大跨度懸澆連續(xù)梁0 號段支撐系統(tǒng)設(shè)計與施工

湯文君

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司）

0 工程概況

溧陽至高淳高速公路路基橋梁工程施工項目LYG-LY1 標周城河特大橋在里程K1+023.5～K1+245 處設(shè)計為（60+100+60）m 連續(xù)梁跨越，采用懸灌法施工。

連續(xù)梁全長221.5m，橋上內(nèi)側(cè)凈寬9.0m，梁頂面寬12.6m，梁底寬6.7m，連續(xù)梁尺寸最高為中支點處（7.8m），最矮處為兩端支座處（4.8m）。箱梁截面形式為單箱單室直腹板，頂板混凝土厚0.385m，腹板混凝土厚分別為6m、0.8m、1.0m。連續(xù)梁單側(cè)分為15 節(jié)段，兩側(cè)對稱布置。其中0 號塊節(jié)段長度為14m，節(jié)段高度7.835～7.178m，節(jié)段混凝土數(shù)量354.37m3，節(jié)段重量921.362t。

1 主墩0 號塊支架方案比選

結(jié)合現(xiàn)場實際，從安全、經(jīng)濟方面考慮，經(jīng)本項目對各種0 號塊的支架方案進行初步比選得知，適合本項目0 號塊的施工方案有托架法、碗扣件支架法，再對托架法、支架法兩個方案進行比選如下：

⑴托架法：該方法不用對地基處理、用料少，經(jīng)濟性較好；但施工前需精確預(yù)埋構(gòu)件，施工工序較為復(fù)雜，且托架材料質(zhì)量、焊接技術(shù)要求較高，托架變形量較大難以控制[1]；造價為15.8 萬元。

⑵支架法：該方法安全性較高、施工較為簡單；但對場地要求最高，不適合太高的橋梁，材料用量較大；造價為21.05 萬元，考慮材料周轉(zhuǎn)至邊跨現(xiàn)澆段，分攤后造價為15.1 萬元。

綜合比較，本項目擬采用支架法施工，其技術(shù)可行，安全風(fēng)險相對較低，施工簡單，且支撐架材料可倒用至邊跨現(xiàn)澆段，提高材料周轉(zhuǎn)使用效率，降低造價。

2 支架設(shè)計與施工

2.1 支架設(shè)計

0 號塊支架的設(shè)計及優(yōu)化中，全程采用Midas Civil 軟件進行承載驗算，以確保結(jié)構(gòu)承載安全，最終采用的支架方案如下：

0 號塊支架采用鋼管型鋼支架。從下往上依次為：承臺基礎(chǔ)、Ф529mm 鋼管立柱、2I40b 工字鋼（橫梁）、I36b 工字鋼（縱梁）、方木竹膠板底模。

⑴鋼管立柱：立柱采用直徑Ф529mm 鋼管（壁厚8mm），沿順橋向布置4 排，每排5 根。順橋向以墩中心線為中軸線，兩側(cè)對稱布置，間距為3.1m+6m+3.1m；橫橋向以墩中心線為中軸線，兩側(cè)對稱布置，間距為2m+2.85m+2.85m+2m。

⑵基礎(chǔ)：外側(cè)兩排鋼管立柱利用第1 層承臺作為支架的基礎(chǔ)，內(nèi)側(cè)兩排鋼管立柱利用第2 層承臺作為支架的基礎(chǔ)。

⑶橫梁：采用2 根雙拼I40b 工字鋼焊接而成，設(shè)置在鋼管立柱上方，工字鋼長度12m，考慮防護平臺，每組工字鋼接長2m。

⑷縱梁：縱梁采用I36b 工字鋼，單側(cè)布置為23 根，布置形式為底板、頂板區(qū)域7 根，間距60cm；單側(cè)腹板區(qū)域布置6 根，間距分別為30cm、50cm。單側(cè)翼緣板區(qū)域通長布置2 根外模支撐縱梁。支架順橋向兩側(cè)設(shè)行走平臺，平臺縱梁采用2 根I25b 工字鋼通長放置。

⑸底模：由于0 號塊底板處有支座預(yù)埋件、防落梁擋塊預(yù)埋件及墩梁固結(jié)鋼筋，且底模寬度為漸寬變化，墩頂處模板結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜，周轉(zhuǎn)利用率不高，故0 號塊底模采用竹膠板，方木支撐。

