软弱地基上满堂支架现浇箱梁施工技术

耿晓辉

摘要：满堂支架法在现浇箱梁施工中的应用是越来越普遍，本文通过在软基上搭设满堂支架的施工实例，具体介绍了支架的方案设计、地基处理以及支架预压等施工方法，可作为同类工程施工参考。

关键词：满堂支架；地基处理；支架设计与预压施工

Abstract: Full support method in construction of cast-in-place box beam in the application is more and more common, this article on soft foundation in erection of full framing construction example, introduced the specific stent design, ground treatment and support preloading construction method, can be used as a reference to similar projects.

Key words: full supporting; foundation treatment; support design and preload construction

中图分类号：TU74

1 工程简况

福州绕城高速公路洋门互通C匝道桥由六联（3×25+4×25+4×25+3×25+3×25+3×25m）现浇PC连续箱梁组成，匝道全长507米；现浇箱梁顶面宽9m，底宽6.4m，梁高1.4m。

2 满堂支架施工方案的确定

现浇支架施工方案的选择主要应考虑施工方便、经济、安全的原则。本工程工期紧、单价低，如果采用门式（或梁式）支架方案，门架支墩下地基将集中受力，对地基承载力要求极高，但本区段地质为软基，地基处理成本势必会大大增加，经经济、技术等多方案比选，决定现浇箱梁施工采用落地式满堂钢管支架，该方案具有搭设和拆除简单、运输及存储方便等优点。

3 落地式满堂钢管支架方案设计

3.1 地基处理

根据现场地质情况看，本桥第一、三～六联区段地质情况较好，地基无需特殊处理；但第二联区段内大部分地质情况较差，表层为淤泥，下面是8m左右含淤泥砂层，不适合直接作为满堂支架的基础，需挖除表层淤泥层后换填1.5m厚砂砾土（用20T压路机分层压实），在上铺一层10cm厚的砂砾层，砂砾压实后，再在上施工一层20cm厚7%的水泥稳定层进行硬化处理，然后安放10×8cm支承方木，以供钢管支架底部支承用。以上地基处理施工过程必须层层把关并经验收合格后才能开始搭设满堂支架。

3.2 支架结构

支架采用落地式满堂支架。支架采用￠48㎜×3.0㎜的碗扣式钢管，最高高度约8米，立杆间距为0.75×0.66（0.85）m，横杆步距1.2m；剪刀撑横桥向每隔3m断面共设两道，角度60度，纵桥向每4m一组，在两外边缘、两底板中间各设一道，角度45度，水平加固杆距离地面30cm高，在箱梁底板模板面以下50cm高度位置设加强杆，用钢管加固、扣件连接；钢管立杆顶端设可调顶托，自由端高度不超过30cm，顶托面上放置2根钢管作为横桥向承重构件，钢管上安放支承方木。（见满堂支架示意图）。

图1 满堂支架搭设剖面示意图

3.3 荷载计算

结构强度安全系数[k1]取1.25;支架钢材按A3钢板取值:抗弯、抗压轴向容许应力按[σ]= 190N/㎜2，抗剪容许应力[τ] =110N/㎜2；钢筋砼容重按2.6t/m3；其它荷载按0.3t/m2取（包括支架自重荷载、砼倾倒施工荷载等）；该桥现浇箱梁单米长度砼方量5. 56m3，25米长度内单跨箱梁荷载为：Q=5.56×25×2.6＋0.3×25×9=429t

3.4 地基承载力验算

单跨基础承受荷载N＝Q＝429t；单跨基础长度25m，宽度6.4m（取底宽计）；基础底面积A=25×6.4=160㎡

基础承载力：σ＝N/A=429×9.8/160/1000=0.026Mpa, 7％水泥稳定层应力[σ]=4.0 Mpa；σ=0.035Mpa＜[σ]=4.0Mpa，水泥稳定层基础承载力满足要求。

地基底面为密实换填砂砾土，其容许承载力取[σ]=0.3Mpa.基础底应力按45°扩散角扩散后传递给换填砂砾土地基，单跨地基底换填砂砾承压面积S＝25×6.4＝160㎡，则砂砾土地基所承受应力为σ=N/S＝429×9.8/160/1000＝0.026Mpa＜[σ]=0.3Mpa,地基承载力满足要求。

地基底面为淤泥夹砂层，其容许承载力为0.06～0.10Mpa（依据设计钻探资料提供），取[σ]＝0.06Mpa。地基底应力假设按45度扩散角扩散后传递给淤泥夹砂层，单跨地基底淤泥夹砂层承压面积S=25×6.4=160㎡,则淤泥夹砂层地基所承受应力为σ=N/S=429×9.8/160/1000＝0.026Mpa＜[σ]=0.06Mpa，故淤泥夹砂层地基承载力满足要求。

