關于地鐵施工中現(xiàn)澆箱梁膺架施工方法的應用

摘要：本文結合某市地鐵線二標段現(xiàn)澆箱梁膺架施工方法實例，介紹了現(xiàn)澆箱梁膺架施工技術及施工控制要點，積累了鐵路施工過程中高架線上施工的經(jīng)驗，保證了工程施工的順利進行。

關鍵詞：施工關鍵技術分析;施工工藝分析;安全質量保證措施。

1.工程概況

武漢地鐵21號線二標段為高架線，本標段高架區(qū)間共有6段，橋梁下部結構基礎采用樁基礎，鉆孔樁樁徑有1.0m、1.25m、1.5m，最大樁長59m;矩形承臺;墩型有花瓶墩、T形墩、門式墩等，最大墩高23.15m。橋梁上部結構有連續(xù)梁、連續(xù)剛構、單/雙/三線簡支梁、四線道岔連續(xù)梁等，以雙線簡支梁為主。 本工程橋梁工程全部為現(xiàn)澆箱梁，預應力混凝土連續(xù)箱梁24聯(lián)，預應力混凝土簡支梁442跨，現(xiàn)澆箱梁數(shù)量大。

由于21號線二標段區(qū)間內地形地貌多為魚塘、藕塘、農(nóng)田菜地、水洼地、漢施公路北側路肩及綠化帶，且地下水位高，多處跨越鐵路、公路、河道等，簡支梁現(xiàn)澆支架如采用滿堂架，則地基處理量較大，且部分地段無法進行滿堂架施工，根據(jù)方案比選，本標段現(xiàn)澆簡支梁膺架主要選擇為墩梁支架，貝雷梁和鋼管柱支架施工。

2.施工關鍵技術

在確保工程質量標準的前提下，積極采用新技術、新工藝、新機具、新材料和新方法，作好勞力、物力、設備使用的總結和分析，二標段全線簡支箱梁采用膺架法施工形成“大平行 小流水”作業(yè)，均衡生產(chǎn)，保證高排架、高支模安全，加快工程進度，降本增效。

貝雷梁膺架現(xiàn)澆梁，計劃每個現(xiàn)澆梁作業(yè)面配備1套支架體系，每套支架體系采用3套膺架+2套底模+1套側模+1套內模配置。側模、底模模板采用定型鋼模板，內模采用木模板，翼緣板模板下設縱向滑軌，簡支梁連續(xù)澆注時，翼緣、側模模板下落后直接縱向滑移到下一孔跨就位澆注，每套支架體系間平行流水作業(yè)，三跨支架施工工況分別為搭設支架、預壓、混凝土梁體施工，施工綜合工效為15d/孔（混凝土張拉等強按不小于10d計）。

本段膺架法施工的后張法預應力混凝土簡支箱梁，采用φ609×16mm（局部用φ600～φ800螺旋焊管替代）鋼管立柱加“321”貝雷梁（不加強型）作箱梁底板支撐系統(tǒng)，原位現(xiàn)澆法施工工藝，底板、腹板與頂板一次性澆筑成型。其中，鋼管樁加貝雷梁法主要方案為：每孔箱梁設3個支點，每個支點一排φ609×16mm鋼管立柱，兩端支點設在兩側的承臺面上，中間支點固定在支架基礎上，最大跨度13.5m。每排鋼管立柱之間采用]16號槽鋼做剪刀撐焊接牢固，鋼管立柱上布設兩根Ⅰ56b號橫向工字鋼，工字鋼上布設15片321單層貝雷梁，貝雷梁間距450mm，腹板下布置4片，底板下布置3片，兩端翼緣各布置2片，貝雷梁上再布設20號的橫向工字鋼，間距為1000mm。

支架法施工時，每孔梁施工前進行預壓，以消除非彈性變形和檢測支架剛度、強度及穩(wěn)定性，預壓過程均進行沉降測量觀測。

3.施工工藝

3.1施工工藝流程

貝雷梁膺架施工工藝流程見下圖

3.2 基礎處理

武漢地鐵21號線二標段線路均為高架，采用樁基+承臺+墩身+箱梁結構型式。由于二標段線路經(jīng)過區(qū)域地形地貌形式多樣，有廠房、民房、河堤、河灘、河流、魚塘、沼澤地、菜地、農(nóng)田、水洼地、溝渠、漢施公路北側綠化帶等，且上跨河流、鐵路、公路等，地形起伏大，高差大。個別位置如漢施公路北側路基邊坡、綠化帶位置，垂直橋向高差達1～4m，由于武湖地區(qū)為長江一級階地，線路多次跨越河流、魚塘、沼澤地，地基多數(shù)為軟基。經(jīng)過驗算，膺架法跨中支點采用5根φ400預應力管樁及C25混凝土條形基礎進行加固，預應力管樁單根長度為18米，混凝土條形基礎尺寸為：長7.3m×寬1.5m×厚0.8m。詳見下圖跨中支點地基加固平面布置圖。

