軟土地基現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架搭設施工技術探析

郭勇

（中鐵二十二局集團有限公司，北京 100043）

1 引言

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁組合支架搭設系統(tǒng)施工技術的優(yōu)勢十分明顯，所以在工程建設中廣泛應用，尤其在橋梁工程中發(fā)揮著十分重要的作用，可以適應復雜的施工條件，也能提升工程的穩(wěn)定性。對于現(xiàn)代橋梁來說，提升承載力、安全性、強度等性能是工程建設的首要任務。在實際建設中，施工單位應該對技術工藝進行優(yōu)化和完善，提升支架搭設系統(tǒng)效率。采用組合支架系統(tǒng)搭設技術，對橋梁結構體系進行詳細分析，充分了解恒定參數(shù)，然后做出合理的設計，保障混凝土結構不會受車輛重載影響出現(xiàn)徐變的情況。在實際施工的過程中，應該遵守JTG/T 3650—2020《公路橋涵施工技術規(guī)范》[1]，梁式橋可以采用滿布式支架，也可以采用梁式組合支撐系統(tǒng)進行現(xiàn)澆，現(xiàn)澆支架不僅要符合技術規(guī)范中的要求，還要保障穩(wěn)定牢固。如軟土地基經處理后，仍不能達到地基承載力要求，則采用組合支架系統(tǒng)來進行施工[2]。

2 工程背景和地質條件

2.1 工程背景

廣東廣中江互通立交橋設計現(xiàn)澆梁53 聯(lián)，其中最大聯(lián)為江番主線左幅第八聯(lián)，設計孔跨結構為32 m+45 m+32 m 和右幅第九聯(lián)28 m+45 m+36 m。最小聯(lián)為匝道橋，設計孔跨結構為15 m+15 m+15 m?，F(xiàn)澆梁結構形式主要有單箱單室、雙室、三室、四室、五室，梁高分為1.2 m、1.3 m、1.4 m、1.6 m、1.7 m和2.4 m 這6 種。每聯(lián)孔數(shù)有2 孔、3 孔和4 孔3 種，梁底距地面平均高差最大14.5 m，最小3.0 m。主線高架橋每孔梁長主要為25 m、25.24 m、27.267 m、28 m、30.5 m、32 m、36 m、45 m這8 種。主線高架橋梁寬以變寬段為主，最大梁寬31.593 m，最小19.441 m，匝道橋梁寬以等寬為主，等寬主要為8.5 m、8.75 m、10.5 m 這3 種，變寬段最大梁寬22.018 m，最小8.5 m。主線每聯(lián)C50 混凝土在1 000 m3左右，最大1 925.5 m3；匝道橋混凝土基本處于900 m3以下，最小216.9 m3。現(xiàn)澆梁分為預應力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁和普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁。下部結構設計墩柱主要為圓形墩，部分為花瓶墩和少量方形墩，墩柱高度為11.11～17.19 m。

2.2 地質條件

該項目地質復雜，河道縱橫交錯，魚塘繁多。項目標段內不良地質主要有軟土、砂土液化、魚塘、人工填土。軟弱地基大部分處于30 m 以內，最大25.6 m，最小9.5 m，主要以淤泥質土為主，覆蓋層較厚，地形地貌主要以魚塘、河道為主。施工前需進行軟土地基處理，加強監(jiān)測，確保主體工程和臨建設施的質量、安全，同時地基處理形式多樣，施工難度大。根據(jù)現(xiàn)場地質條件，魚塘等軟土地基經建渣回填或石灰土換填后，長期無法穩(wěn)定板結，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，承載力達不到施工要求。

