浅谈如何在旧桥上设置满堂支架基础

光军伟 孙超

【摘 要】随着社会主义市场经济的快速发展，我国桥梁工程也得到了极大的发展。预应力连续现浇箱梁的支架方式、施工工艺多种多样，本文主要论述了新建桥梁搭设支架时，需要在既有桥梁上搭设支架时，针对支设门架跨度太大、既有桥梁无法承受较大荷载时、无法采用挂篮施工等其它特种施工工艺时，如何处理满堂支架基础的施工工艺进行了研究。

【关键词】钢管柱 贝雷架 大跨度 重荷载

1 引言

郑州市中州大道南北延伸高架桥第27联（ZP77～ZP80墩），为变截面连续箱梁桥，全长146m，跨径组合为39m+68m+39m。箱梁高2.5～3.8m，顶板宽39.30m，底板宽31.7m，单箱8室；箱梁断面底板厚22～90cm、顶板厚22～40cm、腹板厚50～75cm，翼板厚度为20cm。中横梁宽3.0m，端横梁宽2.0m。该箱梁桥跨越魏河桥修建，设计采用支架法现浇施工，需要在既有魏河桥上搭设支架（如左图1所示），既有桥梁桥面净宽23m，上部结构为4×10m 预应力混凝土空心板；下部结构为四柱式排架墩台，钻孔灌注桩基础。

2 支架搭设的难点

（1）桥位处魏河河道断面为复式断面，河底比降为1/2600，河道底宽15m，河底高程83.20m，主槽一级边坡1：3，滩地宽5m，滩地以上边坡1：3，施工时的夏季水位较高，且防汛要求，不得使用断流河道，因此不适合搭设支架。

（2）主线桥第Z-U27联跨越魏河桥修建，尤其ZP78和ZP79之间的跨越老魏河桥，支架体系不能坐落在原始地表上，需在魏河河道里打钢管桩，钢管桩上搭设贝雷片，贝雷片上再搭设满堂支架，且该跨支架需在不同高程和不同建筑物上进行搭设，施工难度较大。

（3）由于该桥设计年代较早，运行时间较长，已经存在一定的损坏，但不影响使用。新建桥梁建成通车后，既有桥梁还要做为地面道路的一部分继续运行，因此如何在保证既有桥梁安全的情况下，完成上部桥梁施工是本工程的难点问题。

3既有桥梁状况分析

中州大道魏河桥修建于1989年，桥梁设计荷载等级为汽—超20，挂—120，为了检验桥梁的承载力，我们对上部结构、下部结构、支座三个方面进行了外观检查，同时从钢筋混凝土氯离子含量、钢筋保护层检测、钢筋修饰电位检测、混凝土碳化深度、混凝土强度等五大方面的桥梁材质状况进行了检测，具体检测结果如下：

（1）外观检测结果：上部结构主要病害表现在部分空心板底箍筋较严重锈蚀、混凝土剥落，部分空心板有纵向裂缝、缝宽超限，板缝混凝土多处脱落、渗水析碱。下部结构主要病害表现在墩台帽多处渗水析碱；立柱表面风化、露石；盖梁钢筋锈蚀严重，混凝土大面积剥落。支座普遍老化。

（2）桥梁材质状况检测结果：氯离子含量百分比为0.53-0.68，评定标度值3， 有可能发生钢筋锈蚀；钢筋保护层本次调查采用电磁无损检测方法，对该桥空心板底部进行测试。根据测量部位实测保护层厚度特征值Dne与其设计值Dnd的比值，可知混凝土保护层厚度对空心板钢筋耐久性有较大影响，对盖梁也有较大影响。混凝土碳化状况检测采用在混凝土新鲜断面观察酸碱指示剂反应厚度的方法，实测盖梁和空心板底最大碳化深度大于6mm。

（3）根据对桥梁外观、检测检查，可以得出以下结论：

1）魏河桥中幅病害较多，总体技术状况评定为三类，东西幅桥梁病害较少，总体技术状况评定为二类。

2）中幅桥梁上部结构主要病害表现为：空心板底箍筋较严重锈胀、混凝土剥落，部分底板存在纵向裂缝，存在析碱现象；板缝混凝土多处脱落、渗水严重。

3）中幅桥梁下部结构主要病害表现为盖梁较钢筋锈蚀严重，混凝土大面积剥落。

4）中幅桥梁下部结构承载能力检算系数取1.09，承载能力恶化系数为0.12。

（4）既有桥梁的承载力计算。根据原定施工方案，施工阶段既有桥梁上部空心板不参与结构受力，因此本次验算主要针对下部结构的承载力。下部结构承受的荷载包括原桥上部结构自重及贝雷梁传递的施工荷载，其中恒载包括：

