寧安高速軟土區現澆箱梁鋼管柱貝雷片施工技術

謝建民

中鐵十五局集團第五工程有限公司 河南 471002

摘要：結合江西省寧都至安遠高速公路A1標段319國道跨線特大橋的施工情況，簡述如何利用鋼管樁、鋼管柱、貝雷片在軟土地區進行現澆箱梁支架的搭設，為類似橋梁提供參考。

關鍵詞：現澆梁；鋼管柱；貝雷片

1 前言

現澆箱梁支架搭設的方法很多，在穿越軟土地基地區和跨越道路河流的施工中，鋼管樁貝雷梁法現澆箱梁支架搭設應用較為普遍，受地形地基承載力限制較小，能快速展開施工，跨越能力比較強，在軟土地基高橋墩橋梁的施工中，優越性比較顯著。

2 工程概況

寧安高速A1合同段賴村樞紐互通G319跨線橋是寧安高速公路經賴村鎮為跨G319國道而設，長525.2m，該橋平面位于R=1500m圓曲線上，縱斷面位于R=12000m的豎曲線上，橋跨設計為：左幅3×20+3×20+（15+17+15）+4×21+（27.5+42+39）+4×20+4×20m，右幅3×20+4×20+3×16+3×21+（39+42+27.5）+4×20+4×20m，其中第一、五聯為橋面等寬34m，其余橋面均變寬，變寬橋面24.5m～34m，橋墩高度10～20m。全為現澆預應力混凝土（后張）連續箱梁。

該跨線橋除第五聯現澆箱梁梁高2.2m外，其余各聯現澆箱梁梁高均為1.4m，橋面橫坡由箱梁頂、底板旋轉形成，腹板按垂直設計，腹板厚度為45～90cm，翼板長2.0m，跨中截面頂板厚25cm，底板厚22cm，為單箱多室結構；各聯跨中有代表性跨中橫梁橫斷面圖如下圖所示：

3 20m跨支架方案

3.1方案比選

由于該橋橋址區位于水稻田中，地表水較發育，有厚度在7米左右的粉質粘土。地基承載力在50kpa，經過滿堂腳手架、條形基礎鋼管柱貝雷梁、鋼管樁鋼管柱貝雷梁等多種方案比選后，最后決定采用鋼管樁鋼管柱貝雷梁的施工方案。

3.2支架方案

20m跨徑鋼管柱采用Ф630×8mm鋼管，樁柱一體化，設3排鋼管樁柱，每排5根；考慮施工方便，也就是采用的樁接柱一體化施工，鋼管立柱直接焊接在鋼管樁上。鋼管柱上設雙排I56b工字鋼支撐梁，支撐梁上架設貝雷梁，貝雷梁間距按90cm布置。貝雷梁和雙拼56的工字鋼之間安放高強尼龍沙袋，經壓力機檢測，每個沙袋承重32噸，可以滿足施工要求。安放沙袋的目的，主要是為了落架使用。梁模板采用1.5cm厚的竹膠板。鋼管樁采用震動錘施工法，插打進入強風化巖層，按磨擦樁計算了打入深度。而在實際施工中，如果達到震動錘額定電流，即可達到額定振動力。經過90錘、120錘、150錘比選后，最后采用的150（150kw）震動錘，額定電流300A是的沖擊震動力1080KN，實際需要800KN即可，為了方便后來拔樁，施工電流控制在260A，滿足800KN即可。鋼管立柱施工過程中要注意豎向垂直度的控制。

貝雷梁采用國產“321”公路鋼橋桁架（3×1.5m），縱向長度根據箱梁跨度來布置，20m跨的橋梁按兩跨貝雷片布置；橫橋向均按90cm間距布置單層貝雷梁（每兩片用90cm間距的花窗連接），橫向所有貝雷組之間用10#槽鋼和U型螺栓聯成整體，使貝雷梁受力均衡；避免橫向長細比超限引起撓曲失穩。通過計算鋼管柱頂的標高調節箱梁縱橫坡。

3.3荷載計算

根據《建筑結構荷載規范》，均布荷載設計值=結構重要性系數×（恒載分項系數×恒載標準值+活載分項系數×活載標準值）。結構重要性系數取三級建筑：0.9，恒載分項系數為1.2，活載分項系數為1.4。人群及施工荷載取3KN/ m2，豎向振搗荷載取4KN m2，木方、分配工字鋼梁荷載取1.5KN/ m2，鋼模板荷載取1.5KN/ m2。

