黃義紅

【摘 要】本文結(jié)合南京地鐵三號(hào)線起點(diǎn)段預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁現(xiàn)澆施工，總結(jié)了可倒用式獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)，提出了基礎(chǔ)沉降的控制措施，為地鐵及輕軌地面箱梁現(xiàn)澆施工提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】倒用 獨(dú)立基礎(chǔ) 沉降

1 工程概況

南京地鐵三號(hào)線起點(diǎn)段有97孔單線及雙線簡(jiǎn)支箱梁，均采用支架法現(xiàn)澆施工。箱梁高度均為1.8m，單線梁寬5.2m，雙線梁寬9.0m。梁底距地面高度大部分為4～10m。單片箱梁重約300t。沿線地貌類型為長(zhǎng)江Ⅰ級(jí)階地崗地區(qū)，地形平緩，起伏小。橋位處地表覆蓋厚度0.4～2.6m雜填土，工程性質(zhì)較差；其下為粉質(zhì)粘土，多呈黃褐色、棕黃色，可塑～硬塑狀，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，工程性質(zhì)較好，適合采用獨(dú)立基礎(chǔ)作為支架基礎(chǔ)。

2 支架布置方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，現(xiàn)澆支架擬采用獨(dú)立基礎(chǔ)+鋼管立柱+貝雷梁的結(jié)構(gòu)型式，共布置4排臨時(shí)墩，邊墩均支承在承臺(tái)上，中間兩排臨時(shí)墩支承在獨(dú)立基礎(chǔ)上，跨徑布置有9+9+9m及12+3+12m兩種方案，如圖2.1所示：

兩種布置方案對(duì)貝雷梁影響及對(duì)沉降適應(yīng)性對(duì)比見表1：

由于沿線地質(zhì)情況較好，為減少貝雷梁內(nèi)力，大多數(shù)孔選擇方案一布置支架；對(duì)于地質(zhì)較差的局部地區(qū)，為減少沉降，選擇方案二。橫橋向每排布置兩個(gè)基礎(chǔ)，間距2.8m。

3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)尺寸

基礎(chǔ)尺寸的確定應(yīng)綜合考慮以下因素：

（1）基礎(chǔ)應(yīng)滿足地基承載力要求。在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，基底壓力應(yīng)小于沿線大部分地段設(shè)計(jì)持力層的地基承載力特征值。由于軟粘土層在高應(yīng)力時(shí)壓縮性迅速增大，為減少基礎(chǔ)沉降，當(dāng)條件允許時(shí)，可控制荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下對(duì)應(yīng)的基底附加壓力小于。（2）基礎(chǔ)應(yīng)滿足倒用要求?；A(chǔ)重量應(yīng)小于現(xiàn)場(chǎng)常用機(jī)械的起重運(yùn)輸能力，各部分尺寸均不得妨礙基礎(chǔ)的運(yùn)輸?shù)跹b。（3）基礎(chǔ)各部分尺寸應(yīng)滿足受力和構(gòu)造要求，比例合理且便于安裝。

以本線箱梁施工為例，沿線大部分地段設(shè)計(jì)持力層為粉質(zhì)粘土層，地基承載力特征值，對(duì)應(yīng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)中間墩基礎(chǔ)反力約為70.5t（考慮1.05倍脹模系數(shù)），對(duì)應(yīng)準(zhǔn)永久組合時(shí)約為64t。按地基承載力控制設(shè)計(jì)時(shí)基礎(chǔ)面積（埋深按1.0m計(jì)）；按沉降控制設(shè)計(jì)時(shí)，后者約比前者面積大10%左右?；A(chǔ)底面設(shè)計(jì)為正方形，底面邊長(zhǎng)，取。確定基礎(chǔ)截面內(nèi)力和尺寸時(shí)，應(yīng)按荷載效應(yīng)基本組合計(jì)算基礎(chǔ)反力?；A(chǔ)高度由柱與基礎(chǔ)交接處的受沖切承載力確定，上臺(tái)階高度綜合考慮柱尺寸及沖切角要求，下臺(tái)階高度由基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力確定，臺(tái)階寬高比宜小于2.5。具體計(jì)算方法參照地基規(guī)范或設(shè)計(jì)手冊(cè)。本工程基礎(chǔ)總高度60cm，上臺(tái)階高25cm，平面尺寸為1.2m×1.2m，下臺(tái)階高35cm，平面尺寸為2.0m×2.0m，基礎(chǔ)立面如圖3.1所示?；A(chǔ)重量約4.4t，可以用汽車吊或履帶吊安裝，調(diào)整對(duì)中時(shí)也可用挖機(jī)移動(dòng)?；A(chǔ)頂面設(shè)置預(yù)埋件，便于與其上的鋼管立柱連接。

