硚孝高速公路箱梁现浇支架方案永临结合设计

徐亮

摘要： 在原位支架法现浇箱梁施工中，现浇梁支架对基础要求较高，尤其是施工范围内存在大量鱼塘、水塘及其他不良基础时，箱梁现浇支架采用常规性方案地基处理难度及成本较大，且排水困难，存在较大施工安全风险。文章结合硚孝高速现浇箱梁施工实例，总结了在不良地基条件下采用主体结构系梁作为支架基础采用永临结合的梁式支架法施工现浇箱梁的技术，为类似桥梁施工提供参考。

Abstract： In the construction of cast-in-place box girder with in-situ brackets， the cast-in-place beam support has a higher requirement for foundation， especially when there are a lot of fish ponds， reservoirs and other bad foundation in the construction range. The difficulty and cost of the foundation treatment are large， and the drainage is difficult， and there is a large construction safety risk. Based on the construction example of Qiaoxiao high-speed cast-in-place box girder， this paper summarizes the technology of constructing cast-in-place box girder by using the main structure as the base of the frame under the condition of bad foundation and by permanent-temporary combined beam frame method to provide reference for construction of similar bridge.

关键词： 现浇箱梁；现浇支架；不良地基；系梁变更；支架基础；永临结合；节约成本

Key words： cast-in-place box girder；cast-in-place bracket；poor foundation；tie beam change；bracket foundation；permanent-temporary combination；cost saving

中图分类号：U448.21+3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0118-03

0 引言

在桥梁施工领域，涉及到大量的现浇梁施工。目前，常规性的现浇梁施工较为普遍的施工方式为原位支架法，常见的有满堂支架法、梁式支架法。原位支架法由于受地基影响较大，支架方案设计的关键在于支架基础，同时基础处理成本大。根据所处桥位条件，硚孝高速公路通过对系梁进行设计变更，永临结合，采用系梁作为梁式支架钢管立柱基础，同时以加强弦杆贝雷梁作为支架主梁，整跨箱梁支架全部支撑于主体结构系梁上，有效规避了不良地基对箱梁支架的影响，既保障了施工安全又节约了基础处理成本。

1 工程概况

1.1 桥梁概况

武汉硚口至孝感高速公路是武汉城市圈中武汉（汉口中心城区）至孝感（孝南区）的快速通道，第四合同段位于武汉市东西湖区，主要由东柏互通立交和西湖高架桥两部分组成。东柏互通桥长1554m，起止里程为K11+183～K12+737，共有现浇箱梁53联252孔，梁高1.4m。桥梁下部结构为柱式墩（双柱、三柱、四柱），墩高平均在10m以上，基础采用桩基础，樁基础间设桩顶系梁，桥梁典型横断面图如图1所示（以双柱墩为例）。

1.2 地质概况

桥址位于冲湖积平原区域，地形平坦开阔，地势低洼，主要为长江及汉江一级阶地湖积平原地貌，地面标高17～22m，湖塘密布，河渠纵横，水系发育，地面多为稻田、藕塘、鱼塘。据实际调查，桥位区域内较大的池塘、藕塘共28个，基础较差，地势相对较低，排水困难。

项目区分布的覆盖层主要是第四纪（Qh）粘土、亚粘土、细砂、砂砾石层和少量淤泥质土，基岩为弱微风化粉砂质泥岩。路线区存在的不良地质和特殊性岩土主要为软弱土、膨胀土及低强度土等。

2 箱梁现浇支架方案设计

2.1 支架形式选择

现浇箱梁常见支架形式有碗扣式满堂支架法、条形基础梁式支架法、钢管桩基础梁式支架法。然而，东柏互通箱梁范围内存在大量鱼塘、水塘及其他不良基础。在此条件下，以上三种常规性支架形式的主要缺点如下。

2.1.1 碗扣式满堂支架

若采用常规的碗扣式满堂支架，基础换填处理平均深度达3m，处理费用极高。同时，由于排水困难，基础在后期箱梁施工过程中的稳定性难以保障，施工过程中存在较大的安全风险。

2.1.2 条形基础梁式支架

若采用钢筋混凝土条形基础的梁式支架，条形基础受力相对集中，同样存在基础处理、基础排水及后期稳定性因素影响。

2.1.3 钢管桩基础梁式支架

若采用打入式钢管桩基础梁式支架法，可有效保障基础承载力及后期稳定性，然而由于地质条件较差，土层摩阻较小，钢管桩插打深度较大，且部分梁底净高较小，钢管桩插打后拔出困难。同时由于现浇箱梁施工周期较长，钢管桩插打设备只能间断性使用，设备的有效利用交底，费用较高。

