現(xiàn)澆箱梁支架預壓沉降測量及觀測方案

文/孟琴 中鐵大橋局集團二公司 江蘇南京 210015

現(xiàn)澆箱梁支架預壓沉降測量及觀測方案

文/孟琴 中鐵大橋局集團二公司 江蘇南京 210015

本文所述崧澤高架路上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆普通砼連續(xù)箱梁，箱梁采用搭設滿堂支架現(xiàn)澆施工，本文詳細介紹了現(xiàn)澆箱梁施工沉降觀測的方案設計、測點布設、觀測方法以及數(shù)據(jù)處理和分析。通過對支架沉降觀測數(shù)據(jù)分析，為現(xiàn)澆箱梁提供了準確的拱度參數(shù)。

現(xiàn)澆箱梁；支架；預壓；預拱度

一、工程概況

崧澤高架路為虹橋樞紐配套路網(wǎng)一縱三橫之中橫，定位為虹橋樞紐主進場路，高 架 橋 梁 跨 徑 布 置（38.54+40+39）+（34.23+50+33.812）+（4×40）+5×（3×40）＋（36+2×40+36）+ （35.79+2×40+38.21）+2×(3×40)＋(4×40)＋（3×40+35.799）,共分14聯(lián)連續(xù)箱梁。文主要介紹左幅第九聯(lián)第1跨（PQH29#墩～PQH30#墩之間）的預壓情況，本跨梁體全長40m，箱梁頂板寬24.7米，梁高2.3米。底板寬9米。

二、沉降觀測方案

根據(jù)設計院提供的水準點組成一個附和水準網(wǎng)，水準網(wǎng)精度按三等網(wǎng)控制，且水準測量時應符合下表技術(shù)要求

1、精度要求

該沉降觀測按三等水準測量的技術(shù)要求進行，水準點間距小于100m，觀測時前后視距小于30m，前后視距差小于1.5m。

2、觀測儀器的選擇

觀測儀器：沉降觀測使用光學水準儀Leica NA2，該水準儀測量精度達±0.7mm/Km，水準尺用因瓦尺，要求測量人員能熟練掌握測量儀器，能快速、精確地完成每次觀測任務，能及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。

3、水準基點的設置

水準基點由測區(qū)原有設計院提供的水準點SZG5（5.275m）、SZG6（5.080m）組成，兩點高程數(shù)據(jù)經(jīng)多次聯(lián)測檢核，滿足沉降觀測基準點要求，由于PQH29至PQH30區(qū)域內(nèi)無高水準點，為了測量支架沉降，按照三等觀測要求在PQH29（12.956米）及PQH30（12.972米）墩身上各引一個點。

4、地基預壓

地基土平整并碾壓密實后即可對其表層進行硬化處理。將地基表層鋪設5～8cm碎石找平層，并澆筑厚度20cm 標號C20的混凝土層。混凝土層達到一定強度后將逐孔對U-QH09聯(lián)連續(xù)梁地基土進行堆載預壓處理。堆載預壓范圍為連續(xù)梁平面投影區(qū)域向外增加1m的范圍。預壓荷載為梁體重量的1.2倍。預壓前工程部將根據(jù)梁體重量分布情況繪制壓重布置圖，現(xiàn)場將根據(jù)壓重布置圖對地基進行堆載。堆載材料主要采用厚度20cm，平面尺寸1.2×1.8m、1.8×1.8m等不同規(guī)格的混凝土面板，同時配備一定數(shù)量的砂袋、鋼筋作為補充。

測量人員用全站儀放樣出箱梁的中心線和支架邊線，根據(jù)箱梁中心線向兩側(cè)對稱布設支架。在布設支架之前必須對地基進行預壓，地基上荷載之前測量原始標高，加載完成后每24h觀測一次，計算地基沉降值，繪制出“h--t”關(guān)系曲線。預壓至1mm/d即可卸載。全部卸載完畢后，全斷面觀測一次。

5、支架預壓

現(xiàn)澆砼支架變形主要包括兩部分：1)非彈性變形。非彈性變形包括地基基礎(chǔ)沉降、支架自身空隙以及結(jié)合部不緊密等所產(chǎn)生的變形，這部分變形是可以通過荷載預壓來消除；2)彈性變形。彈性變形主要包括桿件在荷載作用下產(chǎn)生的應變，這部分變形不能通過荷載預壓來消除。

為了消除支架的非彈性變形， 在鋪設完箱梁底模后進行支架預壓，因為支架結(jié)點繁多，由于結(jié)點不緊密所產(chǎn)生的非彈性變形是可以通過預壓消除的。預壓材料為砂袋及預制水泥板，預壓范圍為箱梁底部，預壓荷載應不小于箱梁總重的1.1倍。支架壓重按照“首孔必壓、地基承載力有變化必壓、支架形式變化必壓、梁體斷面有大變化必壓”的“四必壓”原則選擇有代表性孔跨進行，其位移可作為鄰近聯(lián)預拱度參考值。

5.1、加載順序：

加載分三次，第一次加載至1/2設計荷載，第二次加載至1.0倍設計荷載，第三次加載至1.1倍設計荷載完。

5.2、預壓觀測：

加載前，縱橋向在支架上按橋跨1/4、1/2、3/4處，橫橋向在兩側(cè)腹板、橋中線及翼緣板處懸掛鋼尺，測量原始高程。

當加載至1/2倍設計荷載時，全斷面觀測一次；當加載至1.0倍設計荷載時，全斷面觀測一次；當加載至1.1倍設計荷載時，全斷面觀測一次。加載完成后按6h、12h、24h、48h的周期進行觀測，計算沉降值，繪制“h--t”關(guān)系曲線圖。預壓至1mm/d即可卸載。沉降觀測過程中，每一次觀測均找測量監(jiān)理工程師抽檢，第三次加載沉降穩(wěn)定后，經(jīng)監(jiān)理工程師同意，可進行卸載。當卸載至1/2倍設計荷載時，全斷面觀測一次；全部卸載完畢后，全斷面觀測一次。

