周劍穎

（1.上海大學(xué)，上海市 200433；2.上海建工七建集團(tuán)有限公司，上海市 200232）

0 引言

伴隨著城鎮(zhèn)化、交通立體化的迅速發(fā)展，以城市高架橋?yàn)榇淼某鞘薪煌ňW(wǎng)絡(luò)建設(shè)迅速發(fā)展，現(xiàn)澆連續(xù)箱梁為其中的典型代表形式。

不同地質(zhì)條件、施工工況下的現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工，其沉降量是不同的，因此國家現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工前必須進(jìn)行支架預(yù)壓，通過連續(xù)的沉降觀測，待穩(wěn)定后，消除沉降影響，確保施工精確和施工安全，同時為后續(xù)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工提供真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)。

目前行業(yè)中進(jìn)行支架預(yù)壓多采用混凝土、鋼材等配重塊，或者砂袋等進(jìn)行預(yù)壓。由于現(xiàn)澆連續(xù)箱梁自重較大，所需要的材料較多，因此實(shí)施起來需耗費(fèi)大量人工、機(jī)械設(shè)備，況且一次性大批量的取得這些材料較為困難，因此，因地制宜地堆水預(yù)壓結(jié)合砂袋的高空組合堆載方式不失為高效節(jié)能、綠色環(huán)保的最佳方式。通過工程實(shí)踐，采用大塊防水布，利用輔助砂袋和支架體系，建造出一個大型的“空中游泳池”，達(dá)到了高空組合堆載的預(yù)期效果。

1 工程概況

1.1 概述

昆山中環(huán)快速化改造工程中環(huán)南線（G312）S-Ⅳ標(biāo)段（MK9+219.00～MK11+560.00）位于江蘇省蘇州市昆山市，整個施工區(qū)域位于正在通行的 G312國道上，規(guī)劃范圍起點(diǎn)樁號 MK9+219.00，經(jīng)桃園路、郁金香路、玫瑰路至樁號 K11+560.00，全長約2.341 km。整個工區(qū)施工包括高架建設(shè)和地面輔道拓寬。圖1為工程地理位置平面示意圖。

圖1 工程地理位置平面示意圖

1.2 高架結(jié)構(gòu)概況

主線高架均采用混凝土現(xiàn)澆方式實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)施工，樁基采用大直徑混凝土鉆孔灌注樁、承臺、雙柱支墩及現(xiàn)澆混凝土箱梁，跨徑 30～75 m，路幅寬度為 25.5～43.5 m。箱梁底距離原 G312 地面7.5～8.5 m 范圍。圖2為 30 m 標(biāo)準(zhǔn)跨徑高架橋25.5 m 標(biāo)準(zhǔn)寬度橋梁斷面圖。

1.3 支架體系施工概況

支架基礎(chǔ)采用原老路或者綠化帶區(qū)域的加鋪40 cm 碎石+20 cmC20 混凝土；排架設(shè)計(jì)采用碗扣支架；模板體系為底模采取 12 mm 厚竹膠板，下設(shè)縱向 100 mm×100 mm 或 70 mm×140 mm 楞木格柵。支架頂部采用兩根φ48 厚 3.0 mm 鋼管雙拼作箱梁底模楞木格柵的支撐。表1為碗扣支架布置設(shè)計(jì)一覽表。

圖2 30 m 標(biāo)準(zhǔn)跨徑高架橋 25.5 m 標(biāo)準(zhǔn)寬度橋梁斷面圖（單位：cm）

表1 碗扣支架布置設(shè)計(jì)一覽表（單位：cm）

2 邊界條件概述

2.1 工況環(huán)境

整個工程以第 18 聯(lián)（首件工程）為例（見圖3），排架邊線北側(cè)為通行的新南中路（G312 國道），與排架之間用圍欄隔離；南側(cè)距離 110 kV 高壓線最窄處 2.7 m，最寬處 4.5 m，凈空高度 26.55 m。

圖3 第 18 聯(lián)工況環(huán)境示意圖

2.2 材料環(huán)境

經(jīng)過計(jì)算，每聯(lián)箱梁的自重大于 2 700 t。

對周邊料場排摸后，發(fā)現(xiàn)施工期間昆山水系正處于枯水期；大型沙船無法駛?cè)耄矣捎诶ド街协h(huán)的建設(shè)，造成砂石緊張。項(xiàng)目體既有的鋼材由于工程成本需要，不可能大量囤積，常備的量為 100 t左右。

配重租賃公司提供不出如此大規(guī)模的配重，需要自制。

2.3 設(shè)計(jì)工況

施工圖設(shè)計(jì)（修訂版 A）第三冊第一分冊橋涵設(shè)計(jì)說明 SIV-1 第 19 頁中 9.3 支架現(xiàn)澆箱梁中明確澆筑混凝土前應(yīng)以 1∶1.1 重量預(yù)壓（箱梁自重），消除支架非彈性變形及部分低級沉降，支架預(yù)壓時間不得少于 7 d，且連續(xù) 3 d 累計(jì)沉降不大于3 mm 方可視為穩(wěn)定。排架立模時要預(yù)留支架變形量。

