貝雷梁支撐體系在高大渡槽工程施工中的應(yīng)用

蘇 小 明， 陳 波， 李 亮

(中國水利水電第十工程局有限公司 一分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

毗河供水一期工程總干渠第一流量段下段共設(shè)有5座渡槽，分別為石廟子渡槽、狗跳地渡槽、龍門埡渡槽、桐子灣渡槽、鎖口塘渡槽，共計長6 044 m ，縱向底坡i=1/3 000，最大架設(shè)高度為46.5 m，單座渡槽最長為3 675 m。

石廟子渡槽、狗跳地渡槽、龍門埡渡槽為第一流量段下段渡槽，槽身為U型薄殼混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面為半圓加直段，槽身頂部設(shè)置有拉桿，拉桿中心間距為1.4 m，槽身凈寬5.2 m，凈高3.9 m，長12 m，槽身總重量預計為180 t。

桐子灣渡槽、鎖口塘渡槽為第一流量下二段渡槽，槽身為U型薄殼混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面為半圓加直段，槽身頂部設(shè)置有拉桿，拉桿中心間距為1.4 m，槽身凈寬5.2 m，凈高3.9 m，長16 m，槽身總重量預計為260 t。

在渡槽主要結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對架空高度大于30 m的渡槽采用鋼筋混凝土拱加空心薄壁墩作為支承結(jié)構(gòu)；對架空高度小于30 m的渡槽采用鋼筋混凝土排架作為支承結(jié)構(gòu)。其中對高度為10～20 m范圍的渡槽采用單排架，高度為20～30 m范圍的渡槽采用雙排架。渡槽基礎(chǔ)以板式基礎(chǔ)為主，對于個別基礎(chǔ)地質(zhì)條件較差的采用樁基。

2 支撐體系的選定

施工中，對于架空高度不超過5 m的部位，采用滿堂腳手架支撐體系作為現(xiàn)澆支架；對于架空高度為5 m以上的則采用貝雷梁支撐體系作為現(xiàn)澆支架。其中，對于架空高度為5～20 m的渡槽采用鋼管柱貝雷梁支架方案；對于架空高度為20 m以上的則采用懸掛式貝雷梁方案。

3 鋼管柱貝雷梁支撐方案

3.1 常規(guī)單體渡槽支撐方案

鋼管柱貝雷梁支撐方案是利用渡槽承臺作為受力基礎(chǔ)、內(nèi)側(cè)搭設(shè)鋼管柱作為支承，然后通過工字鋼橫梁、貝雷梁、分配梁搭建形成組合支撐體系。鋼管柱貝雷梁支撐體系立面、縱剖而及橫剖面圖分別見圖1、2及3。

