CN107989059B - 一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法 - Google Patents

一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法,属于桥梁建设技术领域,用于解决桥梁建设在支架体系中存在成本高、利用率低、现浇混凝土层处理难等问题。它包括施工准备、支架基础的设计、地基层施工及检测、基础防水、排水和钢板层施工等几个步骤。该施工方法采用了若干钢板搭接铺设的钢板层结构,其能够利用钢板延长性好的特点,防止支架基础垫层结构出现开裂,而且施工方效率高,钢板可以循环使用,残值高,总成本节约。

Description

一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法
技术领域
本发明涉及一种应用于修建桥梁的设备或方法,具体来说,是一种适用于桥梁碗扣支架体系或盘扣支架体系的现浇梁支架基础垫层结构的施工方法。
背景技术
随着我国基础设施建设不断推进,桥梁施工新技术层出不穷、日新月异。桥梁现浇梁施工采用碗扣支架体系或盘扣支架体系极其普遍,而常规施工方法往往需要使用混凝土对支架基础进行大量基础处理,将基础顶面进行硬化,以有效分配支架底部荷载,但是这种施工方法存在以下不足。
1、由于地基上表面采用混凝土进行硬化处理,当地基发生不均匀沉降时,混凝土基础可能被局部拉裂导致基础失效。
2、桥梁的基础处理要使用大量的混凝土,因此混凝土成本以及人工浇筑、清理成本都很高,而且在清理后要产生大量的建筑垃圾,这些垃圾无法循环利用,处理起来也十分麻烦,降低了施工效率。
可见,现有桥梁建设的支架基础施工过程中存在成本高、利用率低、现浇混凝土层清理难等问题亟需解决,原有的支架基础施工方法已经无法满足桥梁建设的技术要求。
发明内容
针对现有技术存在的桥梁建设在支架体系中存在成本高、利用率低、现浇混凝土层处理难等问题,本发明提供了一种成本低、施工效率高、刚度强的现浇梁支架基础垫层结构的施工方法。
为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案如下:
一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法,其包括如下步骤:
(1)施工准备
收集桥梁设计信息,了解桥梁墩柱位置地质情况,并进行桥梁支架体系布置与计算分析,做好开工前的技术交底工作;
(2)支架基础垫层结构的设计
将支架基础垫层结构设计为从下而上的地基层、防水层和钢板层结构,其中所述地基层采用灰土硬化处理,所述钢板层包括若干块搭接铺设的钢板;
采用Midas GTS 建立分析土层效应,计算出钢板厚度以及变形要求;
(3)地基层施工及检测
施工前先探明地基层下地质状况,若持力层为软弱土,则采用符合规范要求的材料对其进行换填,并分层回填碾压夯实,确保地基层下方的持力层地基承载力不小于施工计算要求;
(31)灰土的拌制
首先检查石灰和粘土的材料质量是否符合标准要求,然后分别过筛,严格按照配比设计要求拌合粘土和石灰,拌合时必须均匀一致,拌合好的灰土颜色应一致;
(32)地基层的碾压
往持力层上倒入拌好的灰土,夯实数遍使得灰土的干容重达到规范所规定的数值为准,地基层夯实后厚度不低于30cm,最后形成位于桥墩左右两侧路面坡度均不低于5%的路拱结构,以形成排水坡度,然后再铺上20~30cm厚的虚土,完毕后及时加以覆盖,防止日晒雨淋;
地基层分段施工时,上下两层灰土的接槎距离不得小于50cm;
(4)基础防水和基础排水
在地基层表面铺设有防水层,在地基层两侧分别开有纵向延伸的排水沟,所述排水沟形成不低于2%的坡度,防水层至少要覆盖两条排水沟之间的地基层表面;
(5)钢板层施工
