淺談貝雷桁架支撐設(shè)計與施工

張平

摘 要：黔中水利樞紐一期工程總干渠C2標(biāo)菜子沖渡槽50m跨基本跨高都在30～54m之間，單跨槽身混凝土總重達(dá)1134.4t，且渡槽多處于山脊上，無法進(jìn)行預(yù)制吊裝，采用常規(guī)鋼管柱滿堂支撐，撤卸麻煩，費工費時，所需材料較多，不經(jīng)濟(jì)，且安全穩(wěn)定性差。本文借鑒成功的類似高速公路連續(xù)箱梁貝雷桁架支撐方法，進(jìn)行菜子沖渡槽跨高30m以上、跨度50m的渡槽槽身混凝土澆筑。澆筑采用貝雷桁架支撐，兩側(cè)距支墩排架15m處加桁架柱支撐，支墩上放置工字鋼，工字鋼上放置貝雷架，貝雷架上鋪工字鋼橫梁，橫梁上鋪設(shè)模板，立模澆筑。

關(guān)鍵詞：貝雷桁架 支撐 高跨度

中圖分類號：TU1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（c）-0035-02

黔中水利樞紐一期工程總干渠C2標(biāo)菜子沖渡槽1737m，最大跨高54m，縱比降1/1750，多為高大跨，上部槽殼為簡支或簡支預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。進(jìn)口底板高程1292.631m，出口高程1291.589m，渡槽槽身為矩形，尺寸4.4m×6.65m，混凝土全部采用現(xiàn)澆。

由于渡槽沿沿山脊穿梭，施工場地狹窄，地形起伏延綿，施工難度主要集中在槽殼上，常規(guī)施工方法不能滿足施工安全及進(jìn)度要求，因此，擬采用常規(guī)施工方法與特殊施工方法相結(jié)合的方式進(jìn)行施工。菜子沖渡槽50m跨度槽殼采用收折式貝雷桁架支撐，其余采用碗扣式鋼管滿堂腳手架支撐。

菜子沖渡槽跨度較大（50m），最大跨高54m，施工支撐措施較為復(fù)雜，支撐結(jié)構(gòu)安裝撤卸麻煩，耗工耗時，成為施工重點及難點被受關(guān)注。

1 基本地質(zhì)概況

菜子沖渡槽沿線無較大地質(zhì)構(gòu)造，跨越無水沖溝、埡口、山頭，沿線基巖零星出露，巖層產(chǎn)狀平緩，傾角9°～16°，粘土覆蓋層厚一般0～2m，沖溝底部及埡口較厚，達(dá)3m左右。位于沖溝內(nèi)的柱基，做好排水設(shè)計，避免山洪對基礎(chǔ)的沖刷破壞。總干17+848～總干18+910出露地層為Tg1-2與 Tg1-1薄至中厚層泥質(zhì)白云巖夾泥頁巖及泥質(zhì)灰?guī)r，巖體強(qiáng)風(fēng)化厚度2～6m，由于占主體的白云巖所含泥質(zhì)成分相對較少，巖體整體強(qiáng)度較高，介于軟質(zhì)巖與中硬巖之間。據(jù)鉆孔揭露，該段巖溶發(fā)育弱，僅鉆孔ZK7在3.1～4.1m遇小溶洞。總干18+910～總干19+858出露地層為薄至中厚層T1yn2-2白云巖、泥質(zhì)白云巖、溶塌角礫狀白云巖夾泥巖、灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化厚度2～8m，地基巖石軟硬相間，強(qiáng)度介于軟質(zhì)巖與中硬巖之間，靠近山頂邊緣且地形較陡部分強(qiáng)度酌減（如ZK14與ZK15處），溶塌角礫狀白云巖部分，因空隙較大，強(qiáng)度相對較低，考慮地基處理。據(jù)鉆孔揭露，該段巖溶發(fā)育弱，部分巖芯有溶蝕風(fēng)化現(xiàn)象，鉆孔ZK13在10.0～10.5m遇小溶穴，鉆孔ZK19在2.4～3.4m遇小溶穴。

2 不良地質(zhì)條件的應(yīng)對方法和技術(shù)措施

（1）邊坡開挖前，施工人員詳細(xì)調(diào)查邊坡巖石的穩(wěn)定性，包括設(shè)計開挖線以外對施工有影響的坡面和岸坡，設(shè)計開挖線以內(nèi)有不安全因素的邊坡，采取相應(yīng)的處理和防護(hù)措施，山坡上所有危石及不穩(wěn)定巖石及時撬挖排除。開挖自上而下進(jìn)行，高度較大的邊坡分層開挖。

