軟弱地基大跨度懸灌梁0#段臨時鎖定施工技術

張印來

摘 要:濱海地域軟弱地基大跨度懸灌梁0#段臨時鎖定支架結構設計及預壓施工技術研究。

關鍵詞:軟弱地基大跨度懸灌梁0#段臨時鎖定施工技術

中圖分類號:U451 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0091-02

1 工程概況

松壽頭特大橋位于廣東省陸豐市濱海區域,橋全長1324.316m,橋址范圍內為水塘,其中以(60+100+60)m變截面預應力混凝土連續箱梁上跨深汕高速公路,該連續梁0#段順線路長14m,中部高6.9m,施工難度較大,且距0#段梁頭距高速公路較近,施工時對高速公路行車有較大的安全隱患。

2 主墩0#段梁部臨時錨固施工

中墩頂部梁段采用4根(2根/墩側)φ1250鋼管柱臨時錨固措施。鋼管柱底部采用30根Φ32鋼筋與墩承臺固結;頂部采用30根Φ32鋼筋與梁體固結,鋼管柱內灌注C40混凝土,梁體底處采用C40硫磺砂漿,硫磺砂漿內設電阻絲。墩身同側鋼管柱間距5.0m,墩身兩側鋼管柱間距7.45m,待邊跨合攏后拆除臨時支座時,將電阻絲通電升溫,使硫磺砂漿的硫磺燃燒消除,再割斷連續梁、臨時支座、墩頂的預埋鋼筋,使鋼管柱與連續梁完全脫離,實現臨時固結的解除。將混凝土鑿除干凈,割斷鋼筋要對稱均勻,緩慢進行,防止梁體受到震動,使梁部安全落到永久支座上。

3 0#段現澆梁施工

據設計圖,0#段采用墩頂支撐、墩旁支架輔助施工。0#段立模板前,依據施工圖紙中支座布置圖將永久支座按照設計高程安裝到位,其高度應控制在:上部安裝0#段底模后的模板面高程大于設計高程一定距離,該距離經試壓核實,且須保證上部懸灌梁在邊跨合攏前永久支座不受力。

3.1 0#段臨時鎖定支架設計

3.1.1 地基處理

該墩位于池塘內,施工前首先采用排水換填的方法將施工場地推平、碾壓,采用級配碎石硬化滿足現場平整度硬度施工要求。承臺外臨時鋼管柱采用φ400PHC預應力管樁作為基礎,單樁按照承載力150T控制,按最后三震(每震10錘)均不大于1cm控制,墩單側設6根預應力管樁,樁頂施作1200*600 C20混凝土條基。基礎四周采用草袋圍堰按照1:1做好防護,并做好地面排水設施,同時做好地基排水,防止雨水或砼澆注和養生過程中滴水對地基的影響。

3.1.2 支架結構設計

25# 26#墩的0#段臨時固結通過設置臨時支座來實現。臨時支架承臺上鋼管柱置于墩兩側,鋼管柱采用4根φ600 δ=10鋼管和2根φ1250鋼管(墩單側),鋼管柱底部通過連接鋼板與承臺預埋鋼板螺栓連接,保證鋼管柱的固定。承臺外臨時支架鋼管柱布置形式同承臺上布設,其基礎采用φ400 δ=80預應力混凝土管樁,為防止預應力混凝土管樁被截斷,在預應力混凝土管樁內布設通長鋼筋籠(8根Φ16鋼筋)灌注C30混凝土。鋼管柱上部橫向焊接2根工50a工字鋼(并采用連接鐵焊接成一體),形成橫梁。橫梁頂部采用工50a工字鋼(間距0.5m)作為縱梁支撐梁底模(其中腹板下各布設3根縱梁)。墩頂采用工50工字鋼焊制方格型(30cm*50cm)平臺,平臺頂部均布工12.6工字鋼(間距20cm)。用于承受0#段的墩頂梁體重量。

3.2 0#段臨時鎖定支架預壓

本連續梁0#段支架結構體系,通過簡化受力荷載,模擬混凝土澆筑時,支架所受荷載情況,采用砂袋、鋼材代替預壓荷載。對該連續梁0#段進行支架預壓試驗,根據結果確定施工預拱度,進行高度調整。

3.2.1 加載荷重及加載方法

在0#段(邊跨現澆段)支架搭設完畢,梁底模及側模安裝好后,采用砂袋或鋼筋對支架進行預壓,檢驗支架的承載能力、強度、剛度、穩定性等情況。消除支架及地基的非彈性變形,同時得到支架的彈性變形值作為施工預留拱度的依據。預壓分跨進行,重量為箱梁重量的130%(圖1、圖2)。

(1)加載荷重計算及布置。由于底模及側模安裝完成后,不安裝內模,即進行預壓,所以箱梁加載荷載確定為(梁體砼的重量+內模重量+施工活載)*1.3。內模重量為3t/m,端模重量為3t。0#段、邊跨現澆段預壓荷載及布置見附件“荷載計算表及荷載布置圖”。

