鯉城分離式中橋現澆梁滿堂支架施工應用技術

張秦英

摘要：本文針對鯉城分離式中橋三跨連續箱梁采用滿堂支架法施工過程，主要從支架方案計算要點、施工方案、施工要點進行寫作，重點分析了施工方法、施工順序、施工安全、施工管理等方面，提出了過程控制要求，以企為同類工程施工提供借鑒和參考。

Abstract： This paper applies the full-frame construction method to the three-span continuous box girder of the Licheng split-type middle bridge. It mainly writes the calculation points， construction scheme and construction points of the bracket scheme， analyzes the construction method， construction sequence， construction safety and construction Management and other aspects， and puts forward the process control requirements， to provide reference for the construction of similar projects.

關鍵詞：現澆梁;滿堂支架;施工技術;研究

Key words： cast-in-place beam;full hall support;construction technology;research

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）07-0124-03

1 ?工程概況

我集團承建莆田至永定高速公路莆田境內段工程項目A4合同段，設計為雙向四車道，行車速度100km/h，整體式路基寬度為26m，汽車荷載等級為公路-Ⅰ級，線路總長7.12公里。其中鯉城分離式中橋是主線連接城富公路（仙游城關鎮至富洋村）匝道的主要構造物，上跨高速公路主線，長79m，與高速公路正交。

鯉城分離式中橋上部結構采用20+30+20m連續箱梁，下部結構為？準1.3m圓形實體柱式墩、U臺，基礎為灌注樁基礎和擴大基礎。根據現場地基條件較好，且最大墩高為10.48m，20+30+20m連續箱梁采用滿堂支架法施工。由于施工影響周邊居民出行，在施工中要設置門洞，保證暢通。

2 ?施工步驟

根據施工組織安排，本橋采用3跨同時現澆的方法進行施工，現澆箱梁模板設置在滿堂支架上，其中滿堂支架的搭設是該施工的一個關鍵環節。支架搭設按以下步驟完成：支架基礎→門洞及滿堂支架搭設→門洞封閉→支架調平→箱梁施工完畢→拆除門洞→拆除滿堂支架的施工工序進行組織施工。

3 ?支架方案及計算要點

3.1 支架基礎處理

用挖掘機對支架外3m寬度范圍內松軟土全部挖除，采用砂礫石換填，用推土機對場地全部進行推平，并設置單向橫坡，坡度控制在1%范圍內，再用18T振動壓路機碾壓6～8遍，孔隙率檢測值為14%。地基承載力為150kPa，壓實度、橫坡調整到位后，澆筑一層10cmC25混凝土基礎。

3.2 支架、模板方案

①模板：現澆箱梁的底模、側模和內膜都采用δ=15mm 的竹膠板。查相關手冊及質量說明文件 ，竹膠板的容許應力[σ0]=80MPa，彈性模量E=6*103MPa。

②縱橫向方木布置：縱向方木梁底間距一般為60cm，翼緣板及梁底位置為90cm。橫向方木間距一般為30cm。

3.3 支架布置

支架采用碗扣式支架，碗扣式支架采用直徑為？準48，厚度為t=3.0mm，材質為A3 鋼的鋼管，軸向容許應力[σ0]=140MPa。截面積、慣性矩、抵抗矩等詳細數據見查表1。

碗扣式支架立桿、橫桿的布置：門洞范圍外梁底立桿縱向間距為60cm;橫向間距為2*60cm+3*90cm+2*60cm，翼緣板部分為縱向60cm，橫向間距90cm，水平桿間距為120cm;在門洞處采用Φ536鋼管立柱，立柱間距為350cm，上橫向采用I40工字鋼并放，門洞橫梁采用I25工字鋼，間距為45cm，并在梁側板處加密1根。支架頂口設置頂拖，支架底口設置底拖;在水平和高度方向加設水平連接桿和豎向剪刀撐，具體見圖1。

