大跨度連續(xù)梁橋支架現(xiàn)澆施工階段地基處理方法分析

李寶州

摘 要:近些年,伴隨著我國大跨度連續(xù)梁橋工程建設(shè)事業(yè)的迅速,大跨度連續(xù)梁橋工程的相關(guān)施工技術(shù)也獲得了很大的進(jìn)步,跨河大跨度連續(xù)梁橋支架現(xiàn)澆施工時,地基處理的方法及質(zhì)量直接影響到連續(xù)梁橋施工過程中的安全及成橋后的線性。本文從寧車沽永定新河特大橋區(qū)段工程的施工實(shí)踐出發(fā),在對該工程做概要說明的基礎(chǔ)上,然后就該工程支架現(xiàn)澆施工階段的相關(guān)問題進(jìn)行說明,最后就該工程中的支架現(xiàn)澆施工階段地基處理方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和說明。

關(guān)鍵詞:大跨度連續(xù)梁橋支架現(xiàn)澆地基處理方法

中圖分類號:U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號1672-3791(2012)05(b)-0125-01

1 工程概況

1.1 工程簡介

新建鐵路天津至秦皇島客運(yùn)專線設(shè)計時速350km/h,本段連續(xù)梁位于寧車沽永定新河特大橋DK61+232.04～DK61+409.74里程,上部結(jié)構(gòu)為無碴軌道現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(雙線),設(shè)計跨度為48m+80m+48m,箱梁為變截面結(jié)構(gòu),箱梁底板寬6.7m,頂板寬12m,最大截面為6.65×12m,最小截面為3.85×12m,設(shè)計采用掛籃施工。主墩(406#、407#墩)樁徑為Ф150cm,最大樁長78m,輔墩(405#、408#墩)樁徑為Ф125cm,最大樁長55m,為群樁結(jié)構(gòu)形式,基礎(chǔ)地質(zhì)為淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂、細(xì)砂土層。主墩承臺為三級承臺,輔墩承臺為二級承臺,其中406、407號墩承臺為深基坑作業(yè),基坑開挖深度為6.6m,承臺埋深約30cm。主墩墩身為雙線圓端形橋墩,墩高10m(含頂帽),梁底離地面最大高度12.8m,輔墩為雙線流線形圓端實(shí)體墩,墩高12m(含頂帽),梁底離地面最大高度11m。本連續(xù)梁為跨規(guī)劃津漢快速路而設(shè),目前規(guī)劃路正處于堆載預(yù)壓階段,暫未施工。

2 工程的支架現(xiàn)澆施工說明

2.1 支架的設(shè)計

連續(xù)梁采用扣碗式滿堂支架,支架頂設(shè)縱橫向方木分配梁。為了實(shí)現(xiàn)支架結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理,根據(jù)梁體結(jié)構(gòu)尺寸變化,支架布置隨之調(diào)整,根據(jù)圖紙高程計算支架搭設(shè)最大高度為12.8m,搭設(shè)寬度為14m。

2.2 支架豎向承載力檢算

(1)梁高≥5m段腹板支架豎向承載力檢算,支架縱橫向間距30cm×30cm布置,步距0.6m,搭設(shè)寬度90cm,則每平米有11.11根立桿,有18.51個碗扣,每個接頭碗口重量1.8kg。支架和方木自重為1.20t/m2,荷載組合為24.618t/m2,荷載折減為20.925t/m2。每根立桿受力為N=20.925÷11.11+0.05(風(fēng)載)=1.933t＜3t(碗扣支架國標(biāo)要求),安全系數(shù)k=1.55。梁高≤5m段腹板范圍梁體自重12.363t/m2小于本范圍梁體計算自重17.29t/m2,按縱橫向間距30cm×30cm布置,無需進(jìn)行檢算,支架豎向承載力均滿足施工要求。

(2)梁高≥5m段底板支架豎向承載力檢算,支架縱橫向間距60cm×30cm布置,步距0.6m,搭設(shè)寬度2.45m,則每平米有5.56根立桿,有9.26個碗扣,每個接頭碗口重量1.8kg。支架和方木自重為0.775t/m2,荷載組合為13.27t/m2,荷載折減為11.28t/m2。每根立桿受力為N=11.28÷5.56+0.05(風(fēng)載)=2.079t＜3t(碗扣支架國標(biāo)要求),安全系數(shù)k=1.44。梁高≤5m段底板范圍梁體自重6.35t/m2小于本范圍計算梁體自重7.758t/m2,按縱橫向間距60cm×30cm布置,無需進(jìn)行檢算,支架豎向承載力均滿足施工要求。