（2）在陡坡下施工時，先仔細(xì)檢查邊坡的穩(wěn)定性，如遇孤石、崩坍體等事先做好妥善的清理和支護(hù)。

（3）按照施工圖紙和監(jiān)理人的要求做好邊坡的排水工作。及時排除坡底積水，保護(hù)邊坡坡角的穩(wěn)定，截水溝距邊坡開挖線距離不小于5m，溝底縱坡不小于3%。

（4）及時清除浮石、浮渣，必要時設(shè)置安全標(biāo)志、防護(hù)欄、防護(hù)墻。

（5）在邊坡開挖過程中，如出現(xiàn)裂縫或滑動跡象，立即暫停施工或采取應(yīng)急搶救措施，迅速將人員和設(shè)備撤至安全地點，必要時設(shè)置觀測點，安排專人進(jìn)行監(jiān)視，及時觀測邊坡變化情況，并及時通知監(jiān)理人，按監(jiān)理人指示進(jìn)行處理，并做好相關(guān)記錄。

（6）對出現(xiàn)集中滲水的邊坡，在開挖前，對滲水采用水管集中引排法，邊坡開挖后重新設(shè)置好引排水管，避免滲水直接從土坡上流出，確保邊坡安全穩(wěn)定。基礎(chǔ)底板積水采用在基礎(chǔ)邊部設(shè)置小型集水坑，用小型潛水泵（2.2kW）抽排。

（7）基礎(chǔ)底板地質(zhì)缺陷部位采用人工用風(fēng)鎬或液壓反鏟直接挖裝。如需鉆孔爆破時，采用手風(fēng)鉆造孔，小梯段小孔徑微藥量爆破，爆破方向控制與斷層走向一致。

（8）施工過程中如遇巖溶地質(zhì)段，采取加固洞穴、清除充填物、回填夯實、換置、設(shè)置人工基礎(chǔ)跨越、對充填物注漿加固等措施進(jìn)行處理。

3 貝雷桁架支架設(shè)計

貝雷支架結(jié)構(gòu)主要由基礎(chǔ)、桁架支墩、支墩橫梁、貝雷桁架組成；貝雷支架安裝主要采用塔吊安裝，局部地方采用吊車安裝。

支架布置結(jié)構(gòu)主要傳力途徑為：模板→方木→工字鋼橫梁→貝雷架縱梁→貝雷架下部橫梁→U型托→桁架支架→擴(kuò)大基礎(chǔ)→地基。

渡槽槽身混凝土澆筑采用厚5cm的定型剛模板，模板底部縱向骨架采用10cm×10cm方木，間距50cm，橫向采用I14工字鋼，間距100cm。貝類與骨架之間采用U型托調(diào)整標(biāo)高，具體布置見圖1。

渡槽槽身混凝土主要承重結(jié)構(gòu)采用貝類桁架，貝雷桁架縱向根據(jù)渡槽跨度分為3跨，其中15m兩跨，18m一跨；貝雷架采用三排單層貝雷片，間距23cm。

在渡槽每跨距兩永久邊墩15m處，架設(shè)臨時鋼管排架支墩，臨時鋼管排架支墩采用φ600，δ=16mm的鋼管，鋼管支墩與貝雷架之間采用4排I40a工字鋼作為分配梁。

支架設(shè)計采取先布置好貝雷桁架、工字鋼分配橫梁、臨時鋼管支墩。由于實際地形復(fù)雜，鋼管支墩地面高度不一致，計算時對每一聯(lián)結(jié)構(gòu)采用簡支梁和連續(xù)梁最不利情況進(jìn)行驗算，如驗算結(jié)果達(dá)不到要求，則增加貝雷縱架或鋼管支墩，使之達(dá)到控制要求。

如表1可知，貝雷架桁架最大容許彎矩和剪力如下：

三排單層：[M]=2246.4kN·m，[Q]=698.9kN。endprint

C50鋼筋混凝土密度取：26kN/m3。

4 貝雷桁架支撐結(jié)構(gòu)的安裝與撤除

（1）材料控制。

①貝雷片桁架、桁架連接銷及保險銷、加強(qiáng)弦桿、弦桿螺栓、桁架螺栓等均應(yīng)采用合格廠家生產(chǎn)的合格標(biāo)準(zhǔn)集，并持有產(chǎn)品合格證。

