硚孝高速公路箱梁現(xiàn)澆支架方案永臨結(jié)合設(shè)計

徐亮

摘要： 在原位支架法現(xiàn)澆箱梁施工中，現(xiàn)澆梁支架對基礎(chǔ)要求較高，尤其是施工范圍內(nèi)存在大量魚塘、水塘及其他不良基礎(chǔ)時，箱梁現(xiàn)澆支架采用常規(guī)性方案地基處理難度及成本較大，且排水困難，存在較大施工安全風險。文章結(jié)合硚孝高速現(xiàn)澆箱梁施工實例，總結(jié)了在不良地基條件下采用主體結(jié)構(gòu)系梁作為支架基礎(chǔ)采用永臨結(jié)合的梁式支架法施工現(xiàn)澆箱梁的技術(shù)，為類似橋梁施工提供參考。

Abstract： In the construction of cast-in-place box girder with in-situ brackets， the cast-in-place beam support has a higher requirement for foundation， especially when there are a lot of fish ponds， reservoirs and other bad foundation in the construction range. The difficulty and cost of the foundation treatment are large， and the drainage is difficult， and there is a large construction safety risk. Based on the construction example of Qiaoxiao high-speed cast-in-place box girder， this paper summarizes the technology of constructing cast-in-place box girder by using the main structure as the base of the frame under the condition of bad foundation and by permanent-temporary combined beam frame method to provide reference for construction of similar bridge.

關(guān)鍵詞： 現(xiàn)澆箱梁；現(xiàn)澆支架；不良地基；系梁變更；支架基礎(chǔ)；永臨結(jié)合；節(jié)約成本

Key words： cast-in-place box girder；cast-in-place bracket；poor foundation；tie beam change；bracket foundation；permanent-temporary combination；cost saving

中圖分類號：U448.21+3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）11-0118-03

0 引言

在橋梁施工領(lǐng)域，涉及到大量的現(xiàn)澆梁施工。目前，常規(guī)性的現(xiàn)澆梁施工較為普遍的施工方式為原位支架法，常見的有滿堂支架法、梁式支架法。原位支架法由于受地基影響較大，支架方案設(shè)計的關(guān)鍵在于支架基礎(chǔ)，同時基礎(chǔ)處理成本大。根據(jù)所處橋位條件，硚孝高速公路通過對系梁進行設(shè)計變更，永臨結(jié)合，采用系梁作為梁式支架鋼管立柱基礎(chǔ)，同時以加強弦桿貝雷梁作為支架主梁，整跨箱梁支架全部支撐于主體結(jié)構(gòu)系梁上，有效規(guī)避了不良地基對箱梁支架的影響，既保障了施工安全又節(jié)約了基礎(chǔ)處理成本。

1 工程概況

1.1 橋梁概況

武漢硚口至孝感高速公路是武漢城市圈中武漢（漢口中心城區(qū)）至孝感（孝南區(qū)）的快速通道，第四合同段位于武漢市東西湖區(qū)，主要由東柏互通立交和西湖高架橋兩部分組成。東柏互通橋長1554m，起止里程為K11+183～K12+737，共有現(xiàn)澆箱梁53聯(lián)252孔，梁高1.4m。橋梁下部結(jié)構(gòu)為柱式墩（雙柱、三柱、四柱），墩高平均在10m以上，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)間設(shè)樁頂系梁，橋梁典型橫斷面圖如圖1所示（以雙柱墩為例）。

1.2 地質(zhì)概況

橋址位于沖湖積平原區(qū)域，地形平坦開闊，地勢低洼，主要為長江及漢江一級階地湖積平原地貌，地面標高17～22m，湖塘密布，河渠縱橫，水系發(fā)育，地面多為稻田、藕塘、魚塘。據(jù)實際調(diào)查，橋位區(qū)域內(nèi)較大的池塘、藕塘共28個，基礎(chǔ)較差，地勢相對較低，排水困難。

項目區(qū)分布的覆蓋層主要是第四紀（Qh）粘土、亞粘土、細砂、砂礫石層和少量淤泥質(zhì)土，基巖為弱微風化粉砂質(zhì)泥巖。路線區(qū)存在的不良地質(zhì)和特殊性巖土主要為軟弱土、膨脹土及低強度土等。

2 箱梁現(xiàn)澆支架方案設(shè)計

2.1 支架形式選擇

現(xiàn)澆箱梁常見支架形式有碗扣式滿堂支架法、條形基礎(chǔ)梁式支架法、鋼管樁基礎(chǔ)梁式支架法。然而，東柏互通箱梁范圍內(nèi)存在大量魚塘、水塘及其他不良基礎(chǔ)。在此條件下，以上三種常規(guī)性支架形式的主要缺點如下。

2.1.1 碗扣式滿堂支架

若采用常規(guī)的碗扣式滿堂支架，基礎(chǔ)換填處理平均深度達3m，處理費用極高。同時，由于排水困難，基礎(chǔ)在后期箱梁施工過程中的穩(wěn)定性難以保障，施工過程中存在較大的安全風險。

2.1.2 條形基礎(chǔ)梁式支架

若采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)的梁式支架，條形基礎(chǔ)受力相對集中，同樣存在基礎(chǔ)處理、基礎(chǔ)排水及后期穩(wěn)定性因素影響。

2.1.3 鋼管樁基礎(chǔ)梁式支架

若采用打入式鋼管樁基礎(chǔ)梁式支架法，可有效保障基礎(chǔ)承載力及后期穩(wěn)定性，然而由于地質(zhì)條件較差，土層摩阻較小，鋼管樁插打深度較大，且部分梁底凈高較小，鋼管樁插打后拔出困難。同時由于現(xiàn)澆箱梁施工周期較長，鋼管樁插打設(shè)備只能間斷性使用，設(shè)備的有效利用交底，費用較高。

