大跨度现浇连续箱梁施工支架沉降规律试验研究

彭望

摘要：文章针对大跨度现浇连续箱梁施工支架的预压状况以及结构基础，判断分析其沉降规律，并结合基础工程概况进行沉降规律试验，通过目的性监测，调整地基预备状态，随时记录监测的信息，布置承重支架，获取稳定的支架结构，完成整体研究操作。试验结果表明，该大跨度现浇连续箱梁施工支架沉降规律试验研究具有良好的操作性，在达到预压峰值时，沉降力度最局。

关键词：大跨度现浇连续箱;连续箱梁施工支架;支架沉降规律;沉降规律试验

中图分类号：U448.21⁺3文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnkLwccst.2021.01.045

文章编号：1673-4874（2021）01-0166-05

0引言

现浇箱梁支架沉降在监测的过程中，应该对其支架的预压以及基础预压进行判断。箱梁支架的安全稳定关系到整体箱梁的稳定性。在进行沉降试验中，应时刻检查支架是否处于安全状态，进而确保施工的安全[1]。在支架搭设前应进行支架基础预压的判断，在实现对支架基础预压的合格判断后再进行支架的搭设[2]。设置隔水与排水措施，确保其无法被土层中的雨水浸泡。在支架搭建完毕后，对支架的状态进行监测并验收支架预压数据，控制支架的基础预压区域处于系统许可范围内。由此，完成支架的初始搭建[3]。为保证支架的操作安全，需对其沉降规律进行研究。为此，不少研究学者针对现浇连续箱梁施工支架的基础状态进行支架沉降规律实验研究。

由于现浇连续箱梁在施工的过程中存在一定的危险性，因此，需对箱梁所处的地质状况进行勘测，同时调整地基信息。对箱梁断面进行分析后，设置箱梁断面结构如图1所示。

在获取精准的地基信息后，为了更好地保证连续箱梁支架的安全性，解决因沉降带来的安全隐患，需对其沉降规律进行检验。为了避免支架的搭设处于不良状态，在完成对支架的监测点布置后，根据支架的弹性形变数据设置数据曲线，在不同的箱梁横截面中设置相互对称的六个沉降观测点，并在左右两侧调整护板的位置，将中心点设置在箱梁中心[4-5]，时刻检验监测点所处的位置。对基础预压范围进行研究，判斷基础预压范围对施工混凝土结构的影响。在获取精准的影响信息后执行沉降试验操作指令，以此实现整体实验研究获取所需的实验结果，判断预压峰值与沉降规律的关系。

本文进行的大跨度现浇连续箱梁施工支架实验结果表明，沉降规律试验研究具有较强的可操作性，能够在不同的环境下进行实验操作，并有效提升整体规律实验的可靠性。

1主要施工沉降分析

1.1总体分析

由于本文研究的箱梁结构为单箱结构，在施工沉降分析的过程中需对箱梁的整体信息进行测量，并根据测量的信息数据进行腹板匹配研究。该箱梁梁高2.5m，顶面的整体宽度为20m，内部底板宽度为10m，顶部控制板的基础厚度为30m。箱梁大体采用双向控制力方式进行沉降操控。

在基桩底部施工阶段，研究发现存在大量的暗河，将会对连续箱梁施工支架产生一定的操作性影响。在暗河附近存在着施工队挖掘泥土造成的部分倒塌现象。倒塌的泥浆将影响整体施工支架的进程。为此，在施工的过程中需对支架的处理形态进行检验。在施工区域选用3m左右厚度的施工旧料进行箱梁支架的内部材料回填操作，并模拟支架的位置信息，根据支架的稳固条件判断支架是否适合该区域的施工信息。

若支架与施工区域信息相匹配，则对该区域的施工状态进行数据记录[6]。当进行后续沉降操作时，可将该区域的信息直接收录至沉降管理系统空间中，等待系统的数据处理。

在经过数据处理后，将会产生施工状态模拟信息，可根据该信息进行施工支架的建设与沉降实验的研究，并调整自重作用下的支架内力关系，构建内力示意图（见图2）。

为减少因初始数据收集失误而导致的沉降试验研究的失败，将支架的施工地点与模拟数据相重合，利用重合的数据信息设计施工计划。勘察整体施工区域地貌形态，并将地表信息数据与支架施工区域数据相融合，通过信息自动融合系统筛选最适宜支架构建的区域。