3.3 支架搭設

3.3.1支架布置

梁柱式支架布置示意圖見下圖。

每孔箱梁設3個支點，共3排鋼管立柱，兩端設在承臺面上，中間1排固定在支架基礎上，最大跨度13.5m，鋼管柱直徑為φ609×16mm（經(jīng)過計算，部分可用φ600～800螺旋焊管替代），每排布置3根，每排鋼管立柱之間采用]16號槽鋼焊接牢固，鋼管立柱上布設兩根45c號橫向工字鋼，工字鋼上布設15片單層兩片貝雷梁，貝雷梁間距450mm，腹板下布置4片，底板下布置3片，兩端翼緣各布置2片，貝雷梁上再布設Ⅰ20a號的橫向工字鋼，間距為1000mm。

3.3.2支架施工

（1）施工流程

中間支點條形基礎施工→鋼柱焊接施工→橫橋向工字鋼安裝及焊接→貝雷架安裝→橫向分配梁安裝→模板安裝

（2）條形基礎施工

根據(jù)設計平面圖，用全站儀及鋼尺放出條形基礎位置，用錘擊樁機或靜壓樁機打入φ400PHC管樁至設計高程，達到設計承載力，再用挖掘機開挖基礎至設計標高，基底碾壓密實，進行支模，鋼筋綁扎，C25砼澆筑。強度達到80%后方能進行鋼柱安裝，要求混凝土頂面平整。

鋼管立柱施工

立柱采用φ609mm鋼管，壁厚16mm，安裝采用25T汽車吊，專人指揮操作。

（3）Ⅰ56b雙拼工字鋼梁安裝

鋼管立柱頂部安裝沙箱，用來落架及調節(jié)高度。

雙拼工字鋼與沙箱頂固定在一起，使用1cm厚鋼板加工成倒“L”型連接件將兩者焊接在一起。雙拼工字鋼梁安裝過程中應保證水平，各排高度應統(tǒng)一，保證貝雷梁與其接觸各點不懸空，受力均勻。

（4）貝雷架安裝

先將貝雷架在地面上拼裝分組連接好，在橫橋向工字鋼上用紅油漆標出貝雷架位置，用汽車吊將已聯(lián)接好的貝雷架按照先中間后兩邊的順序吊裝到位。

單組貝雷架吊裝時必須設置兩個起吊點，并且等距離分布，保持吊裝過程中貝雷梁平衡，以避免吊裝過程中產(chǎn)生扭曲應力。貝雷架全部架設完畢后鋪設橫向分配梁。

（5）支架搭設要點

鋼管立柱支架搭設時，必須保證縱、橫成線，做到橫平豎直。橫向桿件要扣緊，不移動。為加強支架整體穩(wěn)定性，要將鋼管樁進行橫向連接，靠近橋墩的鋼管樁與預埋在橋墩內的連接件要可靠焊接，跨中位置的鋼管樁用槽鋼進行橫向連接成排。

鋼管樁頂安裝沙箱，沙箱頂部鋪設工字鋼，工字鋼上鋪貝雷梁，貝雷梁頂再鋪設工字鋼橫向分配梁，支架搭設寬度要超出梁頂設計寬度兩側各0.5m作為施工工作平臺。

3.4支架預壓及預拱度設置

3.4.1堆載預壓方案簡述

為保證箱梁砼結構的質量，貝雷架搭設完畢鋪設模板后必須進行預壓處理，以消除支架、支撐和模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，同時取得支架及地基的彈性變形的實際數(shù)值，作為梁體立模的預拱值數(shù)據(jù)設置的參考。

預壓方法依據(jù)箱梁砼重量分布情況，在搭好的支架上的堆放與梁跨荷載等重的預壓塊，預壓時間視膺架變形量定，膺架變形穩(wěn)定后48小時后卸載。

預壓后調整模板，預拱度設置要考慮模板與骨架間的間隙。

30m簡支箱梁混凝土的自重為440.2噸，模板考慮60t，分配梁10t，貝雷梁40.5t施工荷載1.5KN/m2，混凝土振搗荷載2.0KN/m2，要在橫斷面上模擬箱梁的實際載荷分布，模擬堆載試驗選用的材料應具有計量準確、比重大、質地均勻、方便運輸和吊裝等特點，在綜合考慮以上特點及結合現(xiàn)場實際情況的基礎上，選用砂袋預壓。