根据步骤(2)中计算出的钢板厚度选择适宜的钢板,然后将钢板沿地基层两侧路面从下往上搭接铺设,相邻两块钢板之间上下搭接至少30cm。
进一步限定,步骤(3)中,所述灰土包括体积比为20%-30%的石灰,余量为粘土。
进一步限定,步骤(4)中,所述防水层采用0.2~2mm厚的塑料薄膜,铺设塑料薄膜时,应充分松铺,预留足够变形。
进一步限定,步骤(4)中,所述防水层采用3~6cm的砂浆层封闭。
本发明相比现有技术,具有如下有益效果:
1、改善基础受力,增加支架基础刚度:由于该施工方法采用了若干钢板搭接铺设的钢板层结构,其能够利用钢板延长性好的特点,防止支架基础垫层结构出现开裂,而常规纯混凝土基础在地基不均匀沉降时,容易被局部拉裂失效。
2、施工方效率高,技术经济性好:本申请只需要在硬化处理的地基层上铺设钢板即可,不但提高了施工效率,还减少了混凝土浇筑施工以及清理成本,同时钢板可以循环使用,残值高,总成本节约。
3、绿色施工,满足环保要求:现有的纯混凝土基础往往需要在施工结束后全部清除,产生许多建筑垃圾,并且处理麻烦,而本申请的钢板层材料由于可以循环使用,因此不存在建筑垃圾。
附图说明
图1为本发明地基层的结构示意图;
图2为铺设钢板层后的现浇梁支架基础垫层结构示意图;
图3为图2的A部放大图;
图中对应标示分别为:1-地基层,2-排水沟,3-防水层,4-钢板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1、图2和图3所示,一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法,其包括如下步骤:
S10:施工准备
收集桥梁设计信息,了解桥梁墩柱位置地质情况,并进行桥梁支架体系布置与计算分析,做好开工前的技术交底工作。
具体施工方法应与设计团队做好沟通,同时施工方法应征求监理、业主单位意见,组织研讨会,初步确定施工方法。
做好现场相关临水、临电布置,以便于现场施工。
S20:支架基础垫层结构的设计
将支架基础垫层结构设计为从下而上的地基层1、防水层3和钢板层结构,其中所述地基层1采用灰土硬化处理,所述钢板层包括若干块搭接铺设的钢板4。
采用Midas civil针对支架基础结构进行分析,计算输出单根支架竖向荷载,再取最不利位置,采用Midas GTS 建立分析土层效应,计算出钢板4厚度以及变形要求。
S30:地基层1施工及检测
施工前先探明地基层1下地质状况,若持力层为软弱土(如处于河沟地段,基底为淤泥等),则采用符合规范要求的材料对其进行换填,并分层回填碾压夯实,确保地基层1下方的持力层地基承载力不小于施工计算要求。
承载力可以采用轻型静力触探仪测定,桥梁每跨的地基处理必须有实验室出具地基承载力试验报告,才可以进入下步工序施工。
S31:灰土的拌制
首先检查石灰和粘土的材料质量是否符合标准要求,然后分别过筛。如果是块灰闷的石灰,要用6~10mm的筛子过筛,粘土要用16~20mm筛子过筛。
严格按照配比设计要求拌合粘土和石灰,拌合时必须均匀一致,至少翻拌两次,拌合好的灰土颜色应一致。石灰体积比优选20%-30%,余量为粘土。
S32:地基层1的碾压
在倒入灰土之前,首先在地基层1下开挖基槽,夯实后形成持力层,再将拌好的灰土倒入基槽中,夯实数遍使得灰土的干容重达到规范所规定的数值为准,地基层1夯实后厚度不低于30cm,最后形成位于桥墩左右两侧路面坡度均不低于5%的路拱结构,以形成排水坡度,然后再铺上20~30cm厚的虚土(人工夯土铺虚土25cm,蛙式夯实铺虚土20~25cm),处理完毕后及时加以覆盖,防止日晒雨淋。
地基层1分段施工时,要严格按施工规范的规定操作,上下两层灰土的接槎距离不得小于500mm。
S40:基础防水和基础排水
