計(jì)荷載，第三次加載至1.1倍設(shè)計(jì)荷載完。

5.2、預(yù)壓觀測(cè)：

加載前，縱橋向在支架上按橋跨1/4、1/2、3/4處，橫橋向在兩側(cè)腹板、橋中線及翼緣板處懸掛鋼尺，測(cè)量原始高程。

當(dāng)加載至1/2倍設(shè)計(jì)荷載時(shí)，全斷面觀測(cè)一次；當(dāng)加載至1.0倍設(shè)計(jì)荷載時(shí)，全斷面觀測(cè)一次；當(dāng)加載至1.1倍設(shè)計(jì)荷載時(shí)，全斷面觀測(cè)一次。加載完成后按6h、12h、24h、48h的周期進(jìn)行觀測(cè)，計(jì)算沉降值，繪制“h--t”關(guān)系曲線圖。預(yù)壓至1mm/d即可卸載。沉降觀測(cè)過(guò)程中，每一次觀測(cè)均找測(cè)量監(jiān)理工程師抽檢，第三次加載沉降穩(wěn)定后，經(jīng)監(jiān)理工程師同意，可進(jìn)行卸載。當(dāng)卸載至1/2倍設(shè)計(jì)荷載時(shí)，全斷面觀測(cè)一次；全部卸載完畢后，全斷面觀測(cè)一次。

所用儀器必須為經(jīng)過(guò)鑒定合格的精密水準(zhǔn)儀，每次觀測(cè)應(yīng)遵循“四固定”的原則，即所用的儀器及水準(zhǔn)尺固定，觀測(cè)人員固定，后視基準(zhǔn)點(diǎn)固定，水準(zhǔn)路線固定。觀測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)準(zhǔn)確的以書(shū)面形式上報(bào)總工程師及監(jiān)理工程師，上報(bào)資料包括測(cè)點(diǎn)平面位置圖、高程、本次沉降量及累計(jì)沉降量，數(shù)據(jù)分析由總工程師、測(cè)量工程師會(huì)同監(jiān)理工程師共同完成。

預(yù)壓時(shí)整聯(lián)范圍內(nèi)分層排放直至整聯(lián)支架預(yù)壓重量滿足設(shè)計(jì)要求，且不得分塊集中排放，以免產(chǎn)生不均勻沉降。

5.3數(shù)據(jù)的整理與分析

1、數(shù)據(jù)的整理見(jiàn)附圖1及2

2、數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)PQH29-PQH30該跨箱梁支架的預(yù)壓試驗(yàn)，從外觀看，支架均未發(fā)生整體側(cè)向位移，支架桿件無(wú)彎曲變形，地基未發(fā)生沉陷、裂縫等情況。

分析以上沉降數(shù)據(jù)和各指標(biāo)的觀察結(jié)果可以看出：

2.1、從數(shù)據(jù)看，每級(jí)加載后，各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)沉降量的變化比較均勻，表明在預(yù)壓過(guò)程中，每級(jí)荷載后支架的沉降量是整體發(fā)生的，且各層的沉降量基本均勻，由此可以判斷在后續(xù)施工中，不會(huì)出現(xiàn)箱梁砼因支架的不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

2.2、從試壓后總的沉降量來(lái)看，支架的最大沉降量為18mm，發(fā)生在橋梁跨中位置，因此，在底模鋪設(shè)中應(yīng)將底?？缰械膶?shí)際標(biāo)高比設(shè)計(jì)值提高18mm，其他各點(diǎn)按二次拋物線過(guò)度，以保證在施工完成后，箱梁底面的線性符合設(shè)計(jì)要求，從對(duì)地基處理、支架、桿件的觀察結(jié)果看，是屬于安全的，這在施工中也得到了證實(shí)。

2.3、由于工期特別緊張，除對(duì)每跨地基都進(jìn)行預(yù)壓外，決定只對(duì)第九聯(lián)第PQH29-PQH30這一跨支架進(jìn)行預(yù)壓，得出支架的彈性變形和非彈性變形值，以驗(yàn)證地基處理和鋼管強(qiáng)度、剛度是否合格，經(jīng)以上計(jì)算，地基處理和支架性能均滿足要求。這樣其它不預(yù)壓的部位支架搭設(shè)都嚴(yán)格按照第九聯(lián)第PQH29-PQH30這一跨的方式進(jìn)行。對(duì)該跨支架進(jìn)行加載試驗(yàn)及獲取的有效數(shù)值，對(duì)以后的箱梁的拋高值起到良好的指導(dǎo)及借鑒作用，以后各聯(lián)拋高數(shù)值按18㎜參考。這次加載試驗(yàn)預(yù)壓取得了一定效果，達(dá)到了預(yù)期的目的。

2.4、支架預(yù)壓沉降觀測(cè)的目的是為了得出支架的彈性變形和非彈性變形的數(shù)值，將彈性變形數(shù)值確定為梁體預(yù)拱度，確保箱梁的線性，按照二次拋物線方式在模板底模設(shè)置預(yù)拱度（方向?yàn)樯瞎埃?。跨中位置預(yù)拱度值最大，往兩側(cè)墩柱方向預(yù)拱度值越來(lái)越小，理論上到墩柱支點(diǎn)處其值為0。建立x，y二維直角坐標(biāo)系，初步確定拋物線方程式為y=-（p/2000^2）*x^2+p。

X軸為沿橋中心線方向，原點(diǎn)為本跨箱梁的中點(diǎn)，本跨全長(zhǎng)40m，則X的取值范圍為-20m≤x≤20m，P值為跨中最大預(yù)拱度，橋臺(tái)支座處、橋墩與箱梁固結(jié)處為零，按拋物線或豎曲線的計(jì)算確定。也就是預(yù)壓觀測(cè)確定的沉降量，在這里P取1.8㎝，按照以上二次拋物線方程式，能求得一跨中任一點(diǎn)的沉降預(yù)抬值。

5.4、施工過(guò)程及施工后監(jiān)測(cè)

施工過(guò)程監(jiān)測(cè)時(shí)如沉降數(shù)據(jù)發(fā)生異常必須停止一切作業(yè)，立即上報(bào)項(xiàng)目部，待查明原因采取相關(guān)補(bǔ)救措施后方可繼續(xù)施工。

為了檢查梁體實(shí)際的沉降情況在箱梁澆筑前要在箱梁內(nèi)預(yù)埋變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在箱梁混凝土澆注時(shí)、預(yù)應(yīng)力張拉前后要全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，觀測(cè)箱梁標(biāo)高變化，并且做好每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程跟蹤表，隨時(shí)掌握情況，以便出現(xiàn)異常情況是能及時(shí)采取措施。

由觀測(cè)資料來(lái)看：箱梁的實(shí)際沉降量比預(yù)壓沉降量（110%加載）稍小，與100%加載基本相符，箱梁底面標(biāo)高及預(yù)拱度符合設(shè)計(jì)要求。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)崧澤高架路現(xiàn)澆箱梁沉降觀測(cè)和分析，提供了準(zhǔn)確的變形數(shù)據(jù)，不但使箱梁的線性接近于設(shè)計(jì)要求，而且也保證了施工期間的工程質(zhì)量，為同類(lèi)現(xiàn)澆箱梁的施工提供了參考依據(jù)。

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