3.4 門洞橫梁受力檢算

箱梁現澆施工過程中荷載均布于門洞橫梁上，門洞橫梁按簡支梁模型進行計算。取跨中及端頭（兩個危險斷面）進行跨中彎矩、撓度，端頭剪力計算以驗證結構是否布置合理。

3.4.1 基本計算參數（表2）

3.4.2 荷載確定

①方木及竹膠板（以砼自重5%計算）：q1=5.63*2.5*5%=8.3kN/m

②箱梁荷載：q2=5.63*2.5=137.9kN/m

③施工載荷：q3=1.2 kN/m

④單根I25b工字鋼所受的均載為：（8.3+137.9）÷23+1.2=11.6kN/m

均布載荷下：Wmax=1/8q×L2=1/8×11.6×72=71.05kN·m

σ=Wmax/Wx=71.05kN·m/423cm3=168MPa

計算結果表明：該力學模型截面抗拉抗壓抗彎強度滿足要求。

I25b梁最大撓度：

H=5/384×q×L4/EI=5/384×11.6kN×74m4/210GPa×5280cm4=0.3cm

撓跨比：0.3/700=1/2333

梁端最大剪應力τmax=Vmax/（A）=40.6×103/53.2×10-4=7.63MPa

計算結果表明：該力學模型截面抗剪強度滿足要求。

3.5 支架立桿計算

考慮碗口式支架鋼管自重，模板自重（含內模、側模及支架）以砼自重，施工人員、施工料具堆放、運輸荷載，傾倒混凝土時產生的沖擊荷載，振搗混凝土產生的荷載，計算單根鋼管豎向允許承載力符合要求。

①碗口式支架鋼管自重，可按表1查取。g=10*33.3=0.333kN（取10m）

②鋼筋砼容重按25kN/m3計算則：

在梁體實體處單根桿受力：9.9*2.5*9.8/18=13.5kN

在梁體箱體處單根桿受力：4.16*2.5*9.8/16=6.37kN

計算采用最大受力桿計算，單根受力為13.5kN

③模板自重（含內模、側模及支架）以砼自重的5%計，則：13.5*0.05=0.675kN

④施工人員、施工料具堆放、運輸荷載：0.625kN

⑤混凝土傾倒時產生的沖擊荷載：0.125kN

⑥混凝土振搗時產生的荷載：0.16kN

單根荷載組合計算強度：q=1.25×（①+②+③+④+⑤+⑥）=19.27kN

支架主要采用？準48*3.0碗扣式腳手架，單根鋼管豎向允許承載力計算如下。

I=π（D^4-d^4）/64=π（4.8^4-4.2^4）/64=10.78cm4

A=π（D^2-d^2）/4=π（4.8^2-4.2^2）/4=4.24cm2

i=（I/A）^0.5=1.271cm

長細比：λ= k μL/i

式中 k—計算長度附加系數，取1.155查（建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范-2001）表5.3.3，得u=1.53;

水平橫桿間距120cm時，則λ= 1.155*1.53*120/1.271=166.8;

查鋼結構設計規范得軸心受壓立柱穩定系數為：？準120=0.270，？準90=0.661。

所以單根鋼管豎向允許承載力為：

水平橫桿間距60cm時，[N]120=4.569*100*215*0.27/1000=26.5kN

N<[N] 合格

3.6 滿堂支架基礎計算

按箱梁施工中立桿受力最大處的地基承載力計算，地基承載力要符合要求。

過程如下：立桿受力最大值為15.42kN，底托面積為10×10cm2，基礎承載力：15.42×1000÷0.01 =1.542MPa，地基承載力：1.542×0.01÷0.4 =38.55kPa<100kPa。

3.7 翼緣板下支架檢算

由前面計算可知，翼緣板下方支架與箱梁底板（厚度為22cm）下支架相同，因此不再進行檢算。

根據該支架的布設情況以及上部施工荷載的大小對整個支架體系進行了受力檢算，檢算結果表明該支架強度、結構穩定性方面都能滿足施工的要求。

4 ?鋼管腳手架的施工方案

4.1 測量放樣

平面測量：在硬化地面測量并標出該橋各跨的縱軸線和橋墩橫軸線，并測量標出設計箱梁中心線。搭設支架過程中，測量人員應進行支架垂直度檢測，并按支架平面布置圖及梁底標高控制支架高度，使支架高度符合要求;最后，搭設完成后，測設支架四角點的標高，采用拉線法調節支架頂托。

鋪設支架底模完成后，測量放樣出箱梁底模中心及底模邊角位置，并對梁體橫斷面進行定位。底模的標高=設計梁底標高+支架的變位+（±前期施工誤差的調整量），以此標準和因素來控制底模立模。底模的標高和線形調整結束后，報監理工程師檢驗復核，合格后，方可立側模和翼板底模，測量標設出翼板的平面位置和模底的標高。已經拼裝完畢，在橋跨的堆載預壓前，橋跨底板上布設沉降觀測點，按每箱室三個橫斷面布置;同斷面底板上沉降觀測點于按2.0m的間距布置、在翼板底上均勻布置四個點位。在堆載預壓前，測設斷面底模標高和支架底部標高，等載預壓的第一天進行兩次觀測，以后每天觀測一次，直至日沉降小于2mm為止，再進行測定地基的沉降和支架、模板變形，同時確定地基卸載后的回彈量。根據收集到的數據調整底模標高及支架高度，符合施工要求。

