跨河大跨度連續(xù)梁橋支架現(xiàn)澆施工階段地基處理技術(shù)

徐肅，高貴元

（中交一航局第四工程有限公司，天津 300456）

1 工程概況

跨河大跨度連續(xù)梁橋通常采用懸臂或支架現(xiàn)澆施工。對(duì)于支架現(xiàn)澆施工，地基處理的方法及質(zhì)量直接影響到連續(xù)梁橋施工過(guò)程中的安全及成橋后的線性。本工程位于京滬高速鐵路丹陽(yáng)至昆山特大橋無(wú)錫東橋段中，為跨越張?zhí)梁拥倪B續(xù)梁橋，采用支架現(xiàn)澆工藝，本文研究與論述了該連續(xù)梁橋的地基處理施工工藝。

1.1 地質(zhì)條件與地理位置

一般地段上部為粘土或粉質(zhì)粘土，下部為粉粒，其標(biāo)高及層厚如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)地質(zhì)柱狀圖

該梁橋與張?zhí)梁有苯唬瑠A角為62°。張?zhí)梁訉儆阱a甘線航道，現(xiàn)狀是等外級(jí)航道，規(guī)劃五級(jí)航道，張?zhí)梁铀鎸?1.3m，京滬高鐵方向斜長(zhǎng)為45.9m，張?zhí)梁铀?.5m左右，水流很緩。該連續(xù)梁為（40+72+40）m三孔預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋。梁體為單箱單室，變高度、變截面結(jié)構(gòu)，全橋箱梁頂面寬12.0m，底寬6.7m，頂板厚0.4m。按折線變化，中支點(diǎn)截面中心梁高為3.60m。現(xiàn)澆箱梁設(shè)計(jì)通航凈高為5.5m。布置圖如圖2所示。

圖2 現(xiàn)澆箱梁布置圖（單位：m）

1.2 氣象條件

該地區(qū)冬季較冷，主要集中在11月至次年3月份，平均最低氣溫為0.5℃，夏季炎熱，主要集中在6—9月份，平均最高氣溫31.6℃，雨季主要集中在5—9月份，由于該地區(qū)距離沿海較近，偶爾臺(tái)風(fēng)襲擊。

2 地基加固處理

跨河大跨度連續(xù)梁橋通常采用懸臂或支架現(xiàn)澆施工。本工程采用支架現(xiàn)澆施工，因而地基的承載力、沉降變形是保證橋梁施工安全的前提。

該連續(xù)梁最重荷載位于主墩支點(diǎn)段的腹板，此處梁高為6.228m，腹板厚度為90 cm，因支架間距為30 cm×60 cm，所以取面積為0.18m2（30 cm×60 cm）的梁進(jìn)行荷載計(jì)算。計(jì)算綜合荷載為：211.56 kPa。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)整個(gè)現(xiàn)澆梁段地基分兩種處理方式，然后再在其上統(tǒng)一鋪設(shè)1層混凝土板。

2.1 河岸原土地段地基處理方式（214～215號(hào)墩段、216～217號(hào)墩）

由于一般地段第1層為4.5～6.0m厚的粘土或粉質(zhì)粘土，經(jīng)綜合分析，采取灰土換填墊層法處理地基。

灰土地基換填處理深度150 cm，灰土分層厚度為30 cm，分層碾壓，壓實(shí)度達(dá)95%，并采用輕型動(dòng)力觸探法測(cè)承載力達(dá)到235～245 kPa。

2.2 215～216號(hào)河道地段地基處理方式

填筑河道作為支架平臺(tái)沒(méi)有現(xiàn)成的理論和方法可套用，且每條河的河道有其獨(dú)特形態(tài)特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)。工藝性試驗(yàn)至關(guān)重要，我們選擇張?zhí)梁右粭l支流寬5.6m、水深2.3m，兩邊筑壩截流6m進(jìn)行工藝性試驗(yàn)。填石材料選擇60～110MPa的石料和15～30MPa的山皮石，粒徑5～40 cm。在6m范圍內(nèi)均勻布設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并測(cè)量每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程。將塊石推入河中，拋石高出水面30 cm，寬度3.5m，坡度在1∶1.5左右。用壓路機(jī)碾壓速度在2～3 km/h，頻率為30 Hz左右。先靜壓一遍，再震動(dòng)碾壓。待碾壓頂面不再下沉?xí)r，測(cè)量每個(gè)點(diǎn)的標(biāo)高及沉降差，每碾壓一遍測(cè)量各個(gè)點(diǎn)的標(biāo)高，并計(jì)算相鄰兩次碾壓后沉降差，沉降差小于2mm為止（記錄各碾壓遍數(shù)下的沉降差見表1）。其后開始進(jìn)行沉降觀測(cè)，沉降觀測(cè)3 d各點(diǎn)沉降在2mm內(nèi)可進(jìn)行后續(xù)施工。經(jīng)過(guò)上述填筑試驗(yàn)在碾壓8遍后可達(dá)到密實(shí)。將水抽干，此時(shí)坡度在1∶2.5左右。抽檢破碎石料在21MPa以下。

