软弱地基大跨度悬灌梁0#段临时锁定施工技术

张印来

摘 要:滨海地域软弱地基大跨度悬灌梁0#段临时锁定支架结构设计及预压施工技术研究。

关键词:软弱地基大跨度悬灌梁0#段临时锁定施工技术

中图分类号:U451 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0091-02

1 工程概况

松寿头特大桥位于广东省陆丰市滨海区域,桥全长1324.316m,桥址范围内为水塘,其中以(60+100+60)m变截面预应力混凝土连续箱梁上跨深汕高速公路,该连续梁0#段顺线路长14m,中部高6.9m,施工难度较大,且距0#段梁头距高速公路较近,施工时对高速公路行车有较大的安全隐患。

2 主墩0#段梁部临时锚固施工

中墩顶部梁段采用4根(2根/墩侧)φ1250钢管柱临时锚固措施。钢管柱底部采用30根Φ32钢筋与墩承台固结;顶部采用30根Φ32钢筋与梁体固结,钢管柱内灌注C40混凝土,梁体底处采用C40硫磺砂浆,硫磺砂浆内设电阻丝。墩身同侧钢管柱间距5.0m,墩身两侧钢管柱间距7.45m,待边跨合拢后拆除临时支座时,将电阻丝通电升温,使硫磺砂浆的硫磺燃烧消除,再割断连续梁、临时支座、墩顶的预埋钢筋,使钢管柱与连续梁完全脱离,实现临时固结的解除。将混凝土凿除干净,割断钢筋要对称均匀,缓慢进行,防止梁体受到震动,使梁部安全落到永久支座上。

3 0#段现浇梁施工

据设计图,0#段采用墩顶支撑、墩旁支架辅助施工。0#段立模板前,依据施工图纸中支座布置图将永久支座按照设计高程安装到位,其高度应控制在:上部安装0#段底模后的模板面高程大于设计高程一定距离,该距离经试压核实,且须保证上部悬灌梁在边跨合拢前永久支座不受力。

3.1 0#段临时锁定支架设计

3.1.1 地基处理

该墩位于池塘内,施工前首先采用排水换填的方法将施工场地推平、碾压,采用级配碎石硬化满足现场平整度硬度施工要求。承台外临时钢管柱采用φ400PHC预应力管桩作为基础,单桩按照承载力150T控制,按最后三震(每震10锤)均不大于1cm控制,墩单侧设6根预应力管桩,桩顶施作1200*600 C20混凝土条基。基础四周采用草袋围堰按照1:1做好防护,并做好地面排水设施,同时做好地基排水,防止雨水或砼浇注和养生过程中滴水对地基的影响。

3.1.2 支架结构设计

25# 26#墩的0#段临时固结通过设置临时支座来实现。临时支架承台上钢管柱置于墩两侧,钢管柱采用4根φ600 δ=10钢管和2根φ1250钢管(墩单侧),钢管柱底部通过连接钢板与承台预埋钢板螺栓连接,保证钢管柱的固定。承台外临时支架钢管柱布置形式同承台上布设,其基础采用φ400 δ=80预应力混凝土管桩,为防止预应力混凝土管桩被截断,在预应力混凝土管桩内布设通长钢筋笼(8根Φ16钢筋)灌注C30混凝土。钢管柱上部横向焊接2根工50a工字钢(并采用连接铁焊接成一体),形成横梁。横梁顶部采用工50a工字钢(间距0.5m)作为纵梁支撑梁底模(其中腹板下各布设3根纵梁)。墩顶采用工50工字钢焊制方格型(30cm*50cm)平台,平台顶部均布工12.6工字钢(间距20cm)。用于承受0#段的墩顶梁体重量。

3.2 0#段临时锁定支架预压

本连续梁0#段支架结构体系,通过简化受力荷载,模拟混凝土浇筑时,支架所受荷载情况,采用砂袋、钢材代替预压荷载。对该连续梁0#段进行支架预压试验,根据结果确定施工预拱度,进行高度调整。

3.2.1 加载荷重及加载方法

在0#段(边跨现浇段)支架搭设完毕,梁底模及侧模安装好后,采用砂袋或钢筋对支架进行预压,检验支架的承载能力、强度、刚度、稳定性等情况。消除支架及地基的非弹性变形,同时得到支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。预压分跨进行,重量为箱梁重量的130%(图1、图2)。

(1)加载荷重计算及布置。由于底模及侧模安装完成后,不安装内模,即进行预压,所以箱梁加载荷载确定为(梁体砼的重量+内模重量+施工活载)*1.3。内模重量为3t/m,端模重量为3t。0#段、边跨现浇段预压荷载及布置见附件“荷载计算表及荷载布置图”。

