付文宣，庾焱秋，張克，劉鴿

（1.中交第二航務(wù)工程局有限公司，武漢430040；2.長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430040）

1 引言

在現(xiàn)代工程建設(shè)飛速發(fā)展的背景下，高速公路及碼頭項(xiàng)目也在逐漸增多。與此同時(shí)，空心板梁預(yù)制生產(chǎn)任務(wù)也隨之增長(zhǎng)，主要包括預(yù)應(yīng)力空心板、預(yù)應(yīng)力軌道梁、預(yù)應(yīng)力縱梁、預(yù)應(yīng)力邊梁、靠船構(gòu)件等。對(duì)于空心板梁預(yù)制來(lái)說(shuō)，為了讓其預(yù)制進(jìn)度必須符合總體施工進(jìn)度，通常都需要將已完成預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并安裝到位。這些預(yù)制構(gòu)件具有工期短、力學(xué)性能強(qiáng)、裝配化程度高等優(yōu)點(diǎn)[1]，因此得到了廣泛應(yīng)用。

碼頭項(xiàng)目預(yù)制構(gòu)件種類(lèi)多，有時(shí)先張拉法和后張拉法2種制梁方法同時(shí)存在。其中，先張法預(yù)制空心梁板具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工便捷、能大體量預(yù)制等優(yōu)點(diǎn)，加之其施工工序簡(jiǎn)單，且大批量生產(chǎn)時(shí)也可保證經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量穩(wěn)定，因而普遍受到公路橋梁工程、水上碼頭項(xiàng)目的青睞。

2 工程概況

該碼頭項(xiàng)目位于寧德三都澳內(nèi)西北部，要新建1個(gè)1.5×105t級(jí)通用泊位及相應(yīng)的配套設(shè)施，項(xiàng)目構(gòu)件數(shù)量多，質(zhì)量要求高。為滿足生產(chǎn)進(jìn)度需要，保證預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量，計(jì)劃在項(xiàng)目部駐地東南側(cè)建設(shè)預(yù)制場(chǎng)，集中生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，并承擔(dān)存放任務(wù)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

3 地基處理

受限于征地條件，本預(yù)制場(chǎng)處于港池附近，地基為富水地質(zhì)，承載能力較差。根據(jù)地質(zhì)勘探及鉆孔情況，現(xiàn)場(chǎng)具體情況為：場(chǎng)地局部區(qū)域經(jīng)過(guò)土方回填處理后，表層覆蓋土石混合體填料，下層為15～18 m的淤泥類(lèi)土層；由于淤泥類(lèi)土的地基承載力弱、易壓縮、透水性差、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，且不均勻性很強(qiáng)。鑒于上述情況，在建立預(yù)制場(chǎng)前，需在處理軟弱地基的前提下，方可進(jìn)行改善地基承載力、地基土變形性和滲透性等施工措施，以提高其抗剪強(qiáng)度。

軟基處理常用方式包括：碾壓法、實(shí)夯法、換填墊層法、排水固結(jié)預(yù)壓法、樁基法、高壓噴射注漿法、加筋法及灌漿法等。在實(shí)際施工中，需從項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合考慮，既可運(yùn)用單一軟基處理方式，也可綜合運(yùn)用多種軟基處理方式。

結(jié)合考慮各種地基處理方法的適用性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)施難易程度、項(xiàng)目工期等實(shí)際因素后，本項(xiàng)目最終選取了土石方混合填筑及振動(dòng)碾壓這一綜合處理方案。

清整場(chǎng)地后，即可對(duì)整個(gè)場(chǎng)地地質(zhì)不良處于坑洼處進(jìn)行填筑，有5個(gè)步驟：（1）打好標(biāo)志樁，測(cè)出場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高，并通過(guò)拉線控制填筑的標(biāo)高；（2）填筑前，土石混合體填料含水量等，以盡量挑選出透水性較好的土石混合體填料；（3）填筑時(shí)，采用水平分層填筑法卸料、攤鋪，挖掘機(jī)粗平，裝載機(jī)精平，再逐層向上填筑；（4）采用振動(dòng)壓實(shí)法和碾壓法，使壓實(shí)度達(dá)到90%以上，并保證地基承載力特征值達(dá)到150 kPa以上；（5）在制梁、存梁前，對(duì)場(chǎng)內(nèi)混凝土臺(tái)座至少采用一次預(yù)壓處理，以便消除地基沉降。

