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(xué)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(dá)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(biāo)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(rèn)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(zhǔn))。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(fù)責(zé)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(biāo)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(rèn)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(biāo)高(H)=設(shè)計理論標(biāo)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(biāo)高H1。

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

3)卸載后，再次測量相應(yīng)控制點模板標(biāo)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(biāo)高(H)=設(shè)計理論標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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?xí)r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。