现浇箱梁支架预压及沉降观测

刘思勰

（莆田市交通投资集团有限公司， 福建 莆田 351100）

1 工程概况

福建省普通国省干线公路联十一线（莆田境）涵江江口至仙游枫亭段工程A9标段全长3.419 公里，是福建省“八纵十一横十五联”的重要组成部分。度田互通是主要的控制工程。度田互通共设有14 条匝道。其中D 匝道现浇共4 联，最大的跨径36 米，最小的跨径29.56 米，该现浇连续箱梁采用管桩基础钢管柱贝雷梁支架施工。

2 支架搭设

2.1 PHC 管桩锤击沉桩法施工工艺：

工艺流程：测量桩位→机械就位→吊桩插桩→桩身对中→锤击沉桩→接桩→再锤击沉桩→再接桩→送桩→停锤

2.2 支墩基础施工

根据设计平面图，用全站仪及钢尺放出条形基础位置，条形基础采用在PHC管桩顶浇筑100*100cm 帽梁，采用C30 钢筋混凝土。PHC 管桩顶伸入桩帽梁10cm。为确保PHC 管桩及钢管立柱的稳定，帽梁布置钢筋笼（具体钢筋笼布置图见图4/5）。帽梁钢筋伸入PHC 管桩空心内用6 根φ16 的螺纹钢和φ12 箍筋加工成直径27cm，长1.5m 的钢筋笼伸入管腔内，桩顶锚固筋长75cm，加工成蘑菇形伸入桩帽梁内，与基础梁一起浇混凝土。

2.3 钢管柱施工

贝雷架下部采用φ529 钢管作为支撑立柱，管壁厚10mm。将所受荷载传递到混凝土帽梁，然后传递给钢管基础。为保证钢管立柱受力均匀、平衡传力，须保证钢管在铅垂状态下立于帽梁上，管柱底部布置75cmx75cmx1.2cm 的钢板，进行水平调平及增加受力面积。帽梁浇筑前提前放出钢管柱底钢板位置，并提前在钢板位置四周预埋Φ16 钢筋头用于固定柱底钢板，单根钢筋长25cm 其中伸入砼15cm。

2.4 工字钢枕梁

在钢管支墩卸落装置上安装2 根45cm 工字钢作为枕梁。

2.5 贝雷片纵梁

在横向工字钢顶面架设片贝雷梁作为纵向主梁，贝雷梁先提前进行拼装，贝雷片纵梁2 片一组，腹板区间3 片1 组，用45cm 支撑拉杆连成整体为一组，分段吊装后进行对接。

2.6 16#槽钢横梁

按设计的纵横坡比，调整好稳固好贝雷片，然后再贝雷片上安装16#槽钢，按50cm 间距布置。

2.7 纵向方木

16#槽钢横梁上铺设纵向10×10cm 方木，铺设时要防止纵向方木接头处出现“探头”木，方木按20cm 间距布置。

3 支架预压

3.1 现浇梁段的现浇支架预压是现浇梁施工的重点。对支架进行预压，以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响，测量支架的弹性变形的实际数值，作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考；检验支架的受力稳定情况，确保支架的安全。为保证箱梁施工安全、质量，需预先进行支架的压力测试。

3.2 支架预压是支架安装于固定位置，进行量化的加压，并根据压力值观测支架的形态变化，同时进行记录，监测支架在压力下由弹性和非弹性所导致的变性情况，根据观测获得实际数值。具体步骤如下：

3.21 首先要进行支架预测试。

预测试可以帮助工作人员了解支架的相关参数，并最大程度的降低由非弹性变性导致的建筑安全问题，同时降低地基不均匀沉降的可能性。

预测试时，首先确认支架的安装完好，然后根据箱梁砼重量分布情况，将预先准备好的梁跨荷载120%压力放置于安装完好的支架上，进行压力测试。同时，在压力测试时，应注意观察支架没有产生异常的变性。由于箱体存在纵坡和横坡，用水袋做荷载预压稳定性不好，安全性不可靠，本预压采用沙袋预压，选用1.5-2T的吨袋，沙袋需要进行准确的重量测算，需保障沙袋在使用过程中的完好，沙袋要进行防漏和防雨的保护，以免影响测量结果。堆载预压荷载按设计要求分级进行，即50%、80%、100%和120%的重量梯度进行加压，加压时，竖向应按照建造时的混凝土浇筑顺序进行，横向为从结构中心线向两侧施压。

3.22 支架预压：

预压材料可以选择沙袋与水袋相结合的方式。在加压之前，应检查基础设施的牢固情况，确定观测网及观测点设置完成。根据支架的各方面参数来设置可以充分检测的荷载，同时，有些由其他因素引起的压力增大，应该提前进行计算，从而使重量可以完整的检测到支架的弹性压力等所需指数。为了方便最后对于观测网的拆卸，可以预见设置钉铁立钉尺，这样的设施同时也方面观测点相关系数的测量。根据荷载的重量分布，在观测点进行定时的测量。

预压实际范围不应过小，避免小范围的加压，正常应大于混凝土结构的实际投影面宽度。保证纵向及横向的加压顺序是按要求进行。同时要注意不均匀沉降的产生。沙袋按预压重量要求吊至支架上后，应用防雨布进行覆盖，防止雨水浸入沙袋，增加过大负荷，造成支架坍塌。

