大跨度連續梁橋支架現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梁橋工程建設事業的迅速,大跨度連續梁橋工程的相關施工技術也獲得了很大的進步,跨河大跨度連續梁橋支架現澆施工時,地基處理的方法及質量直接影響到連續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段工程的施工實踐出發,在對該工程做概要說明的基礎上,然后就該工程支架現澆施工階段的相關問題進行說明,最后就該工程中的支架現澆施工階段地基處理方法進行了詳細的分析和說明。

關鍵詞:大跨度連續梁橋支架現澆地基處理方法

中圖分類號:U445.4 文獻標識碼: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專線設計時速350km/h,本段連續梁位于寧車沽永定新河特大橋DK61+232.04～DK61+409.74里程,上部結構為無碴軌道現澆預應力混凝土連續梁(雙線),設計跨度為48m+80m+48m,箱梁為變截面結構,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,為群樁結構形式,基礎地質為淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土、黏土、粉質黏土、粉砂、細砂土層。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,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體墩,墩高12m(含頂帽),梁底離地面最大高度11m。本連續梁為跨規劃津漢快速路而設,目前規劃路正處于堆載預壓階段,暫未施工。

2 工程的支架現澆施工說明

2.1 支架的設計

連續梁采用扣碗式滿堂支架,支架頂設縱橫向方木分配梁。為了實現支架結構經濟合理,根據梁體結構尺寸變化,支架布置隨之調整,根據圖紙高程計算支架搭設最大高度為12.8m,搭設寬度為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(風載)=1.933t＜3t(碗扣支架國標要求),安全系數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(風載)=2.079t＜3t(碗扣支架國標要求),安全系數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(風載)=1.769t＜3t(碗扣支架國標要求),安全系數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 支架穩定性計算

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

基本風壓值ω0=0.05t/m2

μ1風壓高度變化系數1.46

μ2風載體形系數1.3ψ(ψ=0.087)

水平風荷載標準值Wk=0.7μ1×μ2×ω0=0.7×1.46×1.3×0.087×50

=5.78kg/m2

風載彎矩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k=1.44,支架穩定性均滿足要求。

3 工程支架現澆施工階段的地基處理方法分析

3.1 支架傳遞應力

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

底托傳遞應力較大,所以支架須支于混凝土基礎上,結合現場情況,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

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

3.3 地基處理

地基處理不僅要達到強度要求,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,機械壓實加自然沉降方式進行,回填寬度頂面不小于16m,自然放坡,填至兩側與原地面等高。第二、地基換填,清除地基原地面30cm表層土,晾曬后用壓路機反復碾壓密實,依次換填30cm厚山皮石和15cm厚碎石,用18t壓路機碾壓密實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,加強本層剛度,采用ф14,20×20cm雙層鋼筋網片,上下保護層各3cm。第四、基礎處理寬度15m,以橋梁中線平分。

4 結語

大跨度連續梁橋支架現澆施工階段的地基處理作為支架現澆施工的核心環節,結合工程的有關數據,在明確地基支架傳遞應力大小的基礎上,做好相應的地基處理工作,是保證工程施工質量的重要手段。