0 號塊支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。

2.2 支架安裝

為提高鋼管立柱底端約束能力，承臺施工時，在承臺內(nèi)每根立柱處按方案要求埋設(shè)8 根直徑φ25 錨固鋼筋，鋼筋埋深50cm，外露15cm 并設(shè)置螺紋。鋼管樁正式安裝前先進行鋼管下端承壓鋼板安裝，承壓鋼板與承臺表面留有2cm～3cm 間隙，利用自流平砂漿將鋼板與承臺頂面縫隙填筑密實。待自流平砂漿達到強度后方可將外漏螺栓利用雙螺母及墊板將鋼板緊固于承臺之上。支架立柱采用φ529×8mm 鋼管制作，在鋼構(gòu)件加工廠內(nèi)按設(shè)計加工完成后，運到現(xiàn)場采用25t 汽吊吊裝就位，鋼管底部與承臺的承壓鋼板焊接牢固。鋼管就位時采用2 臺經(jīng)緯儀在垂直方向切邊觀測垂直度，并輔以錘球觀測。

圖1 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計橫向立面圖

圖2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計縱向立面圖

圖3 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計平面布置圖

圖4 鋼管立柱布置平面圖

圖5 托架三維結(jié)構(gòu)圖

安裝就位的鋼管立柱需再次進行垂直度檢測及調(diào)整，確認垂直度合格后，按托架方案的設(shè)計位置焊接安裝[14 槽鋼剪刀撐及平聯(lián)。平聯(lián)及剪刀撐共設(shè)置兩組，第一組平聯(lián)高度位于墩柱側(cè)立柱頂端以下50cm 處，上下平聯(lián)間距1.5m，兩組平聯(lián)間距3.5m。鋼管安裝完成后，調(diào)整其頂面標高，并在鋼管立柱上開設(shè)30cm×30cm的“U”型槽口（見圖6），在槽口內(nèi)安裝雙拼I40 工字鋼作為橫梁，工字鋼橫梁與鋼管槽口采用鋼板焊接加固。由于鋼管立柱單根長度最大為13m，需對鋼管立柱進行接長，此環(huán)節(jié)在附近的鋼結(jié)構(gòu)加工廠內(nèi)進行。鋼管接長時，確保接長鋼管水平、同軸，接口面應(yīng)采用坡口焊接，并利用同直徑鋼管立柱管壁制作長寬均為20cm 的包板。鋼管立柱每個接頭等間距焊接4 塊包板。

圖6 樁頂U 型槽口大樣圖

橫梁上的底縱梁采用I36b 工字鋼，底縱梁在腹板下間距為30cm，底板下間距為60cm；縱梁上橫向按間距25cm 布設(shè)10cm×10cm 方木，0 號塊底模采用δ18mm竹膠板。因0 號塊底板沿橋向為變高度的斜面，故底縱梁I36b 工字鋼需順梁底斜置，在縱橫梁接觸處形成的三角形空隙采用三角鋼楔塊填塞，三角鋼楔塊與縱橫梁焊接牢固。

2.3 支架驗收

⑴在支架搭設(shè)施工過程中，分部安排專人進行巡視檢查指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)不符合施工方案和規(guī)范規(guī)程要求的，應(yīng)及時糾正，確保施工安全和質(zhì)量。

⑵嚴格驗收搭設(shè)完成的支架，并于顯眼處懸掛狀態(tài)標識牌（標識是否合格或待驗收等）；驗收合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序應(yīng)用。

⑶驗收時，重點檢查鋼管立柱的垂直度、各桿件搭接是否密貼、支架頂部高程控制、各種焊縫長度和質(zhì)量、構(gòu)件間是否嚴格按設(shè)計要求的方式焊接或聯(lián)結(jié)、整體承載是否均勻等[2]。

⑷完成0 號塊支架驗收后，填寫書面驗收記錄，并形成驗收結(jié)論；需要整改的，在整改結(jié)束后重新組織驗收，并將整改結(jié)果以書面資料和圖片形式向上一級主管部門反饋，形成閉環(huán)管理。

⑸按照行業(yè)和地方政府的政策法規(guī)以及建設(shè)、監(jiān)理等單位對于臨時支架的管理要求，在內(nèi)部驗收合格的基礎(chǔ)上，及時申請外部驗收，合格后方可進入下一道工序應(yīng)用。

