软土地区现浇箱梁施工技术应用

汤 焜

（南平高速建设有限公司， 福建 武夷山 354300）

1 工程概况

武夷新区快速通道（S303）固县至公馆大桥段公路工程A3标段黄土互通主线桥设计为现浇简支箱梁，主桥桥型布置为：2×（3×30）+3×35+2×（4×30）m，桥梁全长534m。箱梁结构分两幅，箱梁为单箱三室，单幅总宽14.75m，，30m跨梁高1.8m，35m跨梁高2.0m，均采用全预应力混凝土结构设计。现浇箱梁翼缘板长度为2m；采用斜腹板形式，箱梁顶底板平行，桥面横坡通过箱梁整体旋转形成，下部花瓶墩墩顶水平，通过调节垫石厚度实现上下部之间的坡度实现。

2 施工方案设计

主要支架施工方案有满堂脚手架支架现浇法、桩基础临时支墩与贝雷架配合现浇法、临时钢管临时支墩与贝雷架配合现浇法等。

结合本项目地质差、工期紧、交通人车流量大等实际情况，最终确定采用采用钢管临时支墩与贝雷梁配合现浇法进行施工。

3 具体施工方案

考虑现场施工环境，多为粉质粘土等不利地质，为确保支架结构的稳定，此次支架设计总体思路考虑采用吊车配合振动锤插打630mm*8mm钢管作为基础，承台上各设置4根钢管支撑，中跨设置5根钢管支撑。钢管上接钢管柱，钢管柱之间用16工字钢进行连接加固，立柱上安放主横梁，主横梁上安放贝雷片作为纵梁。[1]

对两种主跨梁，均考虑中间设置1排钢管支墩，根据承台、墩柱具体尺寸，并考虑支撑均应布置在对应立杆处，所布置的贝雷梁中，35m跨主梁对应最大跨度为15m，30m跨主梁对应最大跨度为13.5m，

横向共布置贝8组雷梁16片贝雷片，每组贝雷片采用支撑架进行连接固定。

施工工艺流程:场地平整及清表→支架基础平面位置测量放样→吊车振动锤就位→插打630钢管桩基础→钢管桩顶用型钢进行连接加固→安装钢管立柱→安装临时支座（砂桶）→安装钢管顶型钢→安装贝雷梁→安装连接槽钢及方木→箱梁底模板及侧模板安装→砂袋预压→砂袋卸除。

采用临时钢管临时支墩与贝雷架配合现浇法进行施工。首先计算梁体的重量和模板的重量及其它静荷载和动荷载；其次根据荷载计算贝雷架的搭设方式；第三要根据贝雷架架的受力分析计算钢管临时的位置和密度。

4 主要施工步骤

4.1 基础处理

地基处理考虑到施工现场地质较差的因素，计划采用钢管桩基础，由测量班对钢管桩位置进行放样，然后利用吊车、振动锤配合进行插打直径630mm，壁厚8mm的钢管桩作业，方案设计为跨中插打一排5根钢管，在插打1根钢管桩之后安装导梁，以导梁为辅助，按设计尺寸插打剩余钢管桩，钢管桩定设凹槽，用工字钢穿过凹槽对5根钢管桩进行连接。

图（1） 钢管支架平面图（单位：cm）

4.2 支架搭设

4.2.1 钢管墩柱安装：人工配合25T汽车吊进行安装钢管柱，同时对钢管桩的顶标高进行复测。安装完毕后，在保证钢管柱的垂直度后，对顶板钢管柱端头切割水平，焊接钢板。每排柱均采用16工字钢设横向连接系，以保证支墩横向稳定。每根钢管支墩长为3m～10m，高度调整主要由0.25m～2m长的钢管支墩调整，其两端皆有法兰结构，以便连接。

4.2.2 下横梁安装：下横梁布置原则每排钢管柱布置2根I32a的工字钢，横桥向布置。下横梁底板与钢管柱盖板接触处焊接固定，若接触部分存在空隙，需要钢板垫底并调整使之工字钢表面平整，将受力均匀传递到钢管柱中。

4.2.3 贝雷片、上横梁安装：贝雷片安装采用16排标准贝雷片布置,横桥向布置原则为，2片贝雷片用90花架连成一组，中间2腹板下为3片贝雷片连成一组，上横梁布置原则平行于横桥向，均匀布置［10槽钢和10×10cm方木，横桥向铺在贝雷片上，间距0.25m。[2]贝雷片每片下玄杆设置两根10号槽钢横带，上部采用U形螺栓与20号工字钢横带连成整体作为横联，确保稳定。

4.2.4 支架横梁采用10#槽钢及10*10方木搭设而成，槽钢与方木间距为25cm平均布置。通过槽钢及方木将现浇箱梁的荷载进行均匀的分布。

4.2.5 底模、外侧模安装，均采用定型大块钢模板拼装，内模采用竹胶木板，侧模及端模由厂家生产提供。

4.3 静载试验

考虑梁体自重及支架的弹性和非弹性变形等因素影响，在底模安装完毕后进行对支架进行预压以检验支架的承载能力和挠度值。a.预压重量计算

单幅4×30m预压箱梁总重量为3430.7t，预压重量为：3430.7×1.2=4116.84t，即每跨预压重量为1029t。经计算单边翼板重量为56.16t（为120%翼板重量），即底板需要布设预压重量为1029-56.16*2=916.89t，预压块尺寸为1×1×0.8m，约重2t/块，则横断面每层放置8块，纵向布设29排，上下2层，总计29×8×2×2=928t，翼板一侧布置28块，即56t。

