摘要:结合沪杭铁路跨石马坟连续梁的实际施工情况,总结介绍了大跨连续梁采用膺(支)架法的施工技术,重点阐述了地基处理、支架搭设及贝雷梁架设及支架预压的施工技术,说明了只要计算准确,布置合理,软土地基采用膺(支)架法施工连续梁是安全、可行的。
关键词:石马坟连续梁,地基处理,支架,贝雷梁,支架预压
1.工程概况
沪杭铁路客运专线DK136+742.915现浇连续梁桥,位于海宁市许村境内。128#~131#桥墩间为三孔(40+72+40m)连续梁,梁全长153.5m,其中主跨为72m主跨斜交(135o)上跨石马坟分离桥。连续梁设计采用支架上现浇3节段灌注。梁体混凝土等级为C50,混凝土2539.9m3。
梁体为单箱室,变高度、变截面结构。全桥箱梁顶宽12.0m,底宽6.7m;顶板厚0.4m,腹板厚分别为0.48m、0.6m和0.9m,按折线变化;底板厚0.40~1.00m,按曲线变化。
本桥所处范围为平原地区,第四系沉积层覆盖,沉积厚度35~240m,且自西向东逐渐变厚,有黏性土、粉性土、砂类土等松散沉积层,软土及松软土发育。
2.施工方案
跨石马坟连续梁边跨采用碗扣式满堂支架施工,跨石马坟分离式立交桥部分采用贝雷梁形成门洞跨越。临时支墩采用钢管柱,钢管柱基础为φ1000mm钻孔桩。桥梁中跨临时支墩至桥墩间采用满堂支架,贝雷梁跨径为15.0米。支架预压采用沙袋按照设计荷载的1.2倍堆载预压。
2.1地基处理
桥址处地面为淤泥质粘土层,地下水位埋深约2m,施工前将原地面的软泥和松散土清理干净,换填三七灰土至计算标高(厚度不小于30cm)并压实,承载力不小于200Kpa。然后浇筑一层15cm厚C20素混凝土层。砼面层宽度12.4m,由中间向两边设5‰的人字坡,两侧外开挖排水沟。
2.2支架搭设
满堂支架采用碗扣式钢管支架。
⑴地基处理完毕后,测量定出线路中线、跨中、梁端位置,标示出各个支架立杆布置的位置。支架由可调底座、立杆、水平杆、可调托撑、剪刀撑、分配梁(方木)组成。
⑵支架布置
节段1:腹板下宽2×150cm部分,立杆纵向间距60cm,横向间距30cm;翼板下宽2×270cm部分,立杆纵向间距60cm,横向间距3*60、90cm;底板下宽360cm部分,立杆纵向间距60cm,横向间距60cm;横杆步距120cm。
节段2:腹板下宽2×150cm部分,立杆纵向间距90cm,横向间距30cm;翼板下宽2×270cm部分,立杆纵向间距90cm,横向间距3*60、90cm;底板下宽360cm部分,立杆纵向间距90cm,横向间距60cm;横杆步距120cm;节段2贝雷梁以上部分满堂支架全部按节段1布置支架。
节段3腹板变厚段:按节段1布置支架。
节段3腹板等厚段:按节段2布置支架。
⑶立杆搭设时,充分考虑杆顶标高,底托、顶托调高不宜超过20cm为宜。
⑷相邻立杆接头应错开,同截面内不超过50%,对接接头紧密无空隙,脚手架全高的垂直度应小于1/500,最大允许偏差10cm。
⑸在支架的4个立面和内部按下列规定搭设剪刀撑。
①支架四边满布竖向剪刀撑,中间每隔4排立杆设置一道纵、横向剪刀撑,由底至顶连续设置。
②支架四边与中间每隔四排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。
2.3贝雷梁临时支墩施工
采用二排(每排5根)临时支墩,钢管立柱选用φ609mm、壁厚16mm的钢管柱,每排钢管柱顶设2根I40c型钢横向分配梁,在分配梁上架设贝雷梁(见图2)。
为了增强支墩的纵向稳定性,钢管柱与钢管柱之间采用[10槽钢纵向、横向连接(见图3);支墩钢管柱与公路桥翼缘板端间加楔楔紧;柱底设钢件固定,即在承台上预埋4根φ22mm钢筋,钢管柱下端与预埋钢筋焊接固定。
临时支墩基础采用φ100cm桩基,桩基中心线与钢管柱中心线一致。
贝雷梁纵向布置时,其节点必须放置在临时支墩上的横梁上,防止贝雷梁弦杆局部破坏。贝雷梁横向连接,贝雷片之间采用[10槽钢作剪刀撑相连,在每节桁架顶面之中央水平位置各安装一个桁架支撑架,并在上弦杆和下弦杆上每隔3m用[10槽钢、螺栓横向连接加强,以增强贝雷梁的整体性。为了增强贝雷梁的抗弯强度,在下弦杆上设加强弦杆。
2.4支架预压
为验证支架的稳定、刚度及强度,消除支架非弹性变形,确保梁体不因支架沉降而产生开裂,需采取对支架预压措施。
支架选择砂袋预压,每袋重1吨。
⑴预压荷载和范围
支架预压荷载按箱梁自重的1.2倍计算,预压荷载在支架沉降稳定后卸除。
横向范围用砂袋加载,加载吨位按梁体荷载渐变。
⑵加载
采用分级均匀加载,按三级进行,即50%、 100%和120%的加载总重,每级加载3小时后分别测设支架和地基的沉降量,做好记录。加载全部完成后,再次测设支架和地基的沉降量,若沉降不明显趋于稳定可卸载,缺载后继续观测一天。卸载应分级进行,及120%-100%-50%-0%,每级卸载后均静载1小时后分别测设支架和地基的恢复量,并做好记录。
观测分五个阶段:预压加载前、50%荷载、100%荷载、120%荷载、卸载后。局部位置和支架变形过大现象,应立即停止加载并卸载,及时查找原因,采取补救措施。
⑶沉降观测
①测量仪器:支架上点采用全站仪膜片测量 ,地基测量采用水准仪测量。
②测点布置: 桥梁中跨支架设5个观测横断面,即在2个支墩、15m临时跨的跨中、满堂支架的跨中、桥墩处设置;边跨满堂支架设5个观测横断面,即在边跨支架的1/2、1/4和桥墩处设置。每个断面设10个点,即基础5个点,支架5个点(与基础点位置相对应底板位置)基础点位用红油漆标识,支架上点位采用在架顶设置反射膜片。
③观测成果:沉降观测数据如实填写在沉降观测记录表上,计算出支架弹性压缩量及基础沉降量,支架的弹性压缩结果用于支架预高设置(底模预高),绘制加载-支架沉降曲线。
3.结语
⑴软土地基通过换填三七灰土,硬化15cm厚混凝土作为支架基础,地基承载力满足的施工需要,取得了较好的效果。
⑵跨立交桥部分采用贝雷梁结构、施工简便安全,主跨连续梁施工对下穿公路桥梁影响小,安全风险低。
⑶石马坟连续梁采用膺(支)架法施工,施工周期缩短,质量得到了保障,工程进度明显加快,取得了一定的经济效益。