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摘要:本文主要介绍现浇箱梁施工中支架基础处理、支架安装、支架预压等工序的控制要点。并通过实例说明在各种地形、地质条件下支架基础处理、支架安装、支架预压的控制要点。
关键词:现浇箱梁;支架施工;质量控制
0. 引言
在高速公路与地方主干道交叉或互通立交跨越地方主要道路时,考虑到桥梁整体线型、外观,或是跨度较大等原因,较多采用现浇连续箱梁桥梁。但是,现浇箱梁施工中支架基础处理、支架本身质量控制、支架安装、支架卸拆等将会对现浇箱梁施工安全及质量造成较大影响。在此,以一个较有代表性的现浇箱梁桥梁对支架基础处理、支架搭设及支架拆卸等方面控制要点作详细分析。
1. 工程概况
某高速公路跨省道跨线桥为主线桥,结构设计为全幅2联(左幅9孔,右幅10孔)均为PC连续箱梁,桥面宽为半幅16.75m,桩号范围为:左幅K89+770.98~K89+997.02桥长226.04m,跨径组合为3×25+(5×25+20);右幅K89+780.98~K90+027.02桥长246.04m,跨径组合为(2×20+2×25)+6×25,平均桥长236.4m。所有桥墩顶均不设置盖梁,在4#左幅、5#、6#、7#全幅、8#、9#右幅墩顶均设置有横隔梁,其中5#墩、7#墩均为全幅共2根立柱,6#墩全幅共3根立柱,5#、6#、7#横隔梁为左右幅整体连通。因此,横隔梁左右幅连通的第5#、6#、7#跨左右幅必须同时施工。
2. 碗扣式支架具体布设方案
本工程中除跨线部分采用门洞方案外,其他地段全部采用Φ48×3.5mm的碗扣式钢管满堂支架进行搭设,支架上纵梁采用两根Φ48×3.5mm,横梁采用10cm×10cm方木。每隔4~6m设一道剪刀撑,剪刀撑必须首尾相连,成封闭状态。箱梁底立杆横向布设为:3×90cm+2×60cm+2×90cm+2×60cm+3×90cm+3×60cm+2×90cm+2×60cm+3×90cm。腹板均位于两根横向60cm间距的立杆之间,箱体下立杆横向间距为90cm,其纵横梁布置见表1所示。
3. 基础处理及支架施工控制要点
现场施工中每一个环节的处理能否达到方案要求、外界条件变化是否准确判断并及时采取相应措施等,均会对支架施工质量安全产生极大影响,因此,在施工前必须对现场技术人员、管理人员及安全管理人员进行详细交底,做好每个现场操作人员的技术交底及培训,各个工序环节进行全程监控,重点工序做好各项事前检测检查并留存施工处理照片等。以该省道跨线桥现浇箱梁支架施工中各个环节控制为例,阐述支架施工各个工序控制要点。
3.1地基处理
支架下地基处理,是支架施工的关键环节之一,现就该桥各个不同地质地形支架基础处理作详细说明:
(1)该桥第2~4跨地基为冲积层淤泥、亚粘土或有机物质等,地表水长期浸泡,承载能力十分脆弱,无法满足支架验算确定的承载力要求。根据施工方案,该段基础采用换填砂砾石+填土+3%水泥凝结石粉加固处理。在换填前,组织人员、机械对桥下排水系统进行整理,在桥梁投影边线1m外挖出排水沟,对桥下冲积凹谷地带进行降水排水,个别标高较低点位采用井点降水。降水晾晒几天后,表面干燥可以站人,安排专人,根据现场情况对地基进行静力触探试验,试验结果表明,最深在3m处基底承载力能达到120kPa,可以满足基础处理要求,据此对基底进行砂砾石换填处理,换填砂砾层顶面高度高出地表常水位30cm,宽度为桥梁投影线外1m。对先前施工桩基已填筑的施工平台,用20t压路机进行碾压,若压实过程中有弹簧现象,进行反开挖重填,若在反开挖后地下水较高的采用砂砾石换填。
