淺談交叉施工作業(yè)條件下盤扣式鋼管滿堂支架設(shè)計(jì)

文/謝秦湘 中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410016

淺談交叉施工作業(yè)條件下盤扣式鋼管滿堂支架設(shè)計(jì)

文/謝秦湘 中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410016

本文依托貴陽(yáng)市火車北站景觀大道項(xiàng)目新陽(yáng)關(guān)大橋的工程實(shí)例，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)的實(shí)際情況，通過(guò)擋墻、樁基、換填等基礎(chǔ)處理，采用滿堂支架、梁式支架結(jié)合的支架布置，選用新型承插型盤扣式鋼管腳手架支撐體系，針對(duì)性的選擇合理的施工方法，并通過(guò)分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)算整理出一套完善的橋梁模板支架體系，具有一定的參考借鑒價(jià)值。

支架;盤扣式 ;腳手架;貝雷架;驗(yàn)算

1、工程概況

(1)貴陽(yáng)市火車北站景觀大道項(xiàng)目，道路標(biāo)準(zhǔn)寬度110m，道路左右幅寬度均為25m，全線中分帶為60m寬景觀綠化工程。新陽(yáng)關(guān)大橋是該項(xiàng)目控制性工程，橋梁左右幅之間的中分帶景觀綠化工程底部為貴陽(yáng)市輕軌一號(hào)線大關(guān)站。左幅橋全橋位于輕軌大關(guān)站南側(cè)，里程為K0+679.8～K0+935.2，梁全長(zhǎng)255.4m，橋面寬28.5m，全橋共四聯(lián)；右幅橋全橋位于輕軌大關(guān)站北側(cè)，里程為K0+721.8～K0+956.2，梁全長(zhǎng)234.4m，全橋共三聯(lián)。橋梁基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為重力式U型橋臺(tái)，橋墩為矩形墩，上部結(jié)構(gòu)采用支架法現(xiàn)澆箱梁。由于輕軌大關(guān)站明挖基坑施工和景觀大道橋梁施工在時(shí)間上同步，平面和立體上為交叉施工，給橋梁施工帶來(lái)相當(dāng)大的難度。

(2)橋梁左右幅之間的輕軌大關(guān)站站房采用明挖基礎(chǔ)施工，開挖深度15m，為放坡開挖，其基坑開挖線全部侵入箱梁施工范圍內(nèi)，最多侵入8.5m。因此在橋梁支架施工時(shí)，在基坑范圍內(nèi)形成一個(gè)很大的臨空面，部分箱梁位于基坑上方，無(wú)法直接進(jìn)行支架搭設(shè)，必須進(jìn)行特殊處理。

(3)施工區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜，基本為魚塘回填而成，中部有小平壩河橫穿，將施工區(qū)劃分為兩部分。其中，K0+680-K0+820段地勢(shì)低洼，表層土質(zhì)為3.5-7m淤泥質(zhì)土，下部為中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖；K0+820-K0+960段表層為9-12m雜填土，土質(zhì)松散，含水量高，塊石、碎石等硬質(zhì)含量40%，下部為中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告和橋梁樁基施工情況，該段屬于巖溶強(qiáng)發(fā)育地質(zhì)，巖石中有較多泥槽和溶洞。

2、連續(xù)梁支架總體方案

2.1 滿堂支架布置

(1)支撐架體采用承插型盤扣式鋼管腳手架，每四根立桿一組，采用豎向斜拉桿連接，組成穩(wěn)定的幾何不變體塔架結(jié)構(gòu)，每組塔架間橫向采用專用橫桿鎖定，合成一個(gè)整體，再采用普通扣件式鋼管作為剪刀撐以保證架體整體穩(wěn)定性和承載性能。

