淺談如何在舊橋上設(shè)置滿堂支架基礎(chǔ)

光軍偉 孫超

【摘 要】隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)橋梁工程也得到了極大的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力連續(xù)現(xiàn)澆箱梁的支架方式、施工工藝多種多樣，本文主要論述了新建橋梁搭設(shè)支架時(shí)，需要在既有橋梁上搭設(shè)支架時(shí)，針對(duì)支設(shè)門架跨度太大、既有橋梁無(wú)法承受較大荷載時(shí)、無(wú)法采用掛籃施工等其它特種施工工藝時(shí)，如何處理滿堂支架基礎(chǔ)的施工工藝進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】鋼管柱 貝雷架 大跨度 重荷載

1 引言

鄭州市中州大道南北延伸高架橋第27聯(lián)（ZP77～ZP80墩），為變截面連續(xù)箱梁橋，全長(zhǎng)146m，跨徑組合為39m+68m+39m。箱梁高2.5～3.8m，頂板寬39.30m，底板寬31.7m，單箱8室；箱梁斷面底板厚22～90cm、頂板厚22～40cm、腹板厚50～75cm，翼板厚度為20cm。中橫梁寬3.0m，端橫梁寬2.0m。該箱梁橋跨越魏河橋修建，設(shè)計(jì)采用支架法現(xiàn)澆施工，需要在既有魏河橋上搭設(shè)支架（如左圖1所示），既有橋梁橋面凈寬23m，上部結(jié)構(gòu)為4×10m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板；下部結(jié)構(gòu)為四柱式排架墩臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 支架搭設(shè)的難點(diǎn)

（1）橋位處魏河河道斷面為復(fù)式斷面，河底比降為1/2600，河道底寬15m，河底高程83.20m，主槽一級(jí)邊坡1：3，灘地寬5m，灘地以上邊坡1：3，施工時(shí)的夏季水位較高，且防汛要求，不得使用斷流河道，因此不適合搭設(shè)支架。

（2）主線橋第Z-U27聯(lián)跨越魏河橋修建，尤其ZP78和ZP79之間的跨越老魏河橋，支架體系不能坐落在原始地表上，需在魏河河道里打鋼管樁，鋼管樁上搭設(shè)貝雷片，貝雷片上再搭設(shè)滿堂支架，且該跨支架需在不同高程和不同建筑物上進(jìn)行搭設(shè)，施工難度較大。

（3）由于該橋設(shè)計(jì)年代較早，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，已經(jīng)存在一定的損壞，但不影響使用。新建橋梁建成通車后，既有橋梁還要做為地面道路的一部分繼續(xù)運(yùn)行，因此如何在保證既有橋梁安全的情況下，完成上部橋梁施工是本工程的難點(diǎn)問(wèn)題。

3既有橋梁狀況分析

中州大道魏河橋修建于1989年，橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽—超20，掛—120，為了檢驗(yàn)橋梁的承載力，我們對(duì)上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座三個(gè)方面進(jìn)行了外觀檢查，同時(shí)從鋼筋混凝土氯離子含量、鋼筋保護(hù)層檢測(cè)、鋼筋修飾電位檢測(cè)、混凝土碳化深度、混凝土強(qiáng)度等五大方面的橋梁材質(zhì)狀況進(jìn)行了檢測(cè)，具體檢測(cè)結(jié)果如下：

（1）外觀檢測(cè)結(jié)果：上部結(jié)構(gòu)主要病害表現(xiàn)在部分空心板底箍筋較嚴(yán)重銹蝕、混凝土剝落，部分空心板有縱向裂縫、縫寬超限，板縫混凝土多處脫落、滲水析堿。下部結(jié)構(gòu)主要病害表現(xiàn)在墩臺(tái)帽多處滲水析堿；立柱表面風(fēng)化、露石；蓋梁鋼筋銹蝕嚴(yán)重，混凝土大面積剝落。支座普遍老化。

（2）橋梁材質(zhì)狀況檢測(cè)結(jié)果：氯離子含量百分比為0.53-0.68，評(píng)定標(biāo)度值3， 有可能發(fā)生鋼筋銹蝕；鋼筋保護(hù)層本次調(diào)查采用電磁無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)該橋空心板底部進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)測(cè)量部位實(shí)測(cè)保護(hù)層厚度特征值Dne與其設(shè)計(jì)值Dnd的比值，可知混凝土保護(hù)層厚度對(duì)空心板鋼筋耐久性有較大影響，對(duì)蓋梁也有較大影響。混凝土碳化狀況檢測(cè)采用在混凝土新鮮斷面觀察酸堿指示劑反應(yīng)厚度的方法，實(shí)測(cè)蓋梁和空心板底最大碳化深度大于6mm。