3.1.1 主要桿件尺寸

(1)鋼管：鋼管直徑為530 mm，壁厚1 cm；

(2)橫梁：2×I50c型工字鋼，長9 m；

(3)貝雷片：國產(chǎn)321型，單片重量為270 kg、高1.5 m、長度為2.6 m(定制)和3 m(標準)兩種，下設(shè)加強弦桿；

(4)分配梁：16a型工字鋼，長9 m。

3.1.2 桿件連接及固定

(1)鋼管采用法蘭盤連接、膨脹螺栓和φ25鋼筋抱箍與排架柱固定；

(2)貝雷片采用專用插銷拼裝接長，相鄰兩組貝雷片采用連接桿加固，與橫梁接觸面采用鋼板限位，防止其滑移和傾覆；

(3)分配梁采用U型螺桿與貝雷梁連接固定，防止其滑移和傾覆。

3.1.3 卸荷方式

貝雷梁支架體系采用砂桶卸荷，砂桶放置在鋼管柱頂端中心位置，作為重要受力點承載上部荷載。

圖1 鋼管柱貝雷梁支撐體系立面圖

圖2 鋼管柱貝雷梁支撐體系縱剖面圖

圖3 鋼管柱貝雷梁支撐體系橫剖面圖

3.1.4 總體搭設(shè)步驟

鋼管柱貝雷梁支撐體系主要利用板式基礎(chǔ)上臺階作為支承，通過搭設(shè)鋼管柱、貝雷梁等構(gòu)件形成受力支撐體系。

(1)首先進行鋼管柱安裝，鋼管柱底座與承臺采用膨脹螺栓固定，每隔3 m與排架柱采用鋼絲繩抱箍加固，防止其偏移和傾覆；

(2)鋼管柱頂端放置120 t砂桶，采用焊接限位鋼板等方式將砂桶固定，防止其偏移和傾覆；

(3)砂桶上部橫向放置兩根I50C橫梁，橫梁采用槽鋼抱箍與排架柱連接，防止橫梁偏移和傾覆；

(4)橫梁上部縱向鋪設(shè)13組貝雷梁，與橫梁接觸點設(shè)置限位鋼板，防止其偏移；

(5)13組貝雷梁鋪設(shè)完畢，按照橫向60 cm間距鋪設(shè)分配梁，兩端若不足60 cm，則緊靠貝雷梁端頭放置；

(6)完成上述桿件安裝和節(jié)點加固后，即可開始進行槽身模板的安裝。

3.2 拱式支撐結(jié)構(gòu)渡槽支撐方案

3.2.1 支撐體系方案

對于局部存在的2連拱結(jié)合梁式排架支撐的拱式渡槽，綜合考慮其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、施工操作難度，采取鋼管柱貝雷梁作主要支撐系統(tǒng)并于貝雷梁上架立腳手架支撐渡槽肋拱及拱以上結(jié)構(gòu)。支撐體系自下而上由排架樁基礎(chǔ)、排架柱墩、工字鋼組合支撐梁、貝雷梁、工字鋼上梁、高度調(diào)節(jié)方木及鋼模支架、底模、側(cè)模及支撐等結(jié)構(gòu)組成。

為確保安全，貝雷梁需通過專用構(gòu)件進行組合加強，并且采用10#槽鋼進行橫向連接，將貝雷梁連接成一個整體。下部組合工字鋼支架基礎(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)，其最下方的45a工字鋼與基礎(chǔ)的預埋鋼板相焊接，并且在各工字鋼組合連接處的四周加三角楔形塊，以加強支撐體系的抗剪能力。

3.2.2 施工程序

組合工字鋼支架基礎(chǔ)施工→吊裝分配梁及貝雷梁支撐→吊裝拱架貝雷片→固定貝雷片及鋪設(shè)頂部工字鋼→貝雷架上搭設(shè)腳手架→支架預壓→鋪設(shè)方木→調(diào)整模板高度及設(shè)置預拱度→分段綁扎渡槽槽身鋼筋→安裝槽身模板→澆筑槽身混凝土→養(yǎng)護待強→拆除鋼模→拆除貝雷梁支撐系統(tǒng)。

3.2.3 貝雷架施工要點

貝雷架支撐系統(tǒng)在地面完成基本組裝和測試，利用塔吊吊裝。貝雷架支撐系統(tǒng)上部的分配橫梁及操作平臺寬9 m，在操作平臺上部布置用于槽身澆筑的定型鋼模板。其余施工步驟同3.1.4。貝雷架搭設(shè)完畢，在其上部根據(jù)拱支座尺寸要求搭設(shè)支撐腳手架。

4 懸掛式貝雷梁支撐方案

懸掛式貝雷梁支撐方案是利用渡槽頂梁作為受力支撐，在其上方放砂桶調(diào)節(jié)，然后通過工字鋼橫梁、貝雷梁、分配梁搭建形成組合支架。懸掛式貝雷梁立面見圖4。