(2)第1跨、第8、9跨左幅及第10跨右幅均位于陡坡上,应进行挖台阶处理。陡坡坡面的土地质较好,均为全风化泥质粉砂岩或强风化泥质粉砂岩,并且没有地表水,所以,直接在原地面上开挖台阶。台阶开挖前,由测量放样出每排立杆,按照放样位置确定开挖宽度、长度,开挖台阶顶宽不小于50cm。台阶纵向与支架立杆纵向一致,台阶横向与立杆横向一致,纵横向相互垂直;如果台阶过高,外侧边坡坡率因素,会导致部分碗扣支架的立杆会落在坡面上,对支架受力及稳定性极为不利,因此,台阶高度不得大于1m,若原有地形为陡坎,则必须加设挡墙。每级台阶边缘外立面用5cm厚的C20混凝土或M7.5砂浆或砌砖墙封闭,以防地表水或砼浇筑后养生水流入台阶,造成台阶冲刷,导致承载支架的平台受力面积减小,基础压强增大。同样,在台阶顶面必须用小型压实机具进行压实,压实后在台阶上浇筑15cmC20混凝土,确保台阶的承载能力及承载条件稳定。
(3)第1跨、左幅第4跨及右幅第5跨与冲积层较厚的第2、3、4跨交界处为陡坎,且左幅第4跨左侧一半为省道路堤,土质均为亚粘土,不宜直接采用开台阶施工,综合考虑到省道通车安全及路基稳定,确定在陡坎边缘上设置底宽1.75m~2.75m,项宽0.75m,高2m~4m的M7.5浆砌片石挡墙,挡墙外立面竖直,靠平台内侧采用1:0.5的斜坡,挡墙台背空隙采用砂砾石小型压实机具分层压实或用中粗砂分层水密振实填筑,台背部分在顶面下10cm~50cm范围填筑40cm厚填料最小强度(CBR)大于3%的土石填料,并用小型压实机具压实。
(4)第5、6、7、8跨右幅地面为全风化泥质粉砂岩的地表,地势平整,可直接清除表层土30cm,只对个别坑洞进行换填,用20t压路机压实达到93%,顶面形成2%~4%的纵、横坡,直接铺筑10cm厚3%水泥石粉面层压实即可。所有基础处理完成后,均须在桥梁两侧设置排水沟与自然沟渠接顺,在基础顶石粉面层上的支架空隙內每5m设置一条横向宽5cm×深3cm的排水沟,与两侧排水沟接顺,在路中心线上设置一条纵向5cm×5cm的排水沟。确保施工期间所有桥上流下的养生水从桥下排水系统顺利排出桥外。
3.2碗扣式支架搭设控制要点
(1)碗扣支架构配件外观质量必须满足以下要求:1)钢管应无裂纹、凹陷、锈蚀,不得采用接长钢管;2)铸造件表面应光整,不得有砂眼、缩孔、裂纹、浇冒口残余等缺陷,表面粘砂应清除干净;3)冲压件不得有毛刺、裂纹、氧化皮等缺陷;4)各焊缝应饱满,焊药清除干净,不得有未焊透、夹砂、咬肉、裂纹等缺陷;5)对立杆等受力构件每个检查,横杆等作抽样检查。
(2)在各项材料进场时,全面检查材料尺寸,与施工方案中市场计算受力采用材料尺寸不符的全部不予使用。
(3)立杆及横杆搭设:立杆必须竖直,且各节立杆及底托、顶托必须同轴,严格控制立杆垂直度、底托插入立杆长度、顶托插入立杆长度等指标。横杆与立杆连接必须将碗扣扣紧,中间的立杆为四个方向有横杆连接,边上的立杆有3个方向有横杆连接,整个支架搭设完成后形成一个连续整体。立杆搭设时,支架均须在桥梁立柱位置将支架立杆与立柱扣接,防止侧向力对支架稳定性的影响,
4. 支架预压
支架搭设完毕并铺设底模板后,对支架进行充分的预压,采用砂袋或水作为预压荷载时,压架砂袋荷载的重量不小于箱梁自重的100%,并根据支架预压沉降及卸载后弹性回复的观测成果,预留支架沉降量。待沉降稳定后持续24小时,以消除非弹性变形及不均匀沉降。确保支架具有足够的刚度和稳定性,并根据实测的支架弹性变形值做适当的修正,预留箱梁的预拱度。