3 高空組合堆載設(shè)計(jì)

3.1 預(yù)壓目的

（1）測試支架的實(shí)際承載能力，確保使用安全。

（2）測試支架的彈性變形和非彈性變形值，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)推算支架預(yù)拱度，為立模標(biāo)高提供可靠的依據(jù)。

（3）通過模擬壓重檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，消除搭設(shè)非彈性變形。

3.2 預(yù)壓設(shè)計(jì)

因吊裝條件（南側(cè)高壓線）的限制，配重?zé)o法吊裝。如此大規(guī)模的配重也無法短時間內(nèi)制作完成。堆砂可行，但大面積的灌砂及吊裝將拖后工期，致使短期內(nèi)無法完成堆載。綜合各方面原因，決定采用高空組合堆載預(yù)壓的方法進(jìn)行堆載試驗(yàn)，既環(huán)保，也能大大降低風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)總原則：翼緣板、中橫梁、端橫梁采用堆砂進(jìn)行堆載，這樣可以大大降低堆水高度，減少風(fēng)險(xiǎn)；腹板、底板及底板的重量綜合計(jì)算，計(jì)算出堆水水線高度。

堆水分布設(shè)計(jì)概況：翼緣板處采用三排 1 m3的砂袋（砂袋體積下同，均為 1 m3）通長放置，兩側(cè)共計(jì) 470 個砂袋（單側(cè) 235 個），中橫梁 254 個（單個 127 個）；端橫梁 180 個（單個 90 個砂袋），共計(jì)904 個砂袋。水位高度控制在 1.6 m。

擋水設(shè)施設(shè)計(jì)概況：整個擋水采用高分子聚合擋水布進(jìn)行擋水，通過中（端）橫梁的砂袋將整個 90 m 范圍隔成 3 個水倉，更加有利于安全風(fēng)險(xiǎn)的控制,見圖4。

圖4 高空組合堆載預(yù)壓擋水示意圖（單位：m）

排架加固措施概況：在翼緣板底部采用 6 m的鋼管進(jìn)行水平加固，采用斜撐將荷載傳遞到排架底，在堆水區(qū)域的上下采用 16 mm 鋼絲繩@1.8 m縱橫向拉結(jié)從而將碗口支架綁成一個整體，見圖5。

圖5 排架加固措施示意圖

4 主要施工方法

4.1 施工工藝流程

施工安全警示→現(xiàn)場清理→排架加固→沉降觀測點(diǎn)設(shè)置→擋水布和砂袋放置→蓄水配載→沉降觀測→沉降穩(wěn)定后排水卸載。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工安全警示

在排架四周外側(cè) 4 m 區(qū)域拉藍(lán)白旗做警戒線，非作業(yè)人員嚴(yán)禁任意出入。在施工現(xiàn)場四周懸掛安全警示文字標(biāo)牌。

4.2.2 現(xiàn)場清理

底板模板施工完畢后必須清理干凈，防止硬物刺傷防水布。

使用掃帚將預(yù)壓底模上的雜物清掃干凈（見圖6），對于不能清理的構(gòu)件使用軟布包裹（見圖7），在外面加上隔離墊層，如預(yù)壓面有過多的突出錐點(diǎn)，可使用竹膠板隔離；模板拼接口有洞或者縫隙要使用事先準(zhǔn)備的沙袋或軟布塞嚴(yán)實(shí)。

圖6 模板清理

4.2.3 排架加固

圖7 防水布鋪設(shè)前的棱角保護(hù)

在翼緣板底部采用 6 m 的鋼管扣件@1.8 m進(jìn)行水平加固，采用斜撐將荷載傳遞到排架底，在堆水區(qū)域的上下采用 16 mm 鋼絲繩@1.8 m 縱橫向拉結(jié)從而將碗口支架綁成一個整體。整個排架外緣一跨 900 mm×600 mm 區(qū)域搭高一步（1 200 mm），在端橫梁處砂袋外側(cè)采用竹夾固定,在抬高的區(qū)域分布荷載,見圖8。

圖8 橫向上下兩層鋼絲繩對拉加固措施

4.2.4 沉降觀測點(diǎn)設(shè)置

在每一跨箱梁的兩端端橫梁、跨中、1/4 跨位置的支架頂部，共 5 個斷面，每個斷面上下各設(shè)置9 個沉降觀測點(diǎn)，共 270 個觀測點(diǎn)。沉降觀測點(diǎn)采用紅油漆在鋼管上標(biāo)示。沉降觀測采用水平儀進(jìn)行觀測。下點(diǎn)位的沉降值代表地基沉降值，上點(diǎn)位與下點(diǎn)位之差反映排架非彈性變形值，見圖9。

