橋梁工程現(xiàn)澆箱梁盤扣式滿堂支架施工技術(shù)

馬春雷

(中交二公局第一工程有限公司，湖北 武漢 430056)

1 工程概況

京雄城際鐵路正線施工中，擬建設(shè)霸雄特大橋，該項目樁號為DK83+229.85～DK89+640，總長度6.41 km。依據(jù)功能需求，樁基總量1 653根，并設(shè)有承臺，均為188座。現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，上跨固雄線縣道。綜合考慮現(xiàn)場情況、設(shè)計要求等因素，采取梁盤扣式滿堂支架的形式，能夠滿足箱梁跨徑、質(zhì)量安全等多方面要求。

2 盤扣式滿堂支架方案

2.1 優(yōu)勢分析

現(xiàn)階段，支架型式較為豐富，根據(jù)本工程實際情況，綜合分析技術(shù)、經(jīng)濟等要求，選擇最為合適的滿堂支架結(jié)構(gòu)型式，此處為盤扣式支架，優(yōu)化門洞結(jié)構(gòu)，具體為鋼管樁+貝雷片相綜合的方式。盤扣式支架在西方地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，是基于碗扣式支架而衍生出的全新形式，具有諸多優(yōu)勢[1]，具體做如下分析。

1)桿件連接方式較為先進，具有承載能力強、穩(wěn)定等多重特點。

2)立桿材料尤為講究，選擇的是Q345A低碳合金鋼管，相較于常規(guī)的碳鋼管而言，該材料在承載強度上更為優(yōu)良。引入了熱鍍鋅防腐技術(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的耐久性。

3)構(gòu)件制作具有規(guī)范性，具體為工廠專業(yè)機械操作方式，適配了高度自動化的焊接設(shè)備，在緩解人工作業(yè)強度的同時也提升了操作精度。

4)質(zhì)地較輕，相較于傳統(tǒng)鋼管材料而言，在發(fā)揮出相同支撐效果的前提下，重量約減少1/2。

5)用量相對較少，可節(jié)省成本投入，便于安裝，諸如運輸、維護等各環(huán)節(jié)的費用也得到了控制，具有優(yōu)良的效益性。

2.2 支架布置

以荷載情況為準(zhǔn)，確定合適的支架布置方式，依據(jù)本工程情況，布距為1.5 m，縱向間距均保持為1.5 m，考慮到結(jié)構(gòu)特點以及現(xiàn)場情況，橫向間距介于0.6～1.2 m。螺桿外露長度控制在400 m內(nèi)，合理調(diào)節(jié)底座外露長度，滿足<300 mm的要求，頂托部分需設(shè)置適量的I16工字鋼，采取橫向鋪設(shè)的方式，箱梁底部設(shè)置有方木結(jié)構(gòu)。依據(jù)行業(yè)規(guī)范以及設(shè)計要求，合理處理支架兩側(cè)，為確保該處穩(wěn)定性，圍擋防護與踢腳板必不可少，在其作用下還能避免雜物掉落地面的情況。

3 盤扣式滿堂支架施工技術(shù)要點

3.1 地基處理

作為最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，將對后續(xù)施工質(zhì)量帶來直接影響，最為根本的是處理表層雜土，在此基礎(chǔ)上換填30 cm灰土，由于此類材料之間存在較大空隙，因此，要采取振動碾壓措施，以便提升密實性，處理完成后檢測承載力，該值不可低于200 kPa，在上述基礎(chǔ)上澆筑C25混凝土，經(jīng)此項作業(yè)后形成的墊層厚度以20 cm為宜。當(dāng)然，橫向人字形排水坡也是尤為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，需將其設(shè)置在地基表面，施工中控制好坡度，使其在1%以內(nèi)。

3.2 盤銷式支撐系統(tǒng)的搭設(shè)步驟

1)調(diào)整座。此環(huán)節(jié)作業(yè)需參考腳手架配置圖，在其指導(dǎo)下精確放樣，合理設(shè)置調(diào)整座。

2)標(biāo)準(zhǔn)基座。重點處理主架套，需將其套入調(diào)整座中。當(dāng)有錯開接頭布置要求時，應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)基座處進行調(diào)整，保證以上每層立桿接頭錯開高度滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