对该区域的信息进行集中处理，并在结束信息集中处理后，按照信息的匹配形式调整整体支架的设置角度。在进行桥梁构建的过程中存在着一定的施工难度，为此，桥梁支架施工需选择在与大桥中心区域位置相邻的跨式桥体中。尽量缩短施工所需的时间，避免因施工时间过长而导致的支架构建效率过慢，进而影响沉降试验的准备工作。同时对此时的支架内力进行调节，并构建支架内力图（如图3所示）。

针对沉降中所需的准备工具，在沉降分析的初始时期预估箱梁基础预压范围，并计算不同箱梁结构内部的模板负载重量，根据负载重量的大小分配箱梁支架的构建承载力。将支架区域与支架预压负荷区域相隔离，并按照隔离后的区域信息查找关键支架的构建位置，锁定位置目标，等待执行沉降试验指令[7-8]。

1.2施工地基状态处理与混凝土浇灌

地基处理主要针对地下暗河地质条件下箱梁支架沉浮状态的操作手段，按照地下暗河的处理步骤进行地基分析，同时对桥梁下的路面进行障碍扫除处理。挖掘深度为2m的桥梁淤泥，并清除堵塞淤泥，在确保桥梁外部无干扰因素后对不良土体位置进行判断，并进行位置标记。确保在进行支架建造过程中提升整体箱梁结构的稳定性。挖掘外部转换层土壤，将土壤空间扩展到桥梁阴影面边框距离1m宽的位置，扩充回填层，并增添回填层数量，当回填层数量达到一定程度时，支架将自行调整操作。

此时，选用重型振动压路机对路面进行土层平复处理，确保地表处于平整状态中。及时转化地表状态，当遇到地基不平的状况时，地面平整装置将自动启动，并进入平整模式。为了更好地展现回填效果，若压路机车轮痕迹界面>1m，或部分区域产生弹簧崩坏现象，则重新开启新一轮的地表土层平整操作，预测土层浇灌厚度，增加回填混凝土厚度，并添加水泥进行辅助处理，直到该地基覆盖区域处于稳固状态。同时时刻监测浇灌的状态，选用监测器对特殊区域的浇灌状态进行集中检验。浇灌状态检验如图4所示。

当完成以上操作后，对沉降操作时间进行预判，并稳定沉降操作系统，等待沉降指令的下达。为保证在经过地表处理后的施工区域处于稳定状态，应尽可能消除不均匀的沉降分布操作，避免因沉降不均匀而导致支架结构不稳。本文选用的浇灌混凝土为钢筋混凝土，钢筋的基础设置为单层网面操作片，能够缓解支架搭建的压力，进而影响其沉降过程中所受的压强强度。将箱梁混凝土浇灌在箱梁底板与顶板处，根据水平层次进行斜腹板结构转化，同时利用引导器进行整体引导，引导捣棒对混凝土进行混合，并调节混凝土的混合比例。调整混凝土的捣固时间，并加固捣棒的融合模式，将捣棒的捣固顺序进行调节，构建横向的浇筑顺序，由加固板倒角浇筑至板体四边。同时对浇灌的顺序进行图像设置（如图5所示）。

利用较快的速度对浇筑的混凝土进行支架腹板处理，集中搅拌混凝土，并控制混凝土坍陷程度，将坍塌程度控制在一定范围内。按照桥梁的结构进行控制性浇筑，从中心点向两端进行施工浇筑，并对浇筑后的支架进行位置调整。在对称浇灌后通过输泵管将混凝土由管道内部进行输送，按照输送的路径传送混凝土至支架顶端。控制浇灌的时间，若超过规定的浇灌时间，则对混凝土的初级凝固形态进行调节，并记录调节的时间。

由于支架结构混凝土的养护工作较为关键，在进行混凝土浇灌的过程中应及时管理混凝土的浇灌状态，并监测状态信息，查询不同支架地基下的混凝土凝固情况，确保支架的沉降研究安全性，由此获取地基状态与混凝土浇灌的基础信息数据，达到做好初始沉降试验研究准备工作的目的。

1.3施工支架布置

施工支架是桥梁设计的重要部分，需根据施工现场的具体情况选择施工支架的主要形式。施工支架一般有两种形式，在跨越公路部分和承重力较大的部分采用贝雷梁，其他部分采用满堂支架，具体布置情况有以下几个方面。