根據(jù)以上情況，箱梁現(xiàn)澆支架設(shè)計的關(guān)鍵不管在技術(shù)方面還是成本方面均在于支架基礎(chǔ)。結(jié)合以往利用承臺作為支架基礎(chǔ)的施工經(jīng)驗，通過對主體結(jié)構(gòu)系梁進行設(shè)計變更，以系梁作為梁式支架鋼管立柱支撐基礎(chǔ)，采取永臨結(jié)合的方式，規(guī)避不良基礎(chǔ)的影響。梁式支架鋼管立柱通過預埋件固定于系梁之上，橫橋向在墩柱之間使用兩根Φ630*8mm鋼管柱，墩柱外側(cè)使用Φ400*8mm與Φ300*6mm鋼管柱，上部依次為雙拼工56a橫梁、貝雷梁及工字鋼分配梁，支架采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。同時，為全面避開地基影響，支架采用單孔箱梁單跨而過的形式，單孔最大跨度為22m。經(jīng)計算，在此跨度下貝雷梁需采用加強弦桿，支架圖如圖2、圖3所示。

2.2 系梁變更及驗算

2.2.1 系梁變更

東柏互通原有系梁為啞鈴形系梁，系梁寬度為1m，高度1.1；變更后系梁為矩形系梁，寬度為1.3m，高度為1.1m，橫橋向兩側(cè)懸出樁邊1.75m。同時，為滿足系梁受力，對系梁鋼筋進行了局部調(diào)整，系梁上下面均布置13根HRB400Φ22鋼筋，間距為10cm，箍筋采用6肢Φ16箍筋，間距為10cm，彎起筋在樁頂處布置2組共22根Φ22鋼筋，并在樁頂上部設(shè)置平直段。變更前后系梁平面布置圖及變更后系梁配筋圖分別如圖4～7所示。

2.2.2 系梁受力驗算

根據(jù)圖2、圖3梁式支架布置，東柏互通現(xiàn)澆箱梁施工過程中鋼管柱對系梁的集中作用力從系梁懸臂最外側(cè)向內(nèi)最大分別為256.7kN、882.4kN、2133.7kN。采用邁達斯進行建模計算，其受力模型、內(nèi)力計算結(jié)果、承載能力驗算分別如圖8～11所示。

驗算可得：在支架使用過程中，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1的情況下，系梁承受的最大彎矩為4438.4kN·m，小于最大抗彎承載力4711.4kN·m，斜截面所受最大剪力為3019.0kN，小于斜截面最大抗剪能力4160.8kN，東柏互通變更后的系梁在箱梁現(xiàn)澆支架鋼管立柱作用力下承載能力滿足要求。通過對系梁的變更，箱梁現(xiàn)澆支架基礎(chǔ)可直接利用主體結(jié)構(gòu)系梁，有效規(guī)避了不良基礎(chǔ)的影響，具有安全性和可靠性。

2.2.3 成本節(jié)約情況

與滿堂支架相比：東柏互通現(xiàn)澆箱梁單孔跨徑按22m計算，若采用碗扣式滿堂支架法進行施工，地基平均處理寬度取15m，混凝土硬化層取15cm，則單孔基礎(chǔ)處理土方為330m3，硬化混凝土方量為49.5m3。施工過程中通過對不良地基區(qū)域的80孔系梁進行變更，以系梁作為梁式支架基礎(chǔ)，減少基礎(chǔ)處理土方26400m3，減少基礎(chǔ)硬化混凝土3960m3。

與條形基礎(chǔ)梁式支架基礎(chǔ)相比：減少了條形基礎(chǔ)地基處理及條形基礎(chǔ)施工費用。

與鋼管樁基礎(chǔ)支架相比：減少了鋼管樁的打拔費用及打入地面以下部分的鋼管樁材料費用。

4 結(jié)語

現(xiàn)澆箱梁常見支架形式有滿堂支架法、條形基礎(chǔ)梁式支架法、鋼管樁基礎(chǔ)梁式支架法等，支架的設(shè)計關(guān)鍵在于如何在保障結(jié)構(gòu)安全的情況下，因地制宜制定較為經(jīng)濟適宜的方案。硚孝高速公路東柏互通共有現(xiàn)澆箱梁53聯(lián)252孔，梁高1.4m，箱梁施工范圍內(nèi)存在大量魚塘、水塘及其他不良基礎(chǔ)，箱梁現(xiàn)澆支架地基處理難度及成本較大，且排水困難，采用常規(guī)性現(xiàn)澆支架方案存在較大施工安全風險。實踐證明，該橋通過對東柏互通橋梁系梁進行設(shè)計變更，永臨結(jié)合，采用系梁作為梁式支架鋼管立柱基礎(chǔ)，同時以加強弦桿貝雷梁作為支架主梁，整跨箱梁支架全部支撐于主體結(jié)構(gòu)系梁上，有效規(guī)避了不良地基對箱梁支架的影響，既保障了施工安全又節(jié)約了施工成本，可為同類工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]蔣本俊.武漢二七長江大橋跨武九鐵路立交橋施工技術(shù)與安全控制.

[2]范曉明. 現(xiàn)澆箱梁施工現(xiàn)存問題與合理防控方式研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2016（11）.

[3]巫攻科.現(xiàn)澆箱梁支架的設(shè)計方法[J].廣東科技，2008（16）.