三種貝雷架支撐體系在毗河供水工程新生灌區(qū)渡槽槽身施工中的應用

王 超， 劉 金 平， 朱 志 波， 郭 輝

(中國水利水電第十工程局有限公司 一分局，四川 成都 610072)

1 概 述

毗河供水一期工程由取水樞紐、總干渠及充水渠、踏水水庫灌區(qū)、新生水庫灌區(qū)等渠系工程組成，工程以城鎮(zhèn)供水和灌溉為主，供水區(qū)涉及成都市新都區(qū)[1]、青白江區(qū)、金堂縣，遂寧市安居區(qū)，資陽市雁江區(qū)、簡陽市、安岳縣、樂至縣等3市8區(qū)縣的160個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))。

作為毗河工程灌區(qū)渠系的一部分，新生水庫渠系總長54.74 km。渠系建筑物形式包括取水口、隧洞、明渠、暗渠、渡槽、倒虹管等。

毗河工程新生水庫灌區(qū)共設渡槽5座，總長1.1 km，排架高度為2～22 m，槽身結構均為梁式，單跨長度為15 m。渡槽多數跨越水稻田或藕塘地，根據現場基礎清理和開挖揭露情況，地表覆蓋層較厚，多為淤質土，屬于軟基，承載力差[2]。

筆者以新安分干渠第二流量段渡槽作為特征斷面進行支撐結構設計，渡槽為跨徑15 m的排架式U型渡槽，槽身半徑181 cm，壁厚16 cm，寬420 cm，C30鋼筋混凝土結構(圖1)[3]。

圖1 新安分干渠第二流量段渡槽橫截面示意圖

渡槽槽身模板采用定型鋼模，由底模、外模、外模支撐、內模、內模支撐架等組成。施工時，先對槽身模板底模和外模進行安裝，在完成鋼筋制安后再進行內模安裝及后續(xù)施工[4]。

2 貝雷架方案

2.1 方案的確定

貝雷架在國內外產品中因其質量穩(wěn)定、可靠、重復利用性能好等優(yōu)點被廣泛作為支架使用，尤其是用在地基承載力不滿足要求的公路、鐵路箱梁施工中。

經建立模型計算并通過首跨生產性試驗，貝雷架方案成功應用于該工程。該工程采用的支撐體系主要有三種，分別是鋼管柱+貝雷架、預埋對穿鋼筋形成鋼板牛腿+貝雷架、永久結構橫梁+貝雷架。

2.2 貝雷架參數

采用國產321型貝雷架，單片重量為270 kg，高1.5 m、長2.6 m(定制)和3 m(標準)兩種，下設加強弦桿；材料為16錳鋼。

321型貝雷架的相關技術指標見表1。

表1 國產321貝雷架相關技術參數表

安裝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，與橫梁的接觸面采用鋼板限位，防止其滑移和傾覆。

3 支撐體系施工及控制要點

3.1 支撐體系一：鋼管柱+貝雷架

(1)支撐方案。方案內容：該支撐體系主要是利用板式基礎上臺階作為支承，通過搭設鋼管柱、貝雷架等構件形成受力支架體系。支架縱剖面見圖2。

適用對象：排架高度相對較小的單排架渡槽與排架及永久結構橫梁受力不能承受槽身施工全部荷載的雙排架渡槽。

圖2 鋼管柱+貝雷架施工支架縱剖面示意圖

(2)搭設步驟。①首先進行鋼管柱的安裝，鋼管柱底座與承臺采用膨脹螺栓固定。②鋼管柱頂端放置50 t千斤頂砂桶，采用焊接限位鋼板等方式將千斤頂固定，防止其偏移和傾覆。③千斤頂上部橫向放置兩根I40b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，支點部位增加加勁肋，以防止局部應力過大。④橫梁上部縱向鋪設6組貝雷架，在其與橫梁接觸點處設置限位鋼板，防止其偏移。⑤6組貝雷架放置在橫梁后，按照橫向75 cm間距鋪設I32b分配梁，兩端不足75 cm時則緊靠貝雷架端頭放置。⑥最后進行承插型盤扣式支撐架的搭設，立桿搭設橫距為600 mm，縱距為1 500 mm；支架頂部的U型支托架內放置高度為150 mm的鋁梁，作為上部結構的基礎，其螺桿伸出鋼管頂部的長度不能大于30 cm。螺桿外徑與立桿鋼管內徑的間隙不能大于3 mm，安裝時應保證上下同心。⑦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[2]。

