硚孝高速公路箱梁現澆支架方案永臨結合設計

徐亮

摘要： 在原位支架法現澆箱梁施工中，現澆梁支架對基礎要求較高，尤其是施工范圍內存在大量魚塘、水塘及其他不良基礎時，箱梁現澆支架采用常規性方案地基處理難度及成本較大，且排水困難，存在較大施工安全風險。文章結合硚孝高速現澆箱梁施工實例，總結了在不良地基條件下采用主體結構系梁作為支架基礎采用永臨結合的梁式支架法施工現澆箱梁的技術，為類似橋梁施工提供參考。

Abstract： In the construction of cast-in-place box girder with in-situ brackets， the cast-in-place beam support has a higher requirement for foundation， especially when there are a lot of fish ponds， reservoirs and other bad foundation in the construction range. The difficulty and cost of the foundation treatment are large， and the drainage is difficult， and there is a large construction safety risk. Based on the construction example of Qiaoxiao high-speed cast-in-place box girder， this paper summarizes the technology of constructing cast-in-place box girder by using the main structure as the base of the frame under the condition of bad foundation and by permanent-temporary combined beam frame method to provide reference for construction of similar bridge.

關鍵詞： 現澆箱梁；現澆支架；不良地基；系梁變更；支架基礎；永臨結合；節約成本

Key words： cast-in-place box girder；cast-in-place bracket；poor foundation；tie beam change；bracket foundation；permanent-temporary combination；cost saving

中圖分類號：U448.21+3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）11-0118-03

0 引言

在橋梁施工領域，涉及到大量的現澆梁施工。目前，常規性的現澆梁施工較為普遍的施工方式為原位支架法，常見的有滿堂支架法、梁式支架法。原位支架法由于受地基影響較大，支架方案設計的關鍵在于支架基礎，同時基礎處理成本大。根據所處橋位條件，硚孝高速公路通過對系梁進行設計變更，永臨結合，采用系梁作為梁式支架鋼管立柱基礎，同時以加強弦桿貝雷梁作為支架主梁，整跨箱梁支架全部支撐于主體結構系梁上，有效規避了不良地基對箱梁支架的影響，既保障了施工安全又節約了基礎處理成本。

1 工程概況

1.1 橋梁概況

武漢硚口至孝感高速公路是武漢城市圈中武漢（漢口中心城區）至孝感（孝南區）的快速通道，第四合同段位于武漢市東西湖區，主要由東柏互通立交和西湖高架橋兩部分組成。東柏互通橋長1554m，起止里程為K11+183～K12+737，共有現澆箱梁53聯252孔，梁高1.4m。橋梁下部結構為柱式墩（雙柱、三柱、四柱），墩高平均在10m以上，基礎采用樁基礎，樁基礎間設樁頂系梁，橋梁典型橫斷面圖如圖1所示（以雙柱墩為例）。

1.2 地質概況

橋址位于沖湖積平原區域，地形平坦開闊，地勢低洼，主要為長江及漢江一級階地湖積平原地貌，地面標高17～22m，湖塘密布，河渠縱橫，水系發育，地面多為稻田、藕塘、魚塘。據實際調查，橋位區域內較大的池塘、藕塘共28個，基礎較差，地勢相對較低，排水困難。

項目區分布的覆蓋層主要是第四紀（Qh）粘土、亞粘土、細砂、砂礫石層和少量淤泥質土，基巖為弱微風化粉砂質泥巖。路線區存在的不良地質和特殊性巖土主要為軟弱土、膨脹土及低強度土等。

2 箱梁現澆支架方案設計

2.1 支架形式選擇

現澆箱梁常見支架形式有碗扣式滿堂支架法、條形基礎梁式支架法、鋼管樁基礎梁式支架法。然而，東柏互通箱梁范圍內存在大量魚塘、水塘及其他不良基礎。在此條件下，以上三種常規性支架形式的主要缺點如下。

2.1.1 碗扣式滿堂支架

若采用常規的碗扣式滿堂支架，基礎換填處理平均深度達3m，處理費用極高。同時，由于排水困難，基礎在后期箱梁施工過程中的穩定性難以保障，施工過程中存在較大的安全風險。

2.1.2 條形基礎梁式支架

若采用鋼筋混凝土條形基礎的梁式支架，條形基礎受力相對集中，同樣存在基礎處理、基礎排水及后期穩定性因素影響。

2.1.3 鋼管樁基礎梁式支架

若采用打入式鋼管樁基礎梁式支架法，可有效保障基礎承載力及后期穩定性，然而由于地質條件較差，土層摩阻較小，鋼管樁插打深度較大，且部分梁底凈高較小，鋼管樁插打后拔出困難。同時由于現澆箱梁施工周期較長，鋼管樁插打設備只能間斷性使用，設備的有效利用交底，費用較高。

