可調重型門式支架在現澆箱梁中的應用

鐘火弟

(中鐵三局第二工程有限公司，河北石家莊 050031)

0 引言

支架法就地澆筑箱梁是橋梁施工的常用方法，門式支架是以門架交叉支撐連接棒掛扣式腳手板或水平架鎖臂等組成基本結構再設置水平加固桿、剪刀撐、掃地桿、封口桿、托座與底座并采用連墻件與建筑物主體結構相連的一種標準化鋼管腳手架。門式支架承載性能好、拆裝簡單、使用方便。多用于建筑工程施工，既可用作內外腳手架，又能用作樓板、梁模板支架和移動式腳手架，屬于多功能腳手架。但這種腳手架安全性較差，且可能影響施工工效。本文介紹一種可調重型門式支架在公路橋梁的現澆箱梁中的成功應用實例。

1 工程概況

寧波繞城高速公路東段臨江互通立交位于寧波市鎮海區蛟川街道臨江花園小區南面，主線橋全長1 163.5 m，分左右幅，標準段單幅橋梁結構寬度20.85 m，跨徑30 m單箱三室型的預應力現澆混凝土箱梁，箱梁高度為1.8 m，頂板厚度為0.25 m，底板厚度為0.22 m，腹板寬度為0.45 m，支架平均高度為10.0 m。橋址位于寧波盆地內，第四紀地層以湖沼相、海相沉積的亞粘土、亞砂土、淤泥質土為主，位于7度地震區內。區域內不良工程地質及特殊巖土主要為飽和砂土、亞砂土地震液化及軟土。

2 支架搭設方案

根據橋梁范圍所處地質環境、箱梁構造特點，經多種方案比選與優化后，決定采用可調重型門式支架方案。這種方案的特點體現在“可調”與“重型”兩個方面，所謂“可調”是指架距可根據現場需要進行調節，即用門型架、交叉拉桿、調節桿、可調底座和可調托座因地制宜搭設。“重型”是指立桿承載能力強，經門架荷載試驗，每片門架立桿承載可達到75 kN，每片門架高度可達到200 cm，因此特別適合于凈空較高的箱梁制造。

本工程可調重型門式支架采用φ57焊管為兩側主立桿，φ48焊管為橫桿，φ25焊管為內部加強桿焊接而成的門框式腳手架。同時為了上下層搭設方便，將連接棒焊接于門架兩側立桿底端，便于保管和施工，減少了不必要的丟失和損壞。立桿內側焊有8只鎖銷，配以交叉拉桿(φ22鍍鋅鋼管)，可以搭設出45 cm，60 cm，90 cm，120 cm四種不同的架距，使用更為方便靈活(見圖1)。其中:

縱向構架:沿箱梁縱向連續設置多排門架，門架排距選擇1.0 m;

橫向構架:沿箱梁橫向排列門架，并連續設置交叉支撐:間距底板位置選擇1.20 m，腹板位置選擇0.60 m，翼板位置選擇1.20 m，橫向布置為4 ×1.20 m+3×0.60 m，0+2×1.20 m+2 ×0.60 m+2 ×1.20 m+2 ×0.60 m+2 ×1.20m+3 ×0.60 m+4 ×1.20 m。

圖1 可調重型門式支架結構示意圖（單位：mm）

3 支架方案檢算

3.1 單榀承載力計算

根據相關規范規定，單榀重型門架穩定承載力設計值Nd=Ф×A×f，其中，Ф為門架立桿穩定系數，查表為0.53;A為門架立桿的毛截面積，其值為2×428=856 mm2;f為門架鋼材抗壓強度設計值，Q235鋼材用205 N/mm2，因本工程采用舊門架或重復使用，考慮折減系數0.85，則Nd=Ф ×A ×f=0.53×856×205×0.85=79.05 kN。

根據規范要求，當可調底座調節螺桿伸出長度超過300 mm時，Nd取修正系數0.8，即 Nd=0.8 ×79.05=62.4 kN。

又根據門架技術規范規定，承重荷載處于主立桿支撐時，單榀門架最大承載力為150 kN，允許承載力為75 kN，大于計算值Nd=62.4 kN，滿足要求。

托座和底座每個允許承載力不小于50 kN，因一榀門架有2個底座，允許承載力為100 kN，亦滿足要求。

3.2 支架荷載效驗

按箱梁一次性現澆施工，各種荷載情況如下:

1)固定荷載:整架高度按10.0 m計算，每榀腳手架及附件自重按0.20 kN/m 計算:支架固定荷載 NGi=0.2 ×10=2.0 kN/榀。2)施工荷載:模板 P1=0.30 kN/m2，施工人員和設備 P2=1.00 kN/m2，振搗 P3=2.00 kN/m2，NSi=P1+P2+P3=0.30+1.00+2.00=3.3 kN/m2。3)鋼筋混凝土自重 NZ:按標準梁寬20.85 m，最大梁高2.2 m斷面計，其中檢算不含翼板部分，按梁寬12.51 m計，一般結構區梁體斷面面積為 10.07 m2，則:NZi=10.07 m2×26 kN/m3/12.51 m=20.93 kN/m2。4)門架承載力計算:一般結構區，每列設置15榀門架，縱向承載范圍2.0 m，則其固定荷載NG=NGi×15榀=30 kN，施工荷載NQ=(NSi+NZi)×12.51 m ×2.0 m=608.74 kN。總荷載:N=1.2NG+1.4NQ=1.2×30+1.4 ×608.74=888.24 kN。單榀門架的荷載:Ni=N/15=59.22 kN ＜[62.4 kN]，滿足規范要求。

