李發(fā)均

（中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司，四川 成都 611130）

近年來，我國交通事業(yè)飛躍發(fā)展，隨著國家宏觀調(diào)控政策的改變，高速公路的設(shè)計理念、設(shè)計思路也隨之發(fā)生了重大變化，由原來的適用性、經(jīng)濟(jì)性轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)性，最大限度地保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保護(hù)農(nóng)業(yè)耕地，因此高速公路從設(shè)計方面就提出了“致富路、生態(tài)路、環(huán)保路”的設(shè)計新概念、新理念。從而導(dǎo)致高速公路橋梁數(shù)量、隧道數(shù)量的比例增加較快，施工方面的預(yù)制梁場選址規(guī)劃已成為山區(qū)高速公路建設(shè)施工中越來越重要的環(huán)節(jié)。

在山區(qū)復(fù)雜地形條件下，預(yù)制梁場的選址規(guī)劃和建設(shè)施工往往面臨著許多問題和制約。如何對預(yù)制梁場進(jìn)行合理的規(guī)劃布置，科學(xué)的建設(shè)施工，對施工單位的管理人員來說也是一個全新的課題和巨大的挑戰(zhàn)。對于建設(shè)施工過程中的預(yù)制梁場來說，梁場規(guī)劃布置的合理性和科學(xué)性，都將直接影響著梁場在高速公路施工中作用的發(fā)揮，對于工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行以及施工單位的經(jīng)濟(jì)效益起著至關(guān)重要的作用。

梁場選址規(guī)劃上又增加了難度，既要選擇在離橋梁較近的地方，又要選擇在場地較寬敞，沉降量較小的地段，所以不可避免選擇在填方路基上。要保證梁場建設(shè)完成投入使用后，在預(yù)制梁的施工生產(chǎn)過程中，不會因?yàn)榱簣鼋ㄔO(shè)過程中施工質(zhì)量問題，從而影響到預(yù)制梁的施工生產(chǎn)質(zhì)量，因此這就顯現(xiàn)出來了路基填方地段作為梁場地址規(guī)劃與建設(shè)的重要性越來越明顯。本文結(jié)合天府仁壽大道三繞至大化段2#預(yù)制梁場的選址、臺座設(shè)計、承載力檢算等方面說明填方路基作為預(yù)制梁場的應(yīng)用。

1 工程概況

天府仁壽大道三繞至大化段工程項(xiàng)目線路設(shè)計起點(diǎn)位于成都第三繞城高速公路黑龍灘立交以南，線路設(shè)計終點(diǎn)與已建成的天府仁壽大道大化段順接，路線長度為12.459km。全線共有橋梁13座，共有T梁1033片，全線共設(shè)有2個梁場，1#梁場25mT梁471片，2#梁場25mT梁394片、40mT梁168片。路線穿越淺切丘陵地貌，路線通過處地形起伏不大，沿線地表基巖零星出露，覆蓋層分布不均，山坡地段主要為坡殘積粉質(zhì)黏土，厚約0～1.2m，丘間平壩及溝谷地帶主要為坡洪積、沖洪積層粉質(zhì)黏土和軟土，粉質(zhì)黏土厚約1.5～6.0m，軟土厚約0.5～2.5m。基巖為泥巖、砂巖、粉砂巖不等厚互層。

2 梁場的場址選擇

2.1 預(yù)制底座計算

2#梁場預(yù)制25m預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁為394片，25mT梁梁高為175cm、底寬為60cm、頂寬為160cm；預(yù)制40m預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁為168片，40mT梁梁高為250cm、底寬為60cm、頂寬為160cm。T梁的預(yù)制生產(chǎn)時間按10個月計算，T梁架設(shè)安裝時間延后1個月，工期也按10個月計算。T梁運(yùn)輸?shù)跹b設(shè)備考慮1.5個月的安拆時間，每片T梁的預(yù)制生產(chǎn)周期按10天進(jìn)行計算，根據(jù)經(jīng)上數(shù)據(jù)分析需要預(yù)制梁底座數(shù)量為：

25mT形梁底座：394×10÷10÷30=13.13，取15個

40mT形梁底座：168×10÷10÷30=5.6，取10個（含3個鋼筋胎模）

底座面積：15×(25+2)×(1.6+1)+10×(40+2)×(1.6+1)=2145m2

2.2 吊裝設(shè)備

經(jīng)多方面考慮與多年的施工經(jīng)驗(yàn)，為方便預(yù)制T梁施工生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝等多方面的因素，按線路前進(jìn)方向縱向設(shè)置制梁底座，縱向布置成5排，每排設(shè)置5個，臺座與臺座之間的凈間距為2.5m，梁場寬度為5×1.6+4×2.5+2×2+1.5（10t龍門吊與80t龍門吊間的安全距離）+6.5（架梁通道寬度）=30m。提升預(yù)制梁2臺80t龍門吊跨度為30m，高為12m。預(yù)制T梁雙導(dǎo)梁架橋機(jī)按長40m梁配置，由于T梁預(yù)制與安裝時間差為1個月，再考慮架橋機(jī)1.5個月的安拆時間，龍門吊的設(shè)備攤銷時間按12.5個月計算；架橋機(jī)的設(shè)備攤銷時間按11.5個月計算。

