任玲玲

（天津市市政工程設(shè)計研究院南方分院，廣東　深圳　518000）

軟基現(xiàn)澆梁鋼管支架施工方法研究

任玲玲

（天津市市政工程設(shè)計研究院南方分院，廣東深圳518000）

現(xiàn)澆箱梁在施工過程中主要采用滿堂支架、門式支架、鋼管立柱等施工方法，在地基承載力較差的施工條件下，滿堂支架、門式支架存在基礎(chǔ)處理難、基礎(chǔ)處理復(fù)雜等問題，鋼管立柱方案較為可行。對于珠三角地區(qū)的軟土地基，鋼管立柱基礎(chǔ)處理需要耗費一定數(shù)量的混凝土或鋼管，成本較高。結(jié)合該問題，提供一種利用預(yù)應(yīng)力管樁及鋼管柱作為基礎(chǔ)的施工方案，可有效解決實際需求。

軟基；施工；現(xiàn)澆箱梁；鋼管立柱；預(yù)應(yīng)力管樁

1　工程概況

廣佛江快速通道江門段輔道工程新會段輔道位于主線第二標段的兩側(cè)，路線走向與廣佛江快速通道江門段（第二標段）主線相同。路線起于在建的西環(huán)路隧道，沿西環(huán)路、會城大道終于新會區(qū)奇榜新村附近。輔道全長約31.07 km（左、右側(cè)輔道合計）。

橋梁工程規(guī)模：大橋1座，中小橋7座，互通立交匝道橋11座。

橋梁寬度8.5 m、10 m、12 m、12.75 m。典型橋梁1：橋?qū)?2 m，跨徑30 m+45 m+30 m，采用單箱雙室斜腹板變截面，跨中截面（梁高:165 cm，頂板厚：25 cm，底板厚：25 cm，腹板厚：45 cm），中墩截面（梁高:260 cm，頂板厚：45 cm，底板厚：60 cm，腹板厚：60 cm），邊墩截面（梁高:165 cm，頂板厚：45 cm，低板厚：45 cm，腹板厚：75 cm）；典型橋梁2：橋?qū)?2 m，跨徑25 m+30 m+25 m，采用單箱雙室斜腹板等梁高，梁高1.6 m，跨中截面（頂板厚：25 cm，底板厚：25 cm，腹板厚：45 cm），墩頂截面（頂板厚：45 cm，底板厚：45 cm，腹板厚：60 cm）。現(xiàn)澆立交橋所處位置淤泥層厚度均值為20 m左右，深處近30 m。

2　現(xiàn)澆段鋼管支架設(shè)計

在軟弱地基上施工橋梁上部現(xiàn)澆梁、板，一般的施工方法是對軟基進行加固處理，然后搭設(shè)滿堂支架。由于軟弱地基特殊的地質(zhì)條件，地基處理難度較大；同時由于處理厚度的不均勻性，當施加荷載時，地基將可能出現(xiàn)不均勻的沉降，從而可能對混凝土的質(zhì)量造成不同程度的損傷，對工程質(zhì)量留下隱患。且地基處理為一次性投入，處理費用高，周轉(zhuǎn)利用率低。

方案一：滿堂腳手架施工方案（適應(yīng)范圍：陸地。優(yōu)點：施工簡便，施工費用低，便于搶工期。缺點：不能在汛期施工，資源消耗較多，地基承載力要求高）。方案二：移動模架施工方案（適應(yīng)范圍：箱梁截面尺寸相同，有充足的施工時間。優(yōu)點：施工便捷、施工工序少、適應(yīng)水陸地形。缺點：必須單孔施工，工程時間長，要有一定規(guī)模，投入較多）。方案三：鋼管立柱（貝雷架）（適應(yīng)范圍：水中或陸地。優(yōu)點：能汛期施工、施工速度快、施工便捷、能適應(yīng)各種地形地質(zhì)條件；利用永久承臺，或有條件時利用下穿箱梁作為貝雷架的部分支撐，節(jié)約材料且可靠。缺點：焊接質(zhì)量要求高）。通過比選在軟弱地基上施工橋梁上部現(xiàn)澆梁、板更適宜采用鋼管樁支架施工方法（見圖1）。

根據(jù)現(xiàn)澆構(gòu)造物的高度，將鋼管樁制作成排架形式，做為支架的支撐墩，上部用貝雷片拼裝成連續(xù)梁式桁架。用固定在貝雷片主弦桿上的方木做標高調(diào)整構(gòu)件。該支架的特點是：支架材料投入少，重量輕，施工機械化程度高，適用的跨度相對較大。

在支架搭設(shè)過程中，根據(jù)橋墩較高的特點，采用預(yù)應(yīng)力管樁加混凝土承臺做為基礎(chǔ)，鋼管柱作為支撐、剪力撐連接、貝雷片安裝及施工機械的綜合運用，總結(jié)形成鋼管立柱法施工方法（見圖2）；靠近永久墩臺的位置，利用永久承臺作為支撐，基礎(chǔ)可靠且節(jié)約對臨時基礎(chǔ)的投資（見圖3）；對于有下穿匝道的位置，利用既有橋面作為支撐，必要的時候為下穿匝道增加臨時支撐（見圖4）。整個支架主要由預(yù)應(yīng)力管樁、鋼管立柱、橫梁、貝雷片、小鋼管、方木等組成，采用鋼管樁、既有墩臺及下穿匝道作為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