3.2 基礎(chǔ)配筋

基礎(chǔ)底板配筋應(yīng)按抗彎計(jì)算確定。計(jì)算時(shí)可連接柱角與基礎(chǔ)角，將基礎(chǔ)底板分成四塊梯形板，各板視為固定在柱周邊的梯形懸臂板。矩形基礎(chǔ)長(zhǎng)寬比時(shí)，為雙向受彎，需在兩個(gè)方向配置受力鋼筋。具體計(jì)算方法及構(gòu)造要求參照地基規(guī)范或設(shè)計(jì)手冊(cè)。

一般獨(dú)立基礎(chǔ)可僅在底板配置鋼筋。由于本基礎(chǔ)需要頻繁加載、卸載、吊裝及堆放，采用上述方式配筋時(shí)易損壞基礎(chǔ)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，建議在各臺(tái)階頂面配置構(gòu)造鋼筋，沿基礎(chǔ)立面配置受拉鋼筋?；A(chǔ)頂面設(shè)置吊耳，便于吊裝，詳見圖3.2所示。

4 基礎(chǔ)沉降計(jì)算

基礎(chǔ)沉降計(jì)算主要用于預(yù)估地基在施工期間的變形值，為支架預(yù)壓方案制定及預(yù)拱度設(shè)置提供參考，亦可根據(jù)沉降計(jì)算結(jié)果調(diào)整基礎(chǔ)尺寸及附加應(yīng)力大小?；A(chǔ)沉降計(jì)算有多種方法，規(guī)范法較為系統(tǒng)實(shí)用。本文選取ZB46-ZB47跨為例計(jì)算。基礎(chǔ)處地面以下0～1.5m為①-2素填土層，1.5～6.2m為③-1b-2粉質(zhì)粘土層，6.2～8.4m為③-2b-3粉質(zhì)粘土層。因上層土質(zhì)不好，選擇工程性質(zhì)較好的③-1b-2層作為持力層，基礎(chǔ)埋深1.5m。沉降計(jì)算深度取5.0m，最后一層。附加壓力，計(jì)算結(jié)果見表4.1。

，計(jì)算深度滿足要求。當(dāng)量壓縮模量，則沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，最終沉降量。

以上計(jì)算結(jié)果為地基在設(shè)計(jì)荷載作用下最終固結(jié)完成時(shí)的沉降量。由于箱梁施工期較短，至拆模時(shí)實(shí)際僅完成部分沉降量。低、中壓縮性地基可按照太沙基一維固結(jié)理論估算施工期基礎(chǔ)沉降量，高壓縮性地基應(yīng)按沉降組成估算瞬時(shí)沉降及施工期主固結(jié)沉降。具體計(jì)算可參照文獻(xiàn)3或相關(guān)手冊(cè)。

當(dāng)缺少相關(guān)參數(shù)難于計(jì)算時(shí)，可參照地基規(guī)范相關(guān)條文：一般多層建筑物在施工期間完成的沉降量，對(duì)于砂土可認(rèn)為其最終沉降量已完成80%以上，對(duì)于其他低壓縮性土可認(rèn)為已完成50%～80%，對(duì)于中壓縮性土可認(rèn)為已完成20%～50%，對(duì)于高壓縮性土可認(rèn)為已完成5%～20%。預(yù)估結(jié)果可由現(xiàn)場(chǎng)預(yù)壓試驗(yàn)檢驗(yàn)修正。根據(jù)本支架預(yù)壓試驗(yàn)的觀測(cè)結(jié)果，加載完成10天后，獨(dú)立基礎(chǔ)沉降量約11～13mm，完成總沉降量40%左右。

5 沉降控制措施

（1）控制基底附加壓力。如上文所述，在布置支架時(shí)，可通過調(diào)整跨徑布置、基礎(chǔ)數(shù)量，控制單個(gè)基礎(chǔ)的反力大小，從而控制基礎(chǔ)附加壓力。在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)考慮僅利用地基土部分強(qiáng)度，采用較大的基底面積。對(duì)于部分軟弱地基段，可通過在基礎(chǔ)下鋪設(shè)面積較大的混凝土板或型鋼框架來減小附加壓力。如本線施工時(shí)部分孔在基礎(chǔ)下設(shè)置了3.0×3.0×0.3m混凝土板，大幅減少了基底壓力及基礎(chǔ)沉降，取得了良好的效果。