为防止雨季地基层1的灰土地基被水浸泡,在地基层1表面需要铺设防水层3,同时至少在地基层1两侧分别开有纵向延伸的排水沟2,排水沟240cm宽×50cm深,排水沟2形成不低于2%的坡度,防水层3至少要覆盖两条排水沟2之间的地基层1表面。
若夏季雨水较大,应加大排水沟2截面,以及形成较大排水纵坡,确保地基层1范围不积水。
防水层3有如下两种设计方法:第一种是在地基层1上铺设塑料薄膜来防水,铺设时,应充分松铺,预留足够变形,塑料薄膜的厚度为0.2~2mm。
另一种防水层3是直接在地基层1上采用3~6cm的砂浆层封闭,兼做找平层。
S50:钢板层施工
为了分配上部传来集中荷载,根据步骤S20中计算出适宜的钢板4厚度,一般采用5~8mm厚的钢板4,然后将钢板4沿地基层1两侧路面从下往上搭接铺设(结构类似屋顶用于排水的瓦片搭接设计),相邻两块钢板4之间上下搭接至少30cm。
此时碗扣支架下托可靠放在方木上(偏出托座立杆轴心小于5cm),方木放置在钢板层上部。
步骤S10至S50是涉及本申请关于现浇梁支架基础垫层结构的施工方法,在完成整个现浇梁支架基础结构的剩余部分,还需要包括如下S60至S90几个步骤:
S60:支架搭设及模板安装
支架平台的搭设应根据现场实际情况确定的专项施工方案进行,现浇模板支架系统能够保证工程结构和构件的位置、形状、尺寸符合设计要求。地基层应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力,在施工过程中所产生的各种荷载,做到不变形、不破坏以及不倒塌。
底模板的安装应注意根据荷载试验情况以及设计要求设置预拱度。
S70:支架荷载模拟试验
浇筑前应按照规范要求进行超载预压检测支架模板体系的承载能力,超载预压也应遵循从跨中向两墩方向加载顺序。
制定监控措施,加强施工监控,监测结构弹性变形以及消除非弹性变形。
S71:试验条件:平台安装完成后按照《钢结构工程施工规范》GB50755-2012及设计方案进行检查验收合格后才能进行;模拟荷载试验工艺参考《钢管满堂支架预压技术规程》JGJT 194-2009规范进行分级加载。
S72:荷载取值:加载时应根据步骤S20算得出的最大荷载工况(绘制荷载简图)进行加载,预压重量为最大计算工况荷载的120%。加载可以采用预制混凝土块或砂袋等。
S73:模拟荷载流程:
(1)支架预压加载分三级进行,依次施加荷载为节段单元预压荷载值的60%、80%、100%(最大荷载工况1.2倍系数后作为基数)。
(2)预压加载时,横向从中线向两侧对称加载。
(3)每级加载完成后,每间隔12h对支架沉降量进行监测,当支架测点连续2次沉降差平均值小于2mm时,方可继续加载。
(4)加载至120%后,当各点沉降量平均值小于1mm或连续3次各点沉降量平均值累计小于5mm后方可进行一次性卸载,卸载采用对称、均衡、同步卸载。
S74:测点布置:
变形观测点的布置应符合下列规定:
(1)当桥梁结构跨径不超过40m时,沿纵向每隔1/4跨径应布置一个观测断面;当结构跨径大于40m时,纵向相邻观测断面之间距离不得大于10m。
(2)每个观测断面上的观测点应不少于5个,且对称布置。
(3)每组观测点应在支架顶部和支架底部对应位置上布设。
S75:记录及成果应用:根据高程实测数据,结合设计标高和梁底预拱度值,确定和调整梁底立模标高=设计梁底标高+支架弹性变形值。预压观测记录表可参照《钢管满堂支架预压技术规程》(JG/T194-2009)附表进行。
施工时必须注意控制严禁超载情况发生,如在预压过程中出现预压砂袋淋雨增加湿重。
S80:钢筋预应力施工及混凝土浇筑
施工时应严格按照相关技术规范进行施工,碗扣支架应按照规范进行检查验收,做好剪刀撑、扫地杆等,以加强支架体系的整体性。由于受压构件主要为稳定性控制,务必做好钢管立柱之间连接,并且按照施工设计与墩柱连接,增加平面外稳定约束。
