垫！ Ｑ： （ ） Ｃｈｉｎａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ 工程技术 高墩大跨现浇梁组合支架方案设计 岳云 （中铁二十五局集团第四工程有限公司，广西柳州５４５０００） 摘要：本文结合丹大快速铁路前阳至庄河段西房身大桥地形复杂而且工期紧张的特点，提出变更原挂篮施工方案，采 用现浇法施工方案，对其现浇支架进行了总体设计，并对支架的主体结构的强度、刚度及稳定性等进行了较为详细的验算， 可为同类工程提供参考。 关键词：施工方案；梁式；支架 中图分类号：Ｕ４４５ １依托工程概述 丹大快速铁路前阳至庄河段西房身 大桥３＃～６＃墩４０＋６４＋４０ｍ预应力混凝土 连续梁，梁体为单箱单室、变高度、变 截面结构，箱梁顶宽１２．０ｍ，箱梁底宽 ６．７ｍ，顶板厚度４０ｅｍ，隔墙处加厚，按 折线变化，底板厚度４Ｏ至８０ｃｍ，按直 线变化，腹板厚４８至８０ｃｍ，隔墙处加厚， 按折线变化。由于工期紧张，如果采用 挂篮施工将无法按期竣工，为此通过变 更设计采用现浇施工方案。但因本桥所 处地理位置比较复杂，而且墩高较高， 所以经过综合论证拟采取大跨度梁式支 架方案，即混凝土条形扩大基础＋钢管 支墩＋贝雷梁的梁式支架的形式，本文 结合具体工程对该类支架进行了设计验 算，可为同类工程提供参考。 ２施工方案设计 ２．１方案初步设计 本桥初步拟定采用梁式支架法施工， 具体形式为如图１所示的混凝土条形扩 大基础＋钢管支墩＋贝雷梁的梁式支架 的形式。 （１）全桥共设１４排钢管桩，其中 ６排直接支持在桥墩承台上。其他８排采 用混凝土扩大基础，主跨有２排６根钢 管桩的扩大基础需要在河内设置混凝土 扩大基础。 （２）扩大基础初步拟定尺寸为 １４００×２００×１００ｃｍ，即横向长１４ｍ，宽 ２．０ｍ，高ｌｍ，混凝土扩大基础约需Ｃ２０ 混凝土２２４ｍ ，对基础承载力的要求是 ３５０ｋＰａ。 （３）钢管桩采用外径１０２０ｍｍ的钢 管，壁厚１０ｍｍ；每排钢管桩上布置横向 ２根Ｉ４５工字钢做横向连接和分配梁。 （４）纵梁采用贝雷梁结构，布置形 式如图２所示，横向共布置１６片贝雷梁， 全桥共需贝雷梁约７８０片。 （５）贝雷梁上的横向分配梁采用 Ｉ２０工字钢，初步拟定间距为６０ｃｍ，局 部３０ｃｍ，全桥约需１２ｍ长Ｉ２０工字钢 ２５０根。 ２．２方案验算 （１）验算荷载 １）新浇注钢筋混凝土重量Ｎ ；本桥 一７６一 中国新技术新产品 文献标识码：Ａ 每延米自重荷载 １ ｒ Ｐｌ １ ５－ｋＮ／ｍ． ‘ｆ Ｐ．为每计算阶段箱梁自重最大值）。 ２）模板重量Ｎ ；初步估算模板荷载 设计值Ｎ２＝７０ｋＮ／ｍ。 ３）施工人员和施工设备荷载 Ⅳ 鼍３ｋＮ／ｍ ×１２ｍ＝３６ｋＮ／ｍ ４）振捣混凝土时产生的荷载 Ｎ４＝２．０ｋＮ／ｍ。×１２ｍ＝２４．ＯｋＮ／ｍ。 ５）倾倒混凝土时产生的冲击荷载 Ｎ５＝２．０ｋＮ／ｍ ×１２ｍ＝２４．ＯｋＮ／ｎｉ。 ６）梁式支架自重荷载 Ｎ６＝０ ０３８４×３８×３÷０．６＝７．３ｋＮ／ 。 ７）其他可能不可预见的荷载 Ｎ７＝ｌｋＮ／ｍ ×１２ｍ＝１２ｋＮ／ｍ。 （２）梁式支架验算 １）贝雷梁验算 对于１２００ｃｍ跨径，保守的取Ｂ４号 块箱梁自重荷载进行验算，本节段箱梁 每延米自重荷载 Ⅳ１＝ ＝３３ｌ ｋＮ／ｍ。 ｆ４ 则贝雷梁的验算荷载为 ｑｌ２００＝：１．２（Ｎ１＋Ⅳ２＋Ⅳ６＋Ｎ７）＋ １．４（Ｎ ＋Ｎ ＋Ｎ ）＝６２３ｋＮ．