大跨度连续梁桥支架现浇施工阶段地基处理方法分析

李宝州

摘 要:近些年,伴随着我国大跨度连续梁桥工程建设事业的迅速,大跨度连续梁桥工程的相关施工技术也获得了很大的进步,跨河大跨度连续梁桥支架现浇施工时,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。本文从宁车沽永定新河特大桥区段工程的施工实践出发,在对该工程做概要说明的基础上,然后就该工程支架现浇施工阶段的相关问题进行说明,最后就该工程中的支架现浇施工阶段地基处理方法进行了详细的分析和说明。

关键词:大跨度连续梁桥支架现浇地基处理方法

中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2012)05(b)-0125-01

1 工程概况

1.1 工程简介

新建铁路天津至秦皇岛客运专线设计时速350km/h,本段连续梁位于宁车沽永定新河特大桥DK61+232.04～DK61+409.74里程,上部结构为无碴轨道现浇预应力混凝土连续梁(双线),设计跨度为48m+80m+48m,箱梁为变截面结构,箱梁底板宽6.7m,顶板宽12m,最大截面为6.65×12m,最小截面为3.85×12m,设计采用挂篮施工。主墩(406#、407#墩)桩径为Ф150cm,最大桩长78m,辅墩(405#、408#墩)桩径为Ф125cm,最大桩长55m,为群桩结构形式,基础地质为淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、黏土、粉质黏土、粉砂、细砂土层。主墩承台为三级承台,辅墩承台为二级承台,其中406、407号墩承台为深基坑作业,基坑开挖深度为6.6m,承台埋深约30cm。主墩墩身为双线圆端形桥墩,墩高10m(含顶帽),梁底离地面最大高度12.8m,辅墩为双线流线形圆端实体墩,墩高12m(含顶帽),梁底离地面最大高度11m。本连续梁为跨规划津汉快速路而设,目前规划路正处于堆载预压阶段,暂未施工。

2 工程的支架现浇施工说明

2.1 支架的设计

连续梁采用扣碗式满堂支架,支架顶设纵横向方木分配梁。为了实现支架结构经济合理,根据梁体结构尺寸变化,支架布置随之调整,根据图纸高程计算支架搭设最大高度为12.8m,搭设宽度为14m。

2.2 支架竖向承载力检算

(1)梁高≥5m段腹板支架竖向承载力检算,支架纵横向间距30cm×30cm布置,步距0.6m,搭设宽度90cm,则每平米有11.11根立杆,有18.51个碗扣,每个接头碗口重量1.8kg。支架和方木自重为1.20t/m2,荷载组合为24.618t/m2,荷载折减为20.925t/m2。每根立杆受力为N=20.925÷11.11+0.05(风载)=1.933t＜3t(碗扣支架国标要求),安全系数k=1.55。梁高≤5m段腹板范围梁体自重12.363t/m2小于本范围梁体计算自重17.29t/m2,按纵横向间距30cm×30cm布置,无需进行检算,支架竖向承载力均满足施工要求。

(2)梁高≥5m段底板支架竖向承载力检算,支架纵横向间距60cm×30cm布置,步距0.6m,搭设宽度2.45m,则每平米有5.56根立杆,有9.26个碗扣,每个接头碗口重量1.8kg。支架和方木自重为0.775t/m2,荷载组合为13.27t/m2,荷载折减为11.28t/m2。每根立杆受力为N=11.28÷5.56+0.05(风载)=2.079t＜3t(碗扣支架国标要求),安全系数k=1.44。梁高≤5m段底板范围梁体自重6.35t/m2小于本范围计算梁体自重7.758t/m2,按纵横向间距60cm×30cm布置,无需进行检算,支架竖向承载力均满足施工要求。

(3)翼缘板支架竖向承载力检算,梁体自重1.193t/m2,支架纵横向间距60cm×90cm布置,步距0.6m,搭设宽度2.65m,则每平米有1.85根立杆,有3.09个碗扣,每个接头碗口重量1.8kg。支架和方木自重为0.399t/m2,荷载组合为3.74t/m2,荷载折减为3.18t/m2。每根立杆受力为N=3.18÷1.85+0.05(风载)=1.769t＜3t(碗扣支架国标要求),安全系数k=1.7。翼缘板支架按纵横向间距60cm×90cm布置竖向承载力满足要求。

2.3 支架稳定性计算

考虑风荷载,按照支架纵横向间距按50cm×30cm布置、布距0.6m计算。分别计算风载对支架产生的弯矩影响和应力增加值。风载应力σ计算如下:

基本风压值ω0=0.05t/m2

μ1风压高度变化系数1.46

μ2风载体形系数1.3ψ(ψ=0.087)

水平风荷载标准值Wk=0.7μ1×μ2×ω0=0.7×1.46×1.3×0.087×50

=5.78kg/m2

风载弯矩M=0.85×1.4×Wk=0.85×1.4×5.78×0.3×0.62/10=0.074kgm

σ=M/W=7.4/5.08=1.46kg/cm2=0.146MPa<205MPa

碗扣支架φ48×3.5钢管

A=0.000489m2

N1=0.146×0.000489×1000000=70N=0.007t

按照单根立杆最大竖向承载力受力计算,N总=2.079＋0.007=2.086t＜3t,安全系数k=1.44,支架稳定性均满足要求。

3 工程支架现浇施工阶段的地基处理方法分析

3.1 支架传递应力

底托面积为10×10cm,底面应力为:σ=N总/A=2.086/(0.1×0.1)=2.086MPa

底托传递应力较大,所以支架须支于混凝土基础上,结合现场情况,地基表层采用C25钢筋混凝土硬化。本计算考虑混凝土有足够的刚度,视为一个整体,作用于地基的荷载为均布荷载。

3.2 原状土地基

查桥梁设计图桩基地质资料,地面表层土σ=120kPa,支架通过钢筋混凝土基础传到地面上的应力为2.086×6.7÷1=140kPa,地面原始地基必须进行处理。

3.3 地基处理

地基处理不仅要达到强度要求,还必须满足沉降及不均匀沉降要求,通过上述计算,考虑地基处理如下:第一、对水坑、河道段采用回填山皮石,机械压实加自然沉降方式进行,回填宽度顶面不小于16m,自然放坡,填至两侧与原地面等高。第二、地基换填,清除地基原地面30cm表层土,晾晒后用压路机反复碾压密实,依次换填30cm厚山皮石和15cm厚碎石,用18t压路机碾压密实并检测碾压后的地基承载力,确保不小于150kPa。第三、在碎石层上浇注30cm厚C20钢筋混凝土,为了防止不均匀沉降,加强本层刚度,采用ф14,20×20cm双层钢筋网片,上下保护层各3cm。第四、基础处理宽度15m,以桥梁中线平分。

4 结语

大跨度连续梁桥支架现浇施工阶段的地基处理作为支架现浇施工的核心环节,结合工程的有关数据,在明确地基支架传递应力大小的基础上,做好相应的地基处理工作,是保证工程施工质量的重要手段。