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软土地基满堂支架现浇梁的施工质量控制--邹晓峰

日期:2010年8月26日 11:27

  [摘 要]:本文主要介绍临洪河特大桥软土地基满堂支架现浇梁施工如何保证质量的相关控制措施,以及结合箱梁二次浇筑的特点,通过施工过程中采取合适的控制措施,有效防止了墩顶负弯矩区域箱梁产生裂缝。

  [关键词]:软土地基;满堂支架;现浇箱梁;施工质量控制

  1、工程概况

  242省道临洪河特大桥19#-36#墩上部结构为等高度连续箱梁现浇施工。桥跨布置为:第五联(38+50+48)m,第六,七联均为5*48m, 第八联为4*48m。单幅17跨,双幅共34跨。现浇预应力混凝土连续箱梁设计为双向预应力混凝土结构,采用单箱单室截面,箱梁顶宽13.5m,底宽7m,梁高2.7m。箱梁顶面设2%横坡。设计采用移动模架分段浇筑混凝土,分段张拉预应力的施工方法,混凝土施工接缝设置在外悬臂0.2L处。后因工期紧张,经业主和设计单位同意,将第六联(左、右幅),第七联右幅,共15跨调整为满堂支架现浇梁施工。

  2、地质条件

  该路线地处连云港赣榆沿海滩涂区,现浇箱梁全部位于软基鱼塘路段,地质资料显示,软土以大面积海相沉积的淤泥,淤泥质土组成。厚度一般为8-16.5m,呈流塑-软塑状,饱和,压缩性大,强度低。

  3、软土地基处理

  软土地基处理应保证地基有足够的承载力,避免应沉降过大或沉降不均匀引起连续箱梁产生裂缝且不产生侧向滑移。为有效经济地进行软土地基处理并结合本项目地质条件的特点,拟采用抛石挤淤和粉喷桩加石灰土两种处理方式,目的是人为的在软基上形成一个硬壳层。抛石挤淤:块石抛填厚度为2m,回填过程中采用25t压路机分层碾压密实,抛填外侧设置2m深3m宽土石反压护道,并在抛石顶设置15cm厚的C20混凝土垫层,以利于地基整体受力。粉喷桩加7%石灰土:粉喷桩采用¢50,长度为13m(实际施工时以打入持力层为准),粉喷桩间距根据箱梁重量而布置,经验算箱梁标准段间距为2m,底、腹板加厚段为1.5m。粉喷桩打设完成后,采用掺灰量为7%的石灰土在粉喷桩桩顶进行回填,回填厚度为0.6m,分层碾压密实。并在灰土顶浇筑10cmC20混凝土垫层,防止地表水的渗入而影响地基承载力。

  4、方案比选

  为验证两种方案的有效性,在第六联右幅20#-21#跨典型地基中各选取15m进行试验段地基施工,并进行了支架搭设和荷载预压试验。通过荷载预压试验检测得出了两种地基处理方案的优劣。抛石挤淤方案:稳定周期长,从加载至稳定历时18天。总沉降变形大,从沉降观测数据反映总沉降变形最大达到125mm, 最小为68mm。粉喷桩加7%灰土方案,稳定周期短,从加载至稳定历时9天,总沉降变形小,从沉降数据反映总沉降变形最大为48mm,最小为25mm。综合工期和保证质量的因素,本项目满堂支架现浇梁施工采用粉喷桩加7%灰土施工方案。

  5、软土地基处理的施工质量控制

  首先,利用桩基和下部构造施工时已施工完的施工平台对地基处理区域进行素土回填以利粉喷桩机行走。粉喷桩施工时应严格控制每延m喷灰量和桩长控制(粉喷桩一定要打到持力层)。灰土施工时,利用原有素土进行掺灰,闷灰处理。掺灰过程中应严格控制掺灰量。第一层灰土施工时应注意粉喷桩桩头的保护,由于粉喷桩间地基太软,压路机无法碾压,所以第一层灰土采用挖机履带排压。等第一层灰土板结后,再进行第二层,第三层灰土施工,此时应采用16T压路机进行碾压,并注意灰土顶表面应设置1%的单面坡以利排水。压实之后,应组织人员进行地基荷载试验,合格后才进行混凝土垫层的施工。

  其次,地基灰土处理完毕后,在地基处理两侧0.5m范围内设置了宽0.5m高0.8m的排水沟,由于桥址处地下水位高,排水沟内水不能自然流出,在排水沟每40m处设置深度为1.5m的集水坑,用抽水机进行抽水排出施工场地,使灰土表面没有积水,确保地基承载力。

  6、箱梁施工标高的控制

  为保证结构施工后标高准确,支架搭设应合理预留施工预拱度,正确设置箱梁施工标高,在确定箱梁施工标高时,应考虑以下因素:

  (1)支架和地基承受施工荷载后引起的弹性变形S1;