圖9 沉降觀測點(diǎn)布置示意圖

4.2.5 擋水布和砂袋放置

擋水布滿布于模板之上，由箱梁底板低端向高端依次放置，并做好固定工作。翼緣板、端橫梁處翻高于翼緣板砂袋外側(cè)，用鋼絲繩與抬高的腳手桿箱梁；中橫梁處砂袋在擋水布之上，并用兩層土工布進(jìn)行封水阻隔。

砂袋的吊裝采用棧板吊，將灌好的砂袋 2 個一組放置在棧板上進(jìn)行吊裝，吊點(diǎn)位于東西的端部，水平駁運(yùn)采用 2 t 的手控液壓鏟車進(jìn)行，見圖10。

圖10 擋水布鋪設(shè)完成

4.2.6 蓄水配載

量具安裝與水源連接。在水管上安裝水表，仔細(xì)登記起始碼，以便計(jì)算噸位；將水泵、分水閥、分水表、水袋用水管連接起來，水泵至于河中，以方便抽水。將事先準(zhǔn)備好的標(biāo)桿垂直固定在底板上。

考慮 6 臺泵進(jìn)行抽水并蓄水，在每跨最低點(diǎn)位置下方的南側(cè)開挖 3 m 寬見方、2 m 深的蓄水池，從河中抽水入蓄水池,再從蓄水池中抽水入高空的蓄水區(qū)域。先蓄水 50 cm，靜水觀察 1 h；再蓄水 50 cm，靜水觀察 1 h；最后直接蓄水至水位線1.6 m。（注水流量：60 m3/h，水源距離：約 30 m 的距離，水源揚(yáng)程:約 11 m，預(yù)計(jì)加水時間:5 h）見圖11。

圖11 高空組合堆載預(yù)壓

4.2.7 沉降觀測

每天觀測一次；如 2 d 之間的沉降小于 1 mm，則加密觀測一次，作為判斷是否卸載的依據(jù)。

4.2.8 沉降穩(wěn)定后排水卸載

滿足設(shè)計(jì)條件后，用水泵直接將水抽出，直接排放在孔巷河內(nèi)。

5 控制要點(diǎn)及安全應(yīng)急措施

5.1 控制要點(diǎn)

（1）試壓前認(rèn)真按設(shè)計(jì)圖紙及標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收支架。

（2）認(rèn)真檢查水袋是否有刮破和疑似漏水處，發(fā)現(xiàn)問題即時修補(bǔ)。

（3）水袋高度是否達(dá)到標(biāo)高要求，水袋上口懸掛是否過緊，在保障高度的情況下適當(dāng)放松，防止水袋拉裂。

（4）測量點(diǎn)的標(biāo)記必須牢固不滑移。（5）做好支架和水面的位置測量。（6）均勻加載。

5.2 應(yīng)急措施

如果在預(yù)壓過程中，出現(xiàn)鋼管樁沉降過大、支架局部失穩(wěn)現(xiàn)象，采取如下措施。

（1）立即停止加載，并開始卸載，因采用灌水預(yù)壓，卸載一般較快；如情況危急，直接將水袋側(cè)部割洞卸載，加快卸載速度。

（2）支架上部、下部人員趕緊撤離支架，避免因支架失穩(wěn)產(chǎn)生局部垮塌，造成人員傷亡。

（3）檢查沉降、失穩(wěn)現(xiàn)象產(chǎn)生原因，采取加固措施對支架薄弱部位進(jìn)行處理。

5.3 預(yù)壓安全注意事項(xiàng)

（1）安全措施及注意事項(xiàng)。

（2）進(jìn)入現(xiàn)場的人員必須按要求佩戴安全用品。

（3）現(xiàn)場統(tǒng)一指揮信號，分工負(fù)責(zé)。

（4）預(yù)壓所用機(jī)械專人負(fù)責(zé)。

（5）加載時遵循從中間向周邊進(jìn)行原則，嚴(yán)禁偏壓加載造成失穩(wěn)。

（6）在預(yù)壓過程中，要求詳細(xì)對預(yù)壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時停止加載，及時分析，采取相應(yīng)措施。如果實(shí)測值與理論值相差太大，應(yīng)分析原因后再確定下一步方案。

6 結(jié)語

高空組合堆載預(yù)壓所利用的水資源一般采用就近河流水，可以循環(huán)利用，綠色環(huán)保。

高空組合堆載預(yù)壓所使用的聚酯纖維擋水布以及鋼絲繩為攤銷性周轉(zhuǎn)材料，攤銷到單次的使用費(fèi)用很低。

高空注水堆載其堆載比較均勻，效果比較理想，避免了其他固體配重堆載時，因工人吊裝放置集中，形成局部荷載過大，造成支架體系坍塌。

高空組合堆載預(yù)壓所使用的聚酯纖維擋水布、鋼絲繩，運(yùn)輸便捷、操作方便，是橋梁等堆載預(yù)壓的理想選擇。

高空組合堆載預(yù)壓的預(yù)壓效果比較理想，可以推廣使用。