4.2 腳手架搭設順序及搭設方法

①在混凝土地基上進行彈線，按支架設計圖紙的尺寸定出腳手架立桿位置，并在需設立桿的墊層面鋪設枕木及5cm厚的通長木墊板，應順著架體的縱向鋪設。

②本工程架體搭設在主體墩身施工完畢后進行，從橋臺一端開始搭設。立好立桿后，及時設置掃地桿和第一步大小橫桿，掃地桿距離地面的高度為25cm。

③架體與主體結構拉結要牢靠，隨著架體升高同步設置剪刀撐，在剪刀撐等安裝完畢后，按要求設置防護安全網。

④在支座安裝完成后，可在支座四周鋪設一層頂面標高比支座上平面高出2～3mm的泡沫塑料，有利于拆除橋臺與墩頂處的模板。施工時嚴禁用氣焊的方法剔除泡沫。

4.3 腳手架安裝技術要求、使用、拆除以及維護與管理參照國家、行業相關規定、規范、要求按程序和步驟進行。

5 ?施工要點

①腳手架采用鋼管腳手架，腳手架滿堂搭設，并采取有效的安全防護措施。

②架立支架前先對支架基礎進行處理，地基處理采用在原土夯實的基礎澆注10cm厚C20號混凝土，混凝土上鋪設10cm方木作為支架立柱基礎。

③支架應有足夠的剛度和強度。在澆筑箱梁砼前，對支架按箱梁自重120%預壓，待非彈性變形消除后，方可鋪設底模，側模采用廠家定制的大塊專用鋼模。

④現澆箱梁的程序為：搭設支架—檢查、預壓—鋪底模—安裝箱梁底板鋼筋、波紋管—安裝側模—安裝腹板和頂板的鋼筋、波紋管—預埋泄水管、護欄、伸縮縫、支座鋼板、通氣孔等預埋件—全面檢查—混凝土一次澆注成型。混凝土的澆筑順序為底板、腹板，最后澆筑頂板混凝土。

⑤澆筑混凝土前要對模板、支架全面檢查，木楔如有松動必須全部打緊。灌注混凝土時從梁的一端向另一端斜向逐段水平分層灌注，一定要避免振動棒碰到波紋管。

⑥因為連續的波紋管很長，逐段施工的波紋管接頭采用承插式接頭，這樣穿束時方便許多，長的鋼絞線穿束使用穿束機進行穿束，為使穿束順利，每次澆注混凝土后的檢孔、清孔必須派專人負責。混凝土澆注完畢立即使用檢孔器檢孔，如有堵孔現象立即疏通，使用高壓水、高壓風對管道進行沖洗，切實保障管道質量，做到不銹、不偏、不沉、不浮、不破、不扁、不堵。

⑦張拉操作由受過專門訓練的并對這項工作富有經驗的人員操作。梁體砼強度達到設計要求強度時開始張拉。張拉即將開始前，所有的預應力鋼材在張拉點之間應能自由滑動。每根預應力筋的張拉順序應符合圖紙的規定。具體的張拉按雙控程序及圖紙要求進行。待全部預應力束張拉完畢后，方可卸架。如量測的伸長值與根據張拉力計算的伸長值誤差不超過6%，進行錨固。如實際伸長值與理論伸長值之差超出6%，必須查明原因，重新張拉，直到合格為止。經監理工程師檢查確認后進行壓漿。

⑧壓漿前先清洗孔道，用無油脂壓縮空氣，吹送清掃孔道。壓漿前，錨具周圍的鋼絲間隙和孔洞應填封，以防冒漿，水泥灰漿稠度、外摻劑符合設計要求，數量為所壓管道體積的1.5倍。

⑨壓漿時自管道的最低點壓入，使水泥漿在最高點的排氣孔流出，直到流出的稠度達到注入的稠度。出氣孔順著水泥漿的流動方向一個接一個地封閉，在堵住全部出氣口后，必須繼續維持規定壓力，直到水泥漿凝固，方可取出壓漿嘴封堵進漿口。壓漿完畢后，澆筑封端砼。

6 ?結束語

通過上述方案進行合理安排，準確計算核算，嚴格的施工過程管理、施工檢驗檢查，很好的完成了鯉城分離式中橋三跨連續式箱梁的施工任務，本施工方法施工周期短，提高了支架、模板等周轉性材料的利用率，節約了施工成本，降低造價，社會效益顯著。

參考文獻：

[1]《鯉城分離式中橋施工圖》.

[2]《結構力學》、《材料力學》.

[3]《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000）.

[4]《路橋施工計算手冊》.