（2）選擇較好土層作為持力層。由表4.1計(jì)算結(jié)果可知，沉降主要集中在基礎(chǔ)下3m范圍內(nèi)，約占總沉降量的80%。國(guó)內(nèi)外亦有很多資料認(rèn)為方形基礎(chǔ)影響深度約為2倍基礎(chǔ)寬度。故布置基礎(chǔ)時(shí)，選擇承載力高，壓縮性低的土層作為持力層能大幅減少基礎(chǔ)沉降。無合適持力層時(shí)可對(duì)地基土進(jìn)行處理，如基底為松散砂礫層時(shí)，可以壓實(shí)或夯實(shí)；如為軟弱粘土層時(shí)，可采用換填墊層法（換填深度一般不超過3m）。其他影響深度較大的地基處理方法因耗資耗時(shí)一般不采用。

（3）支架預(yù)壓。當(dāng)基礎(chǔ)沉降超標(biāo)時(shí)，可以通過預(yù)壓消除部分沉降。由于全跨預(yù)壓耗資較大，當(dāng)以消除基礎(chǔ)沉降為主要目的時(shí)，可僅對(duì)跨中支點(diǎn)進(jìn)行預(yù)壓，以提高預(yù)壓效率，降低造價(jià)。預(yù)壓數(shù)據(jù)還可作為立模時(shí)設(shè)置預(yù)拱度的依據(jù)，通過設(shè)置合適的預(yù)拱度抵消基礎(chǔ)及主梁的部分變形，進(jìn)一步改善箱梁線形。

6 其它事項(xiàng)

6.1 基坑處理

基坑應(yīng)選擇無雨時(shí)方可開挖，開挖尺寸應(yīng)每側(cè)較基礎(chǔ)邊外擴(kuò)0.2～0.5m，以方便基礎(chǔ)安裝為限。距基底20cm高度范圍采用人工開挖，避免擾動(dòng)基底土層，降低地基承載力。開挖完成并驗(yàn)槽合格后在基底鋪設(shè)5～10cm厚M10砂漿用于基底調(diào)平，然后在其上滿鋪一層彩條布，用于防水和隔離基礎(chǔ)與砂漿墊層，便于基礎(chǔ)二次倒用。彩條布應(yīng)沿坑壁伸至基坑臺(tái)階頂，并用砂漿或粘土壓實(shí)。擴(kuò)大基礎(chǔ)安裝到位后，基礎(chǔ)四周與坑壁應(yīng)立即用石粉進(jìn)行回填至基礎(chǔ)頂面。待鋼管立柱安裝完成后應(yīng)用粘土繼續(xù)回填，直至回填土高出周邊地面為止，避免基坑積水，如圖6.1所示。

6.2 鋼管立柱與基礎(chǔ)連接

考慮到基礎(chǔ)需多次倒用，鋼管與預(yù)埋件采用焊接連接時(shí)不方便拆除。當(dāng)支架不太高，基礎(chǔ)不會(huì)受到拉力時(shí)，可采用加勁板連接，即鋼管立柱放置在預(yù)埋件上（端頭加封板），但不與預(yù)埋件焊接。鋼管周圍均勻布置加勁板，加勁板分別與鋼管和預(yù)埋件焊接。拆除時(shí)割除加勁板即可。這種連接方式抗彎能力較弱，應(yīng)在近地面處設(shè)置連接系，增強(qiáng)鋼管立柱穩(wěn)定性。另外，鋼管立柱安裝及接長(zhǎng)時(shí)均應(yīng)嚴(yán)格控制垂直度，其垂直度偏差應(yīng)不大于1/500。當(dāng)支架較高時(shí)，可采用雙法蘭連接，即在基礎(chǔ)與鋼管立柱之間設(shè)置一個(gè)雙法蘭頭鋼管，增強(qiáng)連接的抗拉抗彎性能。兩種連接如圖6.2所示。

7 結(jié)語(yǔ)

可倒用式獨(dú)立基礎(chǔ)多用于搭設(shè)支架等臨時(shí)施工設(shè)施，適用于荷載不太大，地基較好的場(chǎng)合。使用方便，施工快速，費(fèi)用低廉。通過精心設(shè)計(jì)和施工控制，應(yīng)用在地鐵三號(hào)線箱梁施工中取得了良好的效果，可在多孔梁支架法現(xiàn)澆施工中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[3]《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》JTG/T D31-02-2013.