论文-超高超重变高钢箱梁在软土地基施工支撑体系研究

发表时间:2020/9/22   来源:《城镇建设》2020年17期   作者: 董立 罗庆洲
[导读] 随着城市建筑群的不断发展,公路桥涵的密度不断增
        董立 罗庆洲
        中建二局安装工程有限公司,北京 100160
[摘要]:随着城市建筑群的不断发展,公路桥涵的密度不断增加,拟建筑物的用地红线越来越严格,工程地质条件及周围环境条件复杂多样化,特别是在软土地基条件下,钢结构施工临时支撑体系需更多地考虑沉降、变形等不利因素。本文通过研究地基换填、河道护坡,独立基础设置、吊装机械行走流线加固、安装预起拱等多个方面,及试验和计算合理参数,为软土地基上连续钢箱梁施工支撑体系提供实用方法。
         [关键词]:钢结构      软土地基       支撑体系      沉降控制







1、工程概况
        资阳市临空经济区产业新城路网工程(一期)三贤路项目,大桥2#-5#桥墩采用三柱门式框架墩,墩顶横梁高度为3.5m。钢箱梁结构总长200m,采用55+90+55m连续梁形式,包括有直线段、圆曲线段和缓和曲线段。宽度方向分为左右两幅,每幅面板宽度为24.99m,底板宽度约为15.75m,梁截面高度为2.5~4m,总用钢量约6600吨。
2、软土地基支撑体系保证措施
        在软基地区修建桥梁工程,土质沉降成为施工过程中最大的不利因素及安全隐患,因此软基处理技术方案既是控制工程安全的关键之一,也是控制桥梁施工质量、经济效益的重点。本文通过采取五大措施,最大限度的减少土质沉降给施工带来的不利影响,确保工程安全,高效的竣工。
2.1、地基换填处理
1、地质勘察
        本工程钢箱梁施工位于沱江九曲河两侧,河道两侧为常年沉积软土,查询地勘报告,地下水标高2.2,。
2、土方换填
        经计算,垫层承载力特征值需满足150kpa,因此,需对支撑架基础所在位置进行土方换填处理,处理方案采用换填垫层法。换填深度3米,换填下方0.5m厚的碎石,2.5m的素土,每填厚度达0.5m时,用压路机分层夯实。
3、土质沉降计算
        土方换填承载计算时,借助理正岩土软件计算沉降量,将支架基础的规格尺寸、同时输入已知换填土的压缩模量、基础覆土容重等参数,模拟钢箱梁安装就位时的荷载工况(150kpa),可计算出换填后基础最大沉降量。
(1)基础参数

(2)土层参数
①土层参数


②换填土参数
a1 -- 基础宽度地基承载力修正系数


a2 -- 基础深度地基承载力修正系数
4、换填垫层参数
        换填垫层主要为粉质黏土,压缩模量为20Mpa,承载力为180kpa,厚度为3m,压力扩散角控制在20°。
5、计算结果
(1)换填垫层底面处承载力验算
        垫层应力扩散角度                      20.0(°)
        垫层底附加应力pz:                    42.7(kPa)
        垫层底自重应力pcz:                   51.3(kPa)
        垫层底pz + pcz:                      94.0(kPa)
        垫层底地基土承载力特征值fz:          95.0(kPa)
        pz + pcz > fz,垫层底面地基土的承载力满足要求!
(2)下卧层承载力验算结果

注:pz  -- 下卧层顶面处的附加应力值
        pcz -- 下卧层顶面处土的自重压力值
        fz  -- 下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值
6、平板荷载试验
        对于地表浅层地基,(特别是各种填土、含碎石的地基),适合用平板荷载试验,即在一定尺寸的刚性承压板上分级施加荷载,在钢板下设置反力检测装置,观察各级荷载作用下,地基土随压力和变形的试验。在软件计算的基础上,使用平板试验对计算结果进行再次验证。
        经平板试验得知,基础最大沉降数达28mm,与软件计算结果基础相符,符合安全施工要求。
2.2、临时基础形式
        支撑架底部采用矩形独立基础的形式,每两个圆管公用一个独立基础,独立基础为2*4*0.65m,埋深0.5m,独立基础采用C30混凝土,内配16mm钢筋。
2.3、河道护坡处理
        由于河道两侧边坡较陡且四川雨水较多,现采用挂网喷锚的方式对河道两侧的边坡就行护坡处理,河道护坡共166米,高度3米,锚杆纵横间距1.5m,采用梅花形布置,杆体每1.5m设置1定位支架。在边坡面上确定锚杆孔位、进行钻孔,孔深为2.5-2m,孔径50mm。锚杆采用φ16钢筋,长度取3-2.5m,弯头为50mm,钻孔采用风动锚杆钻机或风钻凿岩机钻孔,钻至规定深度后,用高压风吹孔,用牛角泵向孔内灌入M15水泥砂浆或设计图纸规定并经监理工程师批准的材料并打入锚杆,孔口不满部分用泵补灌,再用砂浆将孔口抹平。网片采用φ8钢筋网,钢筋搭接长度为300mm,?网格间距20×20cm。
2.4、吊机行走路线加固
        除了上述在河道两侧进行喷锚处理来外,在河道两侧吊装过程中,大型履带吊作业仍然需要考虑动力荷载随机性,因此,在河道两侧吊装作业过程中,考虑在行车路线下方铺设路基箱,一是增加受力接触面积,二是防止挪移履带时对土体环境和河道侧面坡进行进一步破坏。
2.5、预起拱
        根据对土质的延时沉降的分析,考虑现场实际情况,在钢箱梁设计起拱的基础上,继续增加现场安装起拱值,用于调节延时沉降及支撑架压缩变形的数值。计划在跨河两个桥墩之间即跨中起拱25mm,两边边跨起拱15mm。
参考文献:
[1] JTJ025-86.公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S]
[2] JTG/T F50公路桥涵施工技术规范[S]
[3] 郭毅先,2007.《小半径曲线连续梁在软基地区施工时支撑体系技术研究》
第一作者简介 董立 男 助理工程师 中建二局安装工程有限公司四川分公司资阳市临空经济区新城路网工程(一期)三贤路项目技术负责人
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