試驗程序與步驟流程：試驗準備（技術交底、施工組織等）→地基處理→支架搭設→分配梁布置→預壓前支架全面自檢→觀測點標記布設→分級加載→觀測讀數(shù)、記錄→終值靜置→觀測、分析數(shù)據(jù)，確定是否繼續(xù)下一級堆載預壓→全面檢查→卸載→觀測結果整理、分析→梁體施工。

3.4.2預壓荷載

設計圖紙規(guī)定預壓荷載為1.1倍，預壓荷載包括箱梁鋼筋混凝土自重、模板自重、貝雷梁及分配梁自重，施工荷載及振搗荷載。為了準確模擬梁體重量，進行分解計算。在加載預壓過程中，根據(jù)不同部位梁體自重進行相應重量的預壓，并進行變形觀測。

3.4.3支架卸載

卸載順序：支架卸載時仍采用分級方式進行，按照加載相反的順序進行卸載。首先卸載進行超載預壓的10%的部分，再卸載頂板混凝土重量，然后卸載腹板重量，最后卸載底板重量。

每卸下一級載荷，均對所有測點進行一次測量，并作詳細記錄，在數(shù)據(jù)分析時與加載時的撓度進行比較。

3.4.4觀測點布置及沉降觀測

觀測點布置：

縱橋向有五個斷面：跨端2米、1/4跨、1/2跨、3/4跨和跨端2米，從小里程到大里程方向，為I、II、III、IV、V斷面;每個斷面有七個點，分別為翼緣底、腹板頂、底板底兩側、底板中間相對應下分配梁位置，順著線路前進方向，從左往右，為1～7號點。共35個點。具體點位布置如下圖所示：

分配梁上共設測點35個，觀測支架變形。觀測時由工區(qū)測量隊量，用自動安平水準儀測設。

變形觀測：

觀測采用高精度水準測量儀和毫米塔尺進行觀測變形。為減小人為觀測誤差，應定人、定儀器觀測，觀測時間選擇在早晨或傍晚，避免在強光、高溫時進行。

加載前測量地基和支架原始標高，每級加載完成靜載后分別測設支架和地基的沉降量和支架變形量，做好記錄。滿載后，連續(xù)兩天觀測，每天四次，直到48小時內累計沉降不超過2mm為止，可認為穩(wěn)定。

卸載的按加載的相反順序進行，每級卸載后均靜載后分別測設支架和地基的恢復量，做好記錄，當卸載完成后，靜置24小時后，每6小時觀測一次，連續(xù)四次變形觀測的累積變形不大于2mm時即可認為穩(wěn)定。

預壓時應注意測量支架的沉降量，并觀測其沉降變化是否穩(wěn)定。待沉降停止后，根據(jù)觀測的數(shù)據(jù)計算出底模應設置的預拱度值調整底模。

數(shù)據(jù)整理：

為準確設置施工預拱度，指導今后其余各跨支架預拱度的設置，根據(jù)預壓卸載前后的實際測量的高程變化，確定支架的彈性變形和非彈性變形值。

a.荷載作用變形量計算

加載前的初始讀數(shù)-滿載穩(wěn)定后的終讀數(shù)=總變形量

加載前的初始讀數(shù)-空載穩(wěn)定后的終讀數(shù)=非彈性變形量

總變形量-非彈性變形量=彈性變形量

b.數(shù)據(jù)處理

以變形量為縱軸Y，以觀測間隔時間為橫軸T，繪制不同點的變形速率圖。以梁水平縱向為X軸，以不同點的彈性變形量為Y軸，連接各點繪制出梁的縱向彈性變形曲線。

3.4.5預拱度設置

考慮到在支架上澆筑混凝土、施工及拆架后，上部結構要發(fā)生一定的下沉，產(chǎn)生一定的撓度，施工時采取預留預拱度控制，預拱度主要考慮以下因素：

a.上部結構及荷載作用產(chǎn)生的豎向撓度δ1。

b.支架在荷載作用下的彈性壓縮δ2。（通過預壓測量）

c.支架在荷載作用下的非彈性壓縮δ3。（通過預壓消除）

d.支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷δ4。（通過預壓消除）

預拱度根據(jù)上述計算之和確定最大值，設于跨中，其它各點按二次拋物線公式y(tǒng)=f撓×（L-x）/L2計算分配確定。

e.箱梁預拱度值見下表

依據(jù)預壓得到的數(shù)據(jù)結合預拱度值進行膺架標高調整并驗收，至此現(xiàn)澆箱梁膺架搭設施工全部完成。

膺架調整驗收完成后進行箱涵側模支座安裝、鋼筋制安、預應力筋安裝、內模安裝、混凝土澆筑養(yǎng)護、預應力筋張拉、孔道壓漿封錨、模板拆除及支架拆除等工作。

4.貝雷梁支架質量保證措施

①鋼管材料、力學性能必須符合國家現(xiàn)行標準的有關規(guī)定。重點檢查鋼管外徑、壁厚、端面等的偏差，應分別符合《安全技術規(guī)范》有關規(guī)定。

