满堂支架法在软土桥梁地基中的应用研究

2015-07-16 122 0

   1、支架地基处理
 
  进行支架施工之前先处理地基,先挖除松散表层50cm,保证基底承载力不小于135kp,再回填碎石土,分层夯实,再在其上铺5cm厚细石子进行找平,最后用20T重型压路机碾压至表面无轮迹。基础处理宽度按14.8m进行。原地面换填标高根据本孔支架立杆的配料设计、上下托架的合理调节量、钢底模的结构厚度、梁底支承系统高度统一合理确定。
 
  平整的砼垫层主要是为了提高地基的承载力,便于满堂支架的快速搭设,并防止施工过程中雨水浸泡地基而降低地基承载力。在基础两侧挖好排水沟,以保证排水通畅,现场内不得积水。
 
  换填料平整压实后,表面沿桥轴向每6m设置一排高度控制桩,每排设左中右三根桩,测量每桩桩顶标高,按照拟定的标高由人工精确整平,再在表面整体浇筑20cm厚砼。砼浇筑前要立好模板,以使周边整齐顺直。浇筑过程中要用平板振捣器、振动棒振捣密实,砼表面按横向坡度刮平。砼面积尺寸每侧超出支架外侧不小于0.5m。如地基面处在不同高度,且高差较大,则按支架设计情况,将地面做成阶梯形状,同一阶梯内基本在同一平面上。
 
  2、软基处理的方法
 
  2.1、换土垫层法
 
  (1)垫层法。其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
 
  该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程,一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2~3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。
 
  (2)强夯挤淤法
 
  采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法,在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基,应通过现场试验才能确定其适应性。
 
  2.2、振密、挤密法
 
  振密、挤密法的原理是采用一定的手段,通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小,强度提高,达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯法。
 
  强夯法。利用强大的夯击能,迫使深层土液化和动力固结,使土体密实,用以提高地基土的强度并降低其压缩性。
 
  2.3、排水固结法
 
  其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下,逐渐排出孔隙水,使孔隙比减小,产生固结变形。在这个过程中,随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散,土的有效应力增加,地基抗剪强度相应增加,并使沉降提前完成或提高沉降速率。
 
  排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性,尤其是上海地区多夹砂薄层的特点,也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土,在一定条件下,采用电渗排水井点也是合理而有效的。
 
  2.4、堆载预压法
 
  在架设满堂支架以前,通过临时堆填土石等方法对地基加载预压,达到预先完成部分或大部分地基沉降,并通过地基土固结提高地基承载力,然后撤除荷载,再架设支架,临时的预压堆载一般等于构件荷载的1.2倍,主要为了减少由于次固结而产生的沉降。
 
  为了加速堆载预压地基固结速度,常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄,透水性较好,也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。
 
  2.5、砂井法
 
  (包括袋装砂井、塑料排水带等)在软粘土地基中,设置一系列砂井,在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道,缩短排水距离,从而加速固结,并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压,称为砂井堆载预压法。
 
  适用于透水性低的软弱粘性土,但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
 
  2.6、真空预压法
 
  在粘土层上铺设砂垫层,然后用薄膜密封砂垫层,用真空泵对砂垫层及砂井抽气,使地下水位降低,同时在大气压力作用下加速地基固结。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
 
  2.7、真空—堆载联合预压法
 
  当真空预压达不到要求的预压荷载时,可与堆载预压联合使用,其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。适用于软粘土地基。
 
  2.8、降低地下水位法
 
  通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小,从而增大有效应力,促进地基固结。适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程,特别适用于饱和粉、细砂地基。
 
  3、满堂支架法施工工艺
 
  3.1、支架布置
 
  支架采用碗扣式脚手架,立杆1.2m,横杆0.6m,钢管外径48mm,壁厚3.5mm。底、顶托采用可调托撑。支架底板纵、横向立杆布置间距为60cm(翼缘板底下支架布置0.9m×0.6m(横×纵)),在高度方向每间隔1.2m设置一排纵、横向联接脚手钢管,使所有立杆联成整体,为确保支架的整体稳定性,在横向立杆和纵向立杆设置剪刀撑。在地基处理好后,进行放线,纵桥向铺设12#工字钢,便可进行支架搭设。支架底部设置底托,利用底托调平立杆高度。支架搭设好后,安置顶托。顶托上放置分配梁,分配梁采用12#工字钢,利用相邻两墩台支座顶面带线向下反量,调整分配梁标高。安装模板后,要对支架进行预压。
 
  3.2、满堂支架预压
 
  满堂支架在安装完成使用前,通过1.2倍箱梁重的荷载预压消除非弹性变形,确定弹性变形值并据此进行预拱度设置,同时检验支架的安全性能。
 
  梁体自重为836.775t,考虑箱梁两端头1.5m范围2#、3#、4#区域内荷载为墩顶散模承重直接传递到墩身,预压荷载应扣除此部分重量(89.17t),得出梁体有效自重为747.603t,再考虑1.2倍系数后为897.124t,故预压最大荷载采用1.2倍梁体效自重+内模重,内模总重为32t,合计预压最大荷载为929.124t。预压采用四级加载。
 
  第一级加载按照50%梁体有效自重+内模重。第二级加载按照75%梁体有效自重+内模重。第三级加载按照100%梁体有效自重+内模重。第四级加载按照120%梁体有效自重+内模重。
 
  4、预压控制方案
 
  为保证预压荷载的合理分布,采用等荷载砂袋进行预压。自跨中开始向两侧每个横梁处均设沉降观测点,每排设七个点,布设于底板及翼板,并进行编号。预压前,调好模板抄平所有点标高后加载,加载顺序同混凝土浇筑顺序,每级加载完成以后,每三小时观测一次,直到支撑变形稳定为止。全部加载完成,支撑变形稳定后,将预压材料卸除,将模板清理干净后测量各观测点标高。根据每次沉降记录计算并确定合理的施工预拱度。
 
  4.1、预拱度计算
 
  跨中预拱度值=100%荷载跨中沉降值-非弹性变形值-理论计算跨中反拱值。理论计算跨中反拱值由设计图纸得17.5-18.7mm,取18mm;100%荷载跨中沉降值、非弹性变形值(卸载后值-加载前值)可根据各级加载测量数据得出。其它位置预拱度值可按二次抛物线公式计算由跨中向支座两端过渡。
 
  4.2、二次抛物线公式按下式计算
 
  y=4f·x·(L-x)/L2
 
  y——距左支点x处的预拱度值。x——距左支点距离。f——跨中最大预拱度值。L——计算跨度值。
 
  总之,近年来,随着我国基础设施建设步伐的加大,在现代桥梁的建设和施工中,现浇连续箱梁桥越来越多,上部施工方法以满堂支架法最为普遍,但如何有效的在桥梁软土地基上应用此法一直是施工中的难点。
 
  参考文献
 
  [1]郭庆鸿,陈亮.软土地基上连续箱梁满堂支架法施工设计[J].山西建筑,2010,27:321-322.
 
  [2]董丽娜.满堂支架法在矮塔斜拉桥施工中的应用[J].交通标准化,2011,15:144-147.
 
  [3]刘永利.满堂支架地基处理[J].民营科技,2008,12:170-171.
 
  [4]黄亮.浅谈现浇箱粱满堂支架搭设施工[J].城市建筑,2013,20:253.

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