考虑到腹板木模整体性、抗剪能力较钢模板差,建议腹板外侧模以及腹板底采用整体钢模。钢筋预应力施工应根据施工组织设计进行,与常规施工没有差异。混凝土浇筑前应对波纹管安装质量进行严格检查,检查波纹管是否存在破损情况、空间位置是否设置正确、锚具安装是否正确。施工中要避免铁件等尖锐物与波纹管的接触,保护好管道。混凝土浇筑施工时注意尽量避免振捣棒触及波纹管,同时避免直接接触到定位钢筋,对腹板或锯齿板处波纹管要精心施工,认真保护。
混凝土浇筑时应特别注意对锚固位置钢筋密集区混凝土密实度保证措施的落实。浇筑时避免混凝土直接冲击管道以及定位钢筋,避免管道变位。
在混凝土浇筑后应及时采用高压水进行管道冲洗,打开排水孔,将管道内的可能存在漏浆液体以及其他杂质冲洗干净,再用高压风将管道吹干。
梁体浇筑前应全面检查预埋件预埋位置的准确程度,主要控制好预埋标高,平面位置,并仔细检查预埋件固定是否稳固。浇筑混凝土时,下料口应避免对预埋传感器产生冲击变位。
由于预埋件位置受力比较集中,浇筑时应特别注意保证混凝土的密实程度。特别注意确保混凝土施工性能的保证,具有较好的流动性,确保混凝土在钢筋密集区的密实度。
S90:支架体系拆除
在梁体张拉灌浆达到设计要求后,遵循“先支后拆、后支先拆”原则拆除全部支架基础结构,一般从上而下拆除,钢板转运至下一施工场地。
实施例1:
宜宾临港经济开发区滨江大道X标段位于宜宾市翠屏区沙坪镇白利村,场区有碎石道路与已建成的白沙大道相连,交通非常方便,该项目共设计1座桥梁,桥梁起点桩号为:K4+787.803,终点桩号为:K5+007.803,主桥全长228m,共3联,分左右两幅桥,跨径布置为(4×25)+(23+24+23)+(25+25)=220m,上部结构采用现浇预应力砼连续箱梁,梁高1.5m,采用支架现浇,一次落架施工,下部结构采用重力式桥台、桩基础,桩柱式桥墩,机械成孔,特殊情况下采用人工挖孔。
桥梁第一联位于圆曲线段上,半径R=180m,第二、三联位于缓和曲线段上,第一联桥面宽度: 3m(人行道)+16.8m(机动车道)+3m(人行道)+6m(绿道) =28.8m;第三联桥面宽度:3m(人行道)+15m(机动车道)+3m(人行道)+6m(绿道) =27m;第二联桥面宽度由28.8m渐变至27m。
桥梁主梁采用预应力混凝土连续箱梁,连续箱梁梁体高度均为1.5m,均按部分预应力A类构件设计。左幅桥桥面宽度18~19.78m采用单箱多室断面;左幅桥桥面宽度9m,采用单箱单室断面。箱梁标准段底板厚20cm,顶板厚22cm,腹板厚50cm,在主梁靠近支点的端部各班厚度渐变加厚。箱梁边腹板采用直腹板,翼板悬挑宽度均为2.0m,连续箱梁在纵向设置预应力钢束。箱梁在支点位置均设置横梁,在跨中位置均设置横隔板,连续箱梁按照整体浇筑、一次落架形成结构进行设计。
该工程采用了现浇梁支架基础垫层的施工方法,地基层采用三七灰土(体积比石灰30%,粘土70%),防水层采用了1mm厚塑料薄膜封闭,钢板层采用8mm厚钢板代替现有的浇筑C20混凝土。
实施例2:
云阳县位于重庆市东北部,距重庆城区310公里,是三峡库区生态经济区沿江经济走廊承东启西、南引北联的重要枢纽。云阳县东与奉节县相连,西与万州区相接,南与湖北省恩施州利川市相邻,北与开县、巫溪县为界。云阳县新县城车检所至杨沙道路及管网工程位于亮水坪组团,起于内环车检所,止于杨沙组团末端既有道路,路线全长3.572km。道路等级为城市主干路,双向4车道,设计速度40km/h,道路规划红线宽度24m。
云江大桥左幅桥上部结构共两联。第一联桥宽12.0m,桥跨布置为4×20m等高直腹板普通钢筋混凝土连续箱梁;第二联桥宽12.0~14.2m,桥跨布置为4×20m等高直腹板普通钢筋混凝土连续箱梁。
上部结构采用等高普通钢筋混凝土箱梁,单箱双室截面,混凝土强度等级C40。