3 組合支架系統(tǒng)搭設方案及施工

3.1 組合支架系統(tǒng)方案

根據(jù)現(xiàn)澆梁形式，下部結構特點、地質情況等，采用2 種支架系統(tǒng)方案。

第一種方案：采用預應力管樁樁基礎+承臺/條形基礎+鋼管立柱/鋼抱箍+砂箱+橫梁（工字鋼）+縱梁（貝雷片）+分配梁（貝雷片/雙排工字鋼）+方木的支撐體系。第二種方案：（預應力管樁樁基礎+承臺/條形基礎）/（鋼抱箍+立/斜撐）+大橫梁+縱梁貝雷片+小橫梁+碗扣式滿堂腳手架+分配梁+方木的支架體系。

根據(jù)梁底高差的不同采用不同的基礎形式，以4.6 m 分界控制（適合采用鋼抱箍的高度）。梁底距地表高差在4.6 m 以下設計方案：采用混凝土管樁+承臺/條形基礎+大橫梁+縱梁貝雷片+小橫梁+碗扣式滿堂腳手架的設計方案。梁底距地表高差在4.6 m 以上設計方案：采用鋼抱箍+立/斜撐+大橫梁+縱梁貝雷片+小橫梁+碗扣式滿堂腳手架的設計方案，用于主線橋高程9 m 以下。

根據(jù)支架總體設計方案原則及安排表，針對現(xiàn)澆梁相同結構形式的，上報專項施工方案，專項方案內主要對縱梁、鋼管立柱、管樁、立撐、斜撐的設置重點編制。

3.2 預應力管樁施工要點

預應力管樁采用PHC 預應力混凝土管樁，樁徑600 mm，伸入承臺不小于30 cm，設置間距及數(shù)量同立柱設置形式，根據(jù)地質情況及荷載計算，按摩擦端承樁進行計算以確定樁長，以設計圖紙要求收錘標準控制貫入度[最后3 陣（每陣10 擊）3～5 cm]及施工，采用HD62 錘（6.2 t 筒式柴油打樁錘）管樁機打設；管樁與承臺連接設置托板、鋼筋骨架及填芯混凝土。承臺采用C25 鋼筋混凝土，承臺尺寸為1.4 m×1.0 m×1.0 m，承臺施工時根據(jù)上部支撐結構計算的標高施作。

3.3 預應力管樁施工工藝

施工準備→測量放樣→打樁機就位→插樁、打樁→接樁施焊→繼續(xù)打樁→送樁→樁頂標高測量→拔出送樁填蓋→樁機移位→檢測管樁深度→樁頭處理→整理竣工資料。

3.4 預應力管樁施工常見問題及預防措施

3.4.1 樁體折斷

現(xiàn)象：在打樁過程中，樁身突然位移。當樁端土體條件無特殊變化時，樁身突度逐漸或突然增大，同時，樁錘跳起后，樁身反彈，此時樁體可能折斷。原因：樁的長徑比過大，樁端沉入堅硬土層中。預防措施：施工前，應清理樁位下的障礙物，必要時用鉆桿探頭檢測每個樁位。檢查樁構件，樁尖不在樁的縱軸線上的樁不得使用。

3.4.2 樁頂破碎

現(xiàn)象：在樁下入過程中，樁頂混凝土剝落、開裂、塌落，甚至樁頂端鋼筋全部剝落損壞。原因：在設計時未考慮工程地質條件、施工機具等因素；混凝土設計強度低，或樁頂配筋不足，主配筋距樁頂面距離過小。預防措施：打樁時應振動壓實，主筋不得超過第一層網格。樁成型后，應嚴格加強養(yǎng)護。達到設計強度后，宜進行1～3 個月的自然養(yǎng)護，以提高樁頂?shù)目箾_擊性。

