軟土地區現澆箱梁施工技術應用

湯 焜

（南平高速建設有限公司， 福建 武夷山 354300）

1 工程概況

武夷新區快速通道（S303）固縣至公館大橋段公路工程A3標段黃土互通主線橋設計為現澆簡支箱梁，主橋橋型布置為：2×（3×30）+3×35+2×（4×30）m，橋梁全長534m。箱梁結構分兩幅，箱梁為單箱三室，單幅總寬14.75m，，30m跨梁高1.8m，35m跨梁高2.0m，均采用全預應力混凝土結構設計。現澆箱梁翼緣板長度為2m；采用斜腹板形式，箱梁頂底板平行，橋面橫坡通過箱梁整體旋轉形成，下部花瓶墩墩頂水平，通過調節墊石厚度實現上下部之間的坡度實現。

2 施工方案設計

主要支架施工方案有滿堂腳手架支架現澆法、樁基礎臨時支墩與貝雷架配合現澆法、臨時鋼管臨時支墩與貝雷架配合現澆法等。

結合本項目地質差、工期緊、交通人車流量大等實際情況，最終確定采用采用鋼管臨時支墩與貝雷梁配合現澆法進行施工。

3 具體施工方案

考慮現場施工環境，多為粉質粘土等不利地質，為確保支架結構的穩定，此次支架設計總體思路考慮采用吊車配合振動錘插打630mm*8mm鋼管作為基礎，承臺上各設置4根鋼管支撐，中跨設置5根鋼管支撐。鋼管上接鋼管柱，鋼管柱之間用16工字鋼進行連接加固，立柱上安放主橫梁，主橫梁上安放貝雷片作為縱梁。[1]

對兩種主跨梁，均考慮中間設置1排鋼管支墩，根據承臺、墩柱具體尺寸，并考慮支撐均應布置在對應立桿處，所布置的貝雷梁中，35m跨主梁對應最大跨度為15m，30m跨主梁對應最大跨度為13.5m，

橫向共布置貝8組雷梁16片貝雷片，每組貝雷片采用支撐架進行連接固定。

施工工藝流程:場地平整及清表→支架基礎平面位置測量放樣→吊車振動錘就位→插打630鋼管樁基礎→鋼管樁頂用型鋼進行連接加固→安裝鋼管立柱→安裝臨時支座（砂桶）→安裝鋼管頂型鋼→安裝貝雷梁→安裝連接槽鋼及方木→箱梁底模板及側模板安裝→砂袋預壓→砂袋卸除。

采用臨時鋼管臨時支墩與貝雷架配合現澆法進行施工。首先計算梁體的重量和模板的重量及其它靜荷載和動荷載；其次根據荷載計算貝雷架的搭設方式；第三要根據貝雷架架的受力分析計算鋼管臨時的位置和密度。

4 主要施工步驟

4.1 基礎處理

地基處理考慮到施工現場地質較差的因素，計劃采用鋼管樁基礎，由測量班對鋼管樁位置進行放樣，然后利用吊車、振動錘配合進行插打直徑630mm，壁厚8mm的鋼管樁作業，方案設計為跨中插打一排5根鋼管，在插打1根鋼管樁之后安裝導梁，以導梁為輔助，按設計尺寸插打剩余鋼管樁，鋼管樁定設凹槽，用工字鋼穿過凹槽對5根鋼管樁進行連接。

圖（1） 鋼管支架平面圖（單位：cm）

4.2 支架搭設

4.2.1 鋼管墩柱安裝：人工配合25T汽車吊進行安裝鋼管柱，同時對鋼管樁的頂標高進行復測。安裝完畢后，在保證鋼管柱的垂直度后，對頂板鋼管柱端頭切割水平，焊接鋼板。每排柱均采用16工字鋼設橫向連接系，以保證支墩橫向穩定。每根鋼管支墩長為3m～10m，高度調整主要由0.25m～2m長的鋼管支墩調整，其兩端皆有法蘭結構，以便連接。

4.2.2 下橫梁安裝：下橫梁布置原則每排鋼管柱布置2根I32a的工字鋼，橫橋向布置。下橫梁底板與鋼管柱蓋板接觸處焊接固定，若接觸部分存在空隙，需要鋼板墊底并調整使之工字鋼表面平整，將受力均勻傳遞到鋼管柱中。

4.2.3 貝雷片、上橫梁安裝：貝雷片安裝采用16排標準貝雷片布置,橫橋向布置原則為，2片貝雷片用90花架連成一組，中間2腹板下為3片貝雷片連成一組，上橫梁布置原則平行于橫橋向，均勻布置［10槽鋼和10×10cm方木，橫橋向鋪在貝雷片上，間距0.25m。[2]貝雷片每片下玄桿設置兩根10號槽鋼橫帶，上部采用U形螺栓與20號工字鋼橫帶連成整體作為橫聯，確保穩定。

4.2.4 支架橫梁采用10#槽鋼及10*10方木搭設而成，槽鋼與方木間距為25cm平均布置。通過槽鋼及方木將現澆箱梁的荷載進行均勻的分布。

4.2.5 底模、外側模安裝，均采用定型大塊鋼模板拼裝，內模采用竹膠木板，側模及端模由廠家生產提供。

4.3 靜載試驗

考慮梁體自重及支架的彈性和非彈性變形等因素影響，在底模安裝完畢后進行對支架進行預壓以檢驗支架的承載能力和撓度值。a.預壓重量計算

單幅4×30m預壓箱梁總重量為3430.7t，預壓重量為：3430.7×1.2=4116.84t，即每跨預壓重量為1029t。經計算單邊翼板重量為56.16t（為120%翼板重量），即底板需要布設預壓重量為1029-56.16*2=916.89t，預壓塊尺寸為1×1×0.8m，約重2t/塊，則橫斷面每層放置8塊，縱向布設29排，上下2層，總計29×8×2×2=928t，翼板一側布置28塊，即56t。