（3）根據(jù)對(duì)橋梁外觀、檢測(cè)檢查，可以得出以下結(jié)論：

1）魏河橋中幅病害較多，總體技術(shù)狀況評(píng)定為三類，東西幅橋梁病害較少，總體技術(shù)狀況評(píng)定為二類。

2）中幅橋梁上部結(jié)構(gòu)主要病害表現(xiàn)為：空心板底箍筋較嚴(yán)重銹脹、混凝土剝落，部分底板存在縱向裂縫，存在析堿現(xiàn)象；板縫混凝土多處脫落、滲水嚴(yán)重。

3）中幅橋梁下部結(jié)構(gòu)主要病害表現(xiàn)為蓋梁較鋼筋銹蝕嚴(yán)重，混凝土大面積剝落。

4）中幅橋梁下部結(jié)構(gòu)承載能力檢算系數(shù)取1.09，承載能力惡化系數(shù)為0.12。

（4）既有橋梁的承載力計(jì)算。根據(jù)原定施工方案，施工階段既有橋梁上部空心板不參與結(jié)構(gòu)受力，因此本次驗(yàn)算主要針對(duì)下部結(jié)構(gòu)的承載力。下部結(jié)構(gòu)承受的荷載包括原橋上部結(jié)構(gòu)自重及貝雷梁傳遞的施工荷載，其中恒載包括：

1）一期既有橋上部結(jié)構(gòu)自重g1 ，空心板自重、橋面鋪裝8cm、防水混凝土9cm瀝青混凝土。

2）箱梁施工支架、內(nèi)模、貝雷梁等自重g2：包含內(nèi)模及支撐、面板次楞自重、主楞、支架自重、貝雷梁及工字鋼自重。

3）箱梁自重g3：既有橋主要承受現(xiàn)澆箱梁中間6個(gè)箱室的自重荷載。

4）施工可變荷載：振搗砼荷載、施工人員及設(shè)備荷載。

5）荷載組合：本次檢算荷載組合取基本組合。

6）下部結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算結(jié)果。

橋墩樁頂最大豎向荷載P1=4325kN，樁身自重與置換土重差P2=222kN，最大豎向荷載P= P1+P2=4547kN。經(jīng)計(jì)算單樁軸向受壓承載力滿足要求。

（5）既有橋梁加固措施。1）既有橋梁下部結(jié)構(gòu)蓋梁承載力不滿足要求，鋼板加固的材料厚度為6mm，寬10cm，間距20cm，位置布設(shè)于每個(gè)墩頂兩側(cè)剪力最大處。2）在施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)老橋的巡檢，對(duì)典型病害進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。

4滿堂支架基礎(chǔ)

4.1 橋梁兩側(cè)綠化帶施工

對(duì)既有橋梁兩側(cè)的綠化帶采取換填處理，綠化帶腐殖土開(kāi)挖至距離中州大道中間道路路面40cm處，振動(dòng)碾壓實(shí)，硬化處理采用20cm的級(jí)配碎石，20cm的C20混凝土。工藝原理為沿既有橋梁縱向外側(cè)搭設(shè)鋼管樁基礎(chǔ)，并設(shè)置縱向貝雷梁連接，橫向連接通過(guò)在蓋梁頂部設(shè)置橫向連接貝雷梁蓋梁，滿堂支架基礎(chǔ)采用在既有橋面上方局部架空布設(shè)貝雷梁架做為基礎(chǔ)。

4.2 縱向貝雷梁設(shè)置方式

縱向貝雷梁基礎(chǔ)采用鋼管樁進(jìn)，東側(cè)按縱向間距5m設(shè)置11排共22根，東側(cè)樁與樁之間中心橫向間距為3.6m；西側(cè)鋼管樁布置高度與老橋下面的鋼管樁布置不在同一個(gè)平面上，因此西側(cè)按縱向間距2.5m設(shè)置17排共34根，西側(cè)樁與樁之間中心橫向間距為3.0m。