(2)盤扣式鋼管支架布置：橋梁橫向底板區(qū)立桿間距1.5m，腹板區(qū)立桿間距基本為0.9m，在橋梁中線處間距1.2m；縱向立桿箱室區(qū)間距均為1.5m，橫梁區(qū)間距為0.9m；支架底部采用專用底托置于C30混凝土硬化的基礎(chǔ)之上，支架頂部采用頂托，頂托上布設(shè)H75*150的熱軋H型鋼作為主龍骨（橫橋向），再以間距25cm鋪設(shè)高度為165mm的高強(qiáng)鋁合金梁次龍骨（縱橋向），頂部再滿鋪15mm厚竹膠板作為箱梁底模。架體四周設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，在架體底部和頂部設(shè)置水平剪刀撐，在橋墩和橋臺(tái)附近，盤扣式支撐架體采用扣件式鋼管和橋梁墩臺(tái)形成有效連接，形成連墻抱柱，確保架體穩(wěn)定。

(3)由于施工區(qū)域基底軟土層較厚，因此支架基礎(chǔ)的處理時(shí)確保支架穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。施工前清理軟弱土層，進(jìn)行1.5m的換填處理，換填采用級(jí)配碎石分層碾壓密實(shí)，密實(shí)度達(dá)到95%。再澆筑30cm厚C30混凝土作為支架基礎(chǔ)。

2.2 輕軌基坑臨空面處理

2.2.1 擋墻處理

(1)橋梁0#臺(tái)-7#墩由于輕軌基坑的開挖影響，造成箱梁現(xiàn)澆一部分處于平整地面，一部分處于基坑邊坡上。為保證橋梁施工，必須進(jìn)行特殊處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，輕軌基坑邊坡平臺(tái)基本處于軟弱土層和基巖交界處，因此如果能在平臺(tái)

處施工一排擋墻，再進(jìn)行臺(tái)背回填和硬化，一方面可以保證邊坡穩(wěn)定，一方面可以形成平整、規(guī)則的施工作業(yè)面。如圖1所示：

（圖1）

(2)施工時(shí)，先清除擋墻位置的土方，再現(xiàn)有基坑邊坡平臺(tái)的基巖上順橋梁方向（沿邊坡方向）開鑿擋墻基礎(chǔ)，擋墻基礎(chǔ)距離基坑邊不小于3m。擋墻基礎(chǔ)澆筑完畢后盡快施工擋墻，擋墻臺(tái)后采用滲水性填料回填碾壓密實(shí)。擋墻高度不宜大于6m，若第一級(jí)擋墻施工完畢后高度無(wú)法滿足要求，則在該擋墻臺(tái)后5m處施工第二級(jí)擋墻，第二級(jí)擋墻基礎(chǔ)位于軟弱土層上，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)換填處理，且不易高于3m。擋墻施工完畢，回填碾壓后，澆筑C30混凝土支架基礎(chǔ)，然后再進(jìn)行支架搭設(shè)。

2.2.2 貝雷梁支架

(1)橋梁左幅7墩-11#臺(tái)處輕軌基坑邊坡處為大關(guān)站出渣通道，因此邊坡較陡達(dá)到3:1，此外該處雜填土較厚，達(dá)到12m深，因此無(wú)法直接靠擋墻作為防護(hù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用一部分梁采用換

（圖2）

填處理支架基礎(chǔ)再搭設(shè)滿堂支架，一部分梁采用貝雷梁梁式支架基礎(chǔ)處理再搭設(shè)滿堂支架，兩部

分交界處采用3.5m高擋墻分隔擋土，擋墻基礎(chǔ)位于雜填土層，采用換填1.5m級(jí)配碎石處理。如圖3所示：

（圖3）

(2)施工時(shí)首先沿輕軌邊坡順橋向設(shè)置9根樁基，樁基位于橋墩和橋梁跨中，樁徑1.8m，樁基底部低于輕軌站房以下3m，頂部設(shè)置承臺(tái)，用于擺放5排貝雷梁，貝雷梁采用支撐架連接，頂部橫向采用I14工字鋼作為分配梁，再搭設(shè)盤扣式滿堂支架。