2.3 臨時軌道及其他

存梁區(qū)長度考慮110m，鋼筋加工棚按長60m設(shè)置，因此預(yù)制場的長度為：3×27+2×42+10×3（梁兩端工作距離）+2×7（制梁區(qū)與存梁區(qū)及鋼筋加工棚間的距離）+110+60=379m（此處取380m）。

考慮到T梁架設(shè)、運(yùn)輸?shù)姆奖?，預(yù)制梁場存梁區(qū)與橋頭相接，同時應(yīng)考慮到預(yù)留出架橋機(jī)拼裝調(diào)試長度，按最大跨徑T梁40m的兩跨長度80m進(jìn)行計算，則路基上80t龍門吊30m跨軌道長度為(380-60+80×2)×2=960(m)，10t龍門吊22m跨軌道長度為(380-110)×2=540(m)。因倉庫辦公生活等的需要，再增加70m。所以，平場地的面積：（30+2×2.5)×(380+70)=15750(m2)，占地面積為23.62畝。場地硬化的面積：450×32-2145=12255(m2)。全部鋪20cm砂礫后，水泥混凝土硬化厚20cm。

2.4 梁場位置確定

天府仁壽大道三繞至大化段線路位于龍泉山脈二峨山低山地貌。除了橋梁與隧道，其他地段多為深挖高填，路基挖填變化頻繁，挖方路基較短，選址十分困難。針對以上情況及現(xiàn)場實(shí)際情況，有下面方案可以選擇。

1）選擇在路線外，選取場地較平整、地質(zhì)條件較好的山谷地作為預(yù)制梁場場地。

2）選擇在路線紅線內(nèi)，盡量利用路基挖方段作為預(yù)制梁場場地用，因挖方路基長度不滿足要求時，需要利用填方路基，才能保證預(yù)制梁場場地尺寸的要求。

經(jīng)過多方案比選最終確定在府君大橋橋尾K22+120～K22+500段路基作為預(yù)制梁場（其中K22+280～K22+500段為填方地段）。

3 梁場處理

3.1 填前地表處理

進(jìn)場后，先清理現(xiàn)場，地表附作物、伐樹挖根，清除地表0.5～1.0m耕植土。

當(dāng)場地清理結(jié)束后，立即進(jìn)行路基基底回填碾壓處理。同時對路基兩側(cè)進(jìn)行臨時排水溝開挖，形成貫通有效的排水系統(tǒng)，排除地表水和降低地下水位。采用平行與流水作業(yè)相結(jié)合的施工方法，確保路基填方順利完成。

3.2 路基填筑施工

填方路段施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙和施工規(guī)范要求進(jìn)行施工，每一層填料按規(guī)范及試驗(yàn)路段要求的松鋪厚度后進(jìn)行碾壓密實(shí)，壓實(shí)后的實(shí)際路基寬度應(yīng)大于設(shè)計路基寬度。路堤分層填筑時，必須從原地面最低處逐層分層填筑，分層壓實(shí)。并每填筑3米進(jìn)行沖擊碾壓一次，確保碾壓質(zhì)量，減小沉降量。梁場填方地段填筑到路基96區(qū)頂面后，設(shè)置好縱橫向排水坡度，作好路肩擋水沿，及時施作填方坡面防護(hù)并作好綠化。

4 臺座設(shè)計

路基填方填至96區(qū)頂后，反向開挖預(yù)制梁臺座基礎(chǔ)，設(shè)置C25混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋置深度60cm，寬度120cm；臺座采用C35鋼筋混凝土，臺座尺寸高為35cm，寬為60cm。為了增加抗拉強(qiáng)度，降低和減少地基及預(yù)制梁臺座及基礎(chǔ)的不均勻沉降，造成對制梁臺座的影響，以及預(yù)制T梁在預(yù)應(yīng)力張拉時對臺座壓縮變形，考慮到預(yù)應(yīng)力混凝土T梁在預(yù)應(yīng)力張拉時，均布壓應(yīng)力逐漸向T梁兩端的臺座移動，逐漸將力傳至臺座基礎(chǔ)上，在基礎(chǔ)底部設(shè)置單層鋼筋網(wǎng)片；臺座設(shè)置鋼筋骨架。臺座頂面尺寸與預(yù)制T梁梁底面尺寸相同，臺座頂面出露的棱角用槽鋼包邊，以防止臺座在使用過程中掉塊缺角，并在臺座頂面設(shè)置厚6mm鋼板，在臺座兩端支座位置附近預(yù)留寬30cm吊運(yùn)梁用的鋼絲繩穿槽口，同時在臺座兩側(cè)設(shè)置固定模板用的對拉孔。臺座頂面和兩邊必須平順平整光滑，以保證側(cè)模的安裝就位和T梁底的平整度。為了有效防止預(yù)制T梁預(yù)應(yīng)力張拉后上拱度過大，必須在預(yù)制T梁臺座上設(shè)置向下的二次拋物線反拱（包括梁頂）。

