淺談貝雷桁架支撐設計與施工

張平

摘 要：黔中水利樞紐一期工程總干渠C2標菜子沖渡槽50m跨基本跨高都在30～54m之間，單跨槽身混凝土總重達1134.4t，且渡槽多處于山脊上，無法進行預制吊裝，采用常規鋼管柱滿堂支撐，撤卸麻煩，費工費時，所需材料較多，不經濟，且安全穩定性差。本文借鑒成功的類似高速公路連續箱梁貝雷桁架支撐方法，進行菜子沖渡槽跨高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，橫梁上鋪設模板，立模澆筑。

關鍵詞：貝雷桁架 支撐 高跨度

中圖分類號：TU1 文獻標識碼：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應力結構。進口底板高程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，常規施工方法不能滿足施工安全及進度要求，因此，擬采用常規施工方法與特殊施工方法相結合的方式進行施工。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雜，支撐結構安裝撤卸麻煩，耗工耗時，成為施工重點及難點被受關注。

1 基本地質概況

菜子沖渡槽沿線無較大地質構造，跨越無水沖溝、埡口、山頭，沿線基巖零星出露，巖層產狀平緩，傾角9°～16°，粘土覆蓋層厚一般0～2m，沖溝底部及埡口較厚，達3m左右。位于沖溝內的柱基，做好排水設計，避免山洪對基礎的沖刷破壞。總干17+848～總干18+910出露地層為Tg1-2與 Tg1-1薄至中厚層泥質白云巖夾泥頁巖及泥質灰巖，巖體強風化厚度2～6m，由于占主體的白云巖所含泥質成分相對較少，巖體整體強度較高，介于軟質巖與中硬巖之間。據鉆孔揭露，該段巖溶發育弱，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、泥質白云巖、溶塌角礫狀白云巖夾泥巖、灰巖，強風化厚度2～8m，地基巖石軟硬相間，強度介于軟質巖與中硬巖之間，靠近山頂邊緣且地形較陡部分強度酌減（如ZK14與ZK15處），溶塌角礫狀白云巖部分，因空隙較大，強度相對較低，考慮地基處理。據鉆孔揭露，該段巖溶發育弱，部分巖芯有溶蝕風化現象，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 不良地質條件的應對方法和技術措施

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

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

（3）按照施工圖紙和監理人的要求做好邊坡的排水工作。及時排除坡底積水，保護邊坡坡角的穩定，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，必要時設置安全標志、防護欄、防護墻。

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

（6）對出現集中滲水的邊坡，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，確保邊坡安全穩定。基礎底板積水采用在基礎邊部設置小型集水坑，用小型潛水泵（2.2kW）抽排。

（7）基礎底板地質缺陷部位采用人工用風鎬或液壓反鏟直接挖裝。如需鉆孔爆破時，采用手風鉆造孔，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段，采取加固洞穴、清除充填物、回填夯實、換置、設置人工基礎跨越、對充填物注漿加固等措施進行處理。

3 貝雷桁架支架設計

貝雷支架結構主要由基礎、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。

支架布置結構主要傳力途徑為：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→擴大基礎→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型托調整標高，具體布置見圖1。

渡槽槽身混凝土主要承重結構采用貝類桁架，貝雷桁架縱向根據渡槽跨度分為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。由于實際地形復雜，鋼管支墩地面高度不一致，計算時對每一聯結構采用簡支梁和連續梁最不利情況進行驗算，如驗算結果達不到要求，則增加貝雷縱架或鋼管支墩，使之達到控制要求。

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 貝雷桁架支撐結構的安裝與撤除

（1）材料控制。

①貝雷片桁架、桁架連接銷及保險銷、加強弦桿、弦桿螺栓、桁架螺栓等均應采用合格廠家生產的合格標準集，并持有產品合格證。

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

（2）支架架搭設施工流程。

貝雷桁架支架采用塔機配合人工安裝，搭設工藝流程為：場地平整、夯實→基礎承載實驗、材料配備→基礎混凝土澆筑→鋼管立柱安裝→焊機連接工字鋼→桁架支座安裝→貝雷片標準集吊裝→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。鋼管立柱地基先進行開挖平整，如是石質基礎，直接澆筑40cm厚C15混凝土，預埋0.5m×0.5m，10cm厚鋼板，如為土質基礎，開挖平整后進行夯實，換填50cm厚級配沙礫，壓實度96%以上，再澆筑基礎C15混凝土，待混凝土強度達到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。在基礎四周挖寬30cm以上排水溝，防止基礎浸泡塌陷。

③立柱搭設。搭設尺寸為：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，搭設于貝雷桁架上，橫向工字鋼采用I16工字鋼搭設，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找平排架及防護設施。找平排架在工字鋼梁格上進行，排架采用腳手架要滿掛布置，間排距0.7m×0.5m，步距0.9m。梁格兩側掛全封閉式密目安全網，密目網用網繩綁扎在腳手架上。作業層下部密鋪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行全面的檢查與簽證確認，建筑物施工完畢，且不需要使用時，支架方可拆除。

①拆除時設置警戒，張掛醒目的警戒標志，禁止非操作人員通行和地面施工人員通行，并有專人負責警戒。

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

③如遇強風、雨、雪等氣候，不能進行外架拆除。

④拆卸的鋼管與扣件分類堆放，嚴禁高空拋擲。

⑤吊下的材料運到地面時及時按品種規格堆放整齊。

5 結語

菜子沖渡槽跨度大，跨高高，施工支撐措施較為復雜，支撐結構安裝撤卸麻煩，耗工耗時，施工地質條件復雜，給工程施工帶來了難度。在施工過程中，應根據不同的施工要求進行充分的研究及分析，選擇合適的處理方式。保證施工質量和安全，取得良好的施工效果。

參考文獻

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[3] 徐關堯，沈愈峰.高架貝雷桁架支撐體系的設計探討[J].鋼結構，2016，31（11）：65-67.endprint