預應力管樁結合貝雷支架在箱梁施工中的應用

劉卿 桂榮

0 引言

在進行現(xiàn)澆連續(xù)梁施工時,一般的方法是對地基整體進行加固處理,然后搭設滿堂紅支架。但對于軟土地基地段,由于軟弱路基特殊的地質條件,地基處理難度較大;同時由于處理厚度的不均勻性,采用上述方法地基將可能出現(xiàn)不均勻的沉降,對工程質量留下隱患,安全性能降低,而且材料、人員投入較大。

采用預應力管樁進行地基處理結合鋼管貝雷梁柱式支架在重荷載、軟土路基、跨度大情況下是比較安全、經濟的支架形式。

1 工程概況

廈深高速鐵路廣東段DK318+017.74咸水溪大橋位于陸豐市城東鎮(zhèn)境內,全長548.72 m。12號～13號墩處跨越咸水溪,河面寬約27 m,采用現(xiàn)澆連續(xù)箱梁形式。大橋上覆地層為第四系沖洪積土層、淤泥質黏土、第四系坡殘積土層,下伏基巖為侏羅系下統(tǒng)金雞群泥質粉砂巖。

該橋采用鉆孔灌注樁承臺基礎,橋墩為客運專線雙線圓端形實體橋墩;梁體為等高連續(xù)箱梁,截面為單箱單室,梁高2.89 m,全橋箱梁底寬5.74 m(中支點橫梁范圍內為6.74 m),橋面板寬為12.6m。

2 支架的設計

結合現(xiàn)場實際地質條件,地基處理采用PHC40預應力管樁,每跨沿線路縱向設置三排管樁,每排設置5根預應力管樁,每排管樁上設長13.9 m,寬2 m,高1 m的C25鋼筋混凝土基礎(基礎底換填0.2 m厚級配碎石)將預應力管樁連成整體,預應力管樁伸入條形基礎0.5 m,并采用鋼筋籠進行剛性連接。承臺及條形基礎內預埋螺栓及鋼板,支架采用φ 600mm鋼管柱上設600×600×300的鋼砂箱,砂箱上鋪28b工字鋼橫梁,橫梁上鋪設貝雷梁的支架系統(tǒng)。貝雷片上鋪設20b工字鋼分配梁,分配梁上鋪設定型鋼模板的支架系統(tǒng)。

3 地基處理

施工場地平整后,采用全站儀進行樁位點放樣,放出樁位中心點的坐標。采用HD50打樁機進行管樁的打設,施工前以及施工過程中采用經緯儀從縱橫向對管樁垂直度進行檢查,垂直度小于0.5%才可以施工。管樁施工嚴格以最后3陣,每陣10錘,貫入度均小于2cm為標準嚴格控制,保證管樁的貫入度和單樁承載力不小于1440 kN。管樁施工完成后,截除樁頭,開挖基坑,鋪設級配碎石墊層,安裝條形基礎鋼筋及鋼筋籠,在混凝土澆筑前預埋進行條形基礎及管樁填充混凝土的澆筑。

4 支架的搭設

基礎施工完成后,進行鋼管柱的安裝。鋼管柱安裝前,在基礎上采用全站儀進行精確定位,基礎平整度滿足要求后,擰緊基礎預埋螺栓,嚴格控制鋼管柱的傾斜度小于0.1%。

鋼管柱安裝后,進行卸荷砂箱的吊裝,擰緊砂箱底座與鋼管柱的連接螺栓,進行高程測量,調整砂箱頂鋼板的高程,采用瀝青封閉砂箱。

在鋼板上架設工字鋼橫梁,橫梁安裝前,放出砂箱頂鋼板十字線,保證工字鋼橫梁置于中心處,防止偏心受壓。每一橫梁上的工字鋼必須緊密接觸,并采用鋼筋將其焊接在一起,橫梁與砂箱鋼板間采取防滑移措施,工字鋼橫梁超出梁體外邊緣1 m,作為施工完畢后貝雷梁及工字鋼的吊卸平臺。橫梁安裝后,進行高程測量,采用加墊鋼板的方式調整其高程,并放出貝雷片的安裝線。

鋼管柱及橫梁安裝完畢并驗收合格后,進行貝雷片的吊裝作業(yè)。貝雷片吊裝應盡量減少高空作業(yè)。施工前先搭設組裝平臺,將標準貝雷梁構件拼裝成整體后,用汽車吊提升至支墩頂,按設計位置就位。貝雷梁按簡支梁使用,其支點放置在端構架的豎桿處。貝雷梁全部吊裝就位后,安裝連系桿,使各片梁予以固定。然后沿梁橫向鋪設工字鋼分配梁(分配梁與貝雷片采用U形卡扣固定),分配梁上鋪底模。工字鋼分配梁兩端超出梁體外邊緣各1 m作為施工作業(yè)平臺。

5 預壓施工及成果分析

預壓加載采用礦物袋裝散裝砂進行預壓施工,箱梁加載荷載為模板、梁體自重及施工活載之和的120%。分級加載時精確計量。加載前在底模板(墩頂,1/4,1/2處)左、中、右設置沉降觀測點,在鋼管柱、貝雷片、條形基礎及承臺上均設置觀測點,并測量其初始高程。加載時采用分級加載方式:0→30%→60%→100%→120%,每加載一級對各高程點進行測量,待穩(wěn)定后進行下一級的加載,其中加載至30%和 60%時,每2 h觀測一次,加載至100%時每 4 h觀測一次,加載至120%時,觀測至少3 d,沉降量穩(wěn)定后才可以卸載,卸載也采用分級卸載。預壓沉降觀測成果見表1。

按照施工圖紙要求,梁體不設預拱度。因此模板預拱度的設置只需考慮預壓產生的變形。支架系統(tǒng)的彈性變形值通過傳遞最后體現(xiàn)在底模的彈性變形上。底模最大變形位于跨中處為25mm,左、中、右彈性變形平均值為24mm,塑性變形最大值為9mm,平均值為7.7mm。

由于預壓已經消除了支架及基礎的塑性變形,所以最后高程的調整只需要考慮整個支架系統(tǒng)的彈性變形,通過底模的彈性變形測量數(shù)據(jù)進行模板預拱度的設置,取底模各觀測點彈性變形的平均值按二次拋物線進行反拱度的計算。

表1 第一澆筑節(jié)段支架預壓沉降觀測成果(底模板)

最大的彈性變形在跨中為24mm,考慮不可預料的因素及箱梁的外形美觀,將預拱值提高10mm,跨中最大值設置為34mm,其他位置按二次拋物線過渡。建立坐標系,設y=ax2+b,縱向跨度按兩支座板內邊緣考慮,為31.34 m,將坐標點(0,34)及(15.67,0)代入上式得y=-0.1385x2+34。根據(jù)計算出的二次拋物線公式可得底模縱橋向各點預拱值(單位:mm)見圖1。

該連續(xù)梁施工完畢后,其外表美觀,梁底面平整,線形較好,整體質量良好。

6 結語

采用預應力管樁進行地基處理,結合鋼管柱和貝雷梁做軟土地基地段現(xiàn)澆支架,安全可靠,施工質量能得到充分保證,地基處理成本低,支架材料周轉迅速,施工速度快,大大減少了人員和材料的投入,經濟效益明顯。

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