  (2)连续箱梁由于混凝土收缩和徐变而引起的挠度f(由设计院提供);

  (3)由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形 S2;

  (4)支架基础在受载后非弹性沉降S3

  为了严格控制箱梁施工支架,基础沉降量和支架变形。正确设置为抵消支架总变形的支架预拱度,必须对每跨箱梁支架地基进行120%箱梁荷载预压,以消除其不可恢复变形并得出其弹性变形S1,根据弹性变形值S1正确设置箱梁施工标高。设置方法如下:考虑混凝土收缩和徐变引起的挠度,将箱梁施工标高在设计标高的基础上,每个墩顶位置箱梁预拱度为弹性变形值S1,每跨跨中预拱度为弹性变形值S1+10mm,其余位置的预拱度均以每跨墩顶预拱度为最小值,跨中预拱度为最大值,按直线比例分配。为验证箱梁施工标高的设置是否合理,对第一跨箱梁落架后的标高进行了观测,观测结果符合要求。

  7、施工过程中混凝土防裂质量控制措施

  首先,根据浇筑时间长短和气温情况,在混凝土中掺加缓凝减水剂,将混凝土初凝时间调整至7小时左右,使支架、地基变形在混凝土初凝前基本稳定,其次,由于箱梁一次性浇筑施工难度大且质量上没有可靠的保证,所以采用二次浇筑的方法,第一次浇筑至箱梁上承托始点(包括底板、腹板),第二次浇筑顶板、翼板。其受力如图1所示,由受力图可知桥墩为刚性支撑,满堂支架为弹性支撑。又鉴于二次浇筑的特点:第一次浇筑完成的箱梁为槽型梁,为开口截面,再加上此时预应力束没张拉,其受力性能很差。通过不利工况分析存在以下二个薄弱环节:

  (1)第一次混凝土浇筑后,只要10m悬挑段支架有下沉且下沉超过限值,极易造成10m悬挑段墩顶附近腹板负弯距增大,而导致此处腹板开裂。

  (2)第二次浇筑顶板时,底板会产生下扰使支架受力增大,从而支架地基又产生变形导致沉降不均,使得支座反力增大,横隔梁墩顶负弯距增大,极容易造成墩顶混凝土开裂。

  为此,在正式施工前为了尽可能克服这两个问题,保证箱梁使用的耐久性采用了如下几点措施:

  (1)对10m悬挑段支架在原来的方案上进行加密处理,以利分担地基上的集中力,达到均匀受力的目的;

  (2)鉴于本地区软基呈流塑-软塑状,支架搭设必须要有两跨,并要求整跨一次性预压,不能单独预压10m段,防止10m段地基端头部分沉降不稳定,在浇筑过程中存在沉降差异而影响浇筑混凝土的质量,并且要求混凝土浇筑前预压荷载卸载完毕;

  (3)预压要求以箱梁荷载的120%进行超载预压,沉降稳定以“连续三天累计沉降量不大于3mm”标准控制;

  (4)混凝土浇筑时应采取跨中向两侧墩顶及悬臂端向墩顶浇筑的方式;

  (5)当第一次浇筑的混凝土强度达到设计强度的70%时,对靠近截面形心处的纵向预应力束(中部左右腹板共四束)进行30%张拉力临时束张拉,以改善结构受力状况,分担支架荷载达到减少地基沉降目的;

  (6)鉴于连云港软基的特点其地基稳定是短时间暂时的稳定,为了减小地基累计总沉降量,二次混凝土浇筑时间差控制在7天之内;

  (7)第二次混凝土浇筑前,应仔细检查支架有无收缩和下沉,应对支架预加变形,将各顶托调紧,达到减少支座反力(墩顶负弯距)的目的;

  (8)尽可能地减少浇筑顶板时人为的施工荷载以减小对地基的影响。

  另外,由于桥址处位于深厚软土地带,土的灵敏度相当大而且具有高触变性,当其受到扰动时,原有天然结构就会发生变化,土粒间的联结就会减弱,从而降低地基承载力(3),使支架地基骤然沉降,导致箱梁产生裂缝。因此,混凝土浇筑完毕后的2-3天内应对便道上行驶的车辆进行管制,不准大型车辆通过以免对新浇混凝土质量产生影响。

  8、结语

  目前,临洪河特大桥三联共15跨满堂支架现浇箱梁已顺利结束,整个箱梁的内在和外在质量良好,赢的了业主的高度评价。但在深厚软土地基上满堂支架现浇梁的施工经验需要进一步总结和探索,以便在类似工程的施工中加以应用并改进。

  参考文献:

  (1)公路桥涵施工技术规范 (JTJ 041-2000).北京:人民交通出版社,2000.

  (2)刘玉卓.公路工程软基处理[M].北京:人民交通出版社,2002.

所属类别: 技术论文

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