跨河大跨度连续梁桥支架现浇施工阶段地基处理技术

徐肃，高贵元

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 工程概况

跨河大跨度连续梁桥通常采用悬臂或支架现浇施工。对于支架现浇施工，地基处理的方法及质量直接影响到连续梁桥施工过程中的安全及成桥后的线性。本工程位于京沪高速铁路丹阳至昆山特大桥无锡东桥段中，为跨越张塘河的连续梁桥，采用支架现浇工艺，本文研究与论述了该连续梁桥的地基处理施工工艺。

1.1 地质条件与地理位置

一般地段上部为粘土或粉质粘土，下部为粉粒，其标高及层厚如图1所示。

图1 设计地质柱状图

该梁桥与张塘河斜交，夹角为62°。张塘河属于锡甘线航道，现状是等外级航道，规划五级航道，张塘河水面宽41.3m，京沪高铁方向斜长为45.9m，张塘河水深3.5m左右，水流很缓。该连续梁为（40+72+40）m三孔预应力混凝土连续箱梁桥。梁体为单箱单室，变高度、变截面结构，全桥箱梁顶面宽12.0m，底宽6.7m，顶板厚0.4m。按折线变化，中支点截面中心梁高为3.60m。现浇箱梁设计通航净高为5.5m。布置图如图2所示。

图2 现浇箱梁布置图（单位：m）

1.2 气象条件

该地区冬季较冷，主要集中在11月至次年3月份，平均最低气温为0.5℃，夏季炎热，主要集中在6—9月份，平均最高气温31.6℃，雨季主要集中在5—9月份，由于该地区距离沿海较近，偶尔台风袭击。

2 地基加固处理

跨河大跨度连续梁桥通常采用悬臂或支架现浇施工。本工程采用支架现浇施工，因而地基的承载力、沉降变形是保证桥梁施工安全的前提。

该连续梁最重荷载位于主墩支点段的腹板，此处梁高为6.228m，腹板厚度为90 cm，因支架间距为30 cm×60 cm，所以取面积为0.18m2（30 cm×60 cm）的梁进行荷载计算。计算综合荷载为：211.56 kPa。根据现场情况对整个现浇梁段地基分两种处理方式，然后再在其上统一铺设1层混凝土板。

2.1 河岸原土地段地基处理方式（214～215号墩段、216～217号墩）

由于一般地段第1层为4.5～6.0m厚的粘土或粉质粘土，经综合分析，采取灰土换填垫层法处理地基。

灰土地基换填处理深度150 cm，灰土分层厚度为30 cm，分层碾压，压实度达95%，并采用轻型动力触探法测承载力达到235～245 kPa。

2.2 215～216号河道地段地基处理方式

填筑河道作为支架平台没有现成的理论和方法可套用，且每条河的河道有其独特形态特征、地质结构。工艺性试验至关重要，我们选择张塘河一条支流宽5.6m、水深2.3m，两边筑坝截流6m进行工艺性试验。填石材料选择60～110MPa的石料和15～30MPa的山皮石，粒径5～40 cm。在6m范围内均匀布设6个监测点，并测量每个监测点的高程。将块石推入河中，抛石高出水面30 cm，宽度3.5m，坡度在1∶1.5左右。用压路机碾压速度在2～3 km/h，频率为30 Hz左右。先静压一遍，再震动碾压。待碾压顶面不再下沉时，测量每个点的标高及沉降差，每碾压一遍测量各个点的标高，并计算相邻两次碾压后沉降差，沉降差小于2mm为止（记录各碾压遍数下的沉降差见表1）。其后开始进行沉降观测，沉降观测3 d各点沉降在2mm内可进行后续施工。经过上述填筑试验在碾压8遍后可达到密实。将水抽干，此时坡度在1∶2.5左右。抽检破碎石料在21MPa以下。

表1 各碾压遍数下的相对沉降差 mm

根据试验分析，确定填筑施工顺序为：填筑施工便道→填筑支架平台→反开挖安装过水钢管及回填→打护岸木桩及做护岸→支架平台整平碾压→沉降观测5 d→浇筑支架平台钢筋混凝土层。

（1）填筑施工便道：顺张塘河两岸相应位置填筑施工便道，采用山皮石填筑，将两岸的施工便道联通。便道的顶面标高2.797m比张塘河水位高100 cm，宽度为10m，并采用振动压力不小于50 t压路机碾压密实。

（2）填筑支架平台：张塘河河床淤泥少，采取抛石挤淤方法填筑，将块石卸在河中施工便道的高铁方向侧，采用推土机将块石推入河中，抛填块石要求均匀，块石粒径5～40 cm，料石强度≥60MPa，边抛石块边推平碾压，抛石高度为出水面30 cm左右即可，在施工过程中，石块间的空隙采用山皮石填满，并碾压密实，压路机强震压力不少于50 t，反复碾压加入的块石，压实后达到表面无明显的轮迹后，再填筑山皮石，最大粒径不得大于15 cm，填筑压实顶面标高为2.797m，并采用重型振动压路机碾压，直到碾压密实为止。采用施工工艺参数和沉降差双控，碾压遍数不得少于8遍，且沉降差小于2mm。

