大跨度連續(xù)箱梁邊跨現(xiàn)澆段支架施工技術(shù)研究

張 同 文

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學院，湖南 衡陽 421002)

1 工程概況

主橋采用(70+120+70)變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，引橋上部結(jié)構(gòu)采用30 m PC簡支T梁，全橋跨徑布置為6×30+(70+120+70)+7×30 m，橋長659.06 m，引橋?qū)挾葹?5 m和44.5 m，主橋?qū)?4.5 m；下部結(jié)構(gòu)連續(xù)梁主墩采用墻式墩配樁基礎(chǔ)，邊墩和引橋橋墩采用柱式墩配樁基礎(chǔ)，U型樁基礎(chǔ)，橋平面處于直線上，立面處于3.90%～3.50%的變坡段。邊跨現(xiàn)澆段采用碗扣式滿堂支架進行施工，在懸澆塊件施工至11號塊前后時開始邊跨現(xiàn)澆段基礎(chǔ)的處理硬化工作及支架的搭設(shè)工作，支架搭設(shè)完成后需對支架進行預(yù)壓，然后進行現(xiàn)澆段的施工。

2 邊跨現(xiàn)澆段施工方案

2.1 地基處理

由于兩邊的現(xiàn)澆部分都在原地面上，為了保證原地基的承載力以不擾動原地基為原則，進行一般的壓實平整，地基上部處理方法如下：支架基礎(chǔ)(從上往下)采用20 cm C25混凝土、40 cm礫石壓實層，碾壓密實度達到93%以上。用18 t振動壓路機碾砂礫層密實。地基加固處理范圍為支架搭設(shè)范圍向外2 m。地基處理時各層頂面橫坡為2%，縱坡為1%，以及時排除地面水，并且對支架處理地基在兩側(cè)挖溝(0.8 m×0.6 m)，確保排水順暢，以利下雨時排水，避免雨水浸泡支架基礎(chǔ)，防止雨水流入地基而降低承載力。

2.2 支架及底模搭設(shè)

支架鋼管頂托縱向均鋪設(shè)8號槽鋼，槽鋼上面橫橋向鋪設(shè)10 cm×10 cm方木，間距為25 cm。支架采用WDJ型碗扣式多功能腳手架作為梁體支撐的滿堂支架，根據(jù)梁體自重,考慮施工荷載后選用支架布置形式為:箱梁下立桿設(shè)橫向間距為60 cm,腹板位置橫向間距為30 cm?？v向間距為60 cm(橫梁處縱向間距為30 cm)；翼板下立桿設(shè)橫向間距為90 cm,縱向間距為60 cm；縱、橫向水平橫桿步距120 cm。

碗扣支架底座采用15 cm×15 cm底托，頂部設(shè)U形頂托，以調(diào)整支架高度及立模標高?？紤]到支架的整體穩(wěn)定性，在縱向每5跨設(shè)通長剪刀撐1道，橫向每3跨設(shè)剪刀撐1道，并在支架的上中下設(shè)置三層水平剪刀撐以保證支架的整體穩(wěn)定。采用砂袋預(yù)壓進行支架超載預(yù)壓，消除支架非彈性變形，同時測定彈性變形和沉降，若連續(xù)3 d累計沉降量不大于3 mm，可認為沉降已穩(wěn)定。對預(yù)壓后變形較大，不符合規(guī)范要求的進行調(diào)整，使各部位尺寸滿足設(shè)計及施工要求。

2.3 邊跨現(xiàn)澆段模板工程

邊跨現(xiàn)澆段底模、側(cè)模和內(nèi)模均選用15 mm厚優(yōu)質(zhì)竹膠模。底模則在支架的U型頂托上橫向布置8號槽鋼，在槽鋼上縱向布置10 cm×10 cm方木，方木在腹板處中心間距15 cm～20 cm，在底板處中心間距為30 cm～33 cm，在方木上鋪設(shè)竹膠板；內(nèi)模采用鋼管作為支架并支撐在底模上；橫隔板處預(yù)埋PVC管，內(nèi)穿φ20 mm對拉螺桿加固，內(nèi)模與外模采用φ20 mm拉桿對拉，橫、豎向間距80 cm。

