短线匹配法节段预制场地建设技术研究

摘要：本文以泉州湾跨海大桥深水区引桥节段梁预制施工为依托，结合节段梁预制场的场地情况，以控制节段梁预制精度为出发点，分别从钢筋笼加工区建设、制梁区建设和存梁区建设三方面对短线匹配法节段预制场地建设技术进行研究。通过依托工程实践验证，经本文研究得出的建设技术，能够满足短线匹配法节段预制梁施工精度要求，为依托工程高质高效的完成施工任务提供了技术支持，同时为今后类似工程提供参考。

关键词：短线匹配法；节段梁；预制场建设；技术研究

中图分类号：C35 文献标识码： A

泉州湾跨海大桥深水区引桥上部结构采用短线匹配法节段预制拼装施工，在节段梁预制阶段，必须严格控制节段梁预制精度，才能确保节段梁架设完成后线形满足规范要求，而本工程节段梁预制场场地位于海岸滩涂地，经砂石回填而成，因此在场地建设过程中需要严格控制沉降。本文以该项目为依托，针对本工程预制场的特殊性，以控制节段梁预制精度，经济合理，安全使用的角度，提出了预制场不同区域的建设方法，为今后类似工程提供参考。

1、工程概况

图1 地质纵断面图

2、工程特点

本工程节段梁数量多，节段梁自重将近200t，梁场场地处于滩涂区，采用砂土回填而成，地基承载力差，而短线匹配法节段梁预制施工对节段梁预制精度要求非常高，预制精度将直接影响到节段梁架设线形精度，因此在节段梁预制场场地建设期间，如何能有效控制节段梁预制精度是本工程的一个难点。

3、钢筋笼加工区建设

钢筋绑扎胎卡具仅受钢筋笼自重荷载和施工荷载，荷载值不大，场地均采用原地面压实+10cm厚混凝土面层的方式进行地基处理，钢筋骨架受力部分地基采用钢筋混凝土圈梁结构，底座角钢直接埋设在混凝土基础上。

图2 钢筋绑扎胎卡具示意图

4、制梁区建设

4.1制梁区场地建设

按照本工程工期要求，本梁场需要设置12个制梁台座，分成两条作业线，每条作业线布置制梁台座6个，布置图如图3所示。

图3 箱梁预制场平面布置图

短线匹配法节段梁预制对箱梁匹配精度要求非常高，因此测量匹配是短线法节段梁预制的关键，测量塔的合理设置和施工精度直接影响到节段梁预制线形控制精度。节段梁预制区共设置9个测量塔，测量塔控制点连线与预制台座布置上待浇梁段中轴线重合，每个制梁台座确保配备有两个测量塔，测量塔布置如图3所示，两条生产线中间布置的3个测量塔，可供两条生产线共用，这样便减少了测量塔投入，提高测量塔利用率。

测量塔塔高7m，为了减小塔身在测量人员上下塔、风力及车辆动载的作用下的颤动，测量塔塔身设置为三角桩，钢管桩直径325mm，插打至基岩为止，同时测量塔上下楼梯及操作平台与塔身分离设置。测量塔塔身使用土工布双层包裹，可防止在阳光照射作用下，塔身阴阳面因温度差而产生变形。操作平台除预留仪器观察窗外其余均进行封闭，为测量作业创造良好作业环境，提高测量精度。

图4 测量塔

图5 箱梁预制场基础平面布置图（单位：m） 图6 PHC管桩施工示意图

4.2地基承载力计算

节段梁最大自重荷载为188t，制梁台座最不利荷载为两个节段梁的自重荷载及模板自重荷载，基础底面受力只受竖向均布荷载作用。

①基础底板反力计算

基础底面压力计算公式：

式中：Fk――相对于作用的标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向荷载（kN）；

Gk――基础自重和基础上的土重（kN），取砂土重度γ=18.3kN/m?；

A――基础底面面积（O），A=7m×20m=140O。

取最大预制梁节段，作用在制梁台座上的自重荷载记为450t；取集配碎石重度为20 kN/m?；混凝土重度24 kN/m?，计算得Fk =4500kN，Gk =3416kN。则基础底面压力为： ②修正后地基承载力特征值计算

式中：fa――修正后地基承载力特征值，（kPa）；

fak――地基承载力特征值，压实的砂填土取fak=200kPa；

ηb、ηd――基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，对于压实填土ηb =0，ηd =1.5；

γ――基础底面以下土的重度，（kN/m?）；

b――基础底面宽度，（m）；

γm――基础底面以上土的重度，取γm =18kN/m?；

d――基础埋置宽度，d=1m。

计算得修正后地基承载力特征值fa =207kPa。

③计算结果分析

计算得pk=56.5kPa，fa =207kPa，pk< fa地基承载力满足验算要求。

4.3沉降计算

制梁台座基础插打PHC管桩进行基础沉降控制，PHC管桩直径400mm，计算假设PHC管桩分担荷载90%，由于钢管桩桩端为岩层，制梁台座沉降只考虑钢管桩自身压缩变形，变形量按下式计算：

式中：s――最终沉降量变形（mm）；

Q――钢管桩桩顶附加荷载；

E――钢的弹性模量；

A――钢管桩断面面积；

沉降量，沉降满足要求。

5、存梁区建设

5.1存梁区场地建设

根据本工程制梁区的生产能力及节段梁架设速度，存梁区按照双层存梁的方式设置。存梁时采用四点支承的方法，存梁台座设置为两个条形基础，存梁垫石上安设300×300×30mm橡胶垫块，节段梁直接放置在橡胶垫块上。

图7 存梁区基础断面图（单位：cm）

5.2地基承载力计算

按照与制梁台座相同的方法计算存梁台座地基承载力，双层存梁取最不利荷载为两个节段梁的自重荷载，地基基础荷载按竖向均布荷载计。

①基础底面压力计算

基础底面压力计算公式：

式中：Fk――相对于作用的标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向荷载（kN）；

Gk――基础自重和基础上的土重（kN），取砂土重度γ=18.3kN/m?；

A――基础底面面积（O），节段梁长度按3.5计算，A=3m×3.5m=10.5O。

②修正后地基承载力特征值计算

式中：fa――修正后地基承载力特征值，（kPa）；

fak――地基承载力特征值，压实的砂填土取fak=200kPa；

ηb、ηd――基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，对于压实填土ηb =0，ηd =1.5；

γ――基础底面以下土的重度，（kN/m?）；

b――基础底面宽度，（m）；

γm――基础底面以上土的重度，取γm =18kN/m?；

计算得修正后地基承载力特征值fa =201.05kPa。

③计算结果分析

7、总结

本文针对依托工程节段梁预制场场地的特殊性，以控制节段梁预制精度，安全使用为出发点，提出了预制场不同区域的建设方法，经过依托工程的实践证实，按照本文提出的建设方法，能够确保节段梁预制精度，确保了施工质量，为今后类似工程提供参考。