探討現(xiàn)澆箱梁鋼管樁支架施工技術(shù)

王蓓

（湖南高速工程咨詢有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 工程概況

某大橋跨湘江流域，總長(zhǎng)1423 米，主橋（雙幅）寬38.00米，引橋（雙幅）寬34.6 米。主橋跨徑45 m+76m+4×105m+76m+45m 預(yù)應(yīng)力混凝土可變截面連續(xù)箱梁。過(guò)渡墩有一個(gè)跨度為45 米的側(cè)孔和76 米的輔跨。側(cè)孔、輔跨施工完成后，安裝鋼管樁支架完成45m 邊跨澆筑，邊跨箱梁跨徑大，施工難度大，地質(zhì)條件復(fù)雜。為此，重點(diǎn)針對(duì)跨度為45 米的邊跨連續(xù)箱梁的鋼管樁支架施工技術(shù)進(jìn)行探討。

2 現(xiàn)澆箱梁鋼管樁支架施工方案

鋼管樁的橫向布置見(jiàn)圖1。

圖1 鋼管樁的橫向布置（單位：cm）

2.1 地基處理

2.1.1 需對(duì)地基進(jìn)行加固處治，以提高鋼管樁支架的穩(wěn)定性。對(duì)地基表面進(jìn)行壓實(shí)，確保地基土體承載力不低于250KPa。

2.1.2 鋼扎好承臺(tái)鋼筋后，基于施工設(shè)計(jì)要求和測(cè)量放樣定位在承臺(tái)主筋部位焊接環(huán)形鋼板，鋼筋深入承臺(tái)50cm。通過(guò)單面焊將承臺(tái)主筋與環(huán)形鋼板牢固焊接。

2.1.3 架設(shè)鋼管樁后與環(huán)形鋼板完全焊接。此外，在環(huán)形鋼板周圍區(qū)域焊接三角板，采用微膨脹水泥漿做壓漿處理，以消除鋼管樁與環(huán)形鋼板之間的非彈性變形。

2.2 鋼管樁支架施工

用長(zhǎng)14m、鋼管壁厚12mm、直徑650mm 的鋼管樁制作支架，借助30 噸級(jí)吊機(jī)將鋼管樁吊運(yùn)至指定位置。所有鋼管樁頂部均焊接70cmx70cm 的方形鋼板，單排鋼管樁設(shè)置豎向的剪刀撐。完成單排鋼管樁后，在橋墩頂部安裝橫向工字梁，焊接加強(qiáng)筋，用肋板加固工字梁，使其與鋼管樁頂部的鋼板牢固連接。

2.3 縱向貝雷梁及橫向分配梁施工

基于施工圖紙現(xiàn)場(chǎng)組裝貝雷梁，再用吊車將貝雷梁吊裝在橫梁上，確保貝雷梁之間的距離滿足施工設(shè)計(jì)要求。

2.3.1 將橫向分配梁布設(shè)于貝雷梁上，并用扣環(huán)或螺栓將固定好。

2.3.2 立桿接頭應(yīng)交替布置，以確保支架的穩(wěn)定性。首層支架用1.5、3.5m 的立桿交錯(cuò)搭建，再通過(guò)立桿增加長(zhǎng)度，將頂桿設(shè)置在立桿頂部，以便安裝可調(diào)節(jié)的頂托。

2.3.3 拼裝好貝雷梁后，設(shè)置縱向、橫向剪刀撐，以有效提高鋼管樁支架結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。將方木放置在可調(diào)頂托上，以方便立模。在預(yù)加載之前確保所有緊固件都已緊固。如松動(dòng)，需要進(jìn)行緊固。