（1）满堂支架

采用满堂支架48×3.5mm的扣碗形式，呈拱状分布在横梁之下。在箱梁下设立60×60cm的立杆，边缘立杆在高度上延长30cm，腹中顶部的立杆则缩短30cm。

在钢管支架结构顶端部分设置可调整的支撑横梁，横梁规格一般为15×15cm，纵梁为10×10cm。由于拱状结构的特殊性，边缘和顶部支撑可直接依靠立杆結构，不需要梁架做支撑。

（2）贝雷梁

在跨越公路的部分，设置合适距离大小的门洞，一般采用300×10mm规格钢管作为立杆，每根立杆间隔约2m，一排5根。立杆中用沙土进行填充夯实，立杆之间采用钢筋进行网状连接，加强桥梁整体结构的牢固性，顶部采用工字型钢筋做横梁，在横梁与立柱支架之间用螺栓连接牢固，并在桥梁腹部位置加强横梁结构密度。

（3）自由节段

作为桥梁两个部分的过渡阶段，该阶段的桥梁荷载量应呈现一个可容量较大的状态。在两端应用强劲的A2钢管做支撑，中间采用标准钢管做立柱。因为A2钢管有较好的承受力和变化张力，在过渡部分可灵活应对突发状况。在A2管5m范围内，采用630×10mm规格的钢管立柱，根据地基情况适当增强立杆密度。顶部在标准要求基础上，另增加1cm厚的高密度钢板，以做桥梁粘合部位的基础底板。

2预压与沉降检验

在实行桥梁支架方案前，必须严格进行地基处理和支架搭建。支架的搭建必须以支架预压合格为基础，才能搭设施工支架。支架基础的排水设施和水土护养措施建设完毕后，施工方与建设方必须经过严谨的监测和验收处理，并在合同方案上签字确认进行支架预压。

支架预压的目的：（1）为了确保施工支架的安全稳定，以此来保证施工工作的安全;（2）为了消除施工地基的意外形状变化，有利于使桥梁形状保持完整;（3）为了方便数值计算，用来计算支架的变形数据，方便对桥梁曲线图预拱度的设计绘制。

2.1支架基础预压

（1）方案设计

预压方案要根据支架搭建完毕后，桥梁结构与相量承重力之间的数据进行预压方案设计。方案中，预压负载量一般为桥梁总体承重的1.2倍。负载时间分梯次逐渐延长，第一次持续时间在30min到1h之间，最后一次必须稳定在72h。预压工具根据桥梁稳定性，由混凝土和钢筋进行预压，一般采用25吨级以上的汽车，通过吊车吊运到桥梁横面上，这一过程必须严谨，不能对桥梁基础模型造成毁坏。同时重物堆载应根据桥梁面积、承重力等因素进行均匀摆放，不能集中堆砌。加载过程中要保持连贯性，时间间隔相对稳定，以便加载过程一次性完成。

（2）布置监测点

必须在严格按照施工方案处理之后，才能对桥梁的支架和其基础进行预压，预压之前必须提前对预压点进行监测测量。现场勘测预压沉降点和监测点的基础数值，要求每个横断面左中右分别布置五个沉降观测点，使其呈对称状分布。并设置传感器对目标监测点轨迹进行定位处理，设置探测雷达观测如图6所示。

（3）预压范围

桥梁基础的预压范围需大于桥梁施工范围，要在桥梁的混凝土结构实际所占面积之外横向纵向各延伸1m，支架的预压范围不得小于混凝土结构投影实际占据的范围。预压范围关系到桥梁承重范围的延展性，以及特殊情况下桥梁的可承受能力状况。

（4）预压负载

支架预压的负载量和承受力不得小于桥梁钢筋混凝土结构的承载力。支架基础承受着钢筋混凝土以及钢铁支架桥梁横板等所有桥梁结构重量之和，所以支架预压承受量大约为支架基础承受力度的1.2倍。以工程施工现场的桥梁结构部分重量为基本标准，具体计算各个部分重量数据，分成不同单元，使支架预压过程可分单元进行，降低支架预压的实行成本。

