陡溪车行桥采用水箱法进行支架预压施工技术

一、工程简介

本桥为三跨现浇箱梁结构形式，跨越一条小溪（陡溪），为降低投资及节约施工时间，决定在雨季来临前采取在河道内横向并排埋设三根1米直径的涵管，再在涵管上回填土石方，分层碾压(压实度95%以上)，最终填土高度超过计算河道最高水位以上1米，填土宽度每边超过现浇支架宽度3米，边坡按1:1.5进行放坡。填筑过程进行分层压实度测量，控制沉降，填筑到位后地面浇筑一层20CM的砼作为支架基础。支架采用满堂碗扣式钢管进行搭设。边坡浇筑一层20CM的砼进行封闭，浇筑前要将边坡面用小型打夯机夯实。在涵管进出水口砌筑八字墙，减少冲刷。

二、预压施工

由于该桥所处新建别墅区，施工工期紧，采用砂袋（或其它材料）所需量较大，使用后不能用于本工程，为节约成本，故决定采用在支架上现场制作水箱，就近从河道抽水，水箱内蓄水进行压重预压，按照设计及规范要求对支架按实际承受重量进行预压。

1、预压目的

因在桥梁施工过程中，有许多意想不到的情况发生。如局部地基不稳，或产生不均匀沉降；支架、模板本身发生的各种形变等。变形分为弹性形变和非弹性形变。预压的目的是为了找到弹性变形值，作为施工预留沉降量的一部分，同时为了消除非弹性变形，并检查地基和支架的稳定性。

2、预压的重量

支架系统预压时根据前面计算出的各结构区部位荷载计算出相应的压重值。考虑到本桥荷载分布情况, 翼板的荷载较底板小,且分两次浇筑箱梁砼,第一次砼浇筑高度为翼板与腹板交接处(高0.75m),故以底板范围内的荷载进行控制,只对箱梁底板宽度范围进行预压,在1#、2#墩顶横梁区纵向2m范围宽内采用砂袋进行预压,在一般结构区采用模板关水箱蓄水压重方式进行预压。每一跨间布置三个水箱，全桥共九个水箱。采用抽水泵同时向各水箱注水，水箱蓄水最终高度为2.1米，各水箱排水时，也保持同步进行。

预压时各结构区的压重采用下列计算值：

(1)、一般结构区

试压荷载P:

水箱模板自重P1: 0.3KN/m2

水箱模板钢管支架自重P2: 0.8KN/m2

碗扣支架计算荷载: 23.3KN/m2

箱梁底模系统荷载: 1KN/m2

P=23.3-1-0.3-0.8=21.2KN/m2，

故水箱蓄水高度为2.1米。

（2）、1#、2#墩顶横梁结构区

试压荷载P:

碗扣支架计算荷载：38.5KN/m2，

箱梁底模系统荷载: 1KN/m2

P=38.5-1-0.3-0.8=36.4KN/m2，

砂袋重量为50kg/包，

砂袋单位面积数量为： 36.4/(0.05×10)≈73袋/m2

3、预压施工

1#、2#墩顶2米范围内利用人工将装好的砂袋放在相应的位置堆放整齐，重量按经计算的荷载进行控制。堆码完成后由专人检查各堆放区的重量是否符合设计要求。在一般结构区的水箱进行注水加载，为防止漏水，注水前在水箱内铺一层厚塑料薄膜，接头处用双面胶及胶布进行粘结牢固，然后同时向各个水箱进行注水加载。

4、预压监测

（1）、监测点布设

在堆载区设置系统测量点，其分布为从距0#支承线2m处纵向每 10m 一个断面（如图2-1所示），每个横断面的底板中线、底板两边线各布置一个监测点(如图2-2所示)，同时相应地在地基础上设置监测点，在支架基础上对应地再布设观测点。

（2）、监测方法

为了找出支架在上部荷载作用下的弹性变形值，观测时间为空载观测一次，1/4 满载测一次，1/2 满载测一次，满载测一次，满载后 6h 测一次，满载后 12h 测一次，满载后 24h测一次，直到沉降基本结束为止。然后开始卸载，卸载完成后再观测一次。最后根据所观测的数据计算出弹性变形值。

