滨海地区软土地基现浇箱梁支架施工技术

杜雪萍

（福州新区交通建设有限责任公司，福建 福州 350000）

1 工程概况

某市一级公路地处东南沿海城市的滨海地区，其主线主路左幅1 号桥起讫桩号ZK9+873.197～ZK10+600.197/ZK10+841.197～ZK11+051.197，桥梁全长937m，桥跨布置为(43+49+40）（钢箱梁）+3×35+4×35+2×（4×35）（预制箱梁）+2×35+2×（3×35）（预制箱梁），其中第十八联（3×35）、第十九联（4×35）、第二十二联（2×35）为现浇预应力混凝土连续箱梁。

根据地质勘查报告及现场踏勘表明，该桥梁施工场地为剥蚀残丘准平原地段，场地现状主要为房屋、菜地、池塘等，地形相对平坦，剥蚀残丘地貌区域起伏较大，地面高程在3.14～19.2m，且场地存在淤泥、淤泥质土等软弱土层以及液化土层，地基承载力低。如何避免软土地基对现浇桥梁支架施工的影响，是该项目施工的重点。

2 箱梁现浇支架结构设计

滨海地区软土最大的特性是在荷载的长期作用下，土体很容易发生蠕变甚至会被剪切破坏，假设现浇梁支架采用一般的满堂支架的结构形式，需要大面积进行地基换填处理，成本较高，且在基础不断发生向下位移的情况下，梁体很容易产生微裂缝，满足不了预应力结构的质量要求。鉴于此种情况，该项目现浇箱梁支架采用CFG 群桩+混凝土条形基础的基础处理形式，基础以上采用钢管贝雷梁组合结构。

该项目现浇箱梁桥宽13.25m，跨径35m，现浇箱梁的面板采用15mm 厚的竹胶板，内模、顶板及侧模采用50×100mm、100×100mm 方木（间距30cm）。底板采用50mm×50mm×2.5mm 方钢（一般区域按照30cm 布置，腹板下按照25cm 布置）+横向分配梁采用Ⅰ10 工字钢@60cm(@表述间距)、底板采用80mm×80mm×2.5mm 方钢（一般区域按照30cm 布置，腹板下按照25cm 布置）+顶托形式@45cm。底部主要支撑结构采用钢管贝雷梁组合支架，每跨两端各设置一个单排临时支墩，中间设置2 个双排临时支墩。

2.1 纵向支撑梁设计

纵向支撑梁采用贝雷梁结构，两片或三片为一组，片与片间采用45 或90 标准支撑架连接，每3m 连接一次；组与组之间采用[10 槽钢剪刀撑连接，每3m连接一次。布置形式为：腹板底部按照45cm 间距共布置3 片，其他底板位置按照90cm 间距布置，局部位置间距可以适当调整，但组与组间距不大于90cm，翼缘板底部布置1 组间距90cm 贝雷梁，与底板贝雷梁的净间距不大于1.2m。布置形式如图1 所示。

图1 布置形式

2.2 钢管支墩设计

临时支墩采用单排支墩和双排支墩两种形式，单排支墩设置在每跨的端部，双排中支墩设置在跨中位置，其中35m 跨径的现浇梁除边墩外，设置两个双排中支墩。单排支墩和双排支墩φ529×10mm/φ 426×10mm（其中φ529×10mm 钢管主要适用于高度10m 以上支架，10m 以下的支架采用φ529×10mm/φ 426×10mm 两种钢管）钢管立柱+[10 槽钢剪刀撑组成，每排立柱间距2.5m，双排时排与排间距3.0m，墩顶横梁采用双拼Ⅰ40a 工字钢组成[1]。

支墩的底部1.0m 处采用[10 槽钢设置临时水平支撑，顶部砂桶以下0.5m 开始设置剪刀撑，剪刀撑宽度为2.5m，高度为2.0m，采用[10 槽钢，剪刀撑净间距每5.0m 设置一道。