表1 各碾壓遍數(shù)下的相對(duì)沉降差 mm

根據(jù)試驗(yàn)分析，確定填筑施工順序?yàn)椋禾钪┕け愕馈钪Ъ芷脚_(tái)→反開挖安裝過(guò)水鋼管及回填→打護(hù)岸木樁及做護(hù)岸→支架平臺(tái)整平碾壓→沉降觀測(cè)5 d→澆筑支架平臺(tái)鋼筋混凝土層。

（1）填筑施工便道：順張?zhí)梁觾砂断鄳?yīng)位置填筑施工便道，采用山皮石填筑，將兩岸的施工便道聯(lián)通。便道的頂面標(biāo)高2.797m比張?zhí)梁铀桓?00 cm，寬度為10m，并采用振動(dòng)壓力不小于50 t壓路機(jī)碾壓密實(shí)。

（2）填筑支架平臺(tái)：張?zhí)梁雍哟灿倌嗌伲扇伿瘮D淤方法填筑，將塊石卸在河中施工便道的高鐵方向側(cè)，采用推土機(jī)將塊石推入河中，拋填塊石要求均勻，塊石粒徑5～40 cm，料石強(qiáng)度≥60MPa，邊拋石塊邊推平碾壓，拋石高度為出水面30 cm左右即可，在施工過(guò)程中，石塊間的空隙采用山皮石填滿，并碾壓密實(shí)，壓路機(jī)強(qiáng)震壓力不少于50 t，反復(fù)碾壓加入的塊石，壓實(shí)后達(dá)到表面無(wú)明顯的輪跡后，再填筑山皮石，最大粒徑不得大于15 cm，填筑壓實(shí)頂面標(biāo)高為2.797m，并采用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，直到碾壓密實(shí)為止。采用施工工藝參數(shù)和沉降差雙控，碾壓遍數(shù)不得少于8遍，且沉降差小于2mm。

（3）反開挖安裝過(guò)水鋼管及回填：在張?zhí)梁拥闹胁吭O(shè)置3道過(guò)水圓管，圓管采用直徑為700mm，壁厚為12mm的鋼管，每道過(guò)水圓管中心距離為5m，每道過(guò)水圓管長(zhǎng)為21.5m，安裝就位，回填級(jí)配碎石并壓實(shí)。

（4）打護(hù)岸木樁及做護(hù)岸：打設(shè)防護(hù)木樁，木樁采用圓落葉松，直徑為30 cm，長(zhǎng)為7m，木樁采用挖掘機(jī)壓入，木樁入河床為3.0m，木樁間距1m，木樁縱、橫向采用φ8圓鋼拉緊。貼木樁放入竹排，并將竹排與防護(hù)固定在一起，最后采用山皮石將兩側(cè)邊坡缺口填筑至支架平臺(tái)高度，且碾壓密實(shí)。

（5）對(duì)支架平臺(tái)的沉降監(jiān)測(cè)：在支架平臺(tái)頂面選取3個(gè)斷面（河中線，距河中線20m處），在梁部位每個(gè)斷面做3個(gè)沉降測(cè)點(diǎn)，每天監(jiān)測(cè)平臺(tái)的沉降值，連續(xù)監(jiān)測(cè)5 d時(shí)間。當(dāng)確定沉降穩(wěn)定后方可澆筑鋼筋混凝土硬化層。