4 預(yù)制場(chǎng)規(guī)劃布置

本項(xiàng)目預(yù)制場(chǎng)呈矩形布置，平面尺寸為200 m×75 m，占地面積15 000 m2。根據(jù)施工工藝的不同，碼頭縱梁采用先張法施工，引橋空心板采用后張法施工。根據(jù)碼頭縱梁的不同尺寸及質(zhì)量，預(yù)制場(chǎng)配備110 t/30 m龍門(mén)吊1臺(tái)、40 t/30 m龍門(mén)吊2臺(tái)以及10 t/30 m龍門(mén)吊2臺(tái)，以便于預(yù)制梁的施工、存儲(chǔ)及運(yùn)輸。預(yù)制場(chǎng)建設(shè)主要包括：（1）先張拉法制梁區(qū)與存梁區(qū)；（2）后張拉法制梁區(qū)與存梁區(qū)；（3）材料加工區(qū)；（4）材料堆放區(qū)；（5）辦公生活區(qū)等。預(yù)制場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)布置見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)制場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)布置

為保證制梁臺(tái)座與存梁臺(tái)座數(shù)目的合理性，除了需考慮現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備配置、預(yù)制工序、周期及質(zhì)量速度等因素外，還要結(jié)合梁場(chǎng)每天最大預(yù)制能力及梁段架設(shè)能力，并留有一定的富余量。經(jīng)分析，本項(xiàng)目預(yù)制場(chǎng)設(shè)置制梁臺(tái)座6個(gè)（4個(gè)后張拉法制梁臺(tái)座、2個(gè)先張拉法制梁臺(tái)座）；存梁臺(tái)座37個(gè)（后張拉法存梁臺(tái)座10個(gè)，先張拉法存梁臺(tái)座27個(gè)）。

通常來(lái)說(shuō)，存梁臺(tái)座符合架梁工期時(shí)，首先采用單層存梁的形式。若架梁工期提前，必然導(dǎo)致臺(tái)座數(shù)量增加；此時(shí)，為了合理優(yōu)化臺(tái)座數(shù)量，可采用雙層存梁方式，但其在地基處理方面的要求標(biāo)準(zhǔn)更高[2]。

5 先張拉法制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)

對(duì)于本項(xiàng)目預(yù)制場(chǎng)，先張拉法制梁臺(tái)座作為整個(gè)工程的控制性項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最為重要。由于極易出現(xiàn)質(zhì)量及安全問(wèn)題，應(yīng)在對(duì)比詳細(xì)方案、分析受力的基礎(chǔ)上再進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

5.1 結(jié)構(gòu)選型

作為制梁環(huán)節(jié)中的首要臨時(shí)部件，制梁臺(tái)座需要承受預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉力。因?yàn)樵陬A(yù)制構(gòu)件的整個(gè)養(yǎng)護(hù)期間，預(yù)應(yīng)力筋的張拉力持續(xù)作用于張拉制梁臺(tái)座上，所以，制梁臺(tái)座不光要保證足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性，還應(yīng)保證安全、經(jīng)濟(jì)、合理。不同制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)形式對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 不同制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)形式對(duì)比

本項(xiàng)目采用框架式制梁臺(tái)座，因?yàn)槠淠軡M足同時(shí)張拉多片空心板梁的需求。既能張拉多片空心板梁來(lái)滿足施工規(guī)?；男枨?，又能滿足制梁臺(tái)座自身對(duì)于強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，且能夠根據(jù)場(chǎng)地條件、生產(chǎn)規(guī)模及預(yù)制梁尺寸來(lái)決定制梁臺(tái)座的框架。

以本項(xiàng)目預(yù)制場(chǎng)碼頭中截面寬0.8 m縱梁為例，該縱梁的先張拉法制梁臺(tái)座單槽長(zhǎng)52.4 m，并列2槽張拉臺(tái)座，寬度為5 m；張拉牛腿采用C30混凝土，長(zhǎng)度為2.2 m，兩側(cè)牛腿寬度為0.6 m，中間牛腿寬度為1 m，為防止傳力柱失穩(wěn)，臺(tái)座中部33 m長(zhǎng)度位置每隔5 m布置1道系梁防止側(cè)向失穩(wěn)。先張拉法制梁臺(tái)座立面布置見(jiàn)圖2。

圖2 先張拉法制梁臺(tái)座立面布置

先張拉法制梁臺(tái)座牛腿作為承受張拉力的重要部位，傳遞的集中力一般都較大。牛腿上集中荷載作用點(diǎn)到牛腿邊緣的最小距離a與牛腿截面有效高度h0之比，稱(chēng)為剪跨比，牛腿的剪跨比a/h0對(duì)牛腿破壞影響很大，當(dāng)剪跨比a/h0＞0.2時(shí)，牛腿主要發(fā)生斜壓破壞。當(dāng)剪跨比a/h0＜0.2時(shí)，牛腿發(fā)生斜剪破壞，可不進(jìn)行牛腿的配筋計(jì)算，僅按構(gòu)造要求在牛腿全高范圍內(nèi)設(shè)置水平箍筋[4]。