1）一期既有桥上部结构自重g1 ，空心板自重、桥面铺装8cm、防水混凝土9cm沥青混凝土。

2）箱梁施工支架、内模、贝雷梁等自重g2：包含内模及支撑、面板次楞自重、主楞、支架自重、贝雷梁及工字钢自重。

3）箱梁自重g3：既有桥主要承受现浇箱梁中间6个箱室的自重荷载。

4）施工可变荷载：振捣砼荷载、施工人员及设备荷载。

5）荷载组合：本次检算荷载组合取基本组合。

6）下部结构承载力计算结果。

桥墩桩顶最大竖向荷载P1=4325kN，桩身自重与置换土重差P2=222kN，最大竖向荷载P= P1+P2=4547kN。经计算单桩轴向受压承载力满足要求。

（5）既有桥梁加固措施。1）既有桥梁下部结构盖梁承载力不满足要求，钢板加固的材料厚度为6mm，宽10cm，间距20cm，位置布设于每个墩顶两侧剪力最大处。2）在施工过程中加强对老桥的巡检，对典型病害进行跟踪观测。

4满堂支架基础

4.1 桥梁两侧绿化带施工

对既有桥梁两侧的绿化带采取换填处理，绿化带腐殖土开挖至距离中州大道中间道路路面40cm处，振动碾压实，硬化处理采用20cm的级配碎石，20cm的C20混凝土。工艺原理为沿既有桥梁纵向外侧搭设钢管桩基础，并设置纵向贝雷梁连接，横向连接通过在盖梁顶部设置横向连接贝雷梁盖梁，满堂支架基础采用在既有桥面上方局部架空布设贝雷梁架做为基础。

4.2 纵向贝雷梁设置方式

纵向贝雷梁基础采用钢管桩进，东侧按纵向间距5m设置11排共22根，东侧桩与桩之间中心横向间距为3.6m；西侧钢管桩布置高度与老桥下面的钢管桩布置不在同一个平面上，因此西侧按纵向间距2.5m设置17排共34根，西侧桩与桩之间中心横向间距为3.0m。

钢管均采用钢板厚度为8mm，直径为529cm的钢管桩，入土深度要求达到12m（现场以90振动锤不能再进一步深入为止）。用震动法沉桩，达到标高后，用气割割平，向管内填砂灌水密实至管顶。调整桩的接长部分至同样的标高（东侧11排钢管与老桥中间4排钢管标高一致），钢管之间设置斜撑连接，斜撑采用两根16的槽钢背靠背连接牢固，形成剪刀撑。再在每根桩顶设置600mm×600mm×20mm法兰盘，法兰盘与钢管之间焊接牢固。法兰盘上放置双I45工字钢做帽梁并设置限位装置，帽梁上部同样布设贝雷桁架。

在钢管桩上部设置横梁（双45工字钢），横梁上搭设顺桥向贝雷架，贝雷架上设置分配梁（16工字钢）与横向贝雷梁连接。

4.3 横向贝雷梁及支撑基础设置方式

横向利用既有桥梁的梁板及以下结构做为基础，在其上直接铺设贝雷梁，贝雷梁的纵向间距3m-5m，两端架设至纵向贝雷梁上，贝雷梁的与既有桥梁的腹板对应点安装传力钢管，避免桥面板受力，传力钢管的数量和间距对应腹板设置，贝雷梁顶部设置工字钢做为连接和支撑结构。

工字钢（16工字钢）采用纵向搭设，搭设间距结合新建桥梁的满堂支架立杆横向间距来布设，保证每根立杆可以立足与工字钢上，工字钢之间采用大于Φ16的钢筋进行连接，保证工字钢的整体性、稳定性。

4.4 支架基础预压

因既有桥梁外侧的支架基础稳定性和承载能力较好，因此支架预压加载范围只针对本次处理后的基础区域上对应现浇混凝土结构物的实际投影面，预压前应根据箱梁高度，按照支撑架立杆的顺桥向间距计算出箱梁底板、腹板、顶板的重量并附加施工荷载作为预压荷载，预压荷载不小于支架承受的混凝土结构恒载与模板重量质量的1.1倍①。预压区域划分成若干预压单元，每个预压单元内实际预压荷载强度的最大值不应超过该预压单元内预压荷载强度平均值的110%。每个预压单元内的预压荷载可采用均布形式。

主线桥连续箱梁拟堆载值，以跨中纵向50m区域进行堆载预压，监测点的布置为横断面5个点，纵立面长度50m预压，间距10m布设一个监测断面，共7个监测断面。

支架基础体系预压采用加载钢筋法，将计算好重量的9m、12m钢筋吊放在工字钢上。通过与之对应的箱梁结构中的先底板，再腹板，最后堆载顶板和翼板的顺序进行。当纵向加载时，从混凝土结构跨中开始向支点处进行对称布载；当横向加载时，从混凝土结构中心线向两侧进行对称布载。

支架预压分次加载时，应每隔12h对支架沉降量进行一次监测，当平均值小于2mm时，方可进行下一级加载。在全部加载完成后的支架预压检测过程中，当满足下列条件之一时，判定为支架预压合格：

（1）各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm；

（2）各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。

5 结语

通过采取以上措施，本工程的箱梁施工过程中既有桥梁沉降量在3mm以内，未发现任何破坏，达到了设计要求，保证了既有桥梁能够安全、可靠的后续运营，同时赢得了建设单位和监理单位的认可、提升了我们的施工技术水平。

参考文献：

[1]《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ/T194-2009.