2.4 立桿穩(wěn)定性與地基承載力計算

2.4.1立桿穩(wěn)定性計算

通過分析，在腹板和橫梁處受力最大，該處立桿縱向間距60 cm,橫向間距30 cm，橫桿步距1.2 m，受力分析如下：

1)恒載。

竹膠板、次楞方木、主楞槽鋼、立桿鋼管：

0.6×0.3×0.015×9+0.1×0.1×2.4×0.6×9+0.1×0.6+2×0.033=0.3 kN。

混凝土自重：3×0.6×0.3×26=14 kN。

2)活載。

施工人員、材料、機具荷載：

0.6×0.3×2.5=0.45 kN。

振動混凝土產(chǎn)生荷載：

0.6×0.3×2.0=0.36 kN。

N=1.35×(Q1+Q2)+1.4×(Q3+Q4)=1.35×(0.30+14)+1.4×(0.45+0.36)=20.4 kN。

鋼管容許承載力為：壁厚按3 mm計，橫桿步距1.2 m,λ=1 200/15.94=75.3。

N<[N]=30 kN。

通過以上計算：現(xiàn)澆箱梁支架橫梁、腹板位置，支架縱向間距除橫梁下30 cm其余均為60 cm，腹板位置橫向間距30 cm,底板位置橫向間距60 cm,翼板下橫向間距為90 cm，橫桿步距120 cm滿足要求。

2.4.2地基承載力計算

基礎(chǔ)(混凝土厚20 cm+礫石土取厚40 cm)計算厚度為60 cm,混凝土擴散角取40°，礫石土擴散角取30°。地基承載計算面積為：

A=(20×tan45°+40×tan30°+6)2=2 410.2 cm2。

σ=N/A=20.4×103/2 410.2×102=84.6 kPa<[σ]=120 kPa。

因此地基承載力符合要求。

2.5 支座安裝

邊跨現(xiàn)澆段底模安裝前，進行永久支座安裝，安裝方法見0號塊段支座安裝施工，但不同點在于安裝時即要將支座的鎖定解開，以保證邊跨現(xiàn)澆段在張拉鋼束拆模時能活動。

2.6 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓的目的是消除非彈性變形和測定彈性變形量，模板初步安裝完畢后及時進行預(yù)壓?，F(xiàn)澆段扣除端橫梁在蓋梁處后的重量為425.5 t,預(yù)壓重量為該重量的1.1倍，即468.1 t。預(yù)壓采用砂袋加載,砂袋按每個1.8 t計算(每個砂袋具體重量根據(jù)施工現(xiàn)場實際秤稱為準)。根據(jù)觀測結(jié)果，對支架和模板精確測量定位后進行模板鎖定和預(yù)拋高調(diào)整。

2.6.1預(yù)壓時各部分布置砂袋數(shù)量

1)單側(cè)翼緣板混凝土量經(jīng)計算為11.1 m3，在7.62 m縱向長度范圍內(nèi)布置，每側(cè)布置砂袋數(shù)量：11.1×2.65×1.1÷1.8=19，設(shè)置砂袋數(shù)量19個。

2)支架上箱梁懸臂段混凝土數(shù)量經(jīng)計算為138 m3，需設(shè)置的預(yù)壓荷載量為：138×2.65×1.1=402.8 t，主墩以外單側(cè)支架上設(shè)置砂袋數(shù)量為：402.8÷1.8=224，設(shè)置砂袋數(shù)量224個。