（5）加载与卸载

支架预压的负载程度按照每个预压单元的结构分布依次进行加载后得出。一般工程中，加载和卸载应选用一次性的，便捷快速。按照预压单元分层次进行支架预压，一般分为三层，由桥梁支架负载程度的比重进行划分，然后以桥梁混凝土结构中间为轴，向两侧呈对称状加载分布。加载时需要专门安排相应人员对桥梁支架的变形程度和基础沉降量进行观测记录，一旦出现超出标准的情况，立即停止加载工作，对桥梁桥面、横梁、箱梁各个部分进行完整检查，查出问题及所在原因，及时进行修补更替，修改过后才能根据方案重新进行加载。加载与卸载的同时，也应注意沉降点的测量，以免发生意外变化。

2.2監测记录

（1）监测标准

桥梁支架施工监测有严格的判定标准。对支架基础的沉降量进行监测，每个监测点连续24h，其变化的平均值必须<1mm;连续72h内平均值需<5mm。如果没有达到这个标准，必须查明问题原因，并对支架结构以及支架基础进行全面的检查处理，之后再重新进行预压。

（2）监测内容

监测的内容主要是对每个监测点加载过程中变化情况的具体记录。分层次进行加载时，对各个监测点进行标高;加载完毕后，以24h为单位进行连续标高;卸载之后6h内完成标高。

监测内容还包括计算沉降量、桥梁弹性与非弹性变形状况，完成图纸绘制。控制支架的沉降内力，同时加强对其内力的掌控，设置支架沉降内力（如下页图7所示）。

通过用当前的桥梁各部分变形数值与原始数值进行对比计算，得到桥梁弹性变形与非弹性变形的总数值。在加载之后，非弹性变形变化范围小于测量基本标准值（0～3mm），表明桥梁支架、石板、地基等结构已经基本成型，再次发生非弹性变形的可能性已基本消除;弹性变形在规定范围内（1～6mm），则表示桥梁支架结构趋于标准，变形后的桥梁整体曲线满足方案的设计要求。同时，数据的变化情况也可展现出荷载程度对地基和支架的影响程度。

（3）监测记录

监测记录需采用专业的水准仪，按照水准测量规则标准进行预压监测。在支架预压之前记录各个监测点原始标高;预压进程全部开始后再次进入监测点标高;施工过程中，以24h为单位，再次进行标高记录以及沉降点数据录入;支架预压后，根据支架基础和沉降点数值变化情况判断是否进行卸载;卸载后6h 内对各监测点进行标高测量记录，同时记录桥梁桥面弹性与非弹性变化情况，对支架基础与桥梁和各监测点的变形量进行计算。

2.3结果检验

预压结束后要进行统一的分析记录，对于桥梁各部分非弹性变形量与弹性变形量数值进行研究。非弹性变形量数值较小，则表明桥梁支架的基础较为稳固，比较可靠。弹性变形值的分布状况关系到桥梁支架所应用的材料设施问题，根据不同的设计方案有不同的弹性形变要求。而一般的弹性形变情况，则是与桥梁支架材料和结构的新旧情况有较为密切的关系，构建形变预压与支架沉降力度间的实验结果关系如图8所示。

根据图8可知，x轴表示为沉降力度，y轴表示为形变预压。形变预压与支架沉降力度之间存在一定的关系，当预压达到峰值时，沉降力度最高。由此获取沉降试验研究的结果，结束整体试验研究操作。

3结语

在完成上述试验研究后，对本文的研究结果进行如下总结：

（1）本文根据对箱梁模板的运行状况进行分析，调整与箱梁状况不相符的数据信息，并在浇筑的基础上进行箱梁支架搭建，解决支架搭建的安全隐患问题。同时集中加强了对支架预压的判断，确保了支架构建的安全性，有利于后续沉降规律研究，可为其规律的判断提供夯实的数据基础。

（2）根据预压结果分析可知，当临界点数值越小，支架的地基结构更加牢固，能够进行较为可靠的沉降规律研究操作。支架弹性形变数值若处于不均匀状态，则表明支架的结构不同，应及时调换相同的支架进行试验。

（3）由于现浇连续箱梁施工支架的沉降操作较为复杂，在测量过程中需要进行多次测量，并及时记录测量的数据信息，避免因信息错误造成沉降试验失误，协调好施工现场与沉降监测需求之间的关系，调整测量精确度范围，进而获取更好的测量结果，提高沉降规律的解析能力。

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