图（2）预压块平面布置图

4.3.1 预压方式

采用预制块进行预压，预制块为2T／块，计划准备2跨预压件进行倒运式预压，考虑工序衔接，一联从两端形成两个工作面，逐次向跨中到转，墩顶实心段的重量由桥墩承受，在预压时应剔除，桥墩宽度1.5m，即相对30m梁要减少5%的预压重量。因此计划准备预压件数量为：1029×95%×2÷2=978块。

4.3.2 加载

按“分级、等重、等效、等序、两端对称、两边同时”的原则进行。“分级”是指把120%设计重量分批分次加载至指定位置；“等重、等效”是指加载后使相应区域内的加载重量与浇筑混凝土的重量相等；“等序”是指加载顺序与灌注混凝土的顺序相同；“两端对称、两边同时”是指支架（结构物）的对称部分对称加载。

4.3.3 观测点布置及观测

1）在箱梁的底模板边跨、跨中及0.25L处（支架跨径L＜3m时不设）共设5个断面观测点，每一跨设3个段面，分别位于该跨的1/4、2/4、3/4处，第一联左幅共设45，则第一联、第三联各设45×2=90个观测点，即纵向共设9个横断面观测点。

2）分级堆载阶段

计划为四级堆载预压，第一级60%荷载、第二级80%荷载、第三级100%荷载、第四级120%荷载，支架预压堆载的过程及控制办法如下：

①第一级加载60%荷载，要求均匀加载，先薄弱后加强，从中跨染中开始，向两端两侧码放，力求平衡防偏心，要求位置准确，码放整齐，数量清楚。

②第一跨的60%加载结束后，可进入第二跨的60%加载预压，在预压第二跨的同时可对已加载段进行沉降观测，以此循环对全联各跨60%预压堆载后的沉降观测点测量到位并做好记录。

③加载预压的整个过程地面应安排专人对支架的倾斜偏心，局部变形，地面沉降等进行实地观察，发现问题应及时报告，停止加载，迅速处理。

④全联加载60%荷载完成之后，支架稳固、沉降均匀，即可进行第二级加载80%的荷载，同理进行第三级加载，进入全联沉降三级观测时间，每隔2小时测量一次，当沉降差小于1mm/2h时即可进行最后一级加载。

⑤在第四级加载120%荷载之前，要认真核实前三级加载数量，并将余下的数量从新配重，不可局部超重出现支架承重偏心。

⑥第四级加载120%结束以后就进入沉降观测期，每一天每4小时测量一次，第二天、第三天8小时测量一次，若连续3天累计沉降量不大于3mm，即表现地基及支架已沉降到位。

⑦预压加载和沉降观测期间要设专人安全值班，支架内及周边严禁非测量及观察人员入内，周围要设置明显的安全标识。[3]

⑧预压完成后对预压块进行均匀卸载，卸载顺序为每跨跨中顶层开始逐渐往四周扩展，逐层均匀对称地卸载，并同时继续观测。

4 预拱度设置

根据观测记录，项目部对预压试验数据进行分析整理，得出支架弹性变形和非弹性变形，确定预拱度的设置。根据设计底标高和预拱度值对底模标高进行调整，确保线形和标高与设计相符。

此次施工预拱度主要考虑上部梁片结构自重及50%活载所生的竖向挠度（δ1），支架在荷载作用下的弹性压缩（δ2），其中支架在荷载作用下的非弹性压缩（δ3）与非弹性沉陷（δ4），将通过预压之后消除。

通过预压静载试验及上述算法，计算出跨中的预拱度数值，其余各点的预拱度按二次抛物线计算。

5 混凝土浇筑

该工程为C50混凝土箱梁，从工程质量及安全方面考虑，此次施工采取分二次混凝土浇筑方式，混凝土浇筑采用传统的斜向推进、水平分层法，分层厚度为25～30cm。首先浇筑底板与腹板，再次浇筑顶板与翼板混凝土。[4]第一次浇注至上导角下5cm处并振捣整平，在混凝土初凝前对混凝土面进行拉毛处理，第二次浇筑前对接头及模板冲洗干净。内模分二次安装，外侧及翼板模板一次安装到位。

6 拆支架、侧模及底模

箱梁浇注完成后，待强度达到设计要求的80%时，开始初张拉，张拉完成后，拆除横梁下砂箱进行卸载，由单位工程负责人进行拆除安全技术交底，在监理工程师允许的情况下方可进行支架的拆除。

(1)箱梁支架的落架顺序为：

砂桶落架（临时支座）→各跨跨中部分支架→墩顶处部分支架

(2)箱梁支架的拆除方案

先将砂筒内砂慢慢淘出，顺序是中间往两侧多次循环进行，待砂桶上半节往下落至 10～15cm 即可，若是钢管调节块的则采用千斤顶由中间往两侧逐步小尺寸顶起抽取钢楔块逐渐下落支架，到位后用人工抽取底模、分配梁（方木及10#槽钢），再人工配合吊车拆除贝雷片纵向主梁，再进行横梁拆除，待横梁拆除后再拆除钢管柱然后。[5]

7 结束语

本工程采用的钢管桩基础、临时支墩与贝雷架配合现浇方式已在现浇箱梁施工中进行多次运用，具有结构稳定，安全系数高等特点，本项目的成功完成，更是证明本方法对于软土地段等地质较差的情况的适用性。