高速公路橋梁施工中承插型鍵槽式鋼管支架的應(yīng)用

李 顯

（中鐵十六局集團第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000）

1 工程概況

G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段工程起于德清縣北部乾元鎮(zhèn)戴家附近，與杭寧高速設(shè)武康樞紐相接，并順接長春至深圳國家高速公路浙江省湖州段擴容工程起點。橋梁5421.34m/22 座，其中特大橋2389.16m/2 座、大橋2227.26m/6 座、其他橋梁804.92m/14 座，樁基1231 根，總樁長48715.8m，預(yù)梁板1792 片，現(xiàn)澆箱梁6 聯(lián)，使用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。為了確保工程在施工過程中能在保證施工質(zhì)量與安全的前提下快速完成工程，在施工過程中采用鍵槽式鋼管支架支撐體系。

2 項目支撐體系設(shè)計

2.1 鍵槽式鋼管支架

鍵槽式鋼管支架是當代建筑工程中衍生出的一種新型的模塊式支架體系，由鋼結(jié)構(gòu)制成的幾何不變體系，其中水平桿、立桿、斜桿、多功能頂撐是這一鋼管支架的主要構(gòu)件[1]。在水平桿的兩頭都有插頭，立桿的上邊會焊上與之相配的插座，立桿和水平桿的插座和插頭用“榫卯”的方式配合使用，用敲擊的方式將其鎖緊。與傳統(tǒng)的腳手架相比，管件連在一起的連接方法被應(yīng)用在鍵槽式鋼管支架上，具有自鎖能力的多功能頂撐能夠去掉自由鍛的“榫卯”式結(jié)構(gòu)，多功能頂撐也具備更強的力學(xué)強度和剛度以及更好的穩(wěn)定性，由此可將立桿和橫桿之間的間距加大，減少桿件的使用數(shù)量。綜上，鍵槽式鋼管支架的優(yōu)點包含以下內(nèi)容：

（1）如圖1 所示，在架體的頂部能將多功能頂撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的頂托，多功能頂撐既可以連接水平桿，又可將水平斜桿和豎向斜桿連接在一起，為了能將架體頂部的自由端去除，在整個架體的頂部形成一個穩(wěn)定的幾何不變體，如圖2 所示。

圖1 多功能頂撐圖

圖2 頂部網(wǎng)格化水平桿

（2）對于斜桿的設(shè)置，它能在保留工具式模板支架標準化的同時將扣件式模板支架靈活的特點傳承下來。斜桿可在承插型鍵槽式模板的任何一個位置設(shè)置。同時，節(jié)點防崩脫裝置在鍵槽式鋼管支架被設(shè)計，這樣既能保證支架的安全，又能擁有較高的性價比。

2.2 承插型鍵槽式鋼管支架設(shè)計與布置

2.2.1 鍵槽式鋼管支架設(shè)計

對于案例中的項目工程，鍵槽式鋼管支架立桿與立桿之間的設(shè)置的間距要求如下：橫順橋方向間距控制在90cm，不允許有誤差，由于在施工時間段內(nèi)潮濕多雨的天氣時有發(fā)生，要使用防水木塑模板和木塑工字梁取代傳統(tǒng)的竹木模板和一小部分的方木：將100×100mm 的方木鋪設(shè)在鍵槽式鋼管支架多功能頂撐上部的橫橋方向，然后將60×100mm 的木塑工字梁鋪設(shè)在順橋方向，其次將5mm 厚的木塑模板鋪設(shè)在木塑工字梁上，這一模板被選作混凝土箱梁的底側(cè)模板。

2.2.2 鍵槽式鋼管支架布置

依照鍵槽式鋼管支架的設(shè)計方案來進行設(shè)置：順橋向立桿之間的距離設(shè)置為90cm、梁端加密區(qū)間距設(shè)置為60cm，橫橋向立桿之間距離設(shè)置為90cm，腹板加密之間設(shè)置距離為60cm；橫桿步的高度為1m，多功能頂撐能夠消除自由端；在支架底部與硬化面之間20cm 處架設(shè)縱橫向掃地桿，支架的縱橫向要連成一個整體。