(3)翼緣板支架豎向承載力檢算,梁體自重1.193t/m2,支架縱橫向間距60cm×90cm布置,步距0.6m,搭設(shè)寬度2.65m,則每平米有1.85根立桿,有3.09個碗扣,每個接頭碗口重量1.8kg。支架和方木自重為0.399t/m2,荷載組合為3.74t/m2,荷載折減為3.18t/m2。每根立桿受力為N=3.18÷1.85+0.05(風(fēng)載)=1.769t＜3t(碗扣支架國標(biāo)要求),安全系數(shù)k=1.7。翼緣板支架按縱橫向間距60cm×90cm布置豎向承載力滿足要求。

2.3 支架穩(wěn)定性計算

考慮風(fēng)荷載,按照支架縱橫向間距按50cm×30cm布置、布距0.6m計算。分別計算風(fēng)載對支架產(chǎn)生的彎矩影響和應(yīng)力增加值。風(fēng)載應(yīng)力σ計算如下:

基本風(fēng)壓值ω0=0.05t/m2

μ1風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.46

μ2風(fēng)載體形系數(shù)1.3ψ(ψ=0.087)

水平風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk=0.7μ1×μ2×ω0=0.7×1.46×1.3×0.087×50

=5.78kg/m2

風(fēng)載彎矩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鋼管

A=0.000489m2

N1=0.146×0.000489×1000000=70N=0.007t

按照單根立桿最大豎向承載力受力計算,N總=2.079＋0.007=2.086t＜3t,安全系數(shù)k=1.44,支架穩(wěn)定性均滿足要求。

3 工程支架現(xiàn)澆施工階段的地基處理方法分析

3.1 支架傳遞應(yīng)力

底托面積為10×10cm,底面應(yīng)力為:σ=N總/A=2.086/(0.1×0.1)=2.086MPa

底托傳遞應(yīng)力較大,所以支架須支于混凝土基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場情況,地基表層采用C25鋼筋混凝土硬化。本計算考慮混凝土有足夠的剛度,視為一個整體,作用于地基的荷載為均布荷載。

3.2 原狀土地基

查橋梁設(shè)計圖樁基地質(zhì)資料,地面表層土σ=120kPa,支架通過鋼筋混凝土基礎(chǔ)傳到地面上的應(yīng)力為2.086×6.7÷1=140kPa,地面原始地基必須進(jìn)行處理。

3.3 地基處理

地基處理不僅要達(dá)到強(qiáng)度要求,還必須滿足沉降及不均勻沉降要求,通過上述計算,考慮地基處理如下:第一、對水坑、河道段采用回填山皮石,機(jī)械壓實(shí)加自然沉降方式進(jìn)行,回填寬度頂面不小于16m,自然放坡,填至兩側(cè)與原地面等高。第二、地基換填,清除地基原地面30cm表層土,晾曬后用壓路機(jī)反復(fù)碾壓密實(shí),依次換填30cm厚山皮石和15cm厚碎石,用18t壓路機(jī)碾壓密實(shí)并檢測碾壓后的地基承載力,確保不小于150kPa。第三、在碎石層上澆注30cm厚C20鋼筋混凝土,為了防止不均勻沉降,加強(qiáng)本層剛度,采用ф14,20×20cm雙層鋼筋網(wǎng)片,上下保護(hù)層各3cm。第四、基礎(chǔ)處理寬度15m,以橋梁中線平分。

4 結(jié)語

大跨度連續(xù)梁橋支架現(xiàn)澆施工階段的地基處理作為支架現(xiàn)澆施工的核心環(huán)節(jié),結(jié)合工程的有關(guān)數(shù)據(jù),在明確地基支架傳遞應(yīng)力大小的基礎(chǔ)上,做好相應(yīng)的地基處理工作,是保證工程施工質(zhì)量的重要手段。