3 支架預(yù)壓

考慮到構(gòu)件間存在連接縫隙及支架承載后的彈性變形，當0 號塊支架完成搭設(shè)并驗收后，必須進行預(yù)壓試驗，通過預(yù)壓使構(gòu)件間連接緊密，消除支架非彈性變形及地基塑性變形，同時測定支架的彈性變形，為控制底模搭設(shè)標高提供依據(jù)。預(yù)壓試驗也是檢驗支架承載能力、安全可靠性的最有效方法。

3.1 觀測點布置

由于梁體0 號塊采用支架進行澆筑，0 號塊底模安裝完成后，進行支架預(yù)壓，預(yù)壓部分為懸臂部分的梁體，墩頂部分的梁體支架不進行預(yù)壓。加載的荷載值為懸臂部分在施工時所需承受最大荷載的1.1 倍。

為掌握支架實際變形及承載情況，底模上布置6 排沉降監(jiān)測點，每排設(shè)4 個點位，進行底縱梁變形的量測；翼緣板布設(shè)7 排，每排2 處，以觀測翼緣板支架縱梁變形情況；在所有鋼管立柱的底部、頂部均布設(shè)觀測點，以獲得鋼管立柱在施工荷載作用下的實際彈性變形值。

3.2 預(yù)壓荷載的計算、預(yù)壓材料選擇

本梁體預(yù)壓材料采用自制的混凝土預(yù)制塊，單塊預(yù)壓塊尺寸1.5×1×0.85m，單塊預(yù)壓塊重2.93t。預(yù)壓塊應(yīng)較新，破損少，實際重量與理論重量相符合，誤差＜±1%。采用塔吊將預(yù)壓塊吊至支架上，按照要求將預(yù)制塊進行堆碼。

根據(jù)箱梁荷載縱向?qū)嶋H分布情況，支架處取墩外側(cè)箱梁3 處截面進行荷載計算，第1 處截面離墩中心2m；第2 處截面離墩中心3m；第3 處截面離墩中心7m。

加載的荷載值取所承受最大施工荷載的1.1 倍，即支架預(yù)壓施加的全部荷載=（梁體鋼筋砼重+模板及方木重+施工機具及人員荷載+模板桁式支架重）×1.1=（325.8+39+5+10）×1.1=417.8t。

預(yù)壓采用混凝土預(yù)制塊堆載，試驗前對施工時荷載的實際分布情況進行計算，混凝土塊按荷載的計算分布情況對應(yīng)擺放。

3.3 加載、卸載方案

按總荷載的60%→100%→110%分3 次逐級堆載：0→227.9t→379.8t→417.78t（每間隔6h 監(jiān)測一次沉降量，當連續(xù)2 次沉降量監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值＜2mm 后，可開始卸載）→379.8t→227.9t→0t[3]。

完成每級堆載并靜置1h 后，進行沉降監(jiān)測并做好沉降記錄；在堆載預(yù)壓試驗時，如出現(xiàn)異常響動、沉降值突然增加等不正常現(xiàn)象時，立即停止堆載，查明原因并采取有效措施后方可繼續(xù)堆載。

3.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)分級加、卸載后所得的實測數(shù)據(jù)，繪制各監(jiān)測點沉降變形曲線，并進行彈性變形的計算。支架通過預(yù)壓已消除地基塑性變形、支架構(gòu)件間隙及非彈性變形。卸載后支架的模板頂部的回彈量即為進行混凝土澆筑時支架的沉落量，故底模標高的調(diào)整值=設(shè)計底模標高+預(yù)拱度+預(yù)壓測定的回彈量。

4 結(jié)束語

本項目大跨度連續(xù)梁0 號段現(xiàn)澆支撐系統(tǒng)通過對支架方案進行比選，采用支架法進行施工具有顯著的綜合效益。輔以結(jié)構(gòu)承載驗算Midas Civil 軟件進行支架的科學(xué)設(shè)計，使支架方案具有安全性能力高、經(jīng)濟適用等優(yōu)點，并在施工時經(jīng)過嚴格的施工質(zhì)量控制及預(yù)壓試驗，拆模后梁體的線形良好，取得了預(yù)期的效果。