3.5 組合支架系統(tǒng)施工要點

3.5.1 主要材料性能、材質

鋼管立柱采用螺旋管（國標），其連接法蘭盤采用不小于PN10 鍛件或鑄件制作。砂箱需采用16 Mn 無縫管（正火），鋼抱箍螺栓采用高強10.9 級螺栓。

3.5.2 施工要點

鋼管立柱采用φ630 mm×10 mm 螺旋鋼管（Q235B）或φ609 mm×16 mm 螺旋管，鋼管立柱安裝時接頭互相錯開不小于1 m。為便于鋼管利用及拆卸，采用不同長度的鋼管以法蘭盤連接，法蘭盤采用PN10 帶頸平焊鋼制法蘭（鍛件或鑄件），上下法蘭與鋼管焊接，法蘭之間采用M27×110 mm 螺栓連接，鋼管立柱頂為便于砂箱放置，設置PN10 鋼制法蘭蓋（可采用鋼板制作），法蘭蓋與鋼管采用法蘭盤螺栓連接。鋼管立柱橫橋向采用[16 槽鋼進行上、下水平橫向連接及設置剪刀撐，間距不大于4.5 m，順橋向最外側立柱采用16 號工字鋼水平連接，共計2 根，以確保鋼管立柱的整體穩(wěn)定。鋼管立柱采用人工配合吊車安裝，鋼管立柱連接件的安裝采用焊接或特制的鋼管立柱抱箍螺栓連接，立柱嚴格按照計算標高及平面位置安裝，安裝后立柱垂直度偏差不大于H/1 500（H為立柱的高度），且不大于20 mm。鋼管立柱連接件安裝采用搭設腳手架平臺或在立柱上焊接活動操作平臺，橫向每根立柱采用10#槽鋼焊接成三角形支撐架，設置位置以滿足連接件施工為宜，順橋向長度1 m，操作平臺采用5#槽鋼和φ16 mm 鋼筋焊接，平臺寬度70 cm，四周采用密目網全封閉，平臺焊接成活動式，便于整體吊裝。

采用鋼抱箍時，鋼抱箍根據(jù)墩身直徑的不同進行抱箍的制作。鋼抱箍根據(jù)跨度、荷載的大小不同，可進行高度、面板厚度、螺栓數(shù)量的調整，需進行驗算，合格后方可投入使用。使用前需采用千斤頂或預壓方式進行抱箍荷載試驗，為增加鋼抱箍的穩(wěn)定，在抱箍下增加φ48 mm 厚3.5 mm 鋼管進行支撐，鋼管底部設置底托，以便于拆卸。支架拆卸采用鋼管火箭式活絡端（最大下落25 cm）或低合金鋼鋼管砂箱，采用鋼管火箭式活絡端時，其落架采用2 個手動液壓千斤頂配合拆卸，每個千斤頂噸位不小于40 t，頂升2～3 mm 后即可拆卸插銷，采用千斤頂緩慢卸落；采用砂箱時鋼管材質為16 Mn 無縫管（正火），砂箱采用外徑φ530 mm，壁厚25 mm，高度50 cm 砂箱，內徑為φ472 mm，壁厚10 mm 鋼管制作；砂箱下落量不超過20 cm。砂箱與上下鋼結構采用焊接（點焊），每處焊接長度不小于10 cm。砂箱采用細砂按下落量灌注，一般預留5 mm 的壓縮量，落架時拆除插銷，緩慢落架[3]。

縱梁采用321 貝雷片，每節(jié)縱梁長度3 m，高度1.5 m，2 排或3排貝雷片采用100 mm×100 mm×6 mm 角鋼橫向連接，采用50 mm×50 mm×6 mm 角鋼設置剪刀撐，間距3 m，貝雷梁之間采用5#槽鋼連接成整體，間距3 m，每組貝雷梁采用自制U 形卡與橫梁工字鋼焊接固定，U 形卡采用5#槽鋼制作。

縱梁在安裝時，其與橫梁的支點位置外側懸出不得小于30 cm?？v梁貝雷片采用在場地按跨按排組裝，組裝好后，采用25 t 吊車整體吊裝，吊裝前在橫梁上按計算好的位置畫中線，然后按畫線及每處的組合排數(shù)進行安裝，同時進行縱坡、橫坡的調整，調整好后方可撤出吊車，然后及時采用U 形卡與橫梁連接固定。各排安裝好后及時施工剪刀撐。

