预应力管桩结合贝雷支架在箱梁施工中的应用

2010-04-17刘卿桂荣

山西建筑 2010年27期

刘卿桂荣

0 引言

在进行现浇连续梁施工时,一般的方法是对地基整体进行加固处理,然后搭设满堂红支架。但对于软土地基地段,由于软弱路基特殊的地质条件,地基处理难度较大;同时由于处理厚度的不均匀性,采用上述方法地基将可能出现不均匀的沉降,对工程质量留下隐患,安全性能降低,而且材料、人员投入较大。

采用预应力管桩进行地基处理结合钢管贝雷梁柱式支架在重荷载、软土路基、跨度大情况下是比较安全、经济的支架形式。

1 工程概况

厦深高速铁路广东段DK318+017.74咸水溪大桥位于陆丰市城东镇境内,全长548.72 m。12号～13号墩处跨越咸水溪,河面宽约27 m,采用现浇连续箱梁形式。大桥上覆地层为第四系冲洪积土层、淤泥质黏土、第四系坡残积土层,下伏基岩为侏罗系下统金鸡群泥质粉砂岩。

该桥采用钻孔灌注桩承台基础,桥墩为客运专线双线圆端形实体桥墩;梁体为等高连续箱梁,截面为单箱单室,梁高2.89 m,全桥箱梁底宽5.74 m(中支点横梁范围内为6.74 m),桥面板宽为12.6m。

2 支架的设计

结合现场实际地质条件,地基处理采用PHC40预应力管桩,每跨沿线路纵向设置三排管桩,每排设置5根预应力管桩,每排管桩上设长13.9 m,宽2 m,高1 m的C25钢筋混凝土基础(基础底换填0.2 m厚级配碎石)将预应力管桩连成整体,预应力管桩伸入条形基础0.5 m,并采用钢筋笼进行刚性连接。承台及条形基础内预埋螺栓及钢板,支架采用φ 600mm钢管柱上设600×600×300的钢砂箱,砂箱上铺28b工字钢横梁,横梁上铺设贝雷梁的支架系统。贝雷片上铺设20b工字钢分配梁,分配梁上铺设定型钢模板的支架系统。

3 地基处理

施工场地平整后,采用全站仪进行桩位点放样,放出桩位中心点的坐标。采用HD50打桩机进行管桩的打设,施工前以及施工过程中采用经纬仪从纵横向对管桩垂直度进行检查,垂直度小于0.5%才可以施工。管桩施工严格以最后3阵,每阵10锤,贯入度均小于2cm为标准严格控制,保证管桩的贯入度和单桩承载力不小于1440 kN。管桩施工完成后,截除桩头,开挖基坑,铺设级配碎石垫层,安装条形基础钢筋及钢筋笼,在混凝土浇筑前预埋进行条形基础及管桩填充混凝土的浇筑。

4 支架的搭设

基础施工完成后,进行钢管柱的安装。钢管柱安装前,在基础上采用全站仪进行精确定位,基础平整度满足要求后,拧紧基础预埋螺栓,严格控制钢管柱的倾斜度小于0.1%。

钢管柱安装后,进行卸荷砂箱的吊装,拧紧砂箱底座与钢管柱的连接螺栓,进行高程测量,调整砂箱顶钢板的高程,采用沥青封闭砂箱。

在钢板上架设工字钢横梁,横梁安装前,放出砂箱顶钢板十字线,保证工字钢横梁置于中心处,防止偏心受压。每一横梁上的工字钢必须紧密接触,并采用钢筋将其焊接在一起,横梁与砂箱钢板间采取防滑移措施,工字钢横梁超出梁体外边缘1 m,作为施工完毕后贝雷梁及工字钢的吊卸平台。横梁安装后,进行高程测量,采用加垫钢板的方式调整其高程,并放出贝雷片的安装线。

钢管柱及横梁安装完毕并验收合格后,进行贝雷片的吊装作业。贝雷片吊装应尽量减少高空作业。施工前先搭设组装平台,将标准贝雷梁构件拼装成整体后,用汽车吊提升至支墩顶,按设计位置就位。贝雷梁按简支梁使用,其支点放置在端构架的竖杆处。贝雷梁全部吊装就位后,安装连系杆,使各片梁予以固定。然后沿梁横向铺设工字钢分配梁(分配梁与贝雷片采用U形卡扣固定),分配梁上铺底模。工字钢分配梁两端超出梁体外边缘各1 m作为施工作业平台。

5 预压施工及成果分析

预压加载采用矿物袋装散装砂进行预压施工,箱梁加载荷载为模板、梁体自重及施工活载之和的120%。分级加载时精确计量。加载前在底模板(墩顶,1/4,1/2处)左、中、右设置沉降观测点,在钢管柱、贝雷片、条形基础及承台上均设置观测点,并测量其初始高程。加载时采用分级加载方式:0→30%→60%→100%→120%,每加载一级对各高程点进行测量,待稳定后进行下一级的加载,其中加载至30%和 60%时,每2 h观测一次,加载至100%时每 4 h观测一次,加载至120%时,观测至少3 d,沉降量稳定后才可以卸载,卸载也采用分级卸载。预压沉降观测成果见表1。

按照施工图纸要求,梁体不设预拱度。因此模板预拱度的设置只需考虑预压产生的变形。支架系统的弹性变形值通过传递最后体现在底模的弹性变形上。底模最大变形位于跨中处为25mm,左、中、右弹性变形平均值为24mm,塑性变形最大值为9mm,平均值为7.7mm。

由于预压已经消除了支架及基础的塑性变形,所以最后高程的调整只需要考虑整个支架系统的弹性变形,通过底模的弹性变形测量数据进行模板预拱度的设置,取底模各观测点弹性变形的平均值按二次抛物线进行反拱度的计算。

表1 第一浇筑节段支架预压沉降观测成果(底模板)

最大的弹性变形在跨中为24mm,考虑不可预料的因素及箱梁的外形美观,将预拱值提高10mm,跨中最大值设置为34mm,其他位置按二次抛物线过渡。建立坐标系,设y=ax2+b,纵向跨度按两支座板内边缘考虑,为31.34 m,将坐标点(0,34)及(15.67,0)代入上式得y=-0.1385x2+34。根据计算出的二次抛物线公式可得底模纵桥向各点预拱值(单位:mm)见图1。