②做好導線控制樁、結構物定位樁、水準基點等復測工作，確保施工放線的準確性。

③進場的鋼柱需進行抽檢，檢查順直度及銹蝕情況，有凹痕、彎曲或銹蝕嚴重的不得使用。鋼管厚度不得小于計算書規(guī)定的鋼管厚度。鋼管厚度不合要求的不得使用。

④立鋼柱樁過程中，嚴格控制垂直度。每根立柱端頭需焊接法蘭盤，加大受力面積。焊接時要保證焊縫飽滿，并采用四塊10*20*10厚鋼板做加勁板焊接。

⑤工字鋼梁焊接時要做到工字鋼表面平整以便與貝雷架接觸緊密。

⑥強化箱梁膺架施工調度指揮與協(xié)調工作，采取垂直管理，嚴密組織施工，精心安排工序，提高決策效率和工作效率。同時，設立應急管理程序，保障各種不利工況下的箱梁工作。

5.安全保證措施

5.1高空作業(yè)安全保證措施

①按照施工方案中制定的各項技術措施，組織工程施工，不得簡化施工工序、減弱防護措施，對支撐、腳手架等按要求架立，不得違章作業(yè)。

②設立專職安全員，并建立值班制度，施工作業(yè)過程中全程進行安全值班，及時糾正和消除施工中出現(xiàn)的不安全苗頭。

③高空作業(yè)要嚴格按照規(guī)范和安全作業(yè)規(guī)則配戴安全帽、安全帶、設置安全網(wǎng)，大風、大雨、大霧等不良氣候條件下不得進行高空作業(yè)。

④高空吊裝作業(yè)施工嚴格按安全規(guī)則進行施工，吊裝作業(yè)前需專職安全人員進行吊裝檢查并開具吊裝令，吊裝時吊車附近嚴禁人員機械進入停留，并設立明顯的作業(yè)和禁入標志。各種起重系統(tǒng)、要派專人經(jīng)常檢查保養(yǎng)。

⑤嚴禁機電設備帶病運轉或超負荷作業(yè)，夜間作業(yè)時有足夠的照明設施，工作視線不清時不作業(yè)。

⑥從事高空作業(yè)的人員，開工前和施工中定期進行體檢，凡患有恐高癥等不適應高空作業(yè)的人員，嚴禁從事墩上工作。

⑦嚴禁酒后登高作業(yè)。高空作業(yè)人員必須戴安全帽、系安全帶、穿防滑靴，施工人員所持工具必須用繩掛在工具欄內，防止墜落傷人。

⑧懸空高處作業(yè)必須設有可靠的安全防護措施。懸空高處作業(yè)包括：在開放型結構上施工，如高處搭設腳手架等;在無防護的邊緣上作業(yè);在受限制的高處或不穩(wěn)定的高處作業(yè);在沒有立足點或沒有牢靠立足點的地方作業(yè)等。

⑨高處作業(yè)所用的梯子不得缺檔和墊高，同一架梯子不得二人同時上下，在通道處（或平臺）使用梯子應設置圍欄。

⑩高處作業(yè)與地面聯(lián)系，應有專人負責或配有通訊設備。運送人員和物件的吊籠，應有可靠的安全裝置，嚴禁乘坐運送物件的吊欄。

5.2用電安全保障措施

加強場地內外的電力設施管理和規(guī)劃，在臨時工程施工中，與當?shù)仉娏Α㈦娪嵅块T取得聯(lián)系，了解電力、電訊線路及地下電纜的位置、走向，積極做好電纜和光纜的保護工作，確保電力、電訊設施的安全。

按施工現(xiàn)場臨時用電的施工組織設計，按《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》的要求進行設計、驗收和檢查，進行安全技術交底，建立、健全安全用電管理制度，嚴格落實“防止誤觸帶電體、防止漏電、實行安全電壓”三項技術措施。

5.3夜間施工安全保障措施

保證夜間施工照明設施的完備，各作業(yè)面配備足夠的照明，并確保照明電路的良好運行。對夜間施工人員經(jīng)常進行教育，提高夜間施工的安全意識，避免產(chǎn)生麻痹大意的思想。