所用儀器必須為經(jīng)過鑒定合格的精密水準儀，每次觀測應遵循“四固定”的原則，即所用的儀器及水準尺固定，觀測人員固定，后視基準點固定，水準路線固定。觀測數(shù)據(jù)要及時準確的以書面形式上報總工程師及監(jiān)理工程師，上報資料包括測點平面位置圖、高程、本次沉降量及累計沉降量，數(shù)據(jù)分析由總工程師、測量工程師會同監(jiān)理工程師共同完成。

預壓時整聯(lián)范圍內(nèi)分層排放直至整聯(lián)支架預壓重量滿足設計要求，且不得分塊集中排放，以免產(chǎn)生不均勻沉降。

5.3數(shù)據(jù)的整理與分析

1、數(shù)據(jù)的整理見附圖1 及2

附圖1

附圖2

2、數(shù)據(jù)分析

通過對PQH29-PQH30該跨箱梁支架的預壓試驗，從外觀看，支架均未發(fā)生整體側(cè)向位移，支架桿件無彎曲變形，地基未發(fā)生沉陷、裂縫等情況。

分析以上沉降數(shù)據(jù)和各指標的觀察結(jié)果可以看出：

2.1、從數(shù)據(jù)看，每級加載后,各測點的相對沉降量的變化比較均勻，表明在預壓過程中，每級荷載后支架的沉降量是整體發(fā)生的，且各層的沉降量基本均勻，由此可以判斷在后續(xù)施工中，不會出現(xiàn)箱梁砼因支架的不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。

2.2、從試壓后總的沉降量來看，支架的最大沉降量為18mm，發(fā)生在橋梁跨中位置，因此，在底模鋪設中應將底?？缰械膶嶋H標高比設計值提高18mm，其他各點按二次拋物線過度，以保證在施工完成后，箱梁底面的線性符合設計要求，從對地基處理、支架、桿件的觀察結(jié)果看，是屬于安全的，這在施工中也得到了證實。

2.3、由于工期特別緊張，除對每跨地基都進行預壓外，決定只對第九聯(lián)第PQH29-PQH30這一跨支架進行預壓，得出支架的彈性變形和非彈性變形值，以驗證地基處理和鋼管強度、剛度是否合格，經(jīng)以上計算，地基處理和支架性能均滿足要求。這樣其它不預壓的部位支架搭設都嚴格按照第九聯(lián)第PQH29-PQH30這一跨的方式進行。對該跨支架進行加載試驗及獲取的有效數(shù)值，對以后的箱梁的拋高值起到良好的指導及借鑒作用，以后各聯(lián)拋高數(shù)值按18㎜參考。這次加載試驗預壓取得了一定效果，達到了預期的目的。

2.4、支架預壓沉降觀測的目的是為了得出支架的彈性變形和非彈性變形的數(shù)值，將彈性變形數(shù)值確定為梁體預拱度，確保箱梁的線性，按照二次拋物線方式在模板底模設置預拱度（方向為上拱）?？缰形恢妙A拱度值最大，往兩側(cè)墩柱方向預拱度值越來越小，理論上到墩柱支點處其值為0。建立x，y二維直角坐標系，初步確定拋物線方程式為y=-(p/2000^2)*x^2+p。

X軸為沿橋中心線方向，原點為本跨箱梁的中點，本跨全長40m，則X的取值范圍為-20m≤x≤20m,P值為跨中最大預拱度，橋臺支座處、橋墩與箱梁固結(jié)處為零，按拋物線或豎曲線的計算確定。也就是預壓觀測確定的沉降量，在這里P取1.8㎝，按照以上二次拋物線方程式，能求得一跨中任一點的沉降預抬值。

5.4、施工過程及施工后監(jiān)測

施工過程監(jiān)測時如沉降數(shù)據(jù)發(fā)生異常必須停止一切作業(yè)，立即上報項目部，待查明原因采取相關(guān)補救措施后方可繼續(xù)施工。

為了檢查梁體實際的沉降情況在箱梁澆筑前要在箱梁內(nèi)預埋變形監(jiān)測點，在箱梁混凝土澆注時、預應力張拉前后要全過程進行監(jiān)測，觀測箱梁標高變化，并且做好每個監(jiān)測點的高程跟蹤表，隨時掌握情況，以便出現(xiàn)異常情況是能及時采取措施。

由觀測資料來看：箱梁的實際沉降量比預壓沉降量（110%加載）稍小，與100%加載基本相符，箱梁底面標高及預拱度符合設計要求。

三、結(jié)束語

通過對崧澤高架路現(xiàn)澆箱梁沉降觀測和分析，提供了準確的變形數(shù)據(jù)，不但使箱梁的線性接近于設計要求，而且也保證了施工期間的工程質(zhì)量，為同類現(xiàn)澆箱梁的施工提供了參考依據(jù)。

[1]建筑變形測量規(guī)程.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.5.

[2]陳永奇編著，工程測量學.-2版.北京：測繪出版社，1998.2.

[3]武漢測繪學院、同濟大學合編.《控制測量學》.北京:測繪出版社，9999.6.

[4]李青岳編著《工程測量學》北京:測繪出版社，1999.7.