承插型盤扣式鋼管支架在現澆箱梁施工中的應用

吳海軍

(漳州市通順交通建設有限公司， 漳州 363000)

以往現澆混凝土箱梁施工常用碗扣式鋼管腳手架。 碗扣式腳手架僅有橫桿及立桿，構造加固措施只能采用剪刀撐等，支架的節點抗扭能力不足，結構間穩定度也較為不足，而且結構較為復雜，現場檢查人員檢查上碗扣時不能僅憑肉眼進行觀察，增加了檢查難度。 隨著科技的發展進步， 新型的盤扣式鋼管腳手架憑借穩定性及安全性更加優越的特點， 逐漸被應用到現澆箱梁施工中。 本文結合漳州市東環城路跨迎賓路互通主線橋現澆箱梁施工，從地基處理、支架搭設、壓載試驗3個方面介紹承插型盤扣式鋼管支架的設計與施工要點，以供同類工程參考。

1 工程概況

漳州市東環城路跨迎賓路互通主線橋上部采用等截面預應力鋼筋混凝土連續梁和全焊接等高度簡支鋼箱梁結構。 主線橋現澆混凝土箱梁共九聯30 跨，預應力混凝土箱梁結構形式為單箱六室截面， 標準段橋面寬34 m，底板寬27.2 m，箱室最大凈距3.7 m，梁高2.0 m，頂、底板厚25 cm，腹板厚50 cm；端橫梁寬1.8 m，中橫梁寬2.5 m。橋面橫坡通過半幅斷面繞路線中心線旋轉來實現。

2 支架方案的選擇

(1)根據以往的施工經驗，綜合考慮施工質量、支架基礎安全、施工成本及工期等因素，擬定搭設高度在12 m以內無軟弱下臥層的滿堂支架，搭設高度在12 m 以上及墩間有軟弱下臥層的采用鋼管立柱加貝雷梁支架。 本互通主線橋現澆箱梁施工結合水文地質、跨徑、結構形式、搭設高度等情況采用支架方案見表1。

(2)支架各種構配桿件的材質、型號規格及物理特性見表2。

表1 現澆箱梁結構及支架方案選擇匯總表

表2 構配件的材質及規格

3 基底處理

主線橋下為地面輔道， 按路基設計要求填筑至路床修整壓實， 再填筑15cm 砂碎石用18t 振動壓路機壓實，然后在砂碎石墊層上澆筑15cm 厚C20 混凝土面層。

為避免處理好的地基受水浸泡造成不均勻沉降，混凝土基礎頂面設置1.0%排水橫坡，并在基礎四周設置排水明溝，保證將地面水能順利排入城市排水系統內。

4 支架設計

4.1 設計計算方法

木質材料、 盤扣鋼管等成品構件采用容許應力法設計計算。

4.2 立桿承載力計算

以最不利工況中腹板為例， 腹板下立桿橫向間距Li=90 cm，縱向間距Le=120 cm，單根立桿承載的面積S=1.08 m2，根據《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程》JGJ231-2010 及 《建筑結構荷載規范》GB50009-2012 的規定，荷載標準值計算如下：

(1)模板及主次龍骨自重

G1=1.00 kN/m2×1.08 m2=1.08 kN

(2)支撐架體自重

(3)鋼筋及砼自重

G3=26 kN/m3×1.08 m2×2 m=56.16 kN

(4)施工人員及設備荷載

Q1=3.00 kN/m2×1.08 m2=3.24 kN

(5)振搗荷載

Q2=2.00 kN/m2×1.08 m2=2.16 kN

(6)風荷載

①風荷載標準值：

wk=μzμsw0=0.82×1.0×0.5=0.41 kN/m2

②風荷載作用下立桿荷載：

Q3=0.41×1.2×1.5=0.74 kN

③立桿段風荷載作用彎矩設計值：

(7)支架單立桿軸力設計值計算

①不組合風荷載時

N=1.2×(G1+G2+G3)+1.4×(Q1+Q2)=77.42 kN

②組合風荷載時

N=1.2×(G1+G2+G3)+0.9×1.4×(Q1+Q2+Q3)=77.60 kN

(8)立桿的穩定性驗算

①組合風荷載時立桿穩定性

②不組合風荷載立桿穩定性

經驗算可知， 立桿穩定性在不組合和組合風荷載的情況下均滿足要求。

4.3 支架布設

(1)支架自下而上設置：基礎墊層(混凝土滿鋪)→方木→盤扣式支架可調底座→盤扣式支架鋼管立桿→盤扣式支架可調托座→150H 型鋼橫分配梁→10# 槽鋼和10 cm×10 cm 方木縱向分配楞梁→膠合板底模， 構成支架體系。

(2)支架平面布置：端橫梁(包括連續墩中橫梁)立桿間距90 cm×90 cm (橫橋向×順橋向)， 腹板部位立桿間距90 cm×120 cm (橫橋向×順橋向)， 箱室部位立桿間距150 cm×120 cm (橫橋向×順橋向)， 翼板部位立桿間距150 cm×120 cm(橫橋向×順橋向)，立桿步距為150 cm。架體整體效果如圖1 所示，盤扣節點效果見圖2。

圖1 架體效果圖

圖2 支架盤扣節點

(3)模板支架設置掃地水平桿，作為掃地桿的水平桿離地高度小于550 mm，可調底座調節螺母離地高度不得大于300 mm。 當搭設高度超過8 m 的滿堂支架時，豎向斜桿應滿布設置，水平桿的步距不得大于150 cm，沿高度每隔5 個節段設置水平層斜桿或扣件式鋼管剪刀撐。 架體最頂層的水平桿步距應比標準步距縮小一個盤扣間距。