(1)加载顺序:分三级加载,第一次、第二次分别加载箱梁重的40%,第三次加载箱梁重的20%。加载时应在腹板及横隔梁或箱梁端处适当加高砂袋高度,水预压时用砂袋堆码塘埂,纵向塘埂设置在箱梁的各腹板位置上,横向塘埂间距不宜大于6m。
(2)预压观测:顺桥向在箱梁底模上每跨布置三排,位置设在每跨的L/2、L/4处及墩顶部处,每组分左、中、右三个点,三点均设置在腹板位置,在点位处固定观测杆,以便于沉降观测。采用水准仪进行沉降观测,布设好观测杆后,加载前测定出其杆顶标高。沉降观测过程中,每一次观测均找测量监理工程师抽检,并将观测结果报测量监理工程师认可同意。第一次加载后,每2个小时观测一次,连续两次观测沉降量不超过3mm,且沉降量为0时再进行第二次加载,按此步骤直至第三次加载完毕。第三次加载沉降稳定后,经监理工程师同意方可卸载。
(3)卸载:人工配合吊车吊运砂袋均匀卸载,卸载同时继续观测。卸载完成后记录好观测值以便计算支架及地基综合变形。根据观测记录整理出预压沉降结果,调整支架顶托的标高来控制箱梁底板及悬臂的预拱高度。
5. 结语
本工程是某省道跨线桥现浇混凝土支架施工的一个实例,由于该桥地形及地质状况比较有代表性,包括了常见的支架施工中可能遇到的情况,通过该实例的分析,较全面的阐述支架混凝土施工中支架施工控制的各个关键点:支架方案选定、支架受力验算、基础处理、支架等原材料质量检查重点项目、支架搭设检查指标及支架等载预压施工等。
参考文献:
[1]建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)[S],2009.
[2]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)[S],2001.
[3]建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S],北京:中国建筑工业出版社,2002
关键词:现浇箱梁;支架施工;质量控制
0. 引言
在高速公路与地方主干道交叉或互通立交跨越地方主要道路时,考虑到桥梁整体线型、外观,或是跨度较大等原因,较多采用现浇连续箱梁桥梁。但是,现浇箱梁施工中支架基础处理、支架本身质量控制、支架安装、支架卸拆等将会对现浇箱梁施工安全及质量造成较大影响。在此,以一个较有代表性的现浇箱梁桥梁对支架基础处理、支架搭设及支架拆卸等方面控制要点作详细分析。
1. 工程概况
某高速公路跨省道跨线桥为主线桥,结构设计为全幅2联(左幅9孔,右幅10孔)均为PC连续箱梁,桥面宽为半幅16.75m,桩号范围为:左幅K89+770.98~K89+997.02桥长226.04m,跨径组合为3×25+(5×25+20);右幅K89+780.98~K90+027.02桥长246.04m,跨径组合为(2×20+2×25)+6×25,平均桥长236.4m。所有桥墩顶均不设置盖梁,在4#左幅、5#、6#、7#全幅、8#、9#右幅墩顶均设置有横隔梁,其中5#墩、7#墩均为全幅共2根立柱,6#墩全幅共3根立柱,5#、6#、7#横隔梁为左右幅整体连通。因此,横隔梁左右幅连通的第5#、6#、7#跨左右幅必须同时施工。
2. 碗扣式支架具体布设方案
本工程中除跨线部分采用门洞方案外,其他地段全部采用Φ48×3.5mm的碗扣式钢管满堂支架进行搭设,支架上纵梁采用两根Φ48×3.5mm,横梁采用10cm×10cm方木。每隔4~6m设一道剪刀撑,剪刀撑必须首尾相连,成封闭状态。箱梁底立杆横向布设为:3×90cm+2×60cm+2×90cm+2×60cm+3×90cm+3×60cm+2×90cm+2×60cm+3×90cm。腹板均位于两根横向60cm间距的立杆之间,箱体下立杆横向间距为90cm,其纵横梁布置见表1所示。