(3)在距離貝雷梁樁基以外3m處設(shè)置擋墻，擋墻采用C20混凝土，基礎(chǔ)采用1.5m級(jí)配碎石換填處理，擋墻施工完畢后回填臺(tái)背，碾壓密實(shí)并對(duì)擋墻左邊地面進(jìn)行換填1.5m級(jí)配碎石，然后澆筑C30混凝土基礎(chǔ)，再搭設(shè)盤扣式滿堂支架。

3、滿堂腳手架驗(yàn)算

3.1 架體各配件力學(xué)性能

3.2 一般斷面模板、支架驗(yàn)算

3.2.1 箱梁腹板支架布置（空箱底部）

(1)混凝土厚度：0.45m+0.25m=0.7m。

(2)膠合板跨度：0.25m，次龍骨間距0.25m，次龍骨跨度1.5m，主龍骨跨度1.5m，主龍骨間距 1.5m。

3.2.2 膠合板計(jì)算

(1)底模采用δ＝15 mm的膠合板,按連續(xù)梁考慮,取單位長(zhǎng)度(1.0m)板寬進(jìn)行計(jì)算。

(2)按照三跨連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計(jì)算，底模面板計(jì)算簡(jiǎn)圖：

序號(hào) 材料規(guī)格 力學(xué)性能彈性模量 E = 7 * 1 0 4 N / m m 2抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 2 0 0 N / m m 2慣性距（I） 5 9 6 c m 4截面模量（W） 6 5 .6 c m 3 2竹膠合模板1 5 m m厚 彈性模量 E = 6 * 1 0 3 N / m m 2抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 1 3 N / m m 2 1 7 6 × 1 6 5 m m鋁合金次龍骨梁3截面面積（A） 5 .7 4 * 1 0 2 m m 2每米長(zhǎng)質(zhì)量( k N) 0 .0 6立桿φ 6 0 .3 * 3 .2 5 m m Q 3 4 5每米長(zhǎng)質(zhì)量（k N） 0 .1 5彈性模量 E = 2 .1 * 1 0 5 N / m m 2慣性距（I） 6 7 9 c m 4截面模量（W） 9 0 .6 c m 3 4 7 5 × 1 5 0 m m H型鋼主龍骨

(3)荷載組合

①鋼筋砼荷載：0.7*1.0*26=18.2 kN?m

②模板自重：0.75KN/m 2*0.25=0.1875KN/ m

③膠合板（δ＝15 mm）截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo):

④抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[σ0]=13N/mm 2

(4)承載力檢算

a.強(qiáng)度MPa 強(qiáng)度滿足要求。

b.剛度

最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和，計(jì)算公式如下:

剛度滿足要求。

3.2.3 次龍骨單根76mm×165mm鋁合金梁驗(yàn)算

次龍骨跨度1.5m，間距為0.25m,次龍骨采用鋁合金梁，均布荷載的簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

(1)荷載組合：次龍骨重量取值0.05 kN?m

(2)承載力計(jì)算：

①抗彎強(qiáng)度：

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度：按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和，計(jì)算公式如下:

荷載: q=8.9 kN?m

剛度滿足要求。

3.2.4 主龍骨驗(yàn)算

主龍骨采用高度為150mm的H型鋼，跨度為150cm。按照均布荷載下簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

(1)荷 載 組 合（H鋼 梁 自 重 取 值 0.15 kN?m）

混凝土重量：0.7*1.5*26=27.3 kN?m

(2)抗彎強(qiáng)度

強(qiáng)度滿足要求。

(3)剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和，計(jì)算公式如下:

荷載:

剛度滿足要求。

3.3 箱梁隔板位置的計(jì)算

3.3.1 支架布置

箱梁隔板的厚度為0.7m，該處的立桿橫向間距為0.9m，縱向間距依然采用1.5m；膠合板采用15mm厚竹膠板，次龍骨間距0.2m，次龍骨跨度是1.5m，主龍骨的間距是1.5m，跨度是0.9m，箱梁隔板位置混凝土厚度為1.6m。