圖（2）預壓塊平面布置圖

4.3.1 預壓方式

采用預制塊進行預壓，預制塊為2T／塊，計劃準備2跨預壓件進行倒運式預壓，考慮工序銜接，一聯從兩端形成兩個工作面，逐次向跨中到轉，墩頂實心段的重量由橋墩承受，在預壓時應剔除，橋墩寬度1.5m，即相對30m梁要減少5%的預壓重量。因此計劃準備預壓件數量為：1029×95%×2÷2=978塊。

4.3.2 加載

按“分級、等重、等效、等序、兩端對稱、兩邊同時”的原則進行。“分級”是指把120%設計重量分批分次加載至指定位置；“等重、等效”是指加載后使相應區域內的加載重量與澆筑混凝土的重量相等；“等序”是指加載順序與灌注混凝土的順序相同；“兩端對稱、兩邊同時”是指支架（結構物）的對稱部分對稱加載。

4.3.3 觀測點布置及觀測

1）在箱梁的底模板邊跨、跨中及0.25L處（支架跨徑L＜3m時不設）共設5個斷面觀測點，每一跨設3個段面，分別位于該跨的1/4、2/4、3/4處，第一聯左幅共設45，則第一聯、第三聯各設45×2=90個觀測點，即縱向共設9個橫斷面觀測點。

2）分級堆載階段

計劃為四級堆載預壓，第一級60%荷載、第二級80%荷載、第三級100%荷載、第四級120%荷載，支架預壓堆載的過程及控制辦法如下：

①第一級加載60%荷載，要求均勻加載，先薄弱后加強，從中跨染中開始，向兩端兩側碼放，力求平衡防偏心，要求位置準確，碼放整齊，數量清楚。

②第一跨的60%加載結束后，可進入第二跨的60%加載預壓，在預壓第二跨的同時可對已加載段進行沉降觀測，以此循環對全聯各跨60%預壓堆載后的沉降觀測點測量到位并做好記錄。

③加載預壓的整個過程地面應安排專人對支架的傾斜偏心，局部變形，地面沉降等進行實地觀察，發現問題應及時報告，停止加載，迅速處理。

④全聯加載60%荷載完成之后，支架穩固、沉降均勻，即可進行第二級加載80%的荷載，同理進行第三級加載，進入全聯沉降三級觀測時間，每隔2小時測量一次，當沉降差小于1mm/2h時即可進行最后一級加載。

⑤在第四級加載120%荷載之前，要認真核實前三級加載數量，并將余下的數量從新配重，不可局部超重出現支架承重偏心。

⑥第四級加載120%結束以后就進入沉降觀測期，每一天每4小時測量一次，第二天、第三天8小時測量一次，若連續3天累計沉降量不大于3mm，即表現地基及支架已沉降到位。

⑦預壓加載和沉降觀測期間要設專人安全值班，支架內及周邊嚴禁非測量及觀察人員入內，周圍要設置明顯的安全標識。[3]

⑧預壓完成后對預壓塊進行均勻卸載，卸載順序為每跨跨中頂層開始逐漸往四周擴展，逐層均勻對稱地卸載，并同時繼續觀測。

4 預拱度設置

根據觀測記錄，項目部對預壓試驗數據進行分析整理，得出支架彈性變形和非彈性變形，確定預拱度的設置。根據設計底標高和預拱度值對底模標高進行調整，確保線形和標高與設計相符。

此次施工預拱度主要考慮上部梁片結構自重及50%活載所生的豎向撓度（δ1），支架在荷載作用下的彈性壓縮（δ2），其中支架在荷載作用下的非彈性壓縮（δ3）與非彈性沉陷（δ4），將通過預壓之后消除。

通過預壓靜載試驗及上述算法，計算出跨中的預拱度數值，其余各點的預拱度按二次拋物線計算。

5 混凝土澆筑

該工程為C50混凝土箱梁，從工程質量及安全方面考慮，此次施工采取分二次混凝土澆筑方式，混凝土澆筑采用傳統的斜向推進、水平分層法，分層厚度為25～30cm。首先澆筑底板與腹板，再次澆筑頂板與翼板混凝土。[4]第一次澆注至上導角下5cm處并振搗整平，在混凝土初凝前對混凝土面進行拉毛處理，第二次澆筑前對接頭及模板沖洗干凈。內模分二次安裝，外側及翼板模板一次安裝到位。

6 拆支架、側模及底模

箱梁澆注完成后，待強度達到設計要求的80%時，開始初張拉，張拉完成后，拆除橫梁下砂箱進行卸載，由單位工程負責人進行拆除安全技術交底，在監理工程師允許的情況下方可進行支架的拆除。

(1)箱梁支架的落架順序為：

砂桶落架（臨時支座）→各跨跨中部分支架→墩頂處部分支架

(2)箱梁支架的拆除方案

先將砂筒內砂慢慢淘出，順序是中間往兩側多次循環進行，待砂桶上半節往下落至 10～15cm 即可，若是鋼管調節塊的則采用千斤頂由中間往兩側逐步小尺寸頂起抽取鋼楔塊逐漸下落支架，到位后用人工抽取底模、分配梁（方木及10#槽鋼），再人工配合吊車拆除貝雷片縱向主梁，再進行橫梁拆除，待橫梁拆除后再拆除鋼管柱然后。[5]

7 結束語

本工程采用的鋼管樁基礎、臨時支墩與貝雷架配合現澆方式已在現澆箱梁施工中進行多次運用，具有結構穩定，安全系數高等特點，本項目的成功完成，更是證明本方法對于軟土地段等地質較差的情況的適用性。