3.5支架受力验算

3.5.1 结构验算

（1）腹板位置下

箱梁腹板高度140cm，单米宽度砼荷载q1=1.4×2.6=3.64t/㎡，其它荷载q2=0.3t/㎡；单米宽度荷载：q=q1+q2＝3.64+0.3=3.98 t/㎡；

立杆间距66×75cm，单根立杆受力：N1=3.94×0.66×0.75=1.95t。

（2）底板及翼缘板位置下

箱梁底板最大砼厚度45cm(自墩中心向跨中各2.9m范围渐变为25cm)，顶板最大厚度45cm(自墩中心向跨中各2.9m范围渐变为25cm),砼自重荷载取厚度平均值，单米宽度荷载：q＝（0.45+0.25+0.45+0.25）/2×2.6+0.3＝2.12t/㎡；

立杆间距85×75cm，单根立杆受力：N2＝2.12×0.85×0.75=1.35t；

单根￠48㎜×3.0㎜钢管截面积：A=3.14×(482-422)÷4＝424mm2；轴向容许压力[N]＝A×f=190N/mm2×424mm2=8.1t；取单根钢管最大轴向承载力：N=Nmax=1.95t＜[N]= 8.1t，故单根钢管最大荷载小于容许安全荷载，钢管受力满足要求。

3.5.2 立杆稳定性验算

水平联系杆的层间距为120cm,立杆与水平联系杆间用扣件进行连接，压杆稳定计算长度1可看作1.5米，两端介于铰接与固定中间。

压杆稳定条件σ＝N/ΨA＜[f],其中[f]＝190N/mm2；N=Max=1.95t；

A=π(242-212)= 424mm2

λ=kμL/I

式中：I＝15.9mm---立杆截面回转半径；

μ＝1.2---计算长度系数；

K =1.155---计算长度附加系数。

λ＝1.155×1.2×1500/15.9＝130.8，根据λ查表得Ψ＝0.386；得σ＝N/ΨA=1.95×10000N/(424×0.386)mm2=119N/mm2＜[f],故稳定性满足要求。

4 支架预压施工

4.1 堆载预压

为消除现浇箱梁支架基础的不均匀沉降和支架的非弹性变形并获取弹性变形数据，以检验支架的安全性和正确设置底模板的预提高度，保证箱梁结构在现浇砼完成后标高的准确性，就需在箱梁浇注砼之前，对模板支架进行超载预压施工，以消除其不可恢复变形值。本桥预压方案采用堆载砂包预压施工，砂包要逐袋称量，专人负责、专人记录，并做好防雨措施，砂包用吊车吊上支架，预压荷载的分布模拟箱梁砼及施工荷载分布，堆载重量为总荷载的120％。

4.2 沉降观测

支架预压施工应全过程沉降观测，通过堆载及卸载过程中测量观测数据进行分析，确定支架弹性变形和非弹性变形数据。在加载前布设好观测点，观测点上下对应，以观测基础的沉降量（垫木上）及支架、方木的变形量（底模上），点数为在箱梁底板的横向设左、中、右三条线，纵向布置于箱梁跨度的1/2L、1/4 L及两端头共五个断面处布置观测点，观测点做好标记并在加载前测定初始值；加载分三步进行，按实际荷载70％、100％、120％分别进行加载，每完成一步预压时相应观测一次，卸载时也按三步进行，每一步亦应进行观测，目的是为测得钢管支架的弹性变形量；预压时间以连续3d观测累计沉降量不超过3mm为准。

4.3施工注意事项

在满堂支架搭设完成后，应组织对支架进行全面认真验收，合格后方可进入预压施工。加载时，必须严格按照逐步、分层、均布的原则进行，同时要注意在支架外侧2m处设置临时防护设施，防止流水及雨水流入支架区，引起支架地基下沉。加载过程中必须派专人密切观察支架的变形情况，若发现基础或支架有异常变形情况发生，应立即终止加载并撤离人员机械，待查明原因整改后方可继续加载；在每进行下一步加载时，应在前一步加载完并静观半天到一天的时间后再进行。

5 结语

施工过程中满堂支架稳定，未出现异常状况，经观测浇筑完砼并落架后的箱梁顶面各断面标高均在允许偏差内，施工质量效果理想，并为后续类似工程施工积累了很好的借鉴经验。

参考文献：

[1] 周水兴等，《路桥施工计算手册》，人民交通出版社，2001.10