桥梁工程现浇连续箱梁满堂支架施工技术

2023-01-08李莉

交通世界 2022年8期

李莉

（山西路桥建设集团有限公司，山西太原 030006）

0 引言

现浇连续箱梁作为一种常用的桥梁上部结构形式，其施工大多采用满堂支架法。支架施工质量与稳定性在很大程度上决定了后续箱梁施工能否顺利进行，如果支架的稳定性较差或地基承载力不足，将严重影响后续箱梁施工，甚至引起安全事故。因此，有必要根据工程实际情况，探讨合理可行的支架施工技术。

1 工程概况

某桥梁工程上部结构采用现浇连续箱梁，跨径为30～35.5m，梁高为1.8m，箱梁为单箱四室结构，采用C50混凝土现浇而成。项目开始前在主线范围内进行了围堰施工与初步清淤。进场后在局部低洼处存在少量积水和淤泥质土外露，其厚度在0.8m左右，下层以粉质黏土为主，达到饱水状态后地基承载力相对较小，所以施工中需将围堰范围内的地表水完全疏干。在对围堰中的施工便道进行修筑与场地整理过程中，机械设备频繁陷入。该桥梁上部结构拟采用支架现浇法进行施工，由于支架地基承载力较低，所以地基处理成为本次施工的关键。

2 地基处理

如前所述，支架地基处理是本次施工中的重中之重，除了要满足承载力要求外，还要根据规范要求对浇筑完成后地基发生的总体沉降进行严格控制[1]。在充分考虑现场实际情况的前提下，初步制定了以下3套方案：

（1）方案一：采用换填法处理。换填材料为宕渣，将桥下处于湿软状态的粉砂土及淤泥质土全部换填，结合项目正式实施前临时便道修筑积累的经验，实际换填深度需达到1m以上，局部还应进一步加深，并在换填部分的表面铺筑一层厚度为10cm的碎石，将其作为调平层。最后铺设一层枕木（也可使用混凝土预制块），以促进基底应力的进一步扩散，使支架地基在施工中受力均匀。

（2）方案二：采用钢管桩基础。在所有桥墩的两侧与每跨的10m和20m处分别设置螺旋焊管，每处设置4～5排，将其作为支架的支撑墩，其间隔距离按10m控制，然后以此为基础采用工字钢进行钢桁梁搭设，为上部荷载提供可靠支撑。

（3）方案三：采用改良土基础。先利用水泵将围堰范围内的积水疏干，然后选择适宜的位置开挖排水沟，再按照5%的剂量在地基土中掺入石灰进行改良处理，处理厚度按0.8m控制，最后浇筑一层厚度为0.2m的C20混凝土。浇筑的混凝土硬化后铺设一层方木，使支架的底托与方木接触，用于分散施工时支架产生的应力。

相比而言，方案一的换填材料运输距离较远，成本高；方案二在成桥后梁下净空较低，钢管桩设置难度较大，不得不通过分段切割来回收，导致损耗巨大，经济性差；方案三能最大限度地利用现有地基土，且工艺相对成熟，虽然会造成一定程度的污染，但可通过严格的施工控制加以避免[2]。因此，经综合对比决定采用方案三进行地基处理。按照方案三进行施工时，在现场随机选取了5个点位进行承载力检测，经检测得知处理后地基的实际承载力可以达到180～220kPa，可见该方案效果显著，能极大地增加地基承载力，避免地基沉降。

地基处理前，先在围堰处布置泵站，采用两台水泵将区域内的积水疏干，然后利用挖掘机将露出的淤泥全部挖除。完成以上准备工作后，按照5%的剂量在原地基土中掺入石灰进行改良处理，处理厚度按0.8m控制。为保证改良效果，处理可分3次进行，第一层先对由于碾压作用产生的弹簧土进行换填。改良完成后，在地基表面浇筑一层厚度为0.2m的C20混凝土，将其作为调平层，具体坡度按1%控制，同时沿顺桥向与改良后的地基土两侧开挖排水沟，并与水泵处连通，以确保支架地基范围内的排水始终保持通畅，最后在成型的混凝土层表面铺设方木，将其作为支架和地基之间的接触部分，起到分散支架应力的作用。