根據上述荷載，畫出橫向荷載分布圖，按照貝雷梁在翼板處、腹板處、箱室上下倒角位置、箱室位置分別計算荷載，考慮相互位置關系，也就是按照近似的橫向影響線的方法計算，用貝雷承擔荷載的橫向寬度乘荷載高度值，確定每一片貝雷梁的線荷載，求出位于最不利位置的貝雷梁，以此作為計算模型。

20米跨箱梁荷載分布計算表

從左到右，第一片橫向均布荷載：25×0.45=11.25KN/m

從左到右，第二片橫向均布荷載：25×（0.45+0.44）=22.25KN/m

從左到右，第三片橫向均布荷載：25×（0.44+0.23）+50×0.225=28KN/m

從左到右，第四片橫向均布荷載：50×0.225+29×0.225=17.775KN/m

從左到右，第五片橫向均布荷載：29×0.294+24×0.638=23.838 KN/m

從左到右，第六片橫向均布荷載：29×0.294+24×0.638=23.838 KN/m

從左到右，第七片橫向均布荷載：29×0.706+50×0.225=31.724KN/m

因為是對稱結構，第八片至第十四片受力對稱。

根據以上貝雷梁在不同的位置受力情況可以看出，中腹板處的兩片貝雷片受力最大，達到31.8 KN/m，受力模型按此計算。

3.4 20米跨貝雷片布置縱斷面圖

3.4 20米跨貝雷片現場施工照片

3.5 最不利位置貝雷梁受力模型圖

按照實際受力模式，利用結構力求解決器建立受力模型如下。

3.6 最不利位置貝雷梁彎矩圖

不考慮兩側1米的懸臂，利用公式計算，中間點支座彎矩最大，M=-0.125×31.8×82=-254.4KN.M，模型考慮了兩側懸臂，結果為-236.13 KN.M。

3.7 最不利位置貝雷梁剪力圖

不考慮兩側1米的懸臂，利用公式計算，中間點支座彎矩最大，V=0.625×31.8×8=159KN，模型考慮了兩側懸臂，結果為154.73 KN。

3.7 最不利位置貝雷梁撓度計算

跨中撓度近似的按照兩胯連續連續梁計算，w=0.521×=0.521×=1.29mm

3.8 結果分析

查貝雷梁手冊，根據貝雷梁的力學參數，彎矩-236.13 KN.M<788.2KN.M，剪力154.73 KN<245.2KN，撓度1.29 mm<8000/400=20 mm。然后，建模查軟件，玄桿軸力159.3KN<563KN（允許值），豎桿軸力173.8KN<212KN（允許值），斜玄桿軸力116KN<171KN（允許值），根據結論，結構是安全的，并且有一定的安全儲備。

3.9鋼管立柱穩定性驗算

按貝雷片在雙拼工字鋼中的位置，根據每米橫向線荷載，乘以長度8米，折算為集中荷載，例如，第一片貝雷11.25KN/m×8m=90KN，建立模型，加載計算，可以看出，從左向右第三根鋼管的荷載最大，為588KN。因為不超過鋼管樁的承載能力800KN（依據150KW的振動錘的激振力定）。鋼管樁不再驗算。

根據588KN的壓力，對鋼管立柱進行驗算，鋼管材料為Q235，容許正應力【σ】=215Mpa，容許剪應力【τ】=125Mpa，鋼管外徑D=630mm，內徑d=614mm，壁厚8mm，截面面積

鋼管回轉半徑

鋼管計算長度L0=15m，長細比

<【λ】=115，滿足剛度要。

查B類截面軸心受壓穩定系數表，φ=0.76，

<【σ】=215Mpa，滿足穩定性要求。

4 貝雷梁鋼管柱施工注意事項

4.1貝雷梁容易發生的問題

（1）貝雷桁架橫向彎曲失穩。

（2）桁架弦桿變形。

（3）梁撓度較大。

（4）支座滑移。

4.2貝雷梁發生問題的原因分析

（1）貝雷梁的縱向延伸較為便利，可拼成不同跨度的便梁或支架，并可上下疊裝拼成不同高度的桁梁。但該梁的構造弱點是橫向連接較為薄弱和復雜。橫向彎曲失穩是造成許多事故的重要原因。