3)首層橫桿。實際工作中，應(yīng)調(diào)整橫桿頭位置，確保該處能夠套入圓盤小孔，通過此方式發(fā)揮出橫桿頭的頂緊作用，確保主架圓管的穩(wěn)定性，隨后采取斜楔貫穿小孔的方式做進一步的固定處理，具體如圖1所示。

圖1 橫桿與立桿連接安裝示意圖

4)平主架。基本特點在于未設(shè)置任何連接棒，選取該結(jié)構(gòu)的長端，將其置入標(biāo)準(zhǔn)基座套筒中，施工人員密切分析平主架的位置，其必須完全置入套筒底部[2]。

5)第二層橫桿，具體安裝方法與步驟3相同。

6)首層斜桿。各部分的搭接方向保持一致，將斜桿套入圓盤大孔，通過此方式使得頭部抵住主架圓管，并利用斜楔貫穿的方式進一步穩(wěn)固。控制好斜桿方向，若出現(xiàn)彼此方向相反的情況，則不具備搭接的可能。

7)第三層橫桿，具體安裝方法與步驟3相同。

8)第二層斜桿，具體安裝方法與步驟6相同。

9)主架。此部分采取四方管連接的方式，控制好連接棒的位置，將其置入下層管中。施工中，若存在主架插銷要求，在施工前要做好圓盤對齊孔的檢查工作。

10)第四層橫桿，具體安裝方法與步驟3相同。值得注意的是，各層橫桿間距均為150 cm。參考步驟6，以上述提到的方法為準(zhǔn)，合理設(shè)置第三層斜桿。首先要處理U型調(diào)整座牙管，使其能夠插入到主架管內(nèi)，隨后再通過扳手調(diào)整，使其達到設(shè)計高度。伴隨架體的持續(xù)抬升，需做好垂直度檢查工作，不可超出3‰。關(guān)于支架的搭設(shè)作業(yè)，各個環(huán)節(jié)都要嚴格遵循圖紙內(nèi)容展開，不允許出現(xiàn)亂用構(gòu)件的情況，也不可使用缺陷構(gòu)件，整個施工環(huán)節(jié)都要具有秩序性。

4 支架預(yù)壓與變形觀測

做好監(jiān)測工作，獲得支架彈性變形數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上確定合適的模板預(yù)拱度，并針對支架采取預(yù)壓措施。在針對混凝土塊展開預(yù)壓處理時，遵循分級原則，需逐步加載并達到設(shè)計值，具體有60%、100%與110%。應(yīng)當(dāng)注意的是，無論是前期加載還是卸載，都要滿足對稱的要求。支架測點的設(shè)置，要求每跨分別為5個，具體位置以底模底面為宜，此外還需要設(shè)置沉降觀測點，應(yīng)將其置于支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。記錄加載時間，每持續(xù)1 h后便要展開支架變形觀測活動，位移量檢測間隔以6 h為宜，分析前后兩次位移情況，若二者差值未超過2 mm，便可繼續(xù)加載；當(dāng)結(jié)束所有的加載作業(yè)后，應(yīng)持續(xù)12 h的位移檢測，以所得數(shù)據(jù)為準(zhǔn)求得平均值，若未超過2 mm，便具備卸荷的條件。實際操作中，應(yīng)以加載逆順序為宜，全部結(jié)束后也要做好監(jiān)測工作。

4.1 施工準(zhǔn)備

以設(shè)計圖紙為基本指導(dǎo)，準(zhǔn)確求得箱梁自重，及其他人員機具荷載，在此基礎(chǔ)上乘以110%便得到合適的預(yù)壓重量。關(guān)于底模的堆載預(yù)壓作業(yè)，需選擇合適的預(yù)壓材料，本工程中較為可行的是鋼筋混凝土板。

4.2 支架預(yù)壓與觀測

4.2.1 測量準(zhǔn)備

做好支架加載前的準(zhǔn)備工作，即設(shè)置9個測點，除了分布在支座中心線上，還需要在跨距中間區(qū)處設(shè)置合適的測點。各測點都要得到保護，以免對檢測結(jié)果造成不良影響，實際工作中，需安排專員做好觀測工作，分析加載前后的各自對應(yīng)的模板標(biāo)高情況，即H1。

4.2.2 堆 載

1)加載過程測量。觀測點是確保堆載質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)及時掌握支架的各方面情況，諸如變形、位移等，若支架處于異常狀態(tài)，則要采取合適的糾偏措施。