2.3 支架基础设计

根据现场实际情况，支架基础采用CFG 桩+钢筋混凝土条形基础，中支墩条形基础宽4.2m，横向根据支架宽度+1.2m 布置，厚0.5m，布置上下两层φ16 钢筋网片，尺寸为20cm×20cm。底部CFG 桩共布置3排，中间排按照2.5m 间距布置，CFG 桩的桩长24m。边墩条形基础纵桥向宽度为1.5m，横向根据支架宽度为+1.2m 布置，其他同中支墩形式。

2.4 结构检算

贝雷梁采用Q345 型钢，材料允许最大应力[σ]=273MPa，其他钢材采用Q235 型钢，厚度小于等于16mm 时抗拉、抗压和抗弯容许应力fd=190MPa。现浇支架结构受力计算主要考虑因素如下：模板荷载、新浇钢筋混凝土等自重荷载、施工人员、机具及堆放的荷载、混凝土倾倒时冲击荷载、振捣混凝土时产生的振捣荷载[2]，具体见表1。

表1 现浇梁荷载计算表

采用有限元软件Midas Civil 对结构整体建模进行数值分析计算，模型的边界条件主要考虑贝雷梁纵向之间的连接、弦杆与加强弦杆的连接、上下层贝雷梁之间的连接、连接架与贝雷梁连接、分配梁与弦杆的连接、剪刀撑与上弦杆的连接、支撑点外部约束条件等几种，见表2。

表2 Midas Civil 模型边界条件设置

这里主要介绍贝雷梁单元受力情况，其组合应力σ=245.12MPa ＜273MPa，满足要求。最大挠度fmax=23.3mm ≤=37mm，满足要求。

CFG 桩入土深度的计算：

桩基础的受力根据地质情况，参照下述公式进行计算。单桩设计承载力为：

式（1）中：u——桩身周长，m；

qsik——桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值，kPa；

qpkk——极限端阻力标准值，kPa；

K——安全系数，取1.5。

3 钢管支架安装

3.1 钢管立柱连接系安装

现浇支架钢管立柱采用[10 进行剪刀撑连接，现场利用25t 汽车吊配合吊装管桩连接系焊接，接头位置除满焊外，周围设置25×10×1cm 贴板，每个接头设置四块。

3.2 砂箱、分配梁

钢管桩顶安装砂箱与钢管顶部采用点焊连接，砂箱内填装干砂以便于调节分配梁标高，砂高度15cm，砂箱上口高度35cm，下口30cm，组合高度50cm。砂箱安装前需预压消除非弹性变形和检验砂箱承压能力。砂箱内的砂要干净、干燥，粒径不小于0.5mm。

现浇支架桩顶分配梁为2I40 的形式，分配梁中心线、钢管桩中心、砂箱中心需在同一平面内，确保钢管支架不产生偏心问题；分配梁精确定位后，在砂箱上焊接限位角钢，防止分配梁平移。

3.3 翼缘板支架

梁段浇筑时翼缘板底设置φ48×3.0mm 扣件式钢管，钢管纵距间距60cm，横距0.9m，步距1.2m，扫地杆和斜撑等按照相应规范或规程设置。内模钢管架纵距和横距均为0.9m，步距1.2m，扫地杆距离钢筋不高于20cm，内模支架横杆对应内模设置水平背楞，支架横杆（左右）通过顶托与背楞顶紧，使支架左右固定。

首先，扣件式钢管支架严格按照《建筑施工承插型盘扣式钢管脚手架安全技术标准》(JGJ/T231—2021)搭设。钢管座应垫平、垫实以防止钢管底部脱空。钢管脚手顶设可调螺杆，以调整底模标高，可调螺杆上设顶托，顶托上再铺横向主龙骨，纵向次龙骨，次龙骨上铺设底模、侧模。

其次，横杆步距为1.2m；纵向剪刀撑两翼板侧各一道，横向每隔4.5m 一道；斜杆应每步与立杆扣接，扣接点距碗扣节点的间距应不大于150mm；当出现不能与立杆扣接时，应与横杆扣接。

