現(xiàn)澆箱梁支架預(yù)壓及沉降觀測(cè)

劉思勰

（莆田市交通投資集團(tuán)有限公司， 福建 莆田 351100）

1 工程概況

福建省普通國(guó)省干線公路聯(lián)十一線（莆田境）涵江江口至仙游楓亭段工程A9標(biāo)段全長(zhǎng)3.419 公里，是福建省“八縱十一橫十五聯(lián)”的重要組成部分。度田互通是主要的控制工程。度田互通共設(shè)有14 條匝道。其中D 匝道現(xiàn)澆共4 聯(lián)，最大的跨徑36 米，最小的跨徑29.56 米，該現(xiàn)澆連續(xù)箱梁采用管樁基礎(chǔ)鋼管柱貝雷梁支架施工。

2 支架搭設(shè)

2.1 PHC 管樁錘擊沉樁法施工工藝：

工藝流程：測(cè)量樁位→機(jī)械就位→吊樁插樁→樁身對(duì)中→錘擊沉樁→接樁→再錘擊沉樁→再接樁→送樁→停錘

2.2 支墩基礎(chǔ)施工

根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖，用全站儀及鋼尺放出條形基礎(chǔ)位置，條形基礎(chǔ)采用在PHC管樁頂澆筑100*100cm 帽梁，采用C30 鋼筋混凝土。PHC 管樁頂伸入樁帽梁10cm。為確保PHC 管樁及鋼管立柱的穩(wěn)定，帽梁布置鋼筋籠（具體鋼筋籠布置圖見(jiàn)圖4/5）。帽梁鋼筋伸入PHC 管樁空心內(nèi)用6 根φ16 的螺紋鋼和φ12 箍筋加工成直徑27cm，長(zhǎng)1.5m 的鋼筋籠伸入管腔內(nèi)，樁頂錨固筋長(zhǎng)75cm，加工成蘑菇形伸入樁帽梁內(nèi)，與基礎(chǔ)梁一起澆混凝土。

2.3 鋼管柱施工

貝雷架下部采用φ529 鋼管作為支撐立柱，管壁厚10mm。將所受荷載傳遞到混凝土帽梁，然后傳遞給鋼管基礎(chǔ)。為保證鋼管立柱受力均勻、平衡傳力，須保證鋼管在鉛垂?fàn)顟B(tài)下立于帽梁上，管柱底部布置75cmx75cmx1.2cm 的鋼板，進(jìn)行水平調(diào)平及增加受力面積。帽梁澆筑前提前放出鋼管柱底鋼板位置，并提前在鋼板位置四周預(yù)埋Φ16 鋼筋頭用于固定柱底鋼板，單根鋼筋長(zhǎng)25cm 其中伸入砼15cm。

2.4 工字鋼枕梁

在鋼管支墩卸落裝置上安裝2 根45cm 工字鋼作為枕梁。

2.5 貝雷片縱梁

在橫向工字鋼頂面架設(shè)片貝雷梁作為縱向主梁，貝雷梁先提前進(jìn)行拼裝，貝雷片縱梁2 片一組，腹板區(qū)間3 片1 組，用45cm 支撐拉桿連成整體為一組，分段吊裝后進(jìn)行對(duì)接。

2.6 16#槽鋼橫梁

按設(shè)計(jì)的縱橫坡比，調(diào)整好穩(wěn)固好貝雷片，然后再貝雷片上安裝16#槽鋼，按50cm 間距布置。

2.7 縱向方木

16#槽鋼橫梁上鋪設(shè)縱向10×10cm 方木，鋪設(shè)時(shí)要防止縱向方木接頭處出現(xiàn)“探頭”木，方木按20cm 間距布置。

3 支架預(yù)壓

3.1 現(xiàn)澆梁段的現(xiàn)澆支架預(yù)壓是現(xiàn)澆梁施工的重點(diǎn)。對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，以消除支架、支撐方木和模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，測(cè)量支架的彈性變形的實(shí)際數(shù)值，作為梁體立模的拋高預(yù)拱值數(shù)據(jù)設(shè)置的參考；檢驗(yàn)支架的受力穩(wěn)定情況，確保支架的安全。為保證箱梁施工安全、質(zhì)量，需預(yù)先進(jìn)行支架的壓力測(cè)試。

3.2 支架預(yù)壓是支架安裝于固定位置，進(jìn)行量化的加壓，并根據(jù)壓力值觀測(cè)支架的形態(tài)變化，同時(shí)進(jìn)行記錄，監(jiān)測(cè)支架在壓力下由彈性和非彈性所導(dǎo)致的變性情況，根據(jù)觀測(cè)獲得實(shí)際數(shù)值。具體步驟如下：

3.21 首先要進(jìn)行支架預(yù)測(cè)試。

預(yù)測(cè)試可以幫助工作人員了解支架的相關(guān)參數(shù)，并最大程度的降低由非彈性變性導(dǎo)致的建筑安全問(wèn)題，同時(shí)降低地基不均勻沉降的可能性。