4.1 主要桿件尺寸

圖4 懸掛式貝雷梁立面圖

(1)橫梁：4×I20b型工字鋼；

(2)貝雷片：國產(chǎn)321型，單片重270 kg、高1.5 m、長度分2.2 m(定制)和3 m(標準)兩種，上設(shè)加強弦桿；

(3)分配梁：16a型工字鋼，長9 m。

4.2 桿件連接和固定

(1)貝雷片采用專用插銷拼裝接長，相鄰兩組貝雷片采用連接桿加固，與橫梁接觸面采用鋼板限位，防止其滑移和傾覆；

(2)分配梁采用U型螺桿與貝雷梁連接固定，防止其滑移和傾覆。

4.3 卸荷方式

貝雷梁支撐體系采用砂桶卸荷，砂桶放置在頂梁上，作為重要受力點承載上部荷載。

4.4 總體搭設(shè)步驟

懸掛式貝雷梁支撐體系主要是利用渡槽排架頂梁作為支承，通過放置砂桶、搭設(shè)橫梁、貝雷梁等構(gòu)件形成受力支架體系。施工步驟主要包括：

(1)鋼管柱頂梁放置4個80 t砂桶；

(2)砂桶上部橫向放置4根I20b橫梁；

(3)梁上部縱向鋪設(shè)13組貝雷梁，與橫梁接觸點設(shè)置限位鋼板，防止其偏移；

(4)13組貝雷梁放置橫梁后，按照橫向60 cm間距鋪設(shè)分配梁，兩端不足60 cm則緊靠貝雷梁端頭放置；

(5)完成上述桿件安裝和節(jié)點加固后，即可開始進行槽身模板的安裝。

5 安全控制要點

5.1 砂桶安裝安全技術(shù)要點

(1)砂桶安裝前須先在實驗室預壓。

(2)多個砂桶卸載作業(yè)時，必須由相應(yīng)多名作業(yè)人員同時進行砂桶下降工作，并確保下降速度保持同步。

5.2 橫梁安裝安全技術(shù)要點

(1)砂桶頂部用于安裝貝雷梁的工字鋼橫梁必須用10 mm厚鋼板焊接成整體后采用吊車吊裝至砂桶頂部進行安裝，人工手持撬棍配合定位；

(2)橫梁在支點部位必須設(shè)置加勁板，采用1 cm厚鋼板焊接，防止局部應(yīng)力過大。

5.3 貝雷梁安裝安全技術(shù)要點

(1)貝雷梁由3 m標準貝雷片和2.2 m定制貝雷片拼裝組成，單根貝雷梁長度為13.4 m，由上、下弦桿、豎桿及斜桿扣接而成；

(2)貝雷片上、下弦桿的端部設(shè)有陰陽接頭，接頭上設(shè)有貝雷架連接銷孔，兩節(jié)貝雷架拼接時，將一節(jié)的陽頭插入另一節(jié)的陰頭內(nèi)，對準銷子孔，插上銷子；

(3)弦桿由兩根10號槽鋼(背靠背)組合而成，在上弦桿上，焊有多塊帶圓孔的鋼板，在上、下弦桿內(nèi)設(shè)有供與加強弦桿和貝雷架連接的螺栓孔，用于拼裝雙層貝雷架時將螺栓或弦桿螺栓插入弦桿螺栓孔內(nèi)，使貝雷架與加強弦桿連接起來；端豎桿上的支撐架孔用于安裝支撐架、斜撐和聯(lián)板；

(4)橫梁夾具孔用于安裝橫梁夾具；下弦桿上設(shè)有4塊橫梁墊板，墊板上有栓釘，用于限定橫梁的位置；

(5)單根貝雷梁在地面完成組裝，人工配合吊車吊裝至橫梁頂部放置；根據(jù)橫梁受力條件，由左向右依次將貝雷梁編號，首先進行中部貝雷梁的吊裝放置，然后由中部向兩側(cè)依次對稱吊裝放置，防止貝雷梁在安裝過程中失穩(wěn)。

5.4 分配梁安裝安全技術(shù)措施

分配梁采用汽車吊吊裝至貝雷梁頂部，按照設(shè)計間距人工均勻擺放和固定；分配梁采用U型螺桿與貝雷梁連接牢固，交錯布置。

6 結(jié) 語

該工程由于地質(zhì)條件而導致渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計皆為高大渡槽。項目部在借鑒類似工程施工方案的基礎(chǔ)上對其進行了一定的優(yōu)化和改進，通過專家評審后將其應(yīng)用于高大渡槽施工，相較于常規(guī)腳手架方案，較大程度地節(jié)約了成本和工期，同時其安全、高效地保證了渡槽現(xiàn)澆混凝土施工，所取得的成果值得同類型情況下渡槽工程支撐施工方案制定時借鑒和參考。