软基及跨公路的大跨度连续梁现浇支架设计

2022-05-11雷海斌LEIHaibin

价值工程 2022年17期

雷海斌 LEI Hai-bin

（中铁十二局集团第三工程有限公司，太原 030000）

1 工程概况

1.1 设计概况

黄骅南至大家洼铁路漳卫新河特大桥位于海兴县辛集镇。桥梁起讫里程为GD2K35+005.54～GD3K42+089.31，全长7083.77m。于GD2K40+344.71～+566.41上跨辛霞公路。线路与公路方向夹角145°，公路沥青路面宽度为7m，路基宽度12m。于164～167#墩间设置（60+100+60）m预应力单箱单室砼连续梁跨越辛霞公路。下构为矩形承台，钻孔桩基础，圆端形实体桥墩。

1.2 水文情况

工点地下水为第四系潜水，主要赋水地层为第四系冲积、海陆交互相沉积的粉土、粉砂。埋深0.8～3m，受大气降水及地表径流补给，多为咸水，矿化度较高，水质差，对圬工具有硫酸盐侵蚀性和氯盐侵蚀性。

1.3 桥址地质

桥址位于第四系冲积和海陆交互沉淀层上。

2 连续梁施工方案的比选

2.1 挂篮悬臂浇筑

原方案为采取挂篮悬臂法浇筑，但因受到多种外部因素的影响，导致连续梁开工时间滞后，为了确保达到开通工期，仅能支架现浇法施工连续梁。

2.2 钢管式满堂支架

满堂支架采用碗扣式或盘扣式较多，具有构件规则统一、拼装简便、组架形式灵活、易于保证质量及施工管理等优点。

但桥位处地基条件差，地表上覆土层松软，且厚度大。为了确保达到满堂支架的基底支承强度，地基处理工程量巨大，不仅耗时，且工程造价高；另外，连续梁与辛霞公路大角度斜交，钢管式杆件受其尺寸及承载能力的限制。难以组拼成符合承载要求的大跨度门洞结构。故钢管式满堂支架从工期、技术可行性及造价方面均满足不了目标要求。

2.3 钢管柱+贝雷梁与盘扣式支架组合方案

沿连续梁纵向在桥下利用钢管柱+贝雷梁形成支架的搭设平台及辛霞公路的通行门洞。然后在平台上搭设盘扣式支架，形成模板支撑系统。

由于采用一定距离的钢管柱形成上部支架的支撑，大幅减少了地基处理的工程数量，降低了对辛霞公路正常通行的影响，也减少了人员及施工材料的投入。采用贝雷梁作支架的承载纵梁，是一种安全可靠性及经济可行性均较为突出的支架方案。特别是在本项目重荷载、大跨度及较高墩柱的不利条件下，在实际方案设计时，根据荷载大小、地形条件的变化，通过增加贝雷梁的组数、层数和临时支墩以降低贝雷梁承受的剪力、弯矩和挠度，进而确保其承载能力满足施工要求。

3 支架体系设计方案及施工组织安排

3.1 主要施工技术方案及技术参数

结合工程施工特点及工期安排，采用钢管立柱+贝雷梁支架体系，曲线调整以及翼缘板采用满堂盘扣式脚手架。

支架体系由下自上的结构为：条形基础（C30钢筋砼）+钢管柱（φ630）+2I45a工字钢横梁+贝雷梁+工字钢分配梁（2I20a）+盘扣式钢管支架+工字钢垫梁（2I10a）+木方。各区段支架断面如图1-图3所示。

图1 跨公路段支架断面图

图3 变截面段支架断面图

钢管支架处条形基础尺寸为10.0m（长）×1.2m（宽）×0.7m（高）。在条形基础对应钢管的位置上预埋厚12mm的钢板（80cm×80cm）。钢管柱与预埋钢板通过焊接固定，并沿钢管柱环向均布加焊4道加劲板。

图2 边跨直线段、主墩直线段支架断面图

为保证公路交通，门洞际净高大于4.5m。施工支架时，设置减速慢行、限速标志等各种告示牌。支架拼装施工时，将道路进行临时封闭。

3.2 连续梁施工组织安排及施工步骤

由于本项目连续梁跨度长，砼数量大，支架搭设的总体时间较多。为了加快施工进度，减少一次浇筑的砼数量。经分析及研究，将连续梁分成几个大区段进行现浇，完成部分支架的搭设后进行该区段的梁段现浇，同时，进行其它区段的支架搭设。形成区段间流水作业。不仅加快了施工进度，也克服了资源一次高度集中投入的缺点。具体分段现浇组织如图4所示。

图4 现浇分段示意图

3.2.1 步骤1：连续梁下部结构施工，支架搭设

①施工164#、167#墩顶帽时，简支梁侧加高部分顶帽需待连续梁施工完毕后浇筑。②分段搭设施工支架，对支架的基础进行必要的处理，保证基础具备足够的承载力。③支架预压，采取梁体自重1.1倍水袋荷载、砼块进行预压。