3 現(xiàn)澆箱梁鋼管樁支架施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 模板安裝

現(xiàn)澆箱梁的外模25mm 厚、1.3m 長(zhǎng)、2.5m 寬的竹膠合板構(gòu)成。

3.1.1 安裝好鋼管樁支架后，在其頂部縱向設(shè)置10 型槽鋼，在槽鋼上橫向設(shè)置方木，將支架調(diào)整到規(guī)定高度。

3.1.2 方木的尺寸15cm×15cm，間隔距離35cm，模板、方木之間必須連接牢固。

3.1.3 用尺寸15cm×15cm 的作為加強(qiáng)肋板，間隔距離35cm 制作腹板、翼緣板的模板。

3.1.4 箱梁內(nèi)模采用木模板，支撐部件采用定型木，支撐框架由6cm*9cm、15cm*15cm 的方木釘構(gòu)成。

3.1.5 為防止?jié)仓拱寤炷習(xí)r出現(xiàn)混凝土滲漏，腹板基礎(chǔ)模板拓寬25cm 形成混凝土壓漿板。

3.1.6 用直徑為25mm 的鋼筋焊接支撐鋼板凳，在所有立桿下設(shè)置一個(gè)鋼板凳。

3.2 支架預(yù)壓

為有效去除地基和鋼管樁支架的非彈性變形，以彈性變形值作為施工預(yù)留拱的基礎(chǔ)參照，在施工過(guò)程中測(cè)量的鋼管樁支架超載和預(yù)應(yīng)力，采用水袋堆載預(yù)壓方式進(jìn)行支架預(yù)壓，預(yù)壓荷載設(shè)置為總載荷的1.1 倍。

3.2.1 加載級(jí)別。按鋼管樁支架的受力情況進(jìn)行模擬加載，加載級(jí)別分為5 個(gè)等級(jí)?？傒d荷等于箱梁的總重量，五個(gè)級(jí)別的加載載荷分別占總預(yù)壓重量的10%、50%、75%、100%、110%。

3.2.2 測(cè)點(diǎn)布置。本次施工設(shè)置四個(gè)斷面作為測(cè)點(diǎn)平面，單個(gè)斷面分別設(shè)置左、中、右三個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)位于方木或底模區(qū)域。

3.2.3 加載預(yù)壓觀測(cè)。第一級(jí)加載預(yù)壓之前應(yīng)該測(cè)量并記錄每個(gè)測(cè)點(diǎn)的高程。第二級(jí)加載后觀察測(cè)點(diǎn)的沉降值，1 小時(shí)后再次觀測(cè)。第三級(jí)加載后測(cè)量沉降值，1 小時(shí)后再次測(cè)量沉降值。第四級(jí)加載后，每隔2 小時(shí)進(jìn)行一次沉降測(cè)量。如果連續(xù)兩次測(cè)得的沉降差異不超過(guò)2mm，則表示測(cè)點(diǎn)沉降趨于穩(wěn)定。經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)，可施加第五級(jí)加載，然后進(jìn)行沉降測(cè)量，直至沉降穩(wěn)定，3d 沉降值累計(jì)不超過(guò)5mm，單日沉降量不超過(guò)2mm，則可以卸下載荷

3.2.4 載荷卸除以及鋼管樁支架調(diào)整。隨著荷載的逐漸升高，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果計(jì)算柱的變形值，并基于預(yù)拱度調(diào)整梁下垂線的高度。

3.3 鋼筋加工及安裝

焊接鋼管樁支架主鋼筋時(shí)，必須特別注意鋼筋的變形和位置。

3.3.1 鋼管樁支架主鋼筋焊接由鋼筋廠完成，預(yù)埋可以固定支架的型鋼，根據(jù)支架結(jié)構(gòu)尺寸放大樣。

3.3.2 焊接鋼管樁支架主鋼筋時(shí)，先從支架中心向兩側(cè)對(duì)稱點(diǎn)焊，先下后上。

3.3.3 每條焊縫必須一次性焊接成功，相鄰焊縫必須為對(duì)稱對(duì)接焊縫，不允許出現(xiàn)同一方向的連續(xù)焊縫。

3.3.4 運(yùn)用單面順扣法，采用22#鐵絲進(jìn)行支架捆扎，捆扎后的鐵絲頭在混凝土內(nèi)側(cè)彎曲。

3.3.5 保護(hù)層容納點(diǎn)狀塑料封條，呈梅花狀錯(cuò)位排列。

3.4 鋼絞線安裝

3.4.1 安裝波紋管時(shí)應(yīng)該遵循施工圖紙中確定的位置坐標(biāo)進(jìn)行，應(yīng)采用鋼架捆扎或焊接成型的鋼架固定波紋管。

3.4.2 鑒于預(yù)應(yīng)力鋼絞線的束長(zhǎng)和曲率因素，澆筑后的混凝土很難穿束，因此可先安裝好波紋管，驗(yàn)收合格后可穿束，用卷?yè)P(yáng)機(jī)配合人工一次性完成穿束。