鋼管均采用鋼板厚度為8mm，直徑為529cm的鋼管樁，入土深度要求達(dá)到12m（現(xiàn)場(chǎng)以90振動(dòng)錘不能再進(jìn)一步深入為止）。用震動(dòng)法沉樁，達(dá)到標(biāo)高后，用氣割割平，向管內(nèi)填砂灌水密實(shí)至管頂。調(diào)整樁的接長(zhǎng)部分至同樣的標(biāo)高（東側(cè)11排鋼管與老橋中間4排鋼管標(biāo)高一致），鋼管之間設(shè)置斜撐連接，斜撐采用兩根16的槽鋼背靠背連接牢固，形成剪刀撐。再在每根樁頂設(shè)置600mm×600mm×20mm法蘭盤，法蘭盤與鋼管之間焊接牢固。法蘭盤上放置雙I45工字鋼做帽梁并設(shè)置限位裝置，帽梁上部同樣布設(shè)貝雷桁架。

在鋼管樁上部設(shè)置橫梁（雙45工字鋼），橫梁上搭設(shè)順橋向貝雷架，貝雷架上設(shè)置分配梁（16工字鋼）與橫向貝雷梁連接。

4.3 橫向貝雷梁及支撐基礎(chǔ)設(shè)置方式

橫向利用既有橋梁的梁板及以下結(jié)構(gòu)做為基礎(chǔ)，在其上直接鋪設(shè)貝雷梁，貝雷梁的縱向間距3m-5m，兩端架設(shè)至縱向貝雷梁上，貝雷梁的與既有橋梁的腹板對(duì)應(yīng)點(diǎn)安裝傳力鋼管，避免橋面板受力，傳力鋼管的數(shù)量和間距對(duì)應(yīng)腹板設(shè)置，貝雷梁頂部設(shè)置工字鋼做為連接和支撐結(jié)構(gòu)。

工字鋼（16工字鋼）采用縱向搭設(shè)，搭設(shè)間距結(jié)合新建橋梁的滿堂支架立桿橫向間距來(lái)布設(shè)，保證每根立桿可以立足與工字鋼上，工字鋼之間采用大于Φ16的鋼筋進(jìn)行連接，保證工字鋼的整體性、穩(wěn)定性。

4.4 支架基礎(chǔ)預(yù)壓

因既有橋梁外側(cè)的支架基礎(chǔ)穩(wěn)定性和承載能力較好，因此支架預(yù)壓加載范圍只針對(duì)本次處理后的基礎(chǔ)區(qū)域上對(duì)應(yīng)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)物的實(shí)際投影面，預(yù)壓前應(yīng)根據(jù)箱梁高度，按照支撐架立桿的順橋向間距計(jì)算出箱梁底板、腹板、頂板的重量并附加施工荷載作為預(yù)壓荷載，預(yù)壓荷載不小于支架承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與模板重量質(zhì)量的1.1倍①。預(yù)壓區(qū)域劃分成若干預(yù)壓?jiǎn)卧總€(gè)預(yù)壓?jiǎn)卧獌?nèi)實(shí)際預(yù)壓荷載強(qiáng)度的最大值不應(yīng)超過(guò)該預(yù)壓?jiǎn)卧獌?nèi)預(yù)壓荷載強(qiáng)度平均值的110%。每個(gè)預(yù)壓?jiǎn)卧獌?nèi)的預(yù)壓荷載可采用均布形式。

主線橋連續(xù)箱梁擬堆載值，以跨中縱向50m區(qū)域進(jìn)行堆載預(yù)壓，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置為橫斷面5個(gè)點(diǎn)，縱立面長(zhǎng)度50m預(yù)壓，間距10m布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共7個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。

支架基礎(chǔ)體系預(yù)壓采用加載鋼筋法，將計(jì)算好重量的9m、12m鋼筋吊放在工字鋼上。通過(guò)與之對(duì)應(yīng)的箱梁結(jié)構(gòu)中的先底板，再腹板，最后堆載頂板和翼板的順序進(jìn)行。當(dāng)縱向加載時(shí)，從混凝土結(jié)構(gòu)跨中開(kāi)始向支點(diǎn)處進(jìn)行對(duì)稱布載；當(dāng)橫向加載時(shí)，從混凝土結(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)進(jìn)行對(duì)稱布載。

支架預(yù)壓分次加載時(shí)，應(yīng)每隔12h對(duì)支架沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，當(dāng)平均值小于2mm時(shí)，方可進(jìn)行下一級(jí)加載。在全部加載完成后的支架預(yù)壓檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)，判定為支架預(yù)壓合格：

（1）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初24h的沉降量平均值小于1mm；

（2）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初72h的沉降量平均值小于5mm。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取以上措施，本工程的箱梁施工過(guò)程中既有橋梁沉降量在3mm以內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)任何破壞，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了既有橋梁能夠安全、可靠的后續(xù)運(yùn)營(yíng)，同時(shí)贏得了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的認(rèn)可、提升了我們的施工技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程》JGJ/T194-2009.