圖1　鋼管立柱支架示意

圖2　鋼管立柱支架典型斷面一（臨時預(yù)應(yīng)力管樁）

圖3　鋼管立柱支架典型斷面二（利用永久承臺）

圖4　鋼管立柱支架典型斷面三（利用下穿箱梁）

3　力學(xué)驗算

對設(shè)計方案進行力學(xué)驗算，主要采用MIDAS軟件進行受力計算。先建立貝雷架和分配梁的模型，并將荷載施加在分配梁上，荷載通過貝雷架傳遞到橫梁上，建立橫梁和鋼管模型，將上一個模型的計算反力施加在橫梁上，運行模型，得到相關(guān)的計算結(jié)果。

3.1荷載

主要考慮混凝土自重以及施工時的活荷載。

恒荷載：混凝土自重按照26 kN/m3考慮。

活載：振搗荷載按照 2 kN/m2、人工荷載按照2 kN/m2、其他模板荷載按照1.5 kN/m2考慮。

3.2貝雷架及分配梁計算

3.2.1建立模型

根據(jù)腹板、底板以及翼緣板的重量在分配梁及貝雷架上施加荷載。圖5、圖6分別為分配梁及貝雷架計算模型。

圖5　分配梁計算模型

圖6　貝雷架計算模型

3.2.2運行模型

運行模型，得到貝雷架計算結(jié)果：

貝雷架受力滿足要求。

3.2.3分配梁計算結(jié)果

分配梁受力滿足要求。

3.3橫梁及鋼管支架計算

3.3.1建立模型

建立橫梁和鋼管支架計算模型，在橫梁上施加上一個模型計算的反力值（見圖7）。

圖7　橫梁計算模型

3.3.2運行模型

運行模型，得到橫梁計算結(jié)果：

橫梁受力滿足要求。

3.3.3鋼管柱及預(yù)應(yīng)力管樁計算

鋼管柱及預(yù)應(yīng)力管樁承載力計算按照樁基礎(chǔ)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定計算。

4　施工技術(shù)方案

4.1鋼管的布置

主要解決的問題是：在保證每排排架承載力的前提下，保證鋼管柱的整體穩(wěn)定性和抗傾覆能力［2］。具體措施：鋼管柱頂部與工字鋼焊接牢靠，底部與預(yù)埋鋼板焊接，沿鋼管高度方向每4 m用［14焊接一道橫向連接撐，構(gòu)成一個排架；將同一個承臺上的兩個排架頂部用［14連接，形成上平連，兩排間用3道［14連接成人字撐。使兩個排架形成一個受力整體，增強抗傾覆能力。

4.2預(yù)應(yīng)力管樁振沉及安裝

預(yù)應(yīng)力管樁下沉采用懸打法施工，使用履帶吊車配合振樁錘施打預(yù)應(yīng)力管樁。預(yù)應(yīng)力管樁采用法蘭盤連接時，法蘭盤結(jié)合處應(yīng)密貼，法蘭螺栓應(yīng)對稱逐個擰緊，并加設(shè)彈簧墊圈或加焊，錘擊時采取有效措施防止螺栓松動。

4.3橫梁

大橫梁采用兩根40 a型工字鋼焊接拼接，焊縫飽滿，鋼板與鋼管柱之間設(shè)置斜向支撐，防止工字鋼位移。

4.4貝雷片安裝

在鋼管柱和橫梁安裝完畢并經(jīng)過檢查驗收合格后，進行貝雷片吊裝。在場地條件好，貝雷片不長并且塔吊或吊車有足夠的起吊能力的情況下，可在地面預(yù)先拼接貝雷片，整聯(lián)雙排進行吊裝；如果場地條件不好，貝雷片又過長，塔吊或吊車的起吊能力有限時，可將雙排貝雷片縱向分為幾節(jié)，分段吊裝拼接。具體安裝順序為先吊裝順橋向中間貝雷片，后對稱吊裝兩邊的貝雷片，吊裝完成后，用角鋼將貝雷片橫向連接，增強貝雷片的橫向剛度。吊裝作業(yè)必須有專人指揮，起吊和下落平穩(wěn)，避免對立柱等結(jié)構(gòu)造成沖擊，以確保安全。

4.5支架預(yù)壓

安裝模板前，要對支架進行預(yù)壓。支架預(yù)壓的目的：

（1）檢驗支架及鋼管樁基礎(chǔ)的強度和穩(wěn)定性，確保施工安全。

（2）消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形，有利于橋面線性控制［1］。

4.6對桁架的改進措施

通過預(yù)壓觀測成果分析，局部調(diào)整原設(shè)計的橫向加固結(jié)構(gòu)等，考慮不可預(yù)測的因素及箱梁的外形美觀，按拋物線性分配一定的預(yù)拱度值。

5　體　會

（1）利用鋼管樁和貝雷片做現(xiàn)澆支架，直接利用既有承臺作為支架的支撐基礎(chǔ)，不需要處理地基，避免地基沉降帶來的影響，節(jié)約了投資，提高了材料的回收利用率。

（2）將主要受力構(gòu)件加工成大塊，用機械吊裝，提高了機械化作業(yè)程度和功效，節(jié)省了時間。

（3）整體落架法拆除桁架，不僅減少了高空作業(yè)量，保障了施工安全，而且提高了工效。

（4）直接利用固定在貝雷片主弦桿上的方木代替鋼管調(diào)整高度，節(jié)約了投入成本。

6　結(jié)語

采用預(yù)應(yīng)力管樁作為基礎(chǔ)的鋼管立柱法，能較好地解決軟基基礎(chǔ)處理問題，且材料可回收利用，值得推廣應(yīng)用。

［1］林元培.橋梁設(shè)計工程師手冊［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］天津市市政工程局.道路橋梁工程施工手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

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1009-7716（2016）07-0209-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.060

2016-04-05

任玲玲（1983-），女，陜西榆林人，碩士，工程師，從事橋梁設(shè)計工作。