(2)加载方法。加载时采用分级加载方式:0→30%→60%→100%→130%,分级加载时采用磅秤精确计量,按荷载布置图所示的荷载进行加载,采用吊车配合人工吊装。在堆载过程中按照施工过程中混凝土浇筑顺序(先两端、后中间,先底板、再腹板、最后翼缘板、顶板的顺序)进行钢筋及砂袋及钢材的堆码。

3.2.2 预压观测

0#段支架平台搭设完毕后,在0#段最外端底模设置左、中、右三个观测点,在墩顶直线段与斜直线段交界处底模设置左、中、右三个观测点,在两排钢管柱中部底模设置左、中、右三点,第一排钢管柱顶底模左、中、右设置三个观测点,墩中心底模设置左、中、右三点,共27个观测点;在每根钢管柱顶设置一个观测点,共24个观测点;在承台及条形基础对应每根钢管柱附近设置1个观测点,共24个观测点。

边跨现浇段支架及模板安装完毕后,在墩顶处底模上设左、中、右三个观测点,每排钢管柱顶底模设置左、中、右三个观测点,在两排钢管柱中部底模处设置左、中、右三个观测点,在靠近合拢段的端部底模上设置左、中、右三个观测点,共计15个观测点;在每排钢管柱上设置1个观测点,共计16个观测点,在每根钢管柱对应的承台和条形基础上设置1个观测点,共16个观测点。

在加载预压之前测出各测量控制点标高,并做好记录。按以下规定的观测频率进行观测,观测支架的变形量。加载至30%后,每2h观测一次,做好记录,如连续两次观测沉降量差不超过2mm,认为沉降趋于稳定。经监理工程师同意后,可进行第二次加载至60%,每2h观测1次,如连续两次观测沉降量差不超过2mm,认为沉降趋于稳定。经监理工程师同意后,进行第三次加载至100%,每4h观测一次,如果连续两次观测沉降量差不超过2mm,可以认为沉降趋于稳定。经监理工程师同意后,可加载至设计荷载的130%(即荷载分布图所示的荷载重量),待24h后对各高程控制点进行测量。直至每日沉降量小于1mm,可视为稳定(观测日期不得少于2d),经监理工程师同意,可进行卸载。卸载按与加载过程相反的分级方式进行:130%→100%→60%%→30%→0。每卸下一级荷载,均对所有测点进行一次测量,并做详细记录,在数据分析时与加载时的挠度数据进行比较。

卸载完成后对所有螺栓、销轴等连接部位重新进行一次全面检查、紧固。

3.2.3 观测数据的整理

预压完毕后,根据观测计算得出的支架弹性变形数值,考虑预拱度,调整梁底立模标高,然后再开始绑扎钢筋、灌注混凝土等作业。

布载结束后立即进行观测各测量点的标高值H2,并做好相应的记录。维持布载24h后、卸载前测量各测量点标高值H3。卸载后测量出各测量点标高值H4,此时就可以计算出各观测点的变形如下:

非弹性变形f3=H1-H4。通过试压后,可认为支架、模板、方木等的非弹性变形已经消除;弹性变形f2=H4-H3。根据该弹性变形值,在底模上设置预拱度,以使支架变形后梁体线型满足设计要求。另外,根据H2和H3的差值,可以大体看出持续荷载对支架变形的影响程度。考虑到各施工阶段的恒载、预应力和混凝土的收缩、徐变产生的挠度累计,0#段的底模立模标高可按下式计算:

H=Hs+f2+fs(0#段墩顶直线段消除塑性变形后,立模标高为设计标高,该公式计算结果为斜直线段与1号段交界处梁底设计高程,其余部分按此高程顺接至直线段

其中:Hs=底模设计标高;

f2:通过预压得出的支架系统弹性变形值;

fs:施工阶段的恒载、预应力和混凝土的收缩、徐变产生的挠度累计之和;

3.2.4 预压产生的沉降的调整

预压前,将0#段墩顶直线段部分底模高程提高5mm,斜直线段最外侧钢管柱处底模高程提高3cm,其余部分与直线段顺接,以此消除因预压产生的沉降;预压前将边跨现浇段墩顶部分提高5mm,第一排钢管柱上底模高程提高2cm,第2排钢管柱底模高程提高3cm。预压后,采用工字钢上加垫、或抽换钢板的方式调整0#段及边跨现浇段底模至计算的立模高程。

经现场试压该0#段临时锁定支架弹性变形为4mm,塑性变形为3mm,强度刚度稳定性均能满足施工要求(表1)。