张家湾大桥支架预压施工工序探讨
2017-12-04
1 工程概况
张家湾大桥在湖北省宜巴高速公路兴山县境内，该桥位于分离式路基段，左、右线桥平面均位于直线上，纵断面均位于R-32000m的凹形竖曲线上。
本桥原设计左幅为3×45m简支梁，右幅为3×40m简支梁；由于现场地质、地形、水文、隧道弃渣等因素考虑变更为上承式钢筋混凝土箱形拱桥。
2 支架预压
2.1 预压方案的编制
方案编制主要包括以下内容：预压目的，预压荷载及范围，预压材料、机械设备及加载总重量，加载程序及预留变形量，预压程序，卸载程序，沉降观测，安全措施等。编制完成后报监理审批后实施。
2.2 支架验收
支架施工完成后，先由现场管理人员对支架进行自检，并对不符合规范及方案要求的进行整改，自检合格后报项目部验收。项目部组织以技术负责人、工程、安质等部门进行检查，验收合格后报监理、监控、业主三方检查验收。
2.3 加载预压
分别对左、右线拱圈满堂支架进行预压，预压荷载按拱箱钢筋混凝土自重的1.2倍取值。采用砂袋对支架进行预压，左幅加载总重：1019.8m3×2.6t/m3×1.2=3182t。
砂袋比重按1.5t/m3计算，堆载高度：拱脚2.9÷1.5=1.9m，拱顶2.3÷1.5=1.5m，其它部分按拱圈的倾斜角度计算砂袋的预压高度。
每级加载完成后，停止下一级加载，间隔12h对支架沉降进行一次检测。当支架顶部监测点12h后的沉降量平均值小于2mm时，方可进行下一级加载。
荷载加载完成后，当满足下列条件之一时，判定支架预压合格：（1）各监控点最初24h的沉降量平均值小于1mm；（2）各监控点最初72h的沉降量平均值小于5mm。
若不满足要求，应查明原因后对同类支架全部进行处理，处理后的支架应重新选择代表性区域进行预压，并满足预压合格条件。
卸载按先拱顶段再拱腰段最后拱脚段的循序进行，按三级荷载进行卸载，即分别卸载至80%、50%、0。卸载时两端及左右两侧需均匀对称进行，两端及两侧允许不对称荷载为15t。横桥向先卸载两边再卸载中间部分，纵桥向两端对称进行卸载。
全部卸载6h后，应监测各监测点标高，并计算支架各监测点的变形量。
2.4 沉降观测
（1）支架基础观测：1）沉降观测点位布置：沉降观测点按跨径的1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处及拱脚布置测量点，拱脚由于拱座影响，向跨中移动2米布置，每个断面设3个观测点，分别设在拱箱中心及边腹板中心处。2）支架搭设前、搭设过程至预压全过程对支架基础进行观测，为拱圈的施工提供数据。（2）架沉降观测：1）沉降观测点位布置：根据加载高度及荷载布置实际情况，选取有特征的点位进行沉降观测，共设置7组，每组3个（即拱圈的1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处）沉降观测点，点位布置以左幅立面图为例，如图1所示，沉降观测点直接焊接在托架工字钢上，用钢筋与点位焊接，垂直向下引致支架基础面以上0.2m位置，采用水平仪进行观测。2）观测内容及步骤：①加载前，测量各沉降观测点的初始高程（hx0）。②加载至总荷载的50%、80%、100%时，每级加载完后测量各观测点的高程（hx0.5、hx0.8、hx1.0）。加载至50%、80%后测量一次，静载12h后再测量一次，测量完成后，满足加载条件后方可进行加载。同时，每级加载完拱脚段和拱腰段分别测量一次数据。加载至100%后，测量一次，每间隔24h应再进行监测一次，并记录各监控点标高、计算沉降量。当满足预压合格条件后，即可进行卸载。③全部卸载完6h后，测量各沉降观测点最终高程即为（hx01）。④根据实测高程值，计算荷载作用下支架系统的弹性变形和非弹性变形，具体数据按下列公式计算：弹性变形值=hx01-hx1.0，非弹性变形值=hx0-hx01。⑤根据弹性变形值，并综合考虑其它因素需要设置的预拱度叠加，计算出施工时采用的预拱度，按计算出的预拱度调整底模高程。
2.5 预压报告的编制
支架预压完成后，编写支架预压报告，预压验收合格后签署支架预压验收文件。支架预压报告内容：工程项目名称，支架分类以及支架代表性区域的选择，支架沉降观测，支架预压的合格判定。根据预压观测数据计算各项预拱度值。编制完成后报监理单位审批后，方可进行下一道工序施工。
3 结语
本文重点对张家湾大桥支架预压施工工序进行探讨，满堂式支架基础、地基沉降观测及数据分析、满堂支架拼装、以及支架卸落与拆除也至关重要，根据支架预压施工工序探讨得出：（1）在厚度达50m的石质弃渣体上采用支架预压施工工序，在非雨季期间施工拱圈是可行的；（2）支架预压施工工序有工作面大、施工安全风险相对较小等优点；（3）根据施工时间及费用对比后选择支架预压后的满堂支架现浇方案，既可降低成本，又能保证施工质量及进度。该桥左、右主拱圈于2012年4月20日和5月18日分别完成拱圈合龙，实践证明，张家湾大桥支架预压施工工序方法是可行的，本桥施工对以往类似桥梁施工方法进行了工艺工法上的改进，在深厚渣体上成功采用满堂支架现浇施工，为类似桥梁施工提供了参考和借鉴。
参考文献：
[1]《公路工程技术标准》（JTJB01-2003）.
[2]《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）.
[3]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）.
[4]《钢管满堂支架预压技术规程》（JGJ/T194-2009）.
[5]万金辉.现浇支架预压沉降观测方案[J].科技信息，2009年09期.
作者简介：刘振良， 男，汉族，高级工程师，湖北顺达公路工程咨询监理有限公司总经理。