根据以上情况，箱梁现浇支架设计的关键不管在技术方面还是成本方面均在于支架基础。结合以往利用承台作为支架基础的施工经验，通过对主体结构系梁进行设计变更，以系梁作为梁式支架钢管立柱支撑基础，采取永临结合的方式，规避不良基础的影响。梁式支架钢管立柱通过预埋件固定于系梁之上，横桥向在墩柱之间使用两根Φ630*8mm钢管柱，墩柱外侧使用Φ400*8mm与Φ300*6mm钢管柱，上部依次为双拼工56a横梁、贝雷梁及工字钢分配梁，支架采用连续梁结构。同时，为全面避开地基影响，支架采用单孔箱梁单跨而过的形式，单孔最大跨度为22m。经计算，在此跨度下贝雷梁需采用加强弦杆，支架图如图2、图3所示。

2.2 系梁变更及验算

2.2.1 系梁变更

东柏互通原有系梁为哑铃形系梁，系梁宽度为1m，高度1.1；变更后系梁为矩形系梁，宽度为1.3m，高度为1.1m，横桥向两侧悬出桩边1.75m。同时，为满足系梁受力，对系梁钢筋进行了局部调整，系梁上下面均布置13根HRB400Φ22钢筋，间距为10cm，箍筋采用6肢Φ16箍筋，间距为10cm，弯起筋在桩顶处布置2组共22根Φ22钢筋，并在桩顶上部设置平直段。变更前后系梁平面布置图及变更后系梁配筋图分别如图4～7所示。

2.2.2 系梁受力验算

根据图2、图3梁式支架布置，东柏互通现浇箱梁施工过程中钢管柱对系梁的集中作用力从系梁悬臂最外侧向内最大分别为256.7kN、882.4kN、2133.7kN。采用迈达斯进行建模计算，其受力模型、内力计算结果、承载能力验算分别如图8～11所示。

验算可得：在支架使用过程中，结构重要性系数取1.1的情况下，系梁承受的最大弯矩为4438.4kN·m，小于最大抗弯承载力4711.4kN·m，斜截面所受最大剪力为3019.0kN，小于斜截面最大抗剪能力4160.8kN，东柏互通变更后的系梁在箱梁现浇支架钢管立柱作用力下承载能力满足要求。通过对系梁的变更，箱梁现浇支架基础可直接利用主体结构系梁，有效规避了不良基础的影响，具有安全性和可靠性。

2.2.3 成本节约情况

与满堂支架相比：东柏互通现浇箱梁单孔跨径按22m计算，若采用碗扣式满堂支架法进行施工，地基平均处理宽度取15m，混凝土硬化层取15cm，则单孔基础处理土方为330m3，硬化混凝土方量为49.5m3。施工过程中通过对不良地基区域的80孔系梁进行变更，以系梁作为梁式支架基础，减少基础处理土方26400m3，减少基础硬化混凝土3960m3。

与条形基础梁式支架基础相比：减少了條形基础地基处理及条形基础施工费用。

与钢管桩基础支架相比：减少了钢管桩的打拔费用及打入地面以下部分的钢管桩材料费用。

4 结语

现浇箱梁常见支架形式有满堂支架法、条形基础梁式支架法、钢管桩基础梁式支架法等，支架的设计关键在于如何在保障结构安全的情况下，因地制宜制定较为经济适宜的方案。硚孝高速公路东柏互通共有现浇箱梁53联252孔，梁高1.4m，箱梁施工范围内存在大量鱼塘、水塘及其他不良基础，箱梁现浇支架地基处理难度及成本较大，且排水困难，采用常规性现浇支架方案存在较大施工安全风险。实践证明，该桥通过对东柏互通桥梁系梁进行设计变更，永临结合，采用系梁作为梁式支架钢管立柱基础，同时以加强弦杆贝雷梁作为支架主梁，整跨箱梁支架全部支撑于主体结构系梁上，有效规避了不良地基对箱梁支架的影响，既保障了施工安全又节约了施工成本，可为同类工程提供借鉴。

参考文献：

[1]蒋本俊.武汉二七长江大桥跨武九铁路立交桥施工技术与安全控制.

[2]范晓明. 现浇箱梁施工现存问题与合理防控方式研究[J].建筑技术开发，2016（11）.

[3]巫攻科.现浇箱梁支架的设计方法[J].广东科技，2008（16）.