最后，支架搭设要求：步距不宜大于1.5m，施工现场控制在1.2m，支架内侧设置上下两道纵向连接杆，外侧用一般扣件式钢管设置连续剪刀撑，起到稳定架体的作用。

3.4 贝雷架安装

现浇梁支架的纵向主支撑梁采用“321”型贝雷梁，贝雷梁的间距为45cm 和90cm 两种，连接用标准的45/90 连接架进行连接。主梁的具体组成部分为：贝雷梁、连接螺栓及支撑架销钉等构件。

3.4.1 桁架单元和桁架销子

（1）桁架单元

由上、下弦杆、竖杆和斜撑焊接而成。上、下弦杆的一端为阴头，另一端为阳头，在阴、阳头上都有销子孔。两节桁架拼接时，将一节的阳头，插入另一节的阴头内，对准销子孔，插上销子。

（2）桁架销子

用于连接桁架。桁架销子材料为30CrMnTi，直径为49.5mm，安装时为防止销子脱落应将保险卡插入销子一端的小圆孔。销子顶端有一凹槽，安装时使凹槽与上、下弦杆平行，以使保险卡得以顺利插入销子孔内。

3.4.2 加强弦杆

设置加强弦杆的目的在于提高桁架的抗弯能力，充分发挥桁架腹杆的抗剪作用。

3.4.3 桁架螺栓和弦杆螺栓

桁架螺栓起到连接上、下层桁架的作用。使用时将螺栓自下而上插入桁架弦杆螺栓孔内，让螺栓的弯曲垫板卡在弦杆内，拧紧螺帽。弦杆螺栓，形状与桁架螺栓相同，仅长度短7cm，用于连接桁架与加强弦杆。

4 支架预压

4.1 预压目的

为确保连续梁现浇支架施工的安全可靠、消除非弹性变形，施工前需对现浇支架体系进行预压。

4.2 砂箱预压

砂箱安装前需提前对砂箱内黄砂进行预压，防止支架预压时下沉过大，再进行调整较为困难。

4.3 分配梁安装

横向分配梁安装前，在场地上于工字钢顶部和底部焊接缀板15×5×1@150～200，在立柱对应位置，工字钢肋焊接加劲板，加劲板厚1cm，间距15cm。

4.4 预压材料

支架预压加载材料选用吨袋。根据支架受力情况进行预压荷载布置。预压量以施工所有荷载的1.2倍进行预压。

4.5 预压施工工艺流程

预压准备—支架安装—检查验收—观测点布设—分级加载—观测记录—静置稳定—分级卸载—观测记录—数据整理分析—预压试验结果—支架及梁段底模标高调整。

4.6 预压观测点布设及加载、卸载

4.6.1 观测点布设

为了解支架沉降情况，在每跨向1/4 跨、1/2 跨、3/4 跨及前后两支点处设置支架沉降观测截面，每个观测截面沿横桥向对称设置3 个观测点，从而形成一个沉降观测网。

4.6.2 加载预压

预压分级加载按30%—60%—100%—120%荷载进行。加载对称进行，原则上按照先中间后两边的顺序，满足各部位荷载比例分布的要求。

在预压前对底模的标高观测一次，在加载过程中每加载一级观测1 次，加载完成后每天2 次，观测至沉降速度已降到2mm/d 为止，视为沉降稳定并以最后一天的观测结果作为加载稳定后的高程值。

4.6.3 卸载

预压的卸载按120%—100%—60%—30%—0 荷载进行。卸载时，要测量记录支架的弹性恢复情况。

4.6.4 数据整理及分析

施工中应根据预压观测成果及设计要求进行支架预拱度的设置，以确保成梁体线形满足设计要求。

4.6.5 预压报告整理

根据现场实测数据，对原始数据加以分析、汇总，并与理论计算值加以对比。依据对比结果得出试验结论，最后整理成现场预压报告，指导梁体底模施工标高的设置。

5 结语

本文主要利用CFG 单桩承载力较大，荷载长期作用下位移量变形小的特性，设置支架基础，解决了滨海软土地区现浇梁支架变形易造成梁底裂纹不满足质量要求的难题。同时贝雷梁具有较强的抗弯、抗剪能力，大部分构件都为标准构件，力学性能稳定，组装方便、快捷，既安全可靠又减少施工成本、降低施工难度、提高施工效率，实现经济、高效的目的。