現澆箱梁支架預壓及沉降觀測

劉思勰

（莆田市交通投資集團有限公司， 福建 莆田 351100）

1 工程概況

福建省普通國省干線公路聯十一線（莆田境）涵江江口至仙游楓亭段工程A9標段全長3.419 公里，是福建省“八縱十一橫十五聯”的重要組成部分。度田互通是主要的控制工程。度田互通共設有14 條匝道。其中D 匝道現澆共4 聯，最大的跨徑36 米，最小的跨徑29.56 米，該現澆連續箱梁采用管樁基礎鋼管柱貝雷梁支架施工。

2 支架搭設

2.1 PHC 管樁錘擊沉樁法施工工藝：

工藝流程：測量樁位→機械就位→吊樁插樁→樁身對中→錘擊沉樁→接樁→再錘擊沉樁→再接樁→送樁→停錘

2.2 支墩基礎施工

根據設計平面圖，用全站儀及鋼尺放出條形基礎位置，條形基礎采用在PHC管樁頂澆筑100*100cm 帽梁，采用C30 鋼筋混凝土。PHC 管樁頂伸入樁帽梁10cm。為確保PHC 管樁及鋼管立柱的穩定，帽梁布置鋼筋籠（具體鋼筋籠布置圖見圖4/5）。帽梁鋼筋伸入PHC 管樁空心內用6 根φ16 的螺紋鋼和φ12 箍筋加工成直徑27cm，長1.5m 的鋼筋籠伸入管腔內，樁頂錨固筋長75cm，加工成蘑菇形伸入樁帽梁內，與基礎梁一起澆混凝土。

2.3 鋼管柱施工

貝雷架下部采用φ529 鋼管作為支撐立柱，管壁厚10mm。將所受荷載傳遞到混凝土帽梁，然后傳遞給鋼管基礎。為保證鋼管立柱受力均勻、平衡傳力，須保證鋼管在鉛垂狀態下立于帽梁上，管柱底部布置75cmx75cmx1.2cm 的鋼板，進行水平調平及增加受力面積。帽梁澆筑前提前放出鋼管柱底鋼板位置，并提前在鋼板位置四周預埋Φ16 鋼筋頭用于固定柱底鋼板，單根鋼筋長25cm 其中伸入砼15cm。

2.4 工字鋼枕梁

在鋼管支墩卸落裝置上安裝2 根45cm 工字鋼作為枕梁。

2.5 貝雷片縱梁

在橫向工字鋼頂面架設片貝雷梁作為縱向主梁，貝雷梁先提前進行拼裝，貝雷片縱梁2 片一組，腹板區間3 片1 組，用45cm 支撐拉桿連成整體為一組，分段吊裝后進行對接。

2.6 16#槽鋼橫梁

按設計的縱橫坡比，調整好穩固好貝雷片，然后再貝雷片上安裝16#槽鋼，按50cm 間距布置。

2.7 縱向方木

16#槽鋼橫梁上鋪設縱向10×10cm 方木，鋪設時要防止縱向方木接頭處出現“探頭”木，方木按20cm 間距布置。

3 支架預壓

3.1 現澆梁段的現澆支架預壓是現澆梁施工的重點。對支架進行預壓，以消除支架、支撐方木和模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，測量支架的彈性變形的實際數值，作為梁體立模的拋高預拱值數據設置的參考；檢驗支架的受力穩定情況，確保支架的安全。為保證箱梁施工安全、質量，需預先進行支架的壓力測試。

3.2 支架預壓是支架安裝于固定位置，進行量化的加壓，并根據壓力值觀測支架的形態變化，同時進行記錄，監測支架在壓力下由彈性和非彈性所導致的變性情況，根據觀測獲得實際數值。具體步驟如下：

3.21 首先要進行支架預測試。

預測試可以幫助工作人員了解支架的相關參數，并最大程度的降低由非彈性變性導致的建筑安全問題，同時降低地基不均勻沉降的可能性。

預測試時，首先確認支架的安裝完好，然后根據箱梁砼重量分布情況，將預先準備好的梁跨荷載120%壓力放置于安裝完好的支架上，進行壓力測試。同時，在壓力測試時，應注意觀察支架沒有產生異常的變性。由于箱體存在縱坡和橫坡，用水袋做荷載預壓穩定性不好，安全性不可靠，本預壓采用沙袋預壓，選用1.5-2T的噸袋，沙袋需要進行準確的重量測算，需保障沙袋在使用過程中的完好，沙袋要進行防漏和防雨的保護，以免影響測量結果。堆載預壓荷載按設計要求分級進行，即50%、80%、100%和120%的重量梯度進行加壓，加壓時，豎向應按照建造時的混凝土澆筑順序進行，橫向為從結構中心線向兩側施壓。

3.22 支架預壓：

預壓材料可以選擇沙袋與水袋相結合的方式。在加壓之前，應檢查基礎設施的牢固情況，確定觀測網及觀測點設置完成。根據支架的各方面參數來設置可以充分檢測的荷載，同時，有些由其他因素引起的壓力增大，應該提前進行計算，從而使重量可以完整的檢測到支架的彈性壓力等所需指數。為了方便最后對于觀測網的拆卸，可以預見設置釘鐵立釘尺，這樣的設施同時也方面觀測點相關系數的測量。根據荷載的重量分布，在觀測點進行定時的測量。

預壓實際范圍不應過小，避免小范圍的加壓，正常應大于混凝土結構的實際投影面寬度。保證縱向及橫向的加壓順序是按要求進行。同時要注意不均勻沉降的產生。沙袋按預壓重量要求吊至支架上后，應用防雨布進行覆蓋，防止雨水浸入沙袋，增加過大負荷，造成支架坍塌。