預(yù)測(cè)試時(shí)，首先確認(rèn)支架的安裝完好，然后根據(jù)箱梁砼重量分布情況，將預(yù)先準(zhǔn)備好的梁跨荷載120%壓力放置于安裝完好的支架上，進(jìn)行壓力測(cè)試。同時(shí)，在壓力測(cè)試時(shí)，應(yīng)注意觀察支架沒(méi)有產(chǎn)生異常的變性。由于箱體存在縱坡和橫坡，用水袋做荷載預(yù)壓穩(wěn)定性不好，安全性不可靠，本預(yù)壓采用沙袋預(yù)壓，選用1.5-2T的噸袋，沙袋需要進(jìn)行準(zhǔn)確的重量測(cè)算，需保障沙袋在使用過(guò)程中的完好，沙袋要進(jìn)行防漏和防雨的保護(hù)，以免影響測(cè)量結(jié)果。堆載預(yù)壓荷載按設(shè)計(jì)要求分級(jí)進(jìn)行，即50%、80%、100%和120%的重量梯度進(jìn)行加壓，加壓時(shí)，豎向應(yīng)按照建造時(shí)的混凝土澆筑順序進(jìn)行，橫向?yàn)閺慕Y(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)施壓。

3.22 支架預(yù)壓：

預(yù)壓材料可以選擇沙袋與水袋相結(jié)合的方式。在加壓之前，應(yīng)檢查基礎(chǔ)設(shè)施的牢固情況，確定觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置完成。根據(jù)支架的各方面參數(shù)來(lái)設(shè)置可以充分檢測(cè)的荷載，同時(shí)，有些由其他因素引起的壓力增大，應(yīng)該提前進(jìn)行計(jì)算，從而使重量可以完整的檢測(cè)到支架的彈性壓力等所需指數(shù)。為了方便最后對(duì)于觀測(cè)網(wǎng)的拆卸，可以預(yù)見(jiàn)設(shè)置釘鐵立釘尺，這樣的設(shè)施同時(shí)也方面觀測(cè)點(diǎn)相關(guān)系數(shù)的測(cè)量。根據(jù)荷載的重量分布，在觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定時(shí)的測(cè)量。

預(yù)壓實(shí)際范圍不應(yīng)過(guò)小，避免小范圍的加壓，正常應(yīng)大于混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際投影面寬度。保證縱向及橫向的加壓順序是按要求進(jìn)行。同時(shí)要注意不均勻沉降的產(chǎn)生。沙袋按預(yù)壓重量要求吊至支架上后，應(yīng)用防雨布進(jìn)行覆蓋，防止雨水浸入沙袋，增加過(guò)大負(fù)荷，造成支架坍塌。

4 沉降觀測(cè)

4.1 為了掌握支架和沉降情況，預(yù)壓前測(cè)出各測(cè)量控制點(diǎn)的標(biāo)高，分別在翼緣板底、梁底L/2、梁底邊及支架底部相應(yīng)位置設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，控制點(diǎn)沿橋梁縱向每5m 一個(gè)斷面。

圖12 面觀測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖13 面觀測(cè)點(diǎn)布置示意圖

4.2 進(jìn)行沉降觀測(cè)主要有六個(gè)部分，分別是：加載壓力前的觀測(cè)、加載50%荷載時(shí)的觀測(cè)、加載80%荷載時(shí)的觀測(cè)、加載100%荷載時(shí)的觀測(cè)、加載120%荷載時(shí)的觀測(cè)、和荷載全部去掉后進(jìn)行觀測(cè)。加載不同荷載時(shí)，均需每2 小時(shí)觀測(cè)一次，在日平均沉降值＜2mm 時(shí)，按照上述順序進(jìn)行下一步加載。每次測(cè)算需要進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)算以保證準(zhǔn)確度，同時(shí)進(jìn)行完整的記錄。在加壓超過(guò)24 小時(shí)，同時(shí)達(dá)到了日平均沉降值＜2mm 的標(biāo)準(zhǔn)后可以進(jìn)行荷載的卸載。需要注意的是，觀測(cè)時(shí)，應(yīng)隨時(shí)觀察支架的情況，若有問(wèn)題發(fā)生，進(jìn)盡快停止加載，并采取相應(yīng)的支架加固措施。具體實(shí)際情況中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有：沉降速度過(guò)快，支架發(fā)生開(kāi)裂或鋼管發(fā)生側(cè)彎的現(xiàn)象，變性過(guò)大甚至產(chǎn)生斷裂。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致一系列安全事故的發(fā)生，應(yīng)該及時(shí)找出原因。卸載時(shí)要注意由壓力不均可能會(huì)導(dǎo)致的損耗，需結(jié)合人力和卸載工具進(jìn)行施工。預(yù)壓時(shí)需要觀測(cè)的數(shù)據(jù)主要有：地基鋼筋混凝土帽梁沉降、支架沉降、箱梁底板高度沉降、卸載后頂板可恢復(fù)量。

4.3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以得出支架的彈性變性數(shù)值及非彈性變形數(shù)值，這些參數(shù)可以對(duì)后續(xù)建筑設(shè)計(jì)的各方面提供有利參考。