根據以上情況，箱梁現澆支架設計的關鍵不管在技術方面還是成本方面均在于支架基礎。結合以往利用承臺作為支架基礎的施工經驗，通過對主體結構系梁進行設計變更，以系梁作為梁式支架鋼管立柱支撐基礎，采取永臨結合的方式，規避不良基礎的影響。梁式支架鋼管立柱通過預埋件固定于系梁之上，橫橋向在墩柱之間使用兩根Φ630*8mm鋼管柱，墩柱外側使用Φ400*8mm與Φ300*6mm鋼管柱，上部依次為雙拼工56a橫梁、貝雷梁及工字鋼分配梁，支架采用連續梁結構。同時，為全面避開地基影響，支架采用單孔箱梁單跨而過的形式，單孔最大跨度為22m。經計算，在此跨度下貝雷梁需采用加強弦桿，支架圖如圖2、圖3所示。

2.2 系梁變更及驗算

2.2.1 系梁變更

東柏互通原有系梁為啞鈴形系梁，系梁寬度為1m，高度1.1；變更后系梁為矩形系梁，寬度為1.3m，高度為1.1m，橫橋向兩側懸出樁邊1.75m。同時，為滿足系梁受力，對系梁鋼筋進行了局部調整，系梁上下面均布置13根HRB400Φ22鋼筋，間距為10cm，箍筋采用6肢Φ16箍筋，間距為10cm，彎起筋在樁頂處布置2組共22根Φ22鋼筋，并在樁頂上部設置平直段。變更前后系梁平面布置圖及變更后系梁配筋圖分別如圖4～7所示。

2.2.2 系梁受力驗算

根據圖2、圖3梁式支架布置，東柏互通現澆箱梁施工過程中鋼管柱對系梁的集中作用力從系梁懸臂最外側向內最大分別為256.7kN、882.4kN、2133.7kN。采用邁達斯進行建模計算，其受力模型、內力計算結果、承載能力驗算分別如圖8～11所示。

驗算可得：在支架使用過程中，結構重要性系數取1.1的情況下，系梁承受的最大彎矩為4438.4kN·m，小于最大抗彎承載力4711.4kN·m，斜截面所受最大剪力為3019.0kN，小于斜截面最大抗剪能力4160.8kN，東柏互通變更后的系梁在箱梁現澆支架鋼管立柱作用力下承載能力滿足要求。通過對系梁的變更，箱梁現澆支架基礎可直接利用主體結構系梁，有效規避了不良基礎的影響，具有安全性和可靠性。

2.2.3 成本節約情況

與滿堂支架相比：東柏互通現澆箱梁單孔跨徑按22m計算，若采用碗扣式滿堂支架法進行施工，地基平均處理寬度取15m，混凝土硬化層取15cm，則單孔基礎處理土方為330m3，硬化混凝土方量為49.5m3。施工過程中通過對不良地基區域的80孔系梁進行變更，以系梁作為梁式支架基礎，減少基礎處理土方26400m3，減少基礎硬化混凝土3960m3。

與條形基礎梁式支架基礎相比：減少了條形基礎地基處理及條形基礎施工費用。

與鋼管樁基礎支架相比：減少了鋼管樁的打拔費用及打入地面以下部分的鋼管樁材料費用。

4 結語

現澆箱梁常見支架形式有滿堂支架法、條形基礎梁式支架法、鋼管樁基礎梁式支架法等，支架的設計關鍵在于如何在保障結構安全的情況下，因地制宜制定較為經濟適宜的方案。硚孝高速公路東柏互通共有現澆箱梁53聯252孔，梁高1.4m，箱梁施工范圍內存在大量魚塘、水塘及其他不良基礎，箱梁現澆支架地基處理難度及成本較大，且排水困難，采用常規性現澆支架方案存在較大施工安全風險。實踐證明，該橋通過對東柏互通橋梁系梁進行設計變更，永臨結合，采用系梁作為梁式支架鋼管立柱基礎，同時以加強弦桿貝雷梁作為支架主梁，整跨箱梁支架全部支撐于主體結構系梁上，有效規避了不良地基對箱梁支架的影響，既保障了施工安全又節約了施工成本，可為同類工程提供借鑒。

參考文獻：

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