3.5 混凝土澆筑

連續(xù)箱梁混凝土澆筑分兩次進(jìn)行。

3.5.1 在腹板與翼緣板接縫上方2cm 處進(jìn)行第一次澆筑后，完成鑿毛處理，固定頂板鋼筋，設(shè)置標(biāo)高帶，進(jìn)行第二次混凝土澆筑。

3.5.2 按照混凝土澆筑行進(jìn)方向，由低到高，從箱體一端澆注到另一端，從箱體中心依次向兩側(cè)澆注。

3.5.3 當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)30℃時(shí)，應(yīng)停止混凝土澆筑。如需施工，應(yīng)先進(jìn)行降溫。

3.5.4 混凝土在攪拌站攪拌好后由罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，再通過(guò)泵車泵入模具。由于泵車泵送的混凝土沖擊力大，出料口距混凝土表面高度不應(yīng)超過(guò)2m，同時(shí)遵循上述施工順序從一端到另一端調(diào)整分層澆筑，每層厚度應(yīng)控制在30cm以內(nèi)。

3.5.5 每個(gè)工作面配備5 名熟練的施工人員進(jìn)行混凝土振搗，通過(guò)插入式振搗棒根據(jù)混凝土澆筑速度進(jìn)行振搗。30型振搗棒用于密集腹板和梁，50 型振搗棒用于其他部位。

3.5.6 振搗密實(shí)度滿足要求的主要表現(xiàn)是混凝土不下沉，表面泛漿，不產(chǎn)生氣泡。振動(dòng)器應(yīng)避免直接接觸波紋管、鋼筋和模板。此外，振搗要充分，避免漏振或過(guò)度振動(dòng)。

4 支架受力計(jì)算

4.1 施工荷載及組合計(jì)算

混凝土荷載g1=Hγ=1.80*30=54KN/m2；混凝土傾倒荷載和人員、機(jī)具堆放荷載g2=2.0KN/m2；模板承受施工荷載組合為g=（54＋2.0＋2.0）*1.5=87KN/m2。

4.2 鋼管樁頂部橫向工字鋼受力計(jì)算

鋼管樁高15m，貝雷梁高度1.6m，鋼管樁支護(hù)高度最大值范圍5.5～7.0m，寬30m，縱橫比遠(yuǎn)小于2，風(fēng)荷載作用不考慮。

4.2.1 查詢基準(zhǔn)風(fēng)壓分布系數(shù)，如鋼管樁的直徑為0.65m，高度15m，則其風(fēng)荷載換算為0.28KN/m 的均布荷載，建立中排鋼管樁受力模型，具體如圖2 所示。

圖2 鋼管樁受力計(jì)算模型（單位：KN）

4.2.2 鋼管樁之間的剪刀撐由槽鋼焊接而成，支架的任何連接點(diǎn)都進(jìn)行滿焊，計(jì)算時(shí)以自重1.2 倍計(jì)算。圖3 為鋼管樁受力分析結(jié)果。由圖3 可以看出，豎向支撐的最大反力為1680.7KN，最大橫向水平反力為58.2KN，彎矩作用下最大縱向水平反力為49.1KN，橫向剪切力為76.1KN。鋼管樁面積為0.0185365m2，剪力τ=4.2MPa，遠(yuǎn)小于Q235 鋼的剪應(yīng)力承受范圍。

圖3 鋼管樁受力分析結(jié)果

4.2.3 根據(jù)鋼管樁受力模型分析，3I40a 梁實(shí)際撓度值符合要求，梁的最大應(yīng)力耦合值為175.8 MPa，小于許用應(yīng)力215MPa，受力滿足施工設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

綜上所述，鋼管樁支架被廣泛用于現(xiàn)澆混凝土箱梁施工，可以很好地適應(yīng)復(fù)雜的地形和惡劣的地質(zhì)條件。因此，需要針對(duì)鋼管樁支架施工技術(shù)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化以不斷提高其適用性。根據(jù)本工程現(xiàn)澆混凝土箱梁施工實(shí)際情況進(jìn)行鋼管樁支架施工，支架的受力情況及穩(wěn)定性滿足施工設(shè)計(jì)要求。