ｍ 此时贝雷梁的最大弯矩和剪力分别 为（保守按简支梁计算） Ｉ２０。 ！二：ｌ１２０７ｋＮ． ｏ ＱＩ２（１ｏ＝ｔ／￣ ２＿ｏ９ｏ＿ ｆ：３７３８ｋＮ 经查贝雷梁技术资料可知，单排 单层不加强贝雷梁每片的抗弯允许承 载力［ ７８８ｋＮ ｍ，允许抗剪承载力 【ＱＩ ２４５ｋＮ。考虑到多排的不均匀承载 力折减系数ｋ＝０．９。设计取横向布置１８ 片贝雷梁，则有 【Ｍ】：１８・ｋ・ １］＝１２７６５ｋＮ ＞ Ｍｌ２０ｏ＝ｌ１２０７ｋＮ‘ 【Ｑ】＿１８．ｋ． 】＿３９６９ｋＮ＞ ！∞＝３７３８ｋＮ 验算通过。 ２）钢管墩验算 经分析可知本桥梁式支架的⑥号钢 管支墩的荷载最大，而且高度也最高， 所以最为不利。因此，只要⑥号钢管支 墩满足设计需求，其他各钢管支墩均能 满足要求。⑥号钢管支墩的竖向荷载为 ＝ ＿６９２８ｋＮ 本桥梁式支架的竖向钢管支墩均采 用中１０２０，壁厚１０ｍｍ的钢管桩，每 根钢管的几何参数如下：截面积：Ａ＝ ３１７．３ｃｍ２；惯性矩：Ｉｘ＝４０４６３８ｅｍ４；惯 性半径：ｉ ＝３５．７ｃｍ；单位重量：Ｇ＝ ２４９．０ｋｇ／ｍ；允许应力： ］－１４０ＭＰａ则每 根钢管的最大允许承载力： ＝Ａｘ 】＝ ３１７．３ ｃｍ ×１４０ＭＰａ：４４４２ｋＮ 由此可知：采用２根钢管桩即可满 足承载力要求，本设计考虑构造要求采 用５根钢管桩结构。保守地按中间３根 钢管受力计算，此时每根钢管桩承担的 荷载Ｐｉ＝２３０９ｋＮ。 为了安全，保守地将钢管桩看作 是两端铰接结构，取钢管桩最大高度 ｈ＝２５００ｃｍ，此时长度系数 ＝１，可知： ： ｉ ｉ： ３５２５００ ７ｏ一＜［ｚ￣１５ｏ ． ．查表得： ＝Ｏ．７５５ 稳定验算： ２３０９ｋＮ 一 一 ０．７５５ｘ３１７．３ｃｍ ９６．４ＭＰａ＜ｌ， １４０ＭＰａ 验算通过。 ３）Ｉ４５工字钢横梁承载力验算 根据以上分析可知对于钢管支墩上 １４５工字钢横梁进行验算时，同样是⑥号 钢管支墩上横梁所受荷载最大。 拟采用２根Ｉ４５ｂ工字钢做纵向贝雷 梁的下横梁，Ｉ４５工字钢的几何参数如下： 抗弯截面模量：Ｗ ＝１５００ｃｍ。；抗 剪切模量：Ｓ ＝８８７．１ｃｍ ；抗弯强度设 计值：＿厂＝２０５ＭＰａ抗剪强度设计值： ｖ＝１２５ＭＰａ则每根Ｉ４５ｂ Ｔ字钢所能承 受的最大弯矩和剪力分别为： 工程技术 ＮｅｗＴ ２０１３ ＮＯ．１１（上 煤矿开采导致地表塌陷的预测方法及其应用 乔瑞英 （山西省吕梁市石楼县环保局。山西吕梁０３２５００） 摘要：煤矿开采引起地表塌陷的对环境的影响是多方面的，引起地表移动变形的因素也有很多，本文主要以武甲煤矿 为例来说明地表塌陷的预测常用方法及其评价结果。 关键词：煤矿；地表塌陷；方法；评价结果 中图分类号：丁Ｄ３２５ 文献标识码：Ｂ 表１地表移动变形基本参数 项目 覆岩 平均 下沉系数 水平移动 主要影响 角正切 类型 厚度 ｑ 系数ｂ ｔｇＢ 动的影响。 开采影响 传播角０ ８４．５６ 拐点移 动距ｓ ０．１ Ｈ 煤矿开采后总沉陷面积为５．６３ｋｍ。， 其中沉陷值在８００ｒａｍ以上的面积为 １．６７ｋｍ２。沉陷区域均未超出井田边界。 ４井下采煤产生的冒落带、裂隙带最 大高度的预计。冒落带最大高度和导水裂 隙带最大高度预测选用《建筑物、水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规 程》中推荐的模式和《矿区水文地质工程 地质勘探规范》（ＧＢ１２７１９—１９９１）附录Ｆ 中推荐的公式中选取值最大的得到最后的 数值。