項目剪刀撐設(shè)置如下：

（1）豎向剪刀撐：從底到頂連續(xù)設(shè)置中間橫縱向和模板支架四周，這些構(gòu)件之間的距離應(yīng)控制在4.5m 之內(nèi)，鋼管的長度應(yīng)≥6m，與地面形成45～60°的角度，每完成一步都要將斜桿和立桿連接在一起；

（2）水平剪刀撐：在支架的頂端和底端要分別設(shè)置一層水平剪刀撐，設(shè)置的中間間距應(yīng)≤4.8m，每4 步設(shè)置一層；

（3）剪刀撐鋼管的搭接長度應(yīng)該＞1m，每一個搭接長度的扣件數(shù)量應(yīng)＞3 個，扣件與端部之間的距離要＞100mm，每一步都應(yīng)該和立桿連接；

（4）支架和墩柱要連接緊湊，斷面兩邊的翼緣板要在梁高范圍內(nèi)步距加密0.6m，將剪刀撐增加到翼緣板圓弧段。

3 鍵槽式鋼管支架試驗研究

鍵槽式鋼管支架的整架受力形式與大眾使用的扣件式鋼管腳手架區(qū)別不大，它們的支架節(jié)點都是半剛性節(jié)點，但是鍵槽式鋼管支架的各個節(jié)點的受力相對比較合理一些[2]。所以在對整架進行受力分析時，案例施工過程中將半剛性鋼框架模型納入使用，鍵槽式支架的節(jié)點轉(zhuǎn)動性能要通過足尺整架實驗實測確定，并對其進行穩(wěn)定分析。

（1）足尺整架試驗。在足尺整架實驗過程中使用自平衡加載方式，整架的均勻、對稱加載要通過架體頂部的雙層分配梁體系和2 部千斤頂和反力梁來實現(xiàn)。

（2）鋼管材料性能試驗。之所以進行鋼管材料性能試驗，主要是為了更好地鋼管支模架的材料性能。依照相關(guān)實驗標準及要求，將鋼管試樣隨機選取出來，并將鋼管試樣加工成縱向弧形，拉伸試驗在液壓萬能試驗機上完成，在這次實驗過程中，選取外徑為48mm，壁厚為3mm 的支模架管。試驗結(jié)果顯示，承插型鍵槽式鋼管支架的材料選取符合國家相關(guān)使用標準。

4 支撐體系應(yīng)用效果

依據(jù)支撐體系在案例工程中的使用效果，可顯示出鍵槽式鋼管支撐體系的安全系數(shù)比較高、體系的搭設(shè)也簡單快捷，且能在一定程度上節(jié)省木材。另外，這一支撐體系的實現(xiàn)還能在一定程度上推動科技創(chuàng)新的發(fā)展，降低工程的預(yù)算成本。

5 經(jīng)濟可行性分析

雖然承插型鍵槽式鋼管支架是占用空間比較大的腳手架，但它的重量比傳統(tǒng)的腳手架要輕，在一樣的工期內(nèi)，如果搭建的高度和搭設(shè)的面積相同，那么鍵槽式鋼管支架使用的構(gòu)件的數(shù)量與盤扣式支模架使用的構(gòu)件的數(shù)量相差無幾，但是比碗扣式支模架使用的扣件數(shù)量要少；承插型鍵槽式鋼管支架的使用成本相對來說較低，擁有較高的性價比，整體的承載力也更高。

6 結(jié)束語

綜上所述，作為新型的模塊支架體系的承插型鍵槽式鋼管支架，在滿足正常的安全施工的同時具備操作便捷、安全系數(shù)高、較強的通用性以及較高的性價比等特點，在眾多城市高速路施工中應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用。