(2)加載方法。加載時采用分級加載方式:0→30%→60%→100%→130%,分級加載時采用磅秤精確計量,按荷載布置圖所示的荷載進行加載,采用吊車配合人工吊裝。在堆載過程中按照施工過程中混凝土澆筑順序(先兩端、后中間,先底板、再腹板、最后翼緣板、頂板的順序)進行鋼筋及砂袋及鋼材的堆碼。

3.2.2 預壓觀測

0#段支架平臺搭設完畢后,在0#段最外端底模設置左、中、右三個觀測點,在墩頂直線段與斜直線段交界處底模設置左、中、右三個觀測點,在兩排鋼管柱中部底模設置左、中、右三點,第一排鋼管柱頂底模左、中、右設置三個觀測點,墩中心底模設置左、中、右三點,共27個觀測點;在每根鋼管柱頂設置一個觀測點,共24個觀測點;在承臺及條形基礎對應每根鋼管柱附近設置1個觀測點,共24個觀測點。

邊跨現澆段支架及模板安裝完畢后,在墩頂處底模上設左、中、右三個觀測點,每排鋼管柱頂底模設置左、中、右三個觀測點,在兩排鋼管柱中部底模處設置左、中、右三個觀測點,在靠近合攏段的端部底模上設置左、中、右三個觀測點,共計15個觀測點;在每排鋼管柱上設置1個觀測點,共計16個觀測點,在每根鋼管柱對應的承臺和條形基礎上設置1個觀測點,共16個觀測點。

在加載預壓之前測出各測量控制點標高,并做好記錄。按以下規定的觀測頻率進行觀測,觀測支架的變形量。加載至30%后,每2h觀測一次,做好記錄,如連續兩次觀測沉降量差不超過2mm,認為沉降趨于穩定。經監理工程師同意后,可進行第二次加載至60%,每2h觀測1次,如連續兩次觀測沉降量差不超過2mm,認為沉降趨于穩定。經監理工程師同意后,進行第三次加載至100%,每4h觀測一次,如果連續兩次觀測沉降量差不超過2mm,可以認為沉降趨于穩定。經監理工程師同意后,可加載至設計荷載的130%(即荷載分布圖所示的荷載重量),待24h后對各高程控制點進行測量。直至每日沉降量小于1mm,可視為穩定(觀測日期不得少于2d),經監理工程師同意,可進行卸載。卸載按與加載過程相反的分級方式進行:130%→100%→60%%→30%→0。每卸下一級荷載,均對所有測點進行一次測量,并做詳細記錄,在數據分析時與加載時的撓度數據進行比較。

卸載完成后對所有螺栓、銷軸等連接部位重新進行一次全面檢查、緊固。

3.2.3 觀測數據的整理

預壓完畢后,根據觀測計算得出的支架彈性變形數值,考慮預拱度,調整梁底立模標高,然后再開始綁扎鋼筋、灌注混凝土等作業。

布載結束后立即進行觀測各測量點的標高值H2,并做好相應的記錄。維持布載24h后、卸載前測量各測量點標高值H3。卸載后測量出各測量點標高值H4,此時就可以計算出各觀測點的變形如下:

非彈性變形f3=H1-H4。通過試壓后,可認為支架、模板、方木等的非彈性變形已經消除;彈性變形f2=H4-H3。根據該彈性變形值,在底模上設置預拱度,以使支架變形后梁體線型滿足設計要求。另外,根據H2和H3的差值,可以大體看出持續荷載對支架變形的影響程度。考慮到各施工階段的恒載、預應力和混凝土的收縮、徐變產生的撓度累計,0#段的底模立模標高可按下式計算:

H=Hs+f2+fs(0#段墩頂直線段消除塑性變形后,立模標高為設計標高,該公式計算結果為斜直線段與1號段交界處梁底設計高程,其余部分按此高程順接至直線段

其中:Hs=底模設計標高;

f2:通過預壓得出的支架系統彈性變形值;

fs:施工階段的恒載、預應力和混凝土的收縮、徐變產生的撓度累計之和;

3.2.4 預壓產生的沉降的調整

預壓前,將0#段墩頂直線段部分底模高程提高5mm,斜直線段最外側鋼管柱處底模高程提高3cm,其余部分與直線段順接,以此消除因預壓產生的沉降;預壓前將邊跨現澆段墩頂部分提高5mm,第一排鋼管柱上底模高程提高2cm,第2排鋼管柱底模高程提高3cm。預壓后,采用工字鋼上加墊、或抽換鋼板的方式調整0#段及邊跨現澆段底模至計算的立模高程。

經現場試壓該0#段臨時鎖定支架彈性變形為4mm,塑性變形為3mm,強度剛度穩定性均能滿足施工要求(表1)。