（3）、监测时间

控制预压时间最主要的因素是沉降速度。只有当沉降稳定后，才能停止预压。据以前施工经验，一般为支架每天变形 在3 毫米内，就可认为基础稳定，时间约为1～2天左右。

5、预拱度设置

根据计算的支架弹性变形值计算箱梁各点预加高度值，并据此调整支架高度，以保证成形后的梁体轴线能满足设计和规范要求。

6、预压注意事项

（1）、各跨范围内水箱加载要同步，以免产生不均匀沉降；

（2）、墩顶砂袋采用人工堆码整齐，不乱堆放。

（3）、注水前，做一个1.2m×1.2×2.4m的小水箱,里面铺一层厚塑料薄膜，接头处用双面胶及胶布进行粘结牢固，然后向小水箱进行注水加载,注水最终高度为2.1米,对水箱的闭水性进行试验,经试验无问题方可进行预压试验。

（4）、当卸荷时，用抽水泵从水箱里同时往外抽水排进下游河道，保持各水箱水位同步下降。

7、水箱模板及加固系统

（1）水箱模板采用桥梁板（胶合板，厚度1.5cm）,水平采用10cm×5cm的木条进行刚性加强，间距为25cm,竖向用Φ48×3.5的钢管作背棱,间距为0.8m,横向采用Φ48×3.5的钢管作背棱,第一层间距为0.7m、第二层间距为0.8m、第三层间距为0.9m,模板底部采用拉杆进行对拉，第二层、第三层为钢管斜撑，双扣件，顶上采用钢管水平对拉。

（2）水压力计算：

①底部侧压力

H=2.1m,

P=pgh=1*9.8*2.1≈21KN/m2

底拉杆间距为0.9m

每根拉杆受力:F=21*0.9≈19KN,

经计算Φ12的II级钢筋可承受拉力为38KN,故采用Φ12的II级钢筋作为底拉杆完全满足受力要求。

②第二层斜撑钢管处侧压力

H=1.4m,

P=pgh=1*9.8*1.4≈13.7KN/m2

第二层斜撑钢管纵向间距为0.8m

每根斜撑钢管受力:F=13.7*0.8≈11KN,

故采用Φ48钢管作第二层斜撑满足要求。

由于第三层斜撑钢管水位高,侧压力更小,故亦能满足要求。

③采用2根Φ48钢管作竖向背棱，间距为0.8m，

其主要物理性能指标有：

弹性模量E=2.10×105MPa,弯应力 [σ]=145 MPa，

剪应力 [τ]=85 MPa，W=4.453，A=4.22

I= 10.84

竖向背棱近似按三等跨连续梁计算：

按底部最大侧压力进行计算：

q=21×0.8≈17KN/m，

抗弯: σ=M/W=0.1qL2/W

=0.1×17×7002/(2×4.45×103)≈93Mpa

挠度：ν= K挠度系数×ql4/100EI

=0.677×17×7004÷(2×100×2.1×105×10.8×104)=0.69

故采用2根Φ48钢管作竖向背棱满足要求。

④模板及木条的受力分析

因水箱的侧压力较箱梁底板的受力小,故在水箱中的侧模板及木条的受力不再分析,按此前箱梁模板计算书中的布置型式进行设置。

三、预压结论

1.采用水箱法进行预压，施工时间较快。

2.在对箱梁现浇支架进行蓄水加载试压后，对试压过程及卸载后的观测数据进行分析，发现2个测点数据没有规律，经现场核对，发现是因为测量时，测点处的模板底部不平造成，后经对模板进行处理后，完全满足线性要求，综合观测数据，得出支架的非弹性变形已经完全消除，支架基础稳定，弹性变形值约为3mm，完全满足支架施工的要求，满足《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000要求，故在施工控制时，箱梁底模标高较设计标高提高3mm作为立模标高，以便抵消砼浇筑时后支架的弹性变形量。