3 支架施工

3.1 支架搭设

支架搭设前，先通过受力计算确定立杆的横向与纵向布置间距，并据此采用适宜的水平杆及顶端步距。搭设过程中，应先在底部进行方木铺设，然后安装脚手架底托、支架主杆与水平杆。在安装过程中，应确保立杆始终处在底托下部钢垫板的正中心，各构件之间的结点采用碗扣锁定[3]。接着，安装支架的可调顶托。为了确保在支架上进行高空作业的安全省时性，应先在地面上将顶托的实际伸出量大致调好，然后再运输到支架顶部进行安装。将支架安装结束后，需在箱梁两端及跨中的3个横断面设置控制点，然后利用水准仪以箱梁底部标高为依据测定顶托标高，同时将其调整准确。对于支架顶托的实际伸出量要做好标记，为之后的校核提供方便，最后通过拉线内插对顶托标高进行调整。通常，顶托的实际伸出量不能超过40cm。在完成以上各步骤后，在顶托表面沿横向设置方木，并在该层方木基础上继续按照30cm的间隔距离沿纵向设置方木，最后与纵向方木为基础铺设厚度为1.5cm的木胶板，将其作为底模，其强度必须达到要求。

3.2 支架预压

预压是指在混凝土浇筑开始前为支架施加一定的荷载，用于消除非弹性变形，同时验证支架整体结构及预拱度的设置是否达到要求。在支架预压加载时，应严格遵循以下基本原则：预压荷载应达到箱梁自重1.2倍；按照箱梁荷载实际分布情况对支架进行分级加载；荷载的施加应分层进行，并做好分期观测。

预压采用沙袋进行，分别按照箱梁自重0.8倍、1.0倍和1.2倍进行加载。将支架搭设完毕后，将预先准备好的沙袋吊至支架上并根据荷载要求进行摆放；根据箱梁不同分段的自重计算结果，每个梁段上需要施加的荷载都应达到该段自重的1.2倍；在预压过程中应分层且对称施加沙袋，以免支架失稳；预压开始前，在每跨支架上均设置5个断面，分别在墩柱处、1/4跨处和跨中处，将其作为沉降观测断面，每个断面布置5个测点，用红油漆标记。因沙袋堆积高度很大，人员不便于行走，所以可事先将刻度尺设在测点处，通过观察确定沉降情况。

为每孔支架进行加载的过程中，横向以结构中心线为起点持续向两侧对称施加，而纵向以跨中为起点持续向支点处对称施加。每施加完成一级荷载，需在12h后对支架产生的沉降进行观测，若这一时间段内支架产生的沉降在2mm以内，则可继续加载。预压完成后可一次性卸载，但要注意卸载应保持同步、均衡与对称。若满足以下条件其中一种，则认为支架预压符合要求：每个监测点在最初的24h内沉降量在1mm以内（平均值）；每个监测点在最初的72h内沉降量在5mm以内（平均值）。

支架预压时若突然遭遇雷雨天气，应立即用事先准备好的彩条布对沙袋进行覆盖，否则雨水将沙袋打湿会使其重量大幅增加，导致实际施加的荷载超出允许范围，严重时可能引起安全事故。在夜间作业过程中，应提前准备好照度等指标符合要求的照明设施，使场地内光线明亮；在吊装施工中，应安排专人在现场指挥吊车，确保上下协调。

预压开始前，先对各断面测点实际标高进行测量和记录，然后在荷载施加完成后对各测点的实际沉降数据进行连续观测与记录。若每个监测点在最初的24h内沉降量在1mm以内（平均值）或每个监测点在最初的72h内沉降量在5mm以内（平均值），即可开始卸载。在卸载之后再次对各个测点的实际标高进行测量和记录，由此根据预压之前记录的数据确定支架变形值。

支架预压过程中，应安排专人动态观察支架并严格按照相关技术规范为支架设置剪刀撑，在支架实际高程与位移实际变化情况连续观测的同时，还要观察支架上各杆件间的连接是否紧密、是否存在变形或压弯、混凝土预制块或方木是否被压裂压坏等。