3.3.2 膠合板計(jì)算：

底模采用δ＝15 mm的膠合板,按連續(xù)梁考慮,取單位長(zhǎng)度(1.0m)板寬進(jìn)行計(jì)算。

(1)荷載組合:

①鋼筋砼荷載：1.6*1.0*26=41.6 kN?m

② 模 板 自 重：0.75 kN?m 2*0.2=0.15 kN?m

③膠合板（δ＝15 mm）截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo):

④抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[σ0]=13N/mm 2

(2) 承載力檢算

①?gòu)?qiáng)度

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和，計(jì)算公式如下:

剛度滿足要求。

3.3.3 次龍骨單根76mm×165mm鋁合金梁驗(yàn)算

次龍骨跨度1.5m，間距為0.20m,次龍骨采用鋁合金梁，均布荷載的簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

(1)荷載組合

①混凝土重量：0.2*1.6*26=8.32 kN?m

②次龍骨重量取值0.05 kN?m

(2)承載力計(jì)算：

①抗彎強(qiáng)度：

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和，計(jì)算公式如下:

荷載: q=11.8 kN?m

剛度滿足要求。

3.3.4 主龍骨驗(yàn)算

主龍骨采用高度為150mm的H型鋼，最大跨度為90cm。按照均布荷載下簡(jiǎn)支梁計(jì)算。

(1)荷載組合：（H鋼梁自重取值 0.15 kN?m）

①混凝土重量：1.6*1.5*26=62.4 kN?m

(2) 承載力檢算

①抗彎強(qiáng)度：

強(qiáng)度滿足要求。

②剛度

按照連續(xù)梁均布荷載進(jìn)行計(jì)算，最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計(jì)算值最不利分配的撓度和，計(jì)算公式如下:

荷載: q=88.95 kN?m

剛度滿足要求。

3.3.5 支撐架體的計(jì)算

單根立桿上方的混凝土重量為（0.7*1.5*1.6 +0.8*0.7*1.5）*26=65.52 kN

立桿上方模板的重量為0.75*1.5*1.5=1.69kN

架體及主次龍骨的自重為0.5+0.2=0.7kN

則設(shè)計(jì)荷載N=1.2*（65.52+0.7）+1.4*（2 +4.5）*1.5*1.5=99.94kN

細(xì)長(zhǎng)比計(jì)算：λ=λ0/i=1500/20.21=74.22

查表得到φ=0.68

式中：

λ0：立桿計(jì)算長(zhǎng)度，此處取1500mm

i：立桿截面回轉(zhuǎn)半徑，計(jì)算為2.021cm

慣性矩 I（㎝4）=23.1cm 4

截面模量W（㎝3）=7.7㎝3

穩(wěn)定性計(jì)算：

=257.4N/mm 2＜fm =300 N/mm 2

立桿架體的承載力和穩(wěn)定性符合要求。

3.4 風(fēng)荷載計(jì)算

(1)風(fēng)荷載：

Discussion on operation conditions under the cross construction buckle full scaffold design

Xie QinxiangChina Railw ay tw en ty-five Bu reau Group，Third Engineering Co., Ltd.，Changsha, Hunan Province，China

On the basis of Gu iyang City, No rth train station lan d scap e Avenue Pro ject new YangGuan b ridge engineering exam p le，Accord ing to the actual situation of con stru c tion site c ro ss op e ra tion，Th rough the re tain ing w a ll, fo r filling and o ther basic treatm en t，The sup po rt arrangem en t, fu ll sup po rt beam sup po rt com b ined，The u tility m odel relates to a socket type p late type steel p ipe scaffo ld sup po rt system，A reasonab le choice of constru ction m ethod，And th rough the ana lysis, design and checking calcu lation of a set of perfect b ridge formw o rk support system，Has a certain reference value。

Bracket ; Scaffo ld ing ; Bailey fram e ; Checking calcu lation