3.3 地基承載力驗算

根據設計圖，地基表層Ⅰ2層粘土、亞粘土，軟塑為主，厚度為1.5 m～2.6 m，地基容許承載力σ=80 kPa，單榀門架最大荷載Nmax=59.22 kN，單根立桿最大荷載 Nmax=29.61 kN，門架底座面積:14 cm×14 cm。

基底最大強度:σ =29.61/(0.14 ×0.14)=1 510.7 kPa ＞[σ]=80 kPa，不滿足要求。

由于地基承載力不滿足要求，需要進行相關處理，根據現場情況，決定對原地表平整后，采用宕渣填筑壓實，宕渣厚度40 cm，宕渣上面采用10 cm厚度C15混凝土進行硬化處理，處理后檢算結論如下:

混凝土按45°擴散角計算，宕渣按30°擴散角計算，地基承載面積 S=(0.14+2 ×0.1 × tan45°+2 ×0.4 × tan30°)× (0.14+2 ×0.1 × tan45°+2 ×0.4 ×tan30°)=0.64 m2。

基底最大強度:σ =29.61/0.64=46.27 kPa。

考慮1.3 安全系數:1.3σ =60.15 kPa＜[σ]=80 kPa，地基承載力滿足要求。

4 支架搭設方法

1)搭設順序:測量放線→安放底座→自中線起立門架并隨即安裝交叉支撐→安裝橫向水平加固桿(小橫桿)→多排門架搭設完成后安裝縱向水平加固桿(大橫桿)→照上述步驟逐層向上安裝→按規定位置安裝剪刀撐→安裝欄桿→掛立桿安全網。2)為了加強滿堂腳手架的剛度和整體性，相鄰門架自身配有交叉拉桿(支撐)，由此橫向形成多排門架的整體框架結構。門架的兩側均需設置交叉支撐，并與門架立桿上的鎖銷鎖牢。連接門架與配件的鎖臂、搭鉤必須處于鎖住狀態。3)禁止不配套的門架與配件混用于同一支架中，門架搭設自箱梁中心線向兩懸臂端延伸，不能相對搭設或一端向另一端進行，以減少搭設誤差，避免結合部位錯位，難于連接，也不能上下兩步同時向一個方向搭設。4)每搭設完一排門架，橫向水平加固桿應緊隨其后進行安裝;每搭設完一步架，立即按要求檢查并調整水平度與垂直度，并及時安裝縱向水平加固桿。縱、橫向水平加固桿應連續，橫向水平加固桿在每排、每步均需設置;縱向水平加固桿在外側周邊，中間每3列門架通長連續設置，高度方向每步設置。5)橫向、縱向剪刀撐在外側周邊和內部間距設置，橫向剪刀撐每3排～4排門架設置一道;縱向剪刀撐每4列～5列門架設置一道;水平剪刀撐每2步設置，水平剪刀撐與縱橫向水平桿，組成一個水平加強層。剪刀撐必須與門架的橫桿鋼管鎖牢，不能鎖在縱橫向水平加固桿上，剪刀撐必須由底至頂連續設置，剪刀撐斜桿與地面的傾角為45°～60°，采用搭接接長時，搭接長度不能小于1 000 mm，搭接處采用三個扣件扣緊。6)水平加固桿、剪刀撐的扣件須擰緊，擰緊程度要適當，扭力矩控制在40 N·m～50 N·m左右。當日沒有搭設完成的支架，在收工時一定要確保架子穩定，以免發生意外。7)可調底座調節螺桿伸出長度控制在2/3以內，超過需在可調底座下墊槽鋼或方木。門架頂部可調頂托調節螺桿伸出長度控制在30 cm以內，超過需更換調節桿。調節桿采用φ48腳手架鋼管，調節桿高度不大于60 cm時，采用縱向、橫向水平桿加固一道;高度大于60 cm、小于120 cm時，必須用縱向、橫向水平桿拉結兩道、進行加強，必要時設置剪刀撐;高度大于120 cm時，換用高度為120 cm的門架進行搭設。

5 支架變形控制措施

1)箱梁支架基礎必須牢固，不得支撐于原地面為未經處理的松土上，以防支架沉降。

2)門架底部需設置可調底座，嚴禁將門架立桿直接立于混凝土表面，造成應力過分集中損壞混凝土。

3)為了保證施工地基上的排水，在加固地基的一邊設置臨時邊溝，縱坡不宜小于3‰。

4)在澆筑加固混凝土地坪時，要確保地面的平整度，以保證鋼管支架的平整穩固。

5)在鋪設梁底模時應設置預拱度，以抵消基礎沉降，支架、底板等壓縮造成的影響，預拱度數值根據計算數據和實測的預壓試驗數據來確定。

6)支架安裝完畢后，應對其平面位置，頂部標高，節點聯系及縱橫向穩定性進行復驗。

7)澆筑混凝土時要在排架上設置沉降標志，并在混凝土施工前制定出專項的沉降觀察方案。

8)模板要派專人看模，發現模板有超過允許偏差變形值的可能時，要及時加固。

9)在施工過程中，嚴格控制模板支架的施工荷載，在模板支架上不允許堆放超過規定的超重荷載，以免模板支架變形。

6 結語

可調重型門式腳手架施工工藝簡便，具有良好的適用性，用于現澆箱梁，施工效率高，搭設速度快，可滿足現澆支架任意高度要求，能適應多種結構、坡度及施工曲線的需要。通過本工程的成功應用證明，這種腳手架整體剛度大、穩定性強、施工安全性好，且安拆方便，降低了勞動強度，提高了工作效率，取得了良好的經濟效益，值得類似工程借鑒。

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