3.2.2 步骤2；1#节段施工

①在支架上施工连续梁现浇1#段。②待砼强度及弹性模量达到设计90%，且砼龄期超过10d时依次张拉T2、T3、F3、F3`钢束。

3.2.3 步骤3：2#节段施工

①在支架上施工连续梁现浇2#段。②满足条件后，依次张拉T5、T6、T6`、F6钢束。

3.2.4 步骤4：3#节段施工

①在支架上施工连续梁现浇3#段。②满足条件后，依次张拉T6、T8、F7钢束。

3.2.5 步骤5：中跨合拢

①在支架上施工连续梁现浇跨中合拢段。②满足条件后，依次张拉ZT1、ZD1～ZD6钢束。

3.2.6 步骤6：边跨合拢

①在支架上施工连续梁现浇边跨合拢段。②满足条件后，依次张拉BT1、BT2、BD3～BD5、ZD7钢束。

3.2.7 步骤7：预应力钢筋张拉

全桥合拢之后依次张拉BD6、BD2、BD1、F5、F5`、F4、F4`、T4、F2、F2`、F1、F1`、T1等钢束。

3.2.8 步骤8：剩余作业

①拆除现浇支架。②浇筑164#、167#墩墩顶不等高墩帽加高部分。③整理场地，完成连续梁施工。

4 施工关键技术及方法

4.1 支架体系搭设

4.1.1 地基处理

为保证条形基础下的地基承载力＞190kPa，需对原有地基处理，根据地质条件的不同分别采用换填和水泥搅拌桩加固两种处理方法，其中165#墩至辛霞公路段采用水泥搅拌桩加固，施工时在条形基础下打设5根直径0.6m，长度16.5m的水泥搅拌桩。其余区段采用砖渣换填，施工时将条形基础下1.2m范围内的土层换填成砖渣，换填后做轻型动力触探，确保满足承载力要求。

4.1.2 条形基础施工

基础为C30钢筋砼，尺寸为10m（长）×0.7m（高）×1.2m（宽），条形基础上下两层布置纵向22mm螺纹钢筋，间距8cm。基础顶面设置厚12mm的80cm×80cm预埋钢板，预埋钢板的顶面要安装水平，且确保同一墩位的钢板标高相同。

4.1.3 钢管桩立柱施工

立柱为壁厚8mm的Φ630mm螺旋钢管，螺旋钢管与砼基础的预埋钢板焊接安装，并于立柱底部焊接4道加劲板。跨公路处、变截面处管桩横向间距3.9m，其余区段管桩间距3.0m。为确保轴向受压的钢管立柱承载稳固、受力均匀，需确保立柱铅垂安装。

4.1.4 I45a工字钢横梁安装

钢管立柱上的横梁为2I45a工字钢，双拼工字钢横梁在加工厂内焊接成组后运至现场吊装，搁置在立柱顶面的开槽内，并与立柱焊接加固。

4.1.5 贝雷梁安装及加固

贝雷梁采用“321”公路钢桁架（3×1.5m)。使用专用的支撑架将贝雷片横向联结成受力均匀的承载整体。用油漆在横梁上按设计间距标识贝雷片的安装位置。在地面拼装贝雷片，并用支撑架联接成组，随后用25t汽吊吊装，安装顺序为先中间后两侧。

设置U形螺栓联结贝雷片的下弦杆与工字钢横梁，以增强贝雷梁支架结构的牢固性及整体承载能力。

4.1.6 工字钢分配梁安装

贝雷梁上按间距60cm横向放置2I20a工字钢分配梁。横梁安装完成后，安装盘扣支架体系，支架安装根据梁重考虑，在底板处纵向60cm间距，现浇1段翼缘板纵向间距为60cm，现浇2段翼缘板纵向间距为60cm，现浇3段翼缘板纵向间距为150cm。

4.1.7 顶托安装

钢管立柱安装顶托，顶托可以调整标高，以控制箱梁底模安装高度，顶托伸出量一般控制在30cm以内为宜。在顶托上铺设底模系统，顺桥向I10a工字钢垫梁按间距60cm布置，其上方10cm×10cm方木小楞顺桥向间距20cm布置。

4.1.8 箱梁底模安装

箱梁底模为优质的竹胶板，底模竹胶板采用圆钉与方木小楞钉紧固定。

4.2 支架预压

4.2.1 预压荷载

支架的预压对于高大模板体系而言，是必不可少的一道工序。通过模拟承载，以检验支架、地基等结构的强度、刚度及安全稳定性。且在消除支架系统非弹性形变的同时，收集其弹性形变数据，为连续梁线形控制提供依据。

4.2.2 观测点设置

每个连续梁段设置5个观测断面，断面设于连续梁段的两端、1/4L、1/2L、3/4L处，每断面设置5个观测点。

相应的在支架观测点垂直投影于地基面上也布设观测点。

4.2.3 预压方法、工艺及流程

本方案采用密封水袋与钢筋砼块相结合预压的方法，其中钢筋砼密度取2.5t/m3，安全系数1.2，计算预压总重量为7690t。实际预压过程中采用分三阶段预压，第一阶段为现浇1#段预压，第二阶段为现浇2#段预压，第三阶段为现浇3#段预压。累计布置水袋43个，尺寸为10.5m（长）×4.5m（宽）×2.0m（高），每个重量约95t，累计布置钢筋砼块3605t，预压总重量约为7690t，预压重量满足要求。预压流程如下：①首先铺好水袋，调整好间距，模拟箱梁均匀受力状态待检测人员测量之后方可进行一级加载；②进行一级加载，加载时要求现场操作人员对水袋进行对称均匀加载，待检测人员测量之后应许进行下一级加载，加载人员方可进行下一级加载；③重复上述操作直至达到预计荷载方可停止加载。④对应梁体分段现浇的组织安排，采用分段预压的方式进行加载，两边同时对称预压。

4.2.4 预压观测

全桥加载预压顺序与混凝土浇筑顺序一致，即从主墩向两边对称加载。预压重量按计算荷载分3次（60%→100%→110%）逐级加载。沉降观测的方法、频率，数据分析处理，卸载、支架底模标高的预拱度计算和调整严格按设计及规范的要求进行。