2.3 鋪設(shè)混凝土板

由于南方雨水較多，且為連綿陰雨，地基長(zhǎng)期處于高含水量狀態(tài)，嚴(yán)重影響地基承載力和變形量。箱梁支架的集中荷載大（最重21.2 t/m2），地基受力不均勻易產(chǎn)生較大沉降變形。鑒于上述原因，為了達(dá)到防水和均布荷載目的，在處理層頂澆筑10 cm厚C20素混凝土板，混凝土板橫橋向?qū)挾葹?4.2m。順橋向設(shè)置兩條鋼筋混凝土梁加強(qiáng)腹板部位，在箱梁腹板對(duì)應(yīng)位置布置，梁寬為120 cm，梁高為30 cm，梁頂與混凝土板頂齊平。混凝土板頂面橫向單側(cè)留排水坡，使水往高鐵線路左側(cè)排出，并在混凝土基礎(chǔ)左外側(cè)2m處設(shè)順橋向排水溝。

3 質(zhì)量控制

（1）灰土段：施工前檢查原材料（如灰土的土料、石灰）以及配合比、灰土拌勻程度。

施工過(guò)程中檢查分層鋪設(shè)厚度、分段施工時(shí)上下兩層的搭接長(zhǎng)度、含水量、壓實(shí)遍數(shù)等。

每層施工結(jié)束后檢查灰土地基的壓實(shí)度。灰土處理施工結(jié)束后，檢驗(yàn)灰土地基的承載力。

（2）填石段：石料強(qiáng)度滿足要求，填料級(jí)配組成合理，嚴(yán)格按照施工方案施工，注意碾壓速度、頻率，碾壓遍數(shù)及沉降差雙控。

4 地基承載力與變形檢驗(yàn)

整個(gè)施工板塊處理完后，采用堆載預(yù)壓法（1.2倍梁重）檢測(cè)地基的承載力和沉降變形。

4.1 加載

按荷載總重的0→25%→50%→100%→120%→100%→50%→25%→0的順序進(jìn)行加載及卸載，并測(cè)得各級(jí)荷載下的觀測(cè)點(diǎn)變形值。預(yù)壓時(shí)各點(diǎn)載重要均勻?qū)ΨQ，防止出現(xiàn)反常情況。

4.2 沉降觀測(cè)

預(yù)壓前測(cè)量原始標(biāo)高（支架頂標(biāo)高為H0、地面標(biāo)高為h0），預(yù)壓過(guò)程中每天觀測(cè)1次，直至連續(xù)3 d的累計(jì)沉降值不大于1mm時(shí)，方可認(rèn)為預(yù)壓穩(wěn)定，此時(shí)測(cè)量各沉降觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高（支架頂標(biāo)高為H1、地面標(biāo)高為h1），然后才可以卸載，并測(cè)量卸載完后各沉降觀測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高（支架頂標(biāo)高為H2、地面標(biāo)高為h2）。

支架預(yù)壓的總沉降量：

灰土換填處理處最大沉降量為10mm，最小沉降量為6mm，平均8mm；填筑河道處最大沉降量為17mm，最小沉降量為14mm，平均16mm。

地基預(yù)壓的總沉降量：

灰土換填處理處最大沉降量為4mm，最小沉降量為2 mm，平均3mm；填筑河道處最大沉降量為最大沉降量為11mm，最小沉降量為8mm，平均9mm。

支架變形量（包括彈性變形和非彈性變形）：

灰土換填處理處平均變形量為5mm；填筑河道處平均變形量為7mm。

支架彈性變形量：

灰土換填處理處平均變形量為3mm；填筑河道處平均變形量為5mm。

經(jīng)觀測(cè)，取得支架變形量及地基平均沉降量，依據(jù)此數(shù)值調(diào)整預(yù)拋值，使成橋后的線性符合要求。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)錫東橋段跨張?zhí)梁樱?0+72+40）m連續(xù)梁地基處理施工工藝經(jīng)過(guò)施工過(guò)程及成橋后的線性實(shí)測(cè)是可行的。

（1）對(duì)松軟地基要進(jìn)行地基承載力驗(yàn)算，加強(qiáng)處理過(guò)程控制。

（2）對(duì)重荷載部位設(shè)置地梁加大承載力，南方多雨地區(qū)要做混凝土墊層。要設(shè)置墊木使分布應(yīng)力是整體受壓，防止水的浸泡。

（3）填筑河道做為支架平臺(tái)，要進(jìn)行工藝試驗(yàn)，確定材料、工藝參數(shù)，加強(qiáng)過(guò)程控制。

（4）對(duì)架體要進(jìn)行超載預(yù)壓，對(duì)地基與支架進(jìn)行變形動(dòng)態(tài)監(jiān)控分析，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果調(diào)整預(yù)拋值。

[1] GB50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] TB10035-2006，鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] TB10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].