臺座設(shè)計如圖1。

圖1

5 基礎(chǔ)及臺座承載力檢算

5.1 預(yù)制40mT梁參數(shù)

地基為96區(qū)填方路基，承載力取[fao]=150KPa

40米T梁自重115T，G1=115×9.8=1127KN

40米T梁模板預(yù)估重40T，G2=40×9.8=392KN

混凝土澆筑時施工人員荷載，按12人計，G3=12×0.085×9.8=10KN

臺座基礎(chǔ)尺寸：長42m、寬1.2m、厚0.6m

臺座尺寸：長41m、寬0.6m、厚0.35m

臺座及基礎(chǔ)體積：V=42×0.6×1.2+41×0.6×0.35=38.85m3

臺座及基礎(chǔ)重力：G4=38.85×2.5×9.8=951.83KN

C35混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值[fcd]=16.7MPa(依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》2015年版 GB50010-2010 20頁)

C25混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值[fcd]=11.9MPa

5.2 臺座地基承載力驗(yàn)算

在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工過程中，對地基的壓力最大的時候是在混凝土澆筑時，所以總的對地基的壓力最大值為：

Fmax=G1+G2+G3+G4=1127+392+10+951.83=2480.83KN

對每平米地基的壓力為：

f=Fmax/A=2480.83/(42×1.2)=49.22KPa＜[fao]=150KPa

所以，地基承載力滿足要求。

5.3 張拉前臺座受力驗(yàn)算

臺座張拉前的受力簡圖如圖2。

圖2

5.3.1 上層臺座驗(yàn)算

上層臺座混凝土為C35，[fcd]=16.7MPa

40米預(yù)制T梁張拉前與臺座間的接觸最小長度：L=39.7m

臺座寬度：B=0.6m

張拉前T梁對臺座的壓力大小為F1=G1=1127KN

f1=F1/A=F1/LB=1127/(39.7×0.6)=47.31KPa

=0.0473MPa＜[fcd]=16.7MPa

所以，張拉前臺座受力滿足要求

5.3.2 下層臺座基礎(chǔ)驗(yàn)算

下層臺座基礎(chǔ)混凝土為C25，[fcd]=11.7MPa

上層臺座自重：G上=41×0.6×0.35×2.5×9.8=210.95KN

張拉前臺座基礎(chǔ)所受的壓力大小為：

F2=G1+G上=1127+210.95=1337.95KN

f2=F2/A=1337.95/(42×1.2)=0.027MPa＜[fcd]=11.9MPa

所以，張拉前臺座基礎(chǔ)受力滿足要求。

4 張拉后臺座受力驗(yàn)算

張拉后，預(yù)制T梁受到預(yù)應(yīng)力擠壓，導(dǎo)致T梁向上起拱，T梁中部脫空，離開臺座面，現(xiàn)在只有預(yù)制梁兩端與臺座兩端接觸，形成兩個支點(diǎn)，可以看成臺座受到兩個點(diǎn)荷載的作用，假設(shè)采的全部重量主要作用于兩端的基礎(chǔ)上，臺座張拉后的受力簡圖如圖3。

圖3

根據(jù)上圖分板可知，臺座兩端作用荷載為：

F3=G1/2=1127/2=563.5KN

因此預(yù)應(yīng)力預(yù)制T梁與預(yù)制梁臺座的最為不利的接觸面積為：

基礎(chǔ)面積為A2=2×1=2m2

張拉后對地基的壓應(yīng)力為：

f3=F3/A2=563.5/2=281.75KPa=0.282MPa＜[fcd]=11.9MPa

所以，預(yù)應(yīng)力張拉后，臺座受力滿足規(guī)范要求；梁預(yù)應(yīng)力張拉時基礎(chǔ)能承受壓力而處于穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)以上計算結(jié)果，可以分析得出以下結(jié)論：預(yù)應(yīng)力混凝土T梁在施工過程中，以及在預(yù)應(yīng)力張拉完成后，T梁預(yù)制臺座傳遞給臺座基礎(chǔ)的實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地基允許承載力，所以變形很低，而且還很有限，所以地基情況是處于穩(wěn)定狀態(tài)的。

6 結(jié)束語

預(yù)制梁場臺座建成驗(yàn)收合格后，投入預(yù)制梁施工生產(chǎn)后，經(jīng)過了沉降點(diǎn)，總沉降量控制在8mm以內(nèi)，且為均勻沉降；位移點(diǎn)為10mm；以及各項(xiàng)指標(biāo)的檢測與檢查和經(jīng)過雨季的考驗(yàn)，T梁臺座結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定、牢固，由此證明臺座是安全的，對臺座的使用沒有任何影響。

因此在填方路基地段上設(shè)置預(yù)制梁場，特別是在山區(qū)高速公路施工中以及在無法征用臨時用地的情況下采用具有較高的應(yīng)用價值，值得借鑒與推廣。