2.6.2沉降觀測點設(shè)置

翼緣板8個點，底板12個點，合計20個觀測點。邊跨現(xiàn)澆段支架預(yù)壓觀測點布置圖見圖1。

2.6.3加載及觀測方案

配備專門測量人員負責支架預(yù)壓沉降觀測，建立專門的觀測記錄臺賬。預(yù)壓前先測量每個觀測點原始標高，預(yù)壓時用吊車將砂袋吊到現(xiàn)澆段兩側(cè)底板及翼板上，加載程序為20%→40%→80%→100%→110%,對稱加載。用人工配合堆碼，隨著荷載的增加，不斷進行觀測，直至所需壓重噸位。每個觀測點在全部加載完成后每天觀測2次，早上7：00和晚上6：00各測量一次。以1 d為一個觀測單位，壓載不少于7 d，若連續(xù)3 d總沉降量在3 mm以內(nèi)，則可認為支架沉降基本穩(wěn)定，可以進行卸載。

2.6.4預(yù)拱度設(shè)置

支架預(yù)拱度的設(shè)置，預(yù)拱度值與支架彈性變形值(F1)、支架非彈性變形值(F2)及基礎(chǔ)彈性變形值(F3)有關(guān)。模板控制標高(H)=設(shè)計理論標高(H0)+預(yù)拱度(F)。

施工過程中，將通過以下步驟進行控制觀測：

1)等載預(yù)壓前，測量支撐點處模板標高H1。

2)預(yù)壓沉降穩(wěn)定后，測量相應(yīng)控制點模板標高H2。

3)卸載后，再次測量相應(yīng)控制點模板標高H3。

則彈性變形值=H3-H2。

非彈性變形值=H1-H3。

由于預(yù)壓消除了大部分非彈性變形值，因此預(yù)拱度只計入了彈性變形值。在卸載后模板控制標高(H)=設(shè)計理論標高(H0)+彈性變形值(H3-H2)。

根據(jù)以往的施工經(jīng)驗結(jié)合本工程的支架結(jié)構(gòu)形式，支架搭設(shè)時在設(shè)計標高的基礎(chǔ)上抬高1.5 cm，以便于消除支架的沉降值。如沉降值在1.5 cm范圍內(nèi)支架標高不做調(diào)整。超出范圍在支架的卸載鋼管上墊鋼板調(diào)整標高。

2.6.5撓度設(shè)置

通過支架預(yù)壓，可以得出支架的非彈性及彈性變形值；卸載后,根據(jù)觀測到的支架的彈性變形值，結(jié)合設(shè)計給定的施工階段圖中提供的撓度值最終確定邊跨現(xiàn)澆段施工的模板標高，重新調(diào)整模板和檢查支架，進行箱梁施工。

2.7 混凝土澆筑

邊跨現(xiàn)澆段橫截面混凝土均分兩次澆筑，第一次澆底板和腹板混凝土(至箱梁頂板加腋以下)，第二次澆頂板混凝土?；炷翝仓捎没炷帘密?，自邊跨梁端向另一端延伸分層澆筑。第一次澆筑混凝土時先澆筑底板部分混凝土至底板牛腿處底模壓板處(此時底板厚度不必澆足，待澆筑腹板時流出的混凝土來補足)。然后澆筑腹板混凝土，兩邊對稱分層澆搗，用插入式振搗器振搗密實。澆筑腹板混凝土流向底板、壓板處時，振搗壓板、收平底板。箱梁混凝土第一次澆筑初凝后鑿毛，清理浮漿、露出石子；第二次澆頂板混凝土前對施工縫再進行沖洗處理，一方面使施工縫濕潤；另一方面使施工縫清潔。待沖洗后方可進行頂板混凝土澆搗。

3 結(jié)語

連續(xù)箱梁邊跨現(xiàn)澆段施工應(yīng)保證支撐體系的安全性和可操作性，支撐體系需要進行設(shè)計以及驗算。該工程邊跨現(xiàn)澆段采用鋼管支撐結(jié)構(gòu)體系。通過對鋼管支撐體系施工荷載的計算，能夠滿足施工安全穩(wěn)定的要求，具有可操作性，可為同類橋梁的施工提供參考。