箱梁梁高1.5m,箱梁顶板宽11.99~14.19m,箱梁内、外侧顶板悬臂板长分别为1.99m、2.0m,悬臂根部厚0.45m;箱梁跨中部分顶板厚0.25m,边腹板和中腹板厚0.55m,底板厚0.22m;支点处顶板厚0.45m,边腹板和中腹板厚0.75m,底板厚0.42m。
云江大桥右幅上部结构共三联。第一联桥宽12.0~15.0m,桥跨布置为4×20m等高直腹板普通钢筋混凝土连续箱梁;第二联桥宽15.0~12.0m,桥跨布置为4×20m等高直腹板普通钢筋混凝土连续箱梁;第三联桥宽12.0m,桥跨布置为3×20m等高直腹板普通钢筋混凝土连续箱梁;
上部结构采用等高普通钢筋混凝土箱梁,单箱双室截面,混凝土强度等级C40。
箱梁梁高1.5m,箱梁顶板宽11.99~14.99m,箱梁内、外侧顶板悬臂板长分别为1.99m、2.0m,悬臂根部厚0.45m;箱梁跨中部分顶板厚0.25m,边腹板和中腹板厚0.55m,底板厚0.22m;支点处顶板厚0.45m,边腹板和中腹板厚0.75m,底板厚0.42m。
该工程同样采用现浇梁支架基础垫层结构垫层的施工方法,地基层采用三七灰土,防水层采用了1mm厚塑料薄膜封闭,钢板层采用8mm厚钢板。
可见,现浇梁支架基础垫层结构垫层的施工方法在应用方面均取得了很好的效果,为方便类似工程施工进一步规范化以及标准化十分必要,故总结形成本工法十分必要,同时施工方法具有明显技术经济价值,值得推广采用。
以上对本发明提供的一种现浇梁支架基础垫层结构垫层的施工方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种现浇梁支架基础垫层结构的施工方法,其特征在于,其包括如下步骤:
(1)施工准备
收集桥梁设计信息,了解桥梁墩柱位置地质情况,并进行桥梁支架体系布置与计算分析,做好开工前的技术交底工作;
(2)支架基础垫层结构的设计
将支架基础垫层结构设计为从下而上的地基层、防水层和钢板层结构,其中所述地基层采用灰土硬化处理,所述钢板层包括若干块搭接铺设的钢板;
采用Midas civil针对支架基础结构进行分析,计算输出单根支架竖向荷载,再取最不利位置,采用Midas GTS 建立分析土层效应,计算出钢板厚度以及变形要求;
(3)地基层施工及检测
施工前先探明地基层下地质状况,若持力层为软弱土,则采用符合规范要求的材料对其进行换填,并分层回填碾压夯实,确保地基层下方的持力层地基承载力不小于施工计算要求;
(31)灰土的拌制
首先检查石灰和粘土的材料质量是否符合标准要求,然后分别过筛,严格按照配比设计要求拌合粘土和石灰,拌合时必须均匀一致,拌合好的灰土颜色应一致,所述灰土包括体积比为20%-30%的石灰,余量为粘土;
(32)地基层的碾压
往持力层上倒入拌好的灰土,夯实数遍使得灰土的干容重达到规范所规定的数值为准,地基层夯实后厚度不低于30cm,最后形成位于桥墩左右两侧路面坡度均不低于5%的路拱结构,以形成排水坡度,然后再铺上20~30cm厚的虚土,完毕后及时加以覆盖,防止日晒雨淋;
地基层分段施工时,上下两层灰土的接槎距离不得小于50cm;
(4)基础防水和基础排水
在地基层表面铺设有防水层,在地基层两侧分别开有纵向延伸的排水沟,所述排水沟形成不低于2%的坡度,防水层至少要覆盖两条排水沟之间的地基层表面;
(5)钢板层施工
根据步骤(2)中计算出的钢板厚度选择适宜的钢板,然后将钢板沿地基层两侧路面从下往上搭接铺设,相邻两块钢板之间上下搭接至少30cm。
2.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤(4)中,所述防水层采用0.2~2mm厚的塑料薄膜,铺设塑料薄膜时,应充分松铺,预留足够变形。
3.根据权利要求1所述的施工方法,其特征在于,步骤(4)中,所述防水层采用3~6cm的砂浆层封闭。
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