4.4 進(jìn)行預(yù)壓時(shí)需要檢測(cè)的數(shù)據(jù)包括：未加壓時(shí)；每次加壓后；加壓后每?jī)尚r(shí)；

卸去壓力6 小時(shí)后的監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。

4.5 支架檢測(cè)記錄及相關(guān)的計(jì)算應(yīng)該滿足以下要求：

（1）確定支架監(jiān)測(cè)網(wǎng)中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的未加壓高度；

（2）每次加壓后，再次測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高，根據(jù)初始數(shù)據(jù)計(jì)算沉降量；

（3）各階段壓力加載完成后，每?jī)尚r(shí)定時(shí)測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高，保證最終數(shù)值未監(jiān)測(cè)網(wǎng)中的監(jiān)測(cè)點(diǎn)24h 內(nèi)沉降小于3nm。

（4）在各步驟完成并卸載6h 后，再次測(cè)量各監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，綜合上述數(shù)據(jù)測(cè)算支架的彈性變性及非彈性變性參數(shù)。

5 預(yù)壓卸載：

預(yù)壓完成進(jìn)行卸載：預(yù)壓加載與卸載順序，按堆載的0、50%、80%、100%、120%、100%、80%、50%、0。逐級(jí)卸載完成后，每隔6h 觀測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高持續(xù)一天，以便求得支架和地基的彈性變形量（卸壓后標(biāo)高-持荷后標(biāo)高），支架和地基的非彈性變形量=總沉降量（即支架持荷后的穩(wěn)定沉降量）-彈性變形量。加載120%后，可以通過(guò)初始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后卸載前的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定壓力對(duì)支架的影響程度。

6 預(yù)拱度計(jì)算與設(shè)置

跨中預(yù)拱度：δ＝δ1+δ2+δ3+δ4+δ5

在這一計(jì)算式中,δ1

其中，δ1 為支架卸載后由上部構(gòu)筑自重及活載一半產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的撓度上拱效應(yīng)；δ2 為支架在荷載作用下的彈性壓縮；δ3 為支架在荷載作用下的非彈性壓縮；δ4 為支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷；δ5 為由混凝土收縮、溫度變化引起的撓度。預(yù)拱度因各聯(lián)地基變化、支架高度、梁體跨徑不同而分別計(jì)算得出。

預(yù)拱度值按設(shè)計(jì)要求留設(shè)，如設(shè)計(jì)無(wú)明確預(yù)拱度值時(shí)，可根據(jù)相同跨經(jīng)驗(yàn)預(yù)拱度值取3cm，并按二次拋物線分配：

式中，δx—距左支點(diǎn)x 的預(yù)拱度值；x—距左支點(diǎn)的距離；L—支墩跨長(zhǎng)。

7 支架預(yù)壓安全注意事項(xiàng)

(1)患有下列病不能從事高處作業(yè)及架設(shè)作業(yè)：如心臟病、高血壓、貧血、癲癇等，作業(yè)人員需定時(shí)進(jìn)行體檢。

(2)預(yù)壓之前對(duì)全體預(yù)壓施工人員進(jìn)行班前講話和安全技術(shù)交底，讓每一位施工人員熟悉和明知施工中的安全控制要點(diǎn)。

(3)對(duì)機(jī)械操作人員進(jìn)行安全教育，尤其是吊車司機(jī)要服從現(xiàn)場(chǎng)指揮人員的指揮起吊，嚴(yán)禁歪、拉、斜進(jìn)行起吊沙袋，控制起重吊車大臂的專項(xiàng)速度和方向，沙袋重物的高度等。

(4)在擺放沙袋的過(guò)程中應(yīng)控制沙袋的擺放，上下沙袋交錯(cuò)緊壓擺放，控制沙袋周邊的擺放整齊度，沙袋與沙袋之間應(yīng)密，相貼牢固、控制好每一層沙袋，每一層沙袋表面大致成一平面，以利于上一層沙袋的穩(wěn)定。

(5)專人注意觀察加載過(guò)程中支架的變形和穩(wěn)定情況，采取儀器與現(xiàn)場(chǎng)專人進(jìn)行觀察的方法，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)作出停止施工的要求。

(6)在卸載過(guò)程中應(yīng)自上而下水平進(jìn)行沙袋的卸載，卸載應(yīng)逐層進(jìn)行卸載，嚴(yán)禁一層沙袋未卸載完從旁邊卸載第二層沙袋，嚴(yán)禁從底部抽取沙袋的方法進(jìn)行卸載。

8 結(jié)語(yǔ)

在檢驗(yàn)支架整體受力性能方面，我們發(fā)現(xiàn)用支架施工法中的預(yù)壓可以有效的對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。能夠有效的控制變性的范圍，并保證了外觀的完整性。預(yù)壓后可基本消除非彈性變性的可能。為了確保工程質(zhì)量，我們要在工程當(dāng)中著力分析支架的特殊性，并且還需要對(duì)其采取相對(duì)應(yīng)的技術(shù)措施。除此以外，支架預(yù)壓也能夠提高結(jié)構(gòu)的安全性，能夠避免類似于支架倒塌的事故發(fā)生。