最后３号煤层冒落带高度为１９．２９ ｍ，导水裂隙带最大影响高度为９５．６６ ｉｎ。 由于煤层埋藏深度在４５０ｍ左右，３＃煤 井下采动形成的冒落带和裂隙带不可能会 导通地表而形成大大小小的宽度和深度不 等的地表裂缝和沉陷台阶。 ． 结论 ３ 煤层开采后地表最大下沉值为 ２．１２—３．２２Ｍ，平均下沉值为３．１９ｍ。由此 可知井下开采对地表形态和地形标高会产 生一定影响，但由于整个井田区域都会相 继下沉，加上井田内地形复杂，因此不会 改变区域总体地貌类型。 参考文献 ｆ１１冉启洋，杨洪．矿山土地复垦方案中 对开采塌陷区预测方法的探讨Ⅱ１．贵州地 ３号煤层 中硬 ４９６０ Ｏ．６５ ０．３ ２．１ 地下开采煤炭，形成地面沉陷，煤 炭开采引起地表塌陷对环境的影响主要表 现在对地表形态、土地资源及农田、地面 建筑等方面的影响。 地表移动变性的影响因素 地表移动变形受很多因素的影响， 煤层的厚度、采深、倾角、上覆岩层的岩性、 地质条件、是否分层开采以及顶板管理方 法等都直接影响到地表的移动变形，一般 预测主要对井田内采区进行稳定预测。 二、地表移动变性预测的方法 地表移动变形预测方法很多，有典 型曲线法、负指数函数法、概率积分法 等。根据山西煤矿井田地质、煤层赋存条 件、采煤方法等开采技术条件，一般采用 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留 设与压煤开采规程》（以下简称《开采规 程》）和《矿区水文地质工程地质勘探规 范》（ＧＢ１２７１９—１９９１）附录Ｆ中推荐的 公式中所列预计方法。 三、举例说明 武甲煤矿采用斜井开拓方式，开采３ 号煤层，布置一采区一个生产采区，共布 置两个综掘工作面。矿井采用长壁综采一 一、次采全高的采煤方法。 １地表变形参数的选取。武甲煤矿覆 岩类型属于中硬，采用概率积分法进行 地表变形预测。地表变形的参数见表１中 的数据。根据３号煤层埋深情况，选取 ３８０ｍ一６６０ｍ的采深进行计算。根据上述 各参数计算得到的地表下沉、移动与变形 最大值见表２。 由表２可见，煤层开采后平均最大 下沉值为３ １９２．７３ｍｍ；平均最大倾斜值随 煤层厚度和采深不同在Ｏｍｍ／ｍ～１７．７９ｒａｍ／ ｍ之间变化；平均最大曲率值随煤层厚度 和采深不同在０ ０．１５（１０‘３，ｍ）之间变化； 水平移动最大值的平均值为９６５．５４ｍｍ之 间；最大水平变形平均值随煤层厚度和采 深不同在０ ８．１ １ｍｍ／ｍ之间变化。 ３地表沉陷程度和影响范围预测结 果。在采取留设煤柱的条件下，煤炭开采 对这几个村庄基本没有影响。王沟村的北 部及坡上村东部落在了～１０ｍｍ和一２００ｒａｍ 等值线之间，煤炭开采对王沟村的北部及 坡上村东部有所影响。晋侯高速公路、西 气东输管道、杨河和沿河北岸的陵沁公路 质，２０１０．位于一１０ｍｍ等值线的以外，不受采区采 煤 采深 煤层 开采厚度（ＩＴｌｍ） Ｗｃｍ（Ｉｎｍ） ｉｃｍ（ｍｍ） Ｋｃｍ（ｍｍ） Ｕｃｍ（ＩＴｌｍ） ￡ｃｍ（ｍｍ） 层 （倾角 ｒ ｉｎ） 度） （Ｉｌ１） Ｍｉｎ Ｍａｘ Ａｖｇ Ｍｉｎ Ｍａ）（ Ａｖｇ Ｍｉｎ Ｍａ】【 Ａｖｇ Ｍｉｎ ＭａＸ ａｖｇ Ｍｉｎ Ｍａｘ Ａｖｇ Ｍｉｎ Ｍａｘ ａｖｇ ３８０ ４２０ ８ １８０．９５ ３３ｏｏ ５ｏｏＯ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ １１．