5.4防洪安全保障措施

加強組織領導，有針對性的進行抗洪防汛安全教育，提高廣大職工的抗洪防汛意識和警覺性。汛期到來之前，開展抗洪防汛大檢查，重點檢查抗洪防汛方案是否可行，職工住房環(huán)境、設備停放地點、材料儲存場所等是否安全可靠，排水、防水設施是否齊備等。

施工現(xiàn)場合理布置，制定防汛、防洪預案，以防萬一，確保人員安全。汛期到來之前，防汛器材、防雨材料、防護用品、抽排水設備等材料備足，配備發(fā)電機確保供電，以防汛期交通受阻，影響工程正常施工。與當?shù)貧庀蟛块T保持聯(lián)系，掌握氣象動態(tài)，及時了解汛情，以便做好整體工作安排和防雨防汛工作。

6.文明施工及環(huán)境保護措施

6.1文明施工措施

①修建的臨時生產(chǎn)、生活房屋，如辦公室、宿舍、料庫等房屋排列整齊，統(tǒng)一規(guī)劃，生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)分區(qū)布置，按區(qū)設置圍墻、配置門衛(wèi)。

②生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)人行道路、運輸便道兩側安裝照明路燈，各交叉路口安裝指示牌。

③積極開展文明施工窗口達標活動，施工現(xiàn)場排水系統(tǒng)完善，材料機具堆放整齊并標識。

④施工現(xiàn)場做到掛牌施工、管理人員佩卡上崗，各種材料堆放整齊，生活設施清潔文明。

⑤采取防疫措施，配備必要的醫(yī)藥用品、消毒、測溫、通風等設施、設備，加強疫情防控工作，建立流動人員登記制度，信息報告制度，與當?shù)胤酪卟块T取得聯(lián)系，做好各項防范措施。

6.2環(huán)境保護措施

本工程施工作業(yè)戰(zhàn)線較長，為保護生態(tài)環(huán)境，防止水土流失，施工場地應做到全面規(guī)劃，合理布局，為全體施工人員創(chuàng)造一個清潔的生活勞動環(huán)境。在施工中，嚴格執(zhí)行國家及地方政府頒布的有關環(huán)境保護，水土保持的法規(guī)、方針、政策和法令。接受監(jiān)理工程師、業(yè)主及政府的監(jiān)督、檢查，認真按照監(jiān)理工程師的指令辦事。針對現(xiàn)場實際情況，主要采取以下環(huán)境保護措施：

①廢水排放、廢棄物的清除及生產(chǎn)、生活環(huán)境的空氣污染

施工廢水采用沉淀池或藥物凈化后排放。生活營區(qū)廁所設化糞池，生活污水和化糞池的污水按照環(huán)保要求進行處理，防止對周圍環(huán)境的污染。生活垃圾運至環(huán)保部門指定處掩埋。施工便道經(jīng)常灑水，防止車輛通過時塵土飛揚。

②噪聲控制

遵守《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》并依據(jù)《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標準》合理安排工作人員輪流操作機械，減少接觸高噪聲的時間或穿插安排高噪聲的工作。對距噪聲源較近的施工人員，按規(guī)定配備防護用品。注意對機械的經(jīng)常性保養(yǎng)，盡量使其噪聲降低到最低水平。將生活區(qū)布置在離噪聲源較遠的地方，保持施工人員的休息環(huán)境，切實保護參加施工人員的健康。施工場地周圍按規(guī)定砌筑隔音墻，防止噪聲擾民。

由于21號線二標段區(qū)間內地形復雜、地質較差等原因，現(xiàn)澆箱梁采取墩梁支架膺架法施工很大程度上節(jié)約了地基處理的費用，也加快了施工進度，更能保障施工的安全與質量。除此之外施工過程中我們還靈活采用膺架與滿堂架結合的方式，更好的保障現(xiàn)場的施工。

科學技術是第一生產(chǎn)力，掌握和完善好每一項施工技術，是我們新一代建設者的追求，也是新時代賦予我們的責任和使命。在今后的工作中，我將繼續(xù)加強自身的修養(yǎng)和學習，努力提高個人的專業(yè)技術水平和業(yè)務能力，運用所學知識不斷努力探索，成為一名優(yōu)秀的、具備中級工程師職稱的市政、公路與水利水電等工程的專業(yè)技術人員，為中國水利水電第八工程局有限公司的發(fā)展貢獻自己的一份力量。

作者簡介：唐凱林;出生年月：1977.10;性別：男;民族：漢;籍貫：湖南省武岡市;學歷（位）：研究生;碩士學位;職稱：高級工程師;研究方向：地鐵工程。