(3)控制要點。鋼管柱的安裝。鋼管柱采用吊車及人工輔助的方式進行安裝，按照要求，采取分段吊裝的方法，分段長度為0.5～9 m，汽車吊負責主要的吊裝工作。鋼管柱安裝施工程序見圖3。

圖3 鋼管柱安裝施工程序框圖

鋼管柱采用φ480×15 mm鋼管，豎向采用法蘭盤螺栓連接，連接螺栓采用D=25 mm，L=100 mm的高強螺栓，法蘭盤及鋼板預留16個φ28螺栓孔。

連接前需對鋼管柱的垂直度進行嚴格的檢查和控制，最常用的方法是吊垂球法，亦可采用儀器現場觀測用以指導安裝，確保鋼管柱安裝的垂直度。

鋼管柱主要承受豎向軸力，必須嚴格控制安裝的垂直度；為了防止縱向偏移，每隔3 m設置一道φ25鋼筋抱箍與排架柱連接牢固；鋼管柱超過5 m時，每隔5 m設置I20橫撐和斜撐；在鋼管柱底座設置高強膨脹螺栓與承臺連接固定，防止柱體橫向偏移。

3.2 支撐體系二：鋼板牛腿+貝雷架

(1)支撐形式。方案內容：該支撐體系主要是在渡槽排架預埋精軋螺桿，安裝鋼板牛腿作為受力基礎。支架縱剖面見圖4。適用對象：排架高度相對較大的單排架渡槽與排架及永久結構橫梁受力不能承受槽身施工全部荷載的雙排架渡槽。

(2)搭設步驟。①鋼板牛腿的安裝：排架澆筑前，對精軋螺桿進行預埋，預埋前需通過計算并核實埋設高程，由測量人員測量放線后準確埋設。②在牛腿上安放50 t機械千斤頂，千斤頂底部與牛腿焊接固定。③千斤頂上部橫向放置四榀I40b橫梁，工字鋼兩榀為一組進行焊接，使受力更加均衡。④橫梁上部縱向鋪設6組貝雷架，每兩組為一體對稱布置，在與橫梁接觸點部位設置限位鋼筋，防止其偏移。⑤貝雷架放置到橫梁后，按照橫向75 cm的間距鋪設分配梁，對于兩端不足75 cm時則緊靠貝雷架端頭放置。⑥分配梁鋪設完成后，進行承插型盤扣式支撐架的搭設，立桿搭設橫距為600 mm，縱距為1 500 mm；支架頂部的U型支托架內放置高度為150 mm的鋁梁，作為上部結構的基礎，其螺桿伸出鋼管頂部的長度不能大于30 cm。螺桿外徑與立桿鋼管內徑的間隙不能大于3 mm，安裝時應保證其上下同心。⑦在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)主要控制要點。鋼板牛腿的安裝。鋼板牛腿安裝前，需要對預埋鋼筋及牛腿進行受力計算。槽身中的預埋牛腿精軋螺桿采用9根φ25鋼筋，等級采用HRB400，牛腿采用20 mm厚的Q235鋼板焊接(均采用雙面角焊縫)，焊接一定要確保焊縫質量，焊腳高度為10 mm。