（3）反开挖安装过水钢管及回填：在张塘河的中部设置3道过水圆管，圆管采用直径为700mm，壁厚为12mm的钢管，每道过水圆管中心距离为5m，每道过水圆管长为21.5m，安装就位，回填级配碎石并压实。

（4）打护岸木桩及做护岸：打设防护木桩，木桩采用圆落叶松，直径为30 cm，长为7m，木桩采用挖掘机压入，木桩入河床为3.0m，木桩间距1m，木桩纵、横向采用φ8圆钢拉紧。贴木桩放入竹排，并将竹排与防护固定在一起，最后采用山皮石将两侧边坡缺口填筑至支架平台高度，且碾压密实。

（5）对支架平台的沉降监测：在支架平台顶面选取3个断面（河中线，距河中线20m处），在梁部位每个断面做3个沉降测点，每天监测平台的沉降值，连续监测5 d时间。当确定沉降稳定后方可浇筑钢筋混凝土硬化层。

2.3 铺设混凝土板

由于南方雨水较多，且为连绵阴雨，地基长期处于高含水量状态，严重影响地基承载力和变形量。箱梁支架的集中荷载大（最重21.2 t/m2），地基受力不均匀易产生较大沉降变形。鉴于上述原因，为了达到防水和均布荷载目的，在处理层顶浇筑10 cm厚C20素混凝土板，混凝土板横桥向宽度为14.2m。顺桥向设置两条钢筋混凝土梁加强腹板部位，在箱梁腹板对应位置布置，梁宽为120 cm，梁高为30 cm，梁顶与混凝土板顶齐平。混凝土板顶面横向单侧留排水坡，使水往高铁线路左侧排出，并在混凝土基础左外侧2m处设顺桥向排水沟。

3 质量控制

（1）灰土段：施工前检查原材料（如灰土的土料、石灰）以及配合比、灰土拌匀程度。

施工过程中检查分层铺设厚度、分段施工时上下两层的搭接长度、含水量、压实遍数等。

每层施工结束后检查灰土地基的压实度。灰土处理施工结束后，检验灰土地基的承载力。

（2）填石段：石料强度满足要求，填料级配组成合理，严格按照施工方案施工，注意碾压速度、频率，碾压遍数及沉降差双控。

4 地基承载力与变形检验

整个施工板块处理完后，采用堆载预压法（1.2倍梁重）检测地基的承载力和沉降变形。

4.1 加载

按荷载总重的0→25%→50%→100%→120%→100%→50%→25%→0的顺序进行加载及卸载，并测得各级荷载下的观测点变形值。预压时各点载重要均匀对称，防止出现反常情况。

4.2 沉降观测

预压前测量原始标高（支架顶标高为H0、地面标高为h0），预压过程中每天观测1次，直至连续3 d的累计沉降值不大于1mm时，方可认为预压稳定，此时测量各沉降观测点的标高（支架顶标高为H1、地面标高为h1），然后才可以卸载，并测量卸载完后各沉降观测点的标高（支架顶标高为H2、地面标高为h2）。

支架预压的总沉降量：

灰土换填处理处最大沉降量为10mm，最小沉降量为6mm，平均8mm；填筑河道处最大沉降量为17mm，最小沉降量为14mm，平均16mm。

地基预压的总沉降量：

灰土换填处理处最大沉降量为4mm，最小沉降量为2 mm，平均3mm；填筑河道处最大沉降量为最大沉降量为11mm，最小沉降量为8mm，平均9mm。

支架变形量（包括弹性变形和非弹性变形）：

灰土换填处理处平均变形量为5mm；填筑河道处平均变形量为7mm。

支架弹性变形量：

灰土换填处理处平均变形量为3mm；填筑河道处平均变形量为5mm。

经观测，取得支架变形量及地基平均沉降量，依据此数值调整预抛值，使成桥后的线性符合要求。

5 结语

无锡东桥段跨张塘河（40+72+40）m连续梁地基处理施工工艺经过施工过程及成桥后的线性实测是可行的。

（1）对松软地基要进行地基承载力验算，加强处理过程控制。

（2）对重荷载部位设置地梁加大承载力，南方多雨地区要做混凝土垫层。要设置垫木使分布应力是整体受压，防止水的浸泡。

（3）填筑河道做为支架平台，要进行工艺试验，确定材料、工艺参数，加强过程控制。

（4）对架体要进行超载预压，对地基与支架进行变形动态监控分析，并根据监控结果调整预抛值。

[1] GB50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[2] TB10035-2006，铁路特殊路基设计规范[S].

[3] TB10002.5-2005，铁路桥涵地基和基础设计规范[S].