4 沉降观测

4.1 为了掌握支架和沉降情况，预压前测出各测量控制点的标高，分别在翼缘板底、梁底L/2、梁底边及支架底部相应位置设置沉降观测点，控制点沿桥梁纵向每5m 一个断面。

图12 面观测点布置示意图

图13 面观测点布置示意图

4.2 进行沉降观测主要有六个部分，分别是：加载压力前的观测、加载50%荷载时的观测、加载80%荷载时的观测、加载100%荷载时的观测、加载120%荷载时的观测、和荷载全部去掉后进行观测。加载不同荷载时，均需每2 小时观测一次，在日平均沉降值＜2mm 时，按照上述顺序进行下一步加载。每次测算需要进行三次重复测算以保证准确度，同时进行完整的记录。在加压超过24 小时，同时达到了日平均沉降值＜2mm 的标准后可以进行荷载的卸载。需要注意的是，观测时，应随时观察支架的情况，若有问题发生，进尽快停止加载，并采取相应的支架加固措施。具体实际情况中可能出现的问题有：沉降速度过快，支架发生开裂或钢管发生侧弯的现象，变性过大甚至产生断裂。这些现象的出现可能会导致一系列安全事故的发生，应该及时找出原因。卸载时要注意由压力不均可能会导致的损耗，需结合人力和卸载工具进行施工。预压时需要观测的数据主要有：地基钢筋混凝土帽梁沉降、支架沉降、箱梁底板高度沉降、卸载后顶板可恢复量。

4.3 根据以上数据可以得出支架的弹性变性数值及非弹性变形数值，这些参数可以对后续建筑设计的各方面提供有利参考。

4.4 进行预压时需要检测的数据包括：未加压时；每次加压后；加压后每两小时；

卸去压力6 小时后的监测点标高。

4.5 支架检测记录及相关的计算应该满足以下要求：

（1）确定支架监测网中各监测点的未加压高度；

（2）每次加压后，再次测量各监测点的标高，根据初始数据计算沉降量；

（3）各阶段压力加载完成后，每两小时定时测量各监测点的标高，保证最终数值未监测网中的监测点24h 内沉降小于3nm。

（4）在各步骤完成并卸载6h 后，再次测量各监测点标高，综合上述数据测算支架的弹性变性及非弹性变性参数。

5 预压卸载：

预压完成进行卸载：预压加载与卸载顺序，按堆载的0、50%、80%、100%、120%、100%、80%、50%、0。逐级卸载完成后，每隔6h 观测各控制点标高持续一天，以便求得支架和地基的弹性变形量（卸压后标高-持荷后标高），支架和地基的非弹性变形量=总沉降量（即支架持荷后的稳定沉降量）-弹性变形量。加载120%后，可以通过初始监测数据后卸载前的监测数据来确定压力对支架的影响程度。

6 预拱度计算与设置

跨中预拱度：δ＝δ1+δ2+δ3+δ4+δ5

在这一计算式中,δ1

其中，δ1 为支架卸载后由上部构筑自重及活载一半产生预应力的挠度上拱效应；δ2 为支架在荷载作用下的弹性压缩；δ3 为支架在荷载作用下的非弹性压缩；δ4 为支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷；δ5 为由混凝土收缩、温度变化引起的挠度。预拱度因各联地基变化、支架高度、梁体跨径不同而分别计算得出。

预拱度值按设计要求留设，如设计无明确预拱度值时，可根据相同跨经验预拱度值取3cm，并按二次抛物线分配：

式中，δx—距左支点x 的预拱度值；x—距左支点的距离；L—支墩跨长。

7 支架预压安全注意事项

(1)患有下列病不能从事高处作业及架设作业：如心脏病、高血压、贫血、癫痫等，作业人员需定时进行体检。

(2)预压之前对全体预压施工人员进行班前讲话和安全技术交底，让每一位施工人员熟悉和明知施工中的安全控制要点。

(3)对机械操作人员进行安全教育，尤其是吊车司机要服从现场指挥人员的指挥起吊，严禁歪、拉、斜进行起吊沙袋，控制起重吊车大臂的专项速度和方向，沙袋重物的高度等。

(4)在摆放沙袋的过程中应控制沙袋的摆放，上下沙袋交错紧压摆放，控制沙袋周边的摆放整齐度，沙袋与沙袋之间应密，相贴牢固、控制好每一层沙袋，每一层沙袋表面大致成一平面，以利于上一层沙袋的稳定。

(5)专人注意观察加载过程中支架的变形和稳定情况，采取仪器与现场专人进行观察的方法，发现问题及时作出停止施工的要求。

(6)在卸载过程中应自上而下水平进行沙袋的卸載，卸载应逐层进行卸載，严禁一层沙袋未卸载完从旁边卸载第二层沙袋，严禁从底部抽取沙袋的方法进行卸載。

8 结语

在检验支架整体受力性能方面，我们发现用支架施工法中的预压可以有效的对其进行检验。能够有效的控制变性的范围，并保证了外观的完整性。预压后可基本消除非弹性变性的可能。为了确保工程质量，我们要在工程当中着力分析支架的特殊性，并且还需要对其采取相对应的技术措施。除此以外，支架预压也能够提高结构的安全性，能够避免类似于支架倒塌的事故发生。