鋼板牛腿高450 mm，寬450 mm，具體尺寸見圖5。牛腿與排架柱安裝情況見圖6。

3.3 支撐體系三：利用永久結構橫梁+貝雷架

(1)支撐形式。方案內容：該渡槽支架主要是利用排架永久結構橫梁作為支撐，然后搭設貝雷架等構件形成受力支架體系。支架縱剖面見圖7。

圖4 鋼板牛腿+貝雷架施工支架縱剖面示意圖

圖5 牛腿尺寸示意圖

適用對象：排架及永久結構橫梁能承受槽身施工全部荷載的雙排架渡槽。

(2)搭設步驟。①首先進行排架橫梁的安裝。為確保橫梁受力不受損害，采用3 cm厚的鋼板對排架橫梁進行加固保護，橫梁上下的鋼板用直徑1 cm的鋼螺栓連接，在加固好的橫梁上雙拼I40b工字鋼，垂直方向再連接I40b工字鋼，長7 m。②橫梁上部縱向鋪設3組貝雷架，每兩組為一體均勻布置，在與橫梁接觸點部位設置限位鋼板，防止其偏移。③3組貝雷架放置橫梁后，按照橫向75 cm的間距鋪設分配梁，對于兩端不足75 cm的則緊靠貝雷架端頭放置。④貝雷架鋪設完成后進行承插型盤扣式支撐架的搭設，立桿搭設橫距為600 mm，縱距為1 500 mm；支架頂部的U型支托架內放置高度為150 mm的鋁梁，作為上部結構的基礎。其螺桿伸出鋼管頂部的長度不能大于30 cm。螺桿外徑與立桿鋼管內徑的間隙不能大于3 mm，安裝時應保證上下同心。⑤完成上述桿件安裝和節(jié)點加固后，即可開始槽身模板的安裝。

圖6 牛腿與排架柱安裝示意圖

圖7 永久結構橫梁+貝雷架施工支架縱剖面示意圖

(3)控制要點。施工前需對排架永久橫梁進行受力計算，待其滿足受力要求后方可采用該方案進行施工。

4 安全技術措施

(1)千斤頂應采用機械千斤頂或砂桶。安裝前，先在實驗室預壓，千斤頂放置在鋼管柱頂端中心位置。

(2)千斤頂頂部水平放置的橫梁在其支點部位必須設置加勁板，采用1 cm厚的鋼板焊接，防止局部應力過大。

(3)單根貝雷架在地面完成組裝，人工配合吊車吊裝至橫梁頂部放置；根據橫梁受力條件，由左向右依次將貝雷架編號為1#～6#，首先進行3#、4#貝雷架的吊裝放置，然后依次放置2#～1#、5#～6#貝雷架，并防止貝雷架安裝過程中失穩(wěn)。

(4)在貝雷架上橫向鋪設分配梁，分配梁的主要作用是便于在其上部鋪設槽身底模。分配梁采用U型螺桿與貝雷架連接牢固，交錯布置。

(5)鋼管柱、工字鋼、貝雷架等支架構件均采用吊車吊裝至工作面進行安裝，吊裝應滿足相應的吊裝規(guī)范要求。

(6)支架拆除應采用自上而下的順序，施工順序如下：①卸荷：四個千斤頂必須同步卸荷，由專人統(tǒng)一指揮，將千斤頂逐漸下降，進而達到卸荷的目的。②拆除盤扣支架及分配梁：千斤頂卸荷后，渡槽底模脫落，待完成底模拆除后，人工配合吊車逐一將其從貝雷片上拆卸。③拆除外側的貝雷架：將槽身結構影響不到的兩側貝雷架片逐一對稱拆除完成。④拆除下部貝雷架：由于支架桿件和槽身阻礙等限制，其下部部分貝雷架不能直接卸落，此時，先利用槽身結構將貝雷架及橫梁懸吊，待完成下部鋼管柱拆卸后，再進行貝雷架的吊裝卸落。⑤懸吊并卸落下部貝雷架：利用槽身結構，在槽身左右兩端分別設置2組吊點，下降作業(yè)同步進行，施工人員必須站立在距離槽身兩端1 m外進行手動鏈條作業(yè)；貝雷架利用手動葫蘆卸落3 m左右即可用吊車吊裝至地面。⑥拆除支撐體系：貝雷架懸吊穩(wěn)定后，貝雷架與下方構件脫落，人工配合吊車分節(jié)拆除支撐體系至地面。

5 其它注意事項

因篇幅關系，筆者將支撐體系中的受力計算、穩(wěn)定性計算、材料強度驗算等省略，因整個支撐體系荷載大，方案實施前應按照相應的規(guī)范要求進行驗算，并按照程序請相關專家評審。施工前須支架預壓，施工中注意對稱加載等。

6 結 語

貝雷架具有施工快速、安全、成本低等特點，鋼管柱+貝雷架、預埋對穿鋼筋形成鋼板牛腿+貝雷架、雙排架永久結構橫梁+貝雷架這三種支撐體系在新生灌區(qū)渡槽槽身施工過程中均得到了成功地應用，所取得的經驗值得類似水利工程中渡槽槽身施工借鑒。