②鋼管、工字鋼、槽鋼等材料必需采用合格廠商生產(chǎn)的合格材料，并持有產(chǎn)品合格證，使用前進(jìn)行材料的抗壓、抗剪實驗，保證材料的質(zhì)量。

（2）支架架搭設(shè)施工流程。

貝雷桁架支架采用塔機(jī)配合人工安裝，搭設(shè)工藝流程為：場地平整、夯實→基礎(chǔ)承載實驗、材料配備→基礎(chǔ)混凝土澆筑→鋼管立柱安裝→焊機(jī)連接工字鋼→桁架支座安裝→貝雷片標(biāo)準(zhǔn)集吊裝→橫向工字鋼梁安裝→縱向工字鋼梁安裝→滿堂腳手架找平支架→模板安裝→澆筑混凝土。

（3）施工措施。

①地基處理。鋼管立柱地基先進(jìn)行開挖平整，如是石質(zhì)基礎(chǔ)，直接澆筑40cm厚C15混凝土，預(yù)埋0.5m×0.5m，10cm厚鋼板，如為土質(zhì)基礎(chǔ)，開挖平整后進(jìn)行夯實，換填50cm厚級配沙礫，壓實度96%以上，再澆筑基礎(chǔ)C15混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上時，安裝立柱鋼管，立柱鋼管焊接于鋼板上。

②排水措施。在基礎(chǔ)四周挖寬30cm以上排水溝，防止基礎(chǔ)浸泡塌陷。

③立柱搭設(shè)。搭設(shè)尺寸為：立桿的縱距為2m，立桿的橫距為2m；立桿采用φ219，δ=7mm鋼管，單立管；橫桿步距3m，橫桿與立桿連接采用I10工字鋼焊接；焊接應(yīng)盡量避免破壞鋼管立柱。立柱頂部采用4根I25a工字鋼正壓鋼管柱，保證鋼管軸心受壓，再在工字鋼上部平鋪一厚10mm的鋼板，鋼板上鋪4根[36a槽鋼作為貝雷桁架的支座。

④貝類桁架安裝。貝雷桁架放置于鋼管立柱支座上，桁架有三排單層貝雷片組成，貝雷片間采用連接銷、螺栓連接，每片貝雷片間隔23cm，單榀寬70cm，每4片連接為塊，安裝時采用塔機(jī)吊裝，人工配合連接。

⑤桁架上部工字鋼梁格安裝。梁格由縱橫向工字鋼組成，搭設(shè)于貝雷桁架上，橫向工字鋼采用I16工字鋼搭設(shè)，工字鋼間距1.0m，縱向工字鋼采用I10，間距70cm，縱橫向工字鋼與剛性腹板焊接牢固。

⑥找平排架及防護(hù)設(shè)施。找平排架在工字鋼梁格上進(jìn)行，排架采用腳手架要滿掛布置，間排距0.7m×0.5m，步距0.9m。梁格兩側(cè)掛全封閉式密目安全網(wǎng)，密目網(wǎng)用網(wǎng)繩綁扎在腳手架上。作業(yè)層下部密鋪5cm厚木板作為施工人員操作平臺，木板用8號鐵絲綁扎在工字鋼上。

（4）拆除方案。

支架拆除前對架子工程進(jìn)行全面的檢查與簽證確認(rèn)，建筑物施工完畢，且不需要使用時，支架方可拆除。

①拆除時設(shè)置警戒，張掛醒目的警戒標(biāo)志，禁止非操作人員通行和地面施工人員通行，并有專人負(fù)責(zé)警戒。

②拆除順序為：安全網(wǎng)→滿堂架→工字鋼→貝雷桁架→鋼管立柱，自上而下拆除，一步一清，不準(zhǔn)上、下同時作業(yè)。

③如遇強(qiáng)風(fēng)、雨、雪等氣候，不能進(jìn)行外架拆除。

④拆卸的鋼管與扣件分類堆放，嚴(yán)禁高空拋擲。

⑤吊下的材料運到地面時及時按品種規(guī)格堆放整齊。

5 結(jié)語

菜子沖渡槽跨度大，跨高高，施工支撐措施較為復(fù)雜，支撐結(jié)構(gòu)安裝撤卸麻煩，耗工耗時，施工地質(zhì)條件復(fù)雜，給工程施工帶來了難度。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)不同的施工要求進(jìn)行充分的研究及分析，選擇合適的處理方式。保證施工質(zhì)量和安全，取得良好的施工效果。

參考文獻(xiàn)

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