4 沉降觀測

4.1 為了掌握支架和沉降情況，預壓前測出各測量控制點的標高，分別在翼緣板底、梁底L/2、梁底邊及支架底部相應位置設置沉降觀測點，控制點沿橋梁縱向每5m 一個斷面。

圖12 面觀測點布置示意圖

圖13 面觀測點布置示意圖

4.2 進行沉降觀測主要有六個部分，分別是：加載壓力前的觀測、加載50%荷載時的觀測、加載80%荷載時的觀測、加載100%荷載時的觀測、加載120%荷載時的觀測、和荷載全部去掉后進行觀測。加載不同荷載時，均需每2 小時觀測一次，在日平均沉降值＜2mm 時，按照上述順序進行下一步加載。每次測算需要進行三次重復測算以保證準確度，同時進行完整的記錄。在加壓超過24 小時，同時達到了日平均沉降值＜2mm 的標準后可以進行荷載的卸載。需要注意的是，觀測時，應隨時觀察支架的情況，若有問題發生，進盡快停止加載，并采取相應的支架加固措施。具體實際情況中可能出現的問題有：沉降速度過快，支架發生開裂或鋼管發生側彎的現象，變性過大甚至產生斷裂。這些現象的出現可能會導致一系列安全事故的發生，應該及時找出原因。卸載時要注意由壓力不均可能會導致的損耗，需結合人力和卸載工具進行施工。預壓時需要觀測的數據主要有：地基鋼筋混凝土帽梁沉降、支架沉降、箱梁底板高度沉降、卸載后頂板可恢復量。

4.3 根據以上數據可以得出支架的彈性變性數值及非彈性變形數值，這些參數可以對后續建筑設計的各方面提供有利參考。

4.4 進行預壓時需要檢測的數據包括：未加壓時；每次加壓后；加壓后每兩小時；

卸去壓力6 小時后的監測點標高。

4.5 支架檢測記錄及相關的計算應該滿足以下要求：

（1）確定支架監測網中各監測點的未加壓高度；

（2）每次加壓后，再次測量各監測點的標高，根據初始數據計算沉降量；

（3）各階段壓力加載完成后，每兩小時定時測量各監測點的標高，保證最終數值未監測網中的監測點24h 內沉降小于3nm。

（4）在各步驟完成并卸載6h 后，再次測量各監測點標高，綜合上述數據測算支架的彈性變性及非彈性變性參數。

5 預壓卸載：

預壓完成進行卸載：預壓加載與卸載順序，按堆載的0、50%、80%、100%、120%、100%、80%、50%、0。逐級卸載完成后，每隔6h 觀測各控制點標高持續一天，以便求得支架和地基的彈性變形量（卸壓后標高-持荷后標高），支架和地基的非彈性變形量=總沉降量（即支架持荷后的穩定沉降量）-彈性變形量。加載120%后，可以通過初始監測數據后卸載前的監測數據來確定壓力對支架的影響程度。

6 預拱度計算與設置

跨中預拱度：δ＝δ1+δ2+δ3+δ4+δ5

在這一計算式中,δ1

其中，δ1 為支架卸載后由上部構筑自重及活載一半產生預應力的撓度上拱效應；δ2 為支架在荷載作用下的彈性壓縮；δ3 為支架在荷載作用下的非彈性壓縮；δ4 為支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷；δ5 為由混凝土收縮、溫度變化引起的撓度。預拱度因各聯地基變化、支架高度、梁體跨徑不同而分別計算得出。

預拱度值按設計要求留設，如設計無明確預拱度值時，可根據相同跨經驗預拱度值取3cm，并按二次拋物線分配：

式中，δx—距左支點x 的預拱度值；x—距左支點的距離；L—支墩跨長。

7 支架預壓安全注意事項

(1)患有下列病不能從事高處作業及架設作業：如心臟病、高血壓、貧血、癲癇等，作業人員需定時進行體檢。

(2)預壓之前對全體預壓施工人員進行班前講話和安全技術交底，讓每一位施工人員熟悉和明知施工中的安全控制要點。

(3)對機械操作人員進行安全教育，尤其是吊車司機要服從現場指揮人員的指揮起吊，嚴禁歪、拉、斜進行起吊沙袋，控制起重吊車大臂的專項速度和方向，沙袋重物的高度等。

(4)在擺放沙袋的過程中應控制沙袋的擺放，上下沙袋交錯緊壓擺放，控制沙袋周邊的擺放整齊度，沙袋與沙袋之間應密，相貼牢固、控制好每一層沙袋，每一層沙袋表面大致成一平面，以利于上一層沙袋的穩定。

(5)專人注意觀察加載過程中支架的變形和穩定情況，采取儀器與現場專人進行觀察的方法，發現問題及時作出停止施工的要求。

(6)在卸載過程中應自上而下水平進行沙袋的卸載，卸載應逐層進行卸載，嚴禁一層沙袋未卸載完從旁邊卸載第二層沙袋，嚴禁從底部抽取沙袋的方法進行卸載。

8 結語

在檢驗支架整體受力性能方面，我們發現用支架施工法中的預壓可以有效的對其進行檢驗。能夠有效的控制變性的范圍，并保證了外觀的完整性。預壓后可基本消除非彈性變性的可能。為了確保工程質量，我們要在工程當中著力分析支架的特殊性，并且還需要對其采取相對應的技術措施。除此以外，支架預壓也能夠提高結構的安全性，能夠避免類似于支架倒塌的事故發生。