７４ １７．７９ １７．６４ Ｏ．１０ Ｏ．１５ ０．１５ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ５＿３５ ８．１１ ８．０５ ８ ２０ｏ．ｏ０ ３３０ｏ ５０ｏ０ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ １０．６２ １６．ｏ９ １５．９６ ０．Ｏ８ ０．１２ ０．１２ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ４．８４ ７．３４ ７．２８ ４６０ ３５ｏｏ ＃ ５４０ ８ ２１９．Ｏ５ ３３ｏｏ ５Ｏｏｏ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ ９．７Ｏ １４．６９ １４．５８ Ｏ．０７ ０．１Ｏ ０．１Ｏ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ４．４２ ６．７Ｏ ６．６５ ８ ２３８．１１３ ３３００ ５Ｏｏｏ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ ８．９２ １３．５２ １３．４１ ０．Ｏ６ Ｏ．０９ Ｏ．ｏ９ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ４．０７ ６．１６ ６．１１ ８ ２５７１４ ３３０ｏ ５０ｏＯ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ ８．２６ １２．５２ １２．４２ ０．Ｏ５ ０ ０７ ０．０７ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ３．７７ ５．７１ ５．６６ ．５８０ ６２０ ６６Ｏ ８ ２７６．１９ ３３ｏ０ ５Ｏ００ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ ７．６９ ｌ１．６５ １１．５６ ０．０４ Ｏ．０６ Ｏ．０６ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ３．５１ ５－３１ ５．２７ ８ ２９５．２４ ３３ｏｏ ５Ｏ０ｏ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ ７．１９ １０．９Ｏ １０．８１ ０．４ Ｏ．００６ ０．ｏ６ ６３７Ｉ２６ ９６５．５４ ９５７．８２ ３．２８ ４．９７ ４．９３ ８ ３１４．２９ ３３０ｏ ５０ｏ０ ４９６０ ２１２４．１９ ３２１８．４８ ３１９２．７３ ６．７６ １０．２４ １Ｏ．１６ Ｏ．０３ ０．Ｏ５ ０．Ｏ５ ６３７．２６ ９６５．５４ ９５７－８２ ３．Ｏ８ ４．６７ ４．６３ ［Ｍ］ｆｘＷ＝ ：乎￣＝３：０７ｋ Ｎ．ｍＮ 体工程支架设计时应注意对支架结构稳 结语 本文提出的高墩大跨组合支架设计 定和基础承载力进行验算，确保安全。 方案具有克服满堂支架高度受限的优点， 参考文献 由此可知：采用２根Ｉ４５ｂ工字钢做 而且对地形地质条件实用性更强。通过 【１】铁道部．铁路混凝土工程施工技术指 下横梁能够满足荷载需要，验算通过。 实践证明该施工方案是可行的。但在具 南［Ｍ】．北京：铁道出版社，２０１０． 中国新技术新产品 一７７—