(4)施工人員上下通道：在每一聯兩端設上橋梯道，通道與箱梁支架分開搭設，并確保爬梯的搭設穩固與安全。爬梯搭設自上而下成Z 字型，每200 cm 高設一個休息平臺。 通道立桿采用盤扣式鋼管， 踏步采用成品式防滑鋼板。 梯道兩側加綠網。

(5)操作平臺：在翼板兩側向外各延伸安裝一排90 cm寬支架， 上鋪腳手板作為操作平臺， 平臺外側搭設高150 cm 防護欄并懸掛綠網。

5 支架預壓及觀測

5.1 試驗目的

支架搭設完畢后進行預壓試驗， 以檢驗支架及地基的強度和穩定性，消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形。

5.2 試驗方法

5.2.1 材料選取

預壓材料采用混凝土預制塊板， 規格尺寸以2000 mm×1000 mm×300 mm 和2000 mmm×500 mm×500 mm 為主。

5.2.2 測點布置及測量方法

(1)為了更好地體現觀測效果，使預壓效果能代表全橋的情況，選擇第五聯第一跨31 m 做為預壓跨，可以很好地代表整橋的情況。

(2)按照支架方案搭設盤扣式鋼管支架，支架頂利用頂托按設計梁體標高調平， 用吊車吊放材料對支架進行預壓，要求預制塊對稱堆放整齊，注意留出標高觀測點位置。 沿梁跨結構縱向每隔1/4 跨徑布置一個監測斷面，每個監測斷面上的監測點位于腹板下并應對稱布置， 每個斷面7 個測點。 支架沉降監測點在支架頂部和底部對應位置上分別布置(圖3)。

圖3 沉降觀測點布置示意

(3)成立觀測小組負責觀測，觀測精度按4 等水準測量控制。

5.2.3 荷載堆載及卸載

按照腹板、箱室、橫梁將梁體劃分為3 個預壓單元，每個預壓單元按該單元自重的110%對支架施加荷載，以達到預壓效果。 支架預壓按預壓單元荷載分3 級進行加載，分別為60%、80%、100%。 每級加載完，先停止下一級加載，并每間隔12 h 對支架沉降量進行監測。 當支架頂部監測點12 h 的沉降量平均值小于2 mm 時， 可進行下一級加載。 堆載所用的荷載需采用25 t 汽車吊運至箱梁模板上，但必須保證下放荷載時要輕放，不得沖撞底模，為防止預壓塊損壞底板模板，在模板上先鋪一層舊模板，并按照荷載配重圖均勻分層加載， 吊車將荷載運至底模上不得在同一處出現集中堆載。支架預壓可一次卸載，但應對稱、均衡、同步作業。

5.3 觀測要求

在加載前觀測測點的初始標高，并記錄下來，每級加載同時進行監測點的沉降觀測， 滿足要求時方可進行下一級加載。 滿載后每間隔24 h 應監測一次并記錄各監測點標高， 當各監測點最初24 h 的沉降量平均值小于1 mm 或最初72 h 的沉降量小于平均值小于5 mm 時，可進行支架卸載。 卸載6 h 后，再觀測監測點的標高，算出支架的彈性和非彈性變形量。

5.4 數據整理

根據試驗所測得的數據進行分析， 對本工程所設計的預應力現澆箱梁模板支架進行混凝土澆筑時產生的變形進行有效控制。 可依據變形量調整箱梁的底標高，實現混凝土澆筑完成后能達到設計所要求的梁底標高。 如發現立桿下沉比較明顯，需對地基處理進行加強，同時在立桿增加墊塊的厚度以及面積等有效措施來保證。

6 施工注意事項

(1)各種桿件拼裝前必須認真仔細地檢查每個桿件和扣件的完好性，對有損傷、變形等不合格的桿件和扣件堅決杜絕使用；

(2)采用全站儀在支架基底上進行放樣，按支架設計圖測放出立桿的位置控制點，支架長度、寬度、布設間距等必須滿足支架設計施工圖要求；

(3)支架搭設過程中不得隨意改變原設計、減少材料使用量、配件使用量或卸載。節點搭設不得混亂、顛倒?，F場確實需要改變搭設方式時， 必須經項目負責人或支架設計人員認可；

(4)支架搭設完成后混凝土澆筑前應由項目技術負責人組織模板支架設計及管理人員進行驗收， 符合專項施工方案后方可澆筑混凝土；

(5)支架拆除遵循先支后拆，后支先拆，從上而下的原則，不得上下雙層作業。拆除的腳手架用人工傳遞或吊機吊送，嚴禁隨意拋扔。

7 結語

現澆連續箱梁支架的設計與施工是整個現澆箱梁施工的一個非常重要的、基礎性的工藝環節。地基的承載力是否滿足要求，強度和穩定性是否符合要求，支架壓載試驗的數據是否準確、真實，這些環節將直接影響到施工安全和工程質量。經觀測，盤扣式支架在預壓及混凝土澆筑期間，基礎和架體總沉降量均小于3 mm，且未發現桿件歪斜變形現象。經濟效益方面，每聯箱梁承插型盤扣式腳手架比扣件式腳手架進度加快15 d，人工成本節約15%，且有提高的空間。

盤扣式腳手架具有承載力更大、 功能性強、 安全可靠、維修少、運輸方便、裝修便捷、省時省料、外形美觀、施工技術要求低等多種優點， 是目前橋梁上部現澆連續箱梁推廣使用且應用較多的一種支撐體系。 漳州市東環城路跨迎賓路互通主線橋現澆箱梁施工應用承插型盤扣式鋼管支架法的成功案例， 可為同類型橋跨結構施工提供經驗參考。