3. 基础处理及支架施工控制要点
现场施工中每一个环节的处理能否达到方案要求、外界条件变化是否准确判断并及时采取相应措施等,均会对支架施工质量安全产生极大影响,因此,在施工前必须对现场技术人员、管理人员及安全管理人员进行详细交底,做好每个现场操作人员的技术交底及培训,各个工序环节进行全程监控,重点工序做好各项事前检测检查并留存施工处理照片等。以该省道跨线桥现浇箱梁支架施工中各个环节控制为例,阐述支架施工各个工序控制要点。
3.1地基处理
支架下地基处理,是支架施工的关键环节之一,现就该桥各个不同地质地形支架基础处理作详细说明:
(1)该桥第2~4跨地基为冲积层淤泥、亚粘土或有机物质等,地表水长期浸泡,承载能力十分脆弱,无法满足支架验算确定的承载力要求。根据施工方案,该段基础采用换填砂砾石+填土+3%水泥凝结石粉加固处理。在换填前,组织人员、机械对桥下排水系统进行整理,在桥梁投影边线1m外挖出排水沟,对桥下冲积凹谷地带进行降水排水,个别标高较低点位采用井点降水。降水晾晒几天后,表面干燥可以站人,安排专人,根据现场情况对地基进行静力触探试验,试验结果表明,最深在3m处基底承载力能达到120kPa,可以满足基础处理要求,据此对基底进行砂砾石换填处理,换填砂砾层顶面高度高出地表常水位30cm,宽度为桥梁投影线外1m。对先前施工桩基已填筑的施工平台,用20t压路机进行碾压,若压实过程中有弹簧现象,进行反开挖重填,若在反开挖后地下水较高的采用砂砾石换填。
(2)第1跨、第8、9跨左幅及第10跨右幅均位于陡坡上,应进行挖台阶处理。陡坡坡面的土地质较好,均为全风化泥质粉砂岩或强风化泥质粉砂岩,并且没有地表水,所以,直接在原地面上开挖台阶。台阶开挖前,由测量放样出每排立杆,按照放样位置确定开挖宽度、长度,开挖台阶顶宽不小于50cm。台阶纵向与支架立杆纵向一致,台阶横向与立杆横向一致,纵横向相互垂直;如果台阶过高,外侧边坡坡率因素,会导致部分碗扣支架的立杆会落在坡面上,对支架受力及稳定性极为不利,因此,台阶高度不得大于1m,若原有地形为陡坎,则必须加设挡墙。每级台阶边缘外立面用5cm厚的C20混凝土或M7.5砂浆或砌砖墙封闭,以防地表水或砼浇筑后养生水流入台阶,造成台阶冲刷,导致承载支架的平台受力面积减小,基础压强增大。同样,在台阶顶面必须用小型压实机具进行压实,压实后在台阶上浇筑15cmC20混凝土,确保台阶的承载能力及承载条件稳定。
(3)第1跨、左幅第4跨及右幅第5跨与冲积层较厚的第2、3、4跨交界处为陡坎,且左幅第4跨左侧一半为省道路堤,土质均为亚粘土,不宜直接采用开台阶施工,综合考虑到省道通车安全及路基稳定,确定在陡坎边缘上设置底宽1.75m~2.75m,项宽0.75m,高2m~4m的M7.5浆砌片石挡墙,挡墙外立面竖直,靠平台内侧采用1:0.5的斜坡,挡墙台背空隙采用砂砾石小型压实机具分层压实或用中粗砂分层水密振实填筑,台背部分在顶面下10cm~50cm范围填筑40cm厚填料最小强度(CBR)大于3%的土石填料,并用小型压实机具压实。
(4)第5、6、7、8跨右幅地面为全风化泥质粉砂岩的地表,地势平整,可直接清除表层土30cm,只对个别坑洞进行换填,用20t压路机压实达到93%,顶面形成2%~4%的纵、横坡,直接铺筑10cm厚3%水泥石粉面层压实即可。所有基础处理完成后,均须在桥梁两侧设置排水沟与自然沟渠接顺,在基础顶石粉面层上的支架空隙內每5m设置一条横向宽5cm×深3cm的排水沟,与两侧排水沟接顺,在路中心线上设置一条纵向5cm×5cm的排水沟。确保施工期间所有桥上流下的养生水从桥下排水系统顺利排出桥外。