（2）弦桿受到較大局部集中力導致變形。

（3）桁梁的組合或跨徑的選擇不合理或縱向連接間隙疊加使撓度變大。

（4）桁架的支點選擇不當。使桁架受力不合理或導致支座滑移。

4.3貝雷梁問題防治措施

（1）對跨度大、高度大的貝雷桁架結構必須進行穩定性計算，特別是橫向穩定計算。為加強橫向連接，可設計非標的橫向連接桿件以適應不同的跨度、寬度要求。

（2）不能因為是臨時結構而在弦桿上任意施加額外的集中力，必須按貝雷梁的要求布置力的作用點和大小。

（3）桁架的組合及跨徑選擇和橫向連接必須進行專門設計，并須經技術論證。

（4）根據桁梁結構設置合理的支點，選擇合適的支座，并應有防滑措施。

4.4鋼管立柱施工要求

（1）鋼管立柱要求垂直。

（2）除了豎向受力分析外，尚需計算因縱向和橫向水平推力引起的格構式支架失穩。橫向剪刀撐容易施工。如縱向因間距大，不易施工縱向剪刀撐時，可考慮利用橋墩預埋鋼板或者安裝抱箍，然后和鋼管支架連接在一起，抵抗縱向水平推力。

5 分析與結論

鋼管樁貝雷梁格構式支架，在軟土地區現澆箱梁的施工中應用較為普遍，優越性比較顯著，后期還可以使用振動錘拔出鋼管樁。如果能夠合理安排貝雷跨徑，可以減少鋼管的使用量，共同發揮鋼管的抗壓和貝雷梁的抗彎性能，節約施工成本。

參考文獻：

[1]寧都至定南高速公路寧都至安遠段新建工程《兩階段施工圖設計》。

[2]《貝雷梁手冊》。

[3]3D3S軟件

[4]結構力學求解器2.5

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活，同時也是非常關鍵的一個步驟。所以，相關人員應該注意輕拿輕放，不能將膜損壞。在膜的連接部位將首尾都連接成功之后，應該通過縫合的方式將膜結合穩固起來，而且針距應該保持適中。鋪膜之后，應該及時將膜頂和膜底輕填土體，并且將膜固定好。

4.5 振沖防滲板墻技術分析

在一些地質比較疏松的土層中，可以采用振沖防滲板墻技術建設具有一定形狀的防滲性墻體。振沖防滲板墻技術可以在同一時間完成造槽、護堤以及成墻等3個不同環節，可以通過其振動器的垂直往復高頻振動功能對切頭進行沖擊，使其下沉。在這個過程中，振動力可以將切頭擠壓入土層里面，并且對周圍土層進行擠壓密實，然后再通過高壓沖切水泥漿進行連續振動灌漿。因此，可以實現墻體的進一步充實，并且形成比較連續而且緊密的一道防滲幕墻。

4.6 深層攪拌樁防滲墻技術分析

深層攪拌樁防滲墻技術主要有2種，即單頭深層攪拌樁技術與多頭深層攪拌樁技術。而在當前深基坑的防滲處理中，一般都會采用單頭深層攪拌樁防滲墻技術。但是當單頭深層攪拌樁防滲墻技術由于地質條件與施工機械成樁能力等方面的限制而使得混凝土攪拌出現不均勻現象，降低了防滲墻體的強度，也難以保證樁體的垂直度。這種情況下，單頭深層攪拌樁防滲墻連續性能比較差，防滲效果大幅度降低。因此，基于單頭深層攪拌樁防滲墻技術，推廣了多頭深層攪拌樁防滲墻技術。而這種技術主要是通過雙動力或者多動力的多頭攪拌機來對混凝土進行攪拌，與單頭深層攪拌樁防滲墻技術的攪拌效果相比更加充分。然后再進行噴切灌漿，在混凝土形成連續墻體的過程中發揮著積極作用，為墻體質量提供了保證，具有明顯的防滲效果。因此，多頭深層攪拌樁防滲墻技術是未來深坑防滲發展的方向之一。

5結束語

結合以上分析與研究，筆者認為在水工建筑防滲堵漏的施工過程中，工程負責人應在工程施工前就開始對施工環境、建筑材料選擇以及施工方式進行嚴格把關，在根本上防范水工建筑中滲水漏水質量問題的出現。只有完善施工管理體系、做好工程施工設計、把握建筑材料的選擇，才能更好的完成水工建筑工程建設，造福于社會大眾。

參考文獻：

[1]施國權，應長鉅.淺析水工建筑防滲堵漏施工技術[J].中華民居（下旬刊），2013（3）.

[2]羅繼輝.水工建筑物防滲堵漏施工技術探析[J].中國高新技術企業，2010（24）.

[3]王達劍.水工建筑的防滲透設計要點探析[J].中國科技博覽，2014，（14）：2829.