橫梁均采用3 排63a 工字鋼焊接而成，外側采用5 mm 鋼板焊接成箱形，以增加其力學性能。每處焊縫長度不得小于10 cm，橫梁長度不滿足支架寬度，需要接長時，單片工字鋼之間采用焊接，將對接的工字鋼按45°斜向切割成楔形，然后對焊，兩側采用不小于50 cm 長、1 cm 厚的鋼板幫焊，3 排工字鋼之間的接口互相錯開不小于1 m。橫梁采用吊車整體吊裝，同時進行縱、橫坡的調整，調整好后，與砂箱焊接固定。在采用鋼管立柱+鋼抱箍支撐時，墩身兩側的橫梁采用φ25 mm 對拉螺栓間距2.5 m 連接，形成整體。

4 模板體系施工

底模安裝由縱向底板按直線控制，底板橫坡按設計圖紙規(guī)定的橫坡，調整縱向方木的標高，縱、橫標高調好后，橫向寬度應根據(jù)梁體底板平面線形布置，并應考慮外側模的支撐點寬度。底模安裝前應復核支座的中心位置、軸線偏差、型號及活動支座滑移方向。底模標高=設計梁底標高+支架的變形，來控制底模立模。底模標高和線形調整結束，經監(jiān)理檢查合格后，立側模和翼板底模，測設翼板的平面位置和模底標高（底模立模標高計算及確定方式類同箱梁底板）。側模及翼緣板模板安裝前檢查：板面是否平整、光潔，模板接口處應清除干凈。側模安裝時應先使側?；苹虻跹b到位，與底模板的相對位置對準，用對拉桿或鋼管斜撐調整好側模垂直度，并與端模聯(lián)結好。側模安裝完后，并上好全部拉桿。調整好其他緊固件后檢查整體模板的長、寬、高尺寸及不平整度等，并做好記錄。不符合規(guī)定者，應及時調整。模板安裝應做到位置準確，連接緊密，側模與底模接縫密貼且不漏漿。預先在竹膠板上固定方木，然后用拉桿、鋼管把模板和方木進行連接固定。

5 組合支架預壓方法及荷載的確定

澆筑混凝土前，對支架進行預壓，以消除支架地基的不均勻沉降和支架的非彈性變形并獲取彈性變形參數(shù)，檢驗支架的安全性及設置預拱度。設計規(guī)定預壓支架現(xiàn)澆梁質量為上部恒載質量+二期恒載（橋面鋪裝、護欄等）。橋的縱橫坡由底模形成，底模及預埋鋼板底部高程嚴格計算，并計入支架彈性變形。預壓前應先報請監(jiān)理工程師驗收，合格后方可進行預壓施工。根據(jù)本標段支架及地基處理形式設計特點，僅進行支架預壓即可，無須進行地基預壓。

支架預壓采取3 級加載，依次施加的荷載為單元內預壓荷載值的60%、80%、100%。縱向加載時，從跨中開始向支點處進行對稱布載；橫向加載時，從結構中心線向兩側進行對稱布載。加載時應安排專人清點、記錄、觀測沉降。

6 結語

在軟土地基地質橋梁作業(yè)中，應用組合支架搭設系統(tǒng)施工技術可以提高連續(xù)箱梁在搭設作業(yè)中的整體穩(wěn)定性，避免由于地基承載能力較低，而出現(xiàn)支架結構不平衡的問題發(fā)生。采用此組合支架系統(tǒng)，在最大程度上保證現(xiàn)澆連續(xù)梁的安全施工和質量保障。此外，組合支架搭設施工作業(yè)與其他施工技術相比，具有大型設備周轉利用率高、施工周期短、安全性高、維修簡便等優(yōu)點，受到工程施工中業(yè)主和監(jiān)理工作人員的一致好評，具有較強的實用性價值。因此，現(xiàn)澆連續(xù)箱梁組合支架搭設施工技術在我國沿海地區(qū)的軟土路基地段應用較多，對提高區(qū)域經濟發(fā)展水平有著重要的作用。