跨河岸漫灘地段大體積異形現澆梁支架施工

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)

結合某跨河岸漫灘地段現澆梁的工程地質條件，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，指出該方案具有拼裝簡單、工期短、穩定性高等優勢。

連續梁，支架，鋼管樁，貝雷梁

1 工程概況

該橋為快速路跨越河流而設的一座大型橋梁。橋梁設計東西走向，東側接主橋鋼箱梁為平直梁端。西側橋寬范圍內連接主線橋及兩個曲線匝道口，平面設計為大異形斜頭梁端。該聯箱梁位于河岸漫灘地段，橋下凈高達15 m,地面高低起伏高差達3 m。跨徑為(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，該聯范圍內鋼筋總量為930 t，現澆C50混凝土計2 370 m3。

2 工程地質條件

2.1 場地地下水情況

場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給，水位變幅隨季節性變化不明顯。

2.2 地基土層情況

場地類別為Ⅱ類，屬于平坦的沖洪積平原。場地土類型為Ⅲ類。土層主要由第四系全新統晚期至晚更新統沉積的砂類粉土、細砂土與礫類碎石土等構成。地面下20.0 m深度內為含圓礫層、粉土層、粗礫砂、細砂層、粉土層的各飽和砂類土層，處于稍密～中密狀態，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度低、抗壓性能差、壓縮性高、高空隙性,流動性較為顯著,滲透性弱等特點,如果沒有采用科學的處理方法將承重支架地基直接鋪設于軟土上方,極易出現支架地基斷裂、土層沉降,導致該地段現澆梁在施工狀態下整體下沉的質量事故。

3 連續梁支架施工方案的選擇

3.1 方案選擇的原則

方案的制定應解決該聯跨河岸漫灘施工中的結構布置平面不規則、梁端為折線式斜頭型的平面布置形式，梁下凈空高，地形復雜，河岸漫灘地段地質軟硬不均，橋下地面高低錯落不一，橋下車輛通行，施工場地小，現場起重運輸機械布置困難、回轉空間小等問題，確保跨河岸漫灘地段混凝土箱梁施工的工藝質量要求和安全標準，支架體系必須要有足夠的強度、剛度及整體穩定性并滿足規范要求。

3.2 方案的確定

支架的選擇須考慮周轉材料來源難易、造價、工期、安全系數、沉降變形等要素。依據現場實際情況及各種綜合因素的影響，跨河岸漫灘地段地質不良，地基土質抗剪強度小、地基軟弱不均；受汛期洪水影響大；常規的滿堂支架法施工簡便，但需要對該地段進行軟基處理，洪水浸泡支架地基后將會導致支架下沉，不能滿足河道的防洪要求。同時支架搭設高度高，地基處理和材料周轉的費用高。因此采用常規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現該聯現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，鋼管樁作為臨時支墩，河槽中采用貫入法插打鋼管樁，在臨墩承臺處預埋地腳螺栓及墩身上預埋連接鋼板固定鋼管立柱。柱頂與橫向分配梁間設臨時支撐砂桶以進行拆模落架作業；墩頂附近可搭設少量鋼管支架以進行箱梁側模支立。

4 支架布置方案

4.1 支架布置形式

鋼管樁采用φ630×8鋼管，材質為Q235。在臨墩承臺處安裝鋼管樁時，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。鋼管樁單樁設計承載力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，焊接質量必須符合規范要求,確保安全。

鋼管樁樁頂處樁口內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，材質為Q235B；臨時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標準貝雷梁，箱梁常規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，材質為Q235B。

4.2 各種工況下支架的布置組合

根據組合支架承受箱梁荷載分布情況，對墩頂現澆橫梁處、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行重點結構力學分析，在滿足強度、剛度、穩定性的基礎上，細化支架的受力特點，優化組合支架的布置形式。采取靈活多樣的布置形式，在支架設置困難地段多點布置鋼管樁，適當加密組合貝雷梁的布置數量，將應力集中的箱梁荷載分散成多區分段分節承受并傳遞至鋼管樁立柱上。

經分析計算確定如下：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，順橋向鋼管樁支點處貝雷梁跨徑不大于9 m。

在墩頂位置的現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。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。

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對應貝雷梁的豎桿處正下方布置，使貝雷梁各桿件的力學分配情況與貝雷梁容許內力的計算模型保持一致。對于鋼管樁立柱的承重支點不在貝雷梁豎桿位置時，貝雷梁體現出明顯的桁架變形特點，需要在位于支點處的貝雷梁上下弦桿間增設豎桿，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

支架結構的傳力方式為：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：現澆箱梁鋼筋混凝土結構自重、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結構分析軟件建模進行驗算，得出各桿件受力符合規范要求。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,小于對應允許值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、基礎自重傳遞至樁基的壓力為1 430 kN,小于樁基實際承載力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法計算，經計算整個鋼管樁的最終沉降為3 mm。

4.4 支架的荷載預壓及預拱度設置

荷載預壓分三級，即按預加荷載(箱梁結構自重的1.2倍)的60%，80%和100%分三級加載。荷載加壓時按區分段均勻對稱進行。荷載預加時，加載順序與混凝土澆筑順序一致。先底板、后腹板、再翼緣板。同層預加荷載時應從跨中向支點依次進行。支架卸載時按照與加載相反的順序組織卸載。荷載預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各節點處要盡可能減少各類支撐構件間存在的間隙，使其間隙在荷載的作用下被充分消除后壓緊。要及時收集并整理支架的彈性變形數據及混凝土的收縮徐變數據，根據荷載預壓結果調整底模標高并設置預拱度，承重縱梁的跨中處預拱度為最大，鋼管樁臨時支墩支承處為零，兩者間以二次拋物線成線形調整相應標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

打樁時采用50 t履帶吊配吊120 kW的振動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力：弱振→中振→強振，下沉速度不大于0.8 m/s；控制垂直度垂直偏差為0.4%。打樁深度接近設計深度時，連續觀察打樁過程中鋼管樁的擊打下沉速度，下沉速度較快時說明地基土層濕軟達不到鋼管樁設計規定的摩阻力，故需要增加鋼管樁樁長；若擊打不到設計深度、下沉速度緩慢時，則表明地基土層土質較好，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行焊接接長。焊接之前必須根據標高計算需接長鋼管樁長度，配置相應長度鋼管，鋼管樁接長后橫向頂面標高須滿足設計要求。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結構的均勻受力，防止發生偏載偏壓現象。

承臺處的鋼管柱，在施工承臺及墩身時預埋對應螺栓及連接鋼板，鋼管底面鋼板與螺栓連接固定。鋼管樁之間未形成整體時相互獨立，安裝工字鋼橫梁時，在鋼管樁上焊接作業爬梯及平臺方便施工人員現場作業。高空作業人員必須系安全帶、戴安全帽。吊裝作業時須安排專人負責指揮操作。起吊及下落過程中必須平穩有序，避免對鋼管樁、橫梁等部位造成沖擊。

6 結語

跨河岸漫灘地段大體積異形現澆梁采用鋼管樁貝雷梁組合支架法施工，成功解決了面對復雜箱梁結構施工時，場地內防汛要求高、地基承載力差、支架高且寬，地形復雜、施工場地狹窄、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單、方便、迅速、縮短施工周期、材料配套容易組合、支架整體穩定、安全可靠等特點，可為同類工程進行方案設計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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