除了臺(tái)座地基承載力和牛腿配筋需要滿足設(shè)計(jì)要求外，還需進(jìn)行臺(tái)座端承墩的抗傾覆驗(yàn)算和抗滑驗(yàn)算，牛腿尺寸及裂縫控制驗(yàn)算，傳力柱配筋計(jì)算，以及基礎(chǔ)軟弱下臥層驗(yàn)算，并考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工質(zhì)量及情況，臺(tái)座設(shè)計(jì)上留有一定的安全儲(chǔ)備。

5.2 臺(tái)座施工

框架式制梁臺(tái)座工作原理：通過(guò)鋼橫梁將張拉力傳至牛腿，再通過(guò)牛腿傳至傳力柱來(lái)使整體受力，相鄰傳力柱之間通過(guò)系梁連接成整體。

工藝流程：測(cè)量定位臺(tái)座位置及標(biāo)高→反開(kāi)挖臺(tái)座基礎(chǔ)→恢復(fù)基坑頂邊線→施工墊層→臺(tái)座模板定位及安裝→綁扎并預(yù)埋臺(tái)座骨架鋼筋→臺(tái)座混凝土澆筑→及時(shí)基坑回填。工藝流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如下：

1）基坑開(kāi)挖后，需確認(rèn)地基承載力是否能滿足設(shè)計(jì)要求。若地基基本承載力未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)采取處理措施。

2）鑒于牛腿為受力關(guān)鍵部位，應(yīng)整體一次澆筑完成，分層澆筑會(huì)降低結(jié)合面的抗拉強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度。若必須采用分層澆筑，則應(yīng)做好鑿毛處理，并在澆筑時(shí)振搗密實(shí)，以保證牛腿整體強(qiáng)度；另外，澆筑完成后，四周需填平或硬化。

3）臺(tái)座中較大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)完成澆筑且拆模后，要實(shí)時(shí)進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)措施，以防止產(chǎn)生有害的混凝土溫度裂縫。

4）牛腿鋼筋綁扎要準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)確保鋼筋實(shí)際錨固長(zhǎng)度不小于施工圖所示尺寸。

5）制梁前應(yīng)進(jìn)行張拉加載實(shí)驗(yàn)，可行后方可再進(jìn)行制梁施工；此外，制梁時(shí)需分級(jí)張拉，因?yàn)橐淮螐埨轿换虺瑥埨紩?huì)存在一定風(fēng)險(xiǎn)。

6）牛腿與鋼橫梁與間的墊塊不宜太小，以防止局部受壓而被破壞。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目的分析，得出4點(diǎn)結(jié)論。

1）計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況表明，框架式先張拉法制梁臺(tái)座強(qiáng)度、穩(wěn)定性均可滿足設(shè)計(jì)要求，不僅具有構(gòu)造形式簡(jiǎn)單、適用性好、施工便捷等特點(diǎn)，而且施工過(guò)程安全可靠、施工質(zhì)量可控。因此，在軟弱地基上采用框架式先張拉法制梁臺(tái)座是一種有效的制梁措施，其受力明確、構(gòu)造合理，可供同類(lèi)制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)參考。

2）在軟弱地基處建設(shè)預(yù)制場(chǎng)前需要進(jìn)行地基處理，以確保制梁臺(tái)座、軌道梁及軌道基礎(chǔ)在工作過(guò)程中不受地基沉降影響，讓軟弱地基經(jīng)過(guò)處理后可以堅(jiān)實(shí)可靠，從而為后續(xù)施工提供保證。

3）框架式先張拉法制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意臺(tái)座牛腿是否會(huì)發(fā)生剪切破壞，當(dāng)剪跨比a/h0＜0.2時(shí)，應(yīng)在整個(gè)牛腿高度范圍內(nèi)設(shè)置水平箍筋以達(dá)到抗剪的目的。臺(tái)座牛腿盡量一次澆筑完成，若需分層澆筑，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做好鑿毛處理，從而在消除各類(lèi)安全隱患的前提下加強(qiáng)質(zhì)量控制，有效保障后期架梁施工。

4）本文設(shè)計(jì)的框架式制梁臺(tái)座單槽最多可預(yù)制4片碼頭縱梁，施工占地較少、制梁效率高，達(dá)到了預(yù)期效果，并成功完成了現(xiàn)場(chǎng)制梁及存梁任務(wù)，具有較好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。