3.2碗扣式支架搭设控制要点
(1)碗扣支架构配件外观质量必须满足以下要求:1)钢管应无裂纹、凹陷、锈蚀,不得采用接长钢管;2)铸造件表面应光整,不得有砂眼、缩孔、裂纹、浇冒口残余等缺陷,表面粘砂应清除干净;3)冲压件不得有毛刺、裂纹、氧化皮等缺陷;4)各焊缝应饱满,焊药清除干净,不得有未焊透、夹砂、咬肉、裂纹等缺陷;5)对立杆等受力构件每个检查,横杆等作抽样检查。
(2)在各项材料进场时,全面检查材料尺寸,与施工方案中市场计算受力采用材料尺寸不符的全部不予使用。
(3)立杆及横杆搭设:立杆必须竖直,且各节立杆及底托、顶托必须同轴,严格控制立杆垂直度、底托插入立杆长度、顶托插入立杆长度等指标。横杆与立杆连接必须将碗扣扣紧,中间的立杆为四个方向有横杆连接,边上的立杆有3个方向有横杆连接,整个支架搭设完成后形成一个连续整体。立杆搭设时,支架均须在桥梁立柱位置将支架立杆与立柱扣接,防止侧向力对支架稳定性的影响,
4. 支架预压
支架搭设完毕并铺设底模板后,对支架进行充分的预压,采用砂袋或水作为预压荷载时,压架砂袋荷载的重量不小于箱梁自重的100%,并根据支架预压沉降及卸载后弹性回复的观测成果,预留支架沉降量。待沉降稳定后持续24小时,以消除非弹性变形及不均匀沉降。确保支架具有足够的刚度和稳定性,并根据实测的支架弹性变形值做适当的修正,预留箱梁的预拱度。
(1)加载顺序:分三级加载,第一次、第二次分别加载箱梁重的40%,第三次加载箱梁重的20%。加载时应在腹板及横隔梁或箱梁端处适当加高砂袋高度,水预压时用砂袋堆码塘埂,纵向塘埂设置在箱梁的各腹板位置上,横向塘埂间距不宜大于6m。
(2)预压观测:顺桥向在箱梁底模上每跨布置三排,位置设在每跨的L/2、L/4处及墩顶部处,每组分左、中、右三个点,三点均设置在腹板位置,在点位处固定观测杆,以便于沉降观测。采用水准仪进行沉降观测,布设好观测杆后,加载前测定出其杆顶标高。沉降观测过程中,每一次观测均找测量监理工程师抽检,并将观测结果报测量监理工程师认可同意。第一次加载后,每2个小时观测一次,连续两次观测沉降量不超过3mm,且沉降量为0时再进行第二次加载,按此步骤直至第三次加载完毕。第三次加载沉降稳定后,经监理工程师同意方可卸载。
(3)卸载:人工配合吊车吊运砂袋均匀卸载,卸载同时继续观测。卸载完成后记录好观测值以便计算支架及地基综合变形。根据观测记录整理出预压沉降结果,调整支架顶托的标高来控制箱梁底板及悬臂的预拱高度。
5. 结语
本工程是某省道跨线桥现浇混凝土支架施工的一个实例,由于该桥地形及地质状况比较有代表性,包括了常见的支架施工中可能遇到的情况,通过该实例的分析,较全面的阐述支架混凝土施工中支架施工控制的各个关键点:支架方案选定、支架受力验算、基础处理、支架等原材料质量检查重点项目、支架搭设检查指标及支架等载预压施工等。
参考文献:
[1]建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)[S],2009.
[2]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)[S],2001.
[3]建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S],北京:中国建筑工业出版社,2002