2)壓載持續(xù)時間。壓載環(huán)節(jié)的觀測工作必不可少，其中以標(biāo)高測量尤為關(guān)鍵，此項工作應(yīng)具有持續(xù)性，預(yù)壓第一天較為特殊，為控制好施工狀況，需觀測2次，給后續(xù)施工提供基礎(chǔ)，隨后遵循每天觀測一次的原則。在完成2天的預(yù)壓作業(yè)后，分析支架沉降狀況，若在3 mm內(nèi)，可認為支架處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，此時經(jīng)檢測后可以得到標(biāo)高H2，該值即指的是經(jīng)加載作業(yè)后得到的標(biāo)高。

4.2.3 卸 載

在上述基礎(chǔ)上便可卸載，經(jīng)此操作后可以獲得模板標(biāo)高值H3。此時，通過上述數(shù)據(jù)可分析支架情況，具體為：H1～H3可求得非彈性變形量，基于H3～H2的方式可求得彈性變形，關(guān)于標(biāo)高預(yù)臺量的確定，采取的是H1～H2的方式。結(jié)束支架拆除作業(yè)后，要求現(xiàn)澆連續(xù)箱梁滿足標(biāo)高要求，因此，需要確定合適的箱梁預(yù)拱度，除此之外還要預(yù)留支架變形量。

4.3 支架預(yù)拱度設(shè)置

結(jié)束主箱梁澆筑施工后，需檢測其線形，必須與設(shè)計要求完全相符。在此前提下，僅考慮支架彈性變形即可，分析預(yù)拱度最大值，較為合適的是將其設(shè)置于箱梁跨中處，呈現(xiàn)出二次拋物線特性，確定并設(shè)置合適的預(yù)拱度。設(shè)置坐標(biāo)原點，此處指的是各跨左支點，形成的跨長為L，跨中矢高為f，確定了如下方程：

(1)

式中，fx為距左支座x的預(yù)拱度值；f為跨中預(yù)設(shè)撓度值；x為距左支座的距離；L為跨長。

4.4 支架沉降的監(jiān)測及計算

1)做好施加預(yù)壓荷載的準(zhǔn)備工作，即獲得支架頂、底高，并記錄好相關(guān)數(shù)據(jù)。

2)及時檢測標(biāo)高并將數(shù)據(jù)完整記錄。

3)完成所有的預(yù)壓荷載施加作業(yè)后，依然要注重監(jiān)測(單次操作的間隔時間設(shè)置為24 h)，獲得測點高程值并記錄好，主要考慮兩個階段的平均沉降情況：前24 h<1 mm，前72 h<5 mm。若滿足上述要求，則視為預(yù)壓合格，具備卸載的條件。

4)卸載且經(jīng)過6 h后，獲取各測點標(biāo)高，在此基礎(chǔ)上確定彈性變形值。

5)基于各測點情況，確定合適的非彈性變形值[3]。結(jié)束預(yù)壓作業(yè)后，考慮箱梁體情況，確定預(yù)拱度與撓度，同時分析箱梁張拉作業(yè)后形成的上拱度，綜合上述因素確定合適的最終預(yù)拱度。

6)確定合理的卸載方案，此環(huán)節(jié)可分為兩階段，依然要滿足均勻卸載的原則，以免出現(xiàn)突然釋放載荷的現(xiàn)象。在實際卸載過程中，做好現(xiàn)場檢測工作并記錄好數(shù)據(jù)，只有在上級卸載符合設(shè)計要求后，方可展開下一級卸載作業(yè)，并分析架體彈性恢復(fù)狀況。

7)在盤扣式支架體系中，以箱底部分尤為關(guān)鍵，是整個體系中最為核心的部分。基于對盤扣式支架受力狀況的分析(主要考慮箱梁端部與跨中兩個區(qū)域)，可以明確在荷載作用下支架各結(jié)構(gòu)的強度情況，例如底模、橫梁等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，并評定支架受力狀況，分析其是否滿足穩(wěn)定性要求。

5 結(jié)束語

盤扣式支架被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代橋梁工程中，其具備承載力強、成本低、美觀等多重特點，是現(xiàn)澆箱梁施工中尤為重要的技術(shù)支持。本文圍繞盤扣式滿堂支架展開分析，總結(jié)施工中的技術(shù)要點，提出實際操作中的注意事項，為橋梁施工作業(yè)提供保障，確保工程整體質(zhì)量。

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