某立交橋梁上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆箱梁模板支架設(shè)計(jì)方案探討

林清山

（福建路通工程管理有限公司，莆田 351100）

1 橋梁概況

某立交橋位于山區(qū)， 橋位處地形起伏較大，全橋?yàn)槠呗?lián)現(xiàn)澆箱梁橋，平面線形呈“S”形。 橋梁全長(zhǎng)430.6 m，橋跨布置為3×23 m+3×18 m+（18+18.6+18）m+（24+34+24）m+3（3×19 m）；跨徑19 m 以下為普通鋼筋混凝土橋，跨徑23 m 以上為預(yù)應(yīng)力混凝土橋；橋面縱坡0.6%～3.8%，最大橫坡5.0%。 上部結(jié)構(gòu)箱梁為單箱兩室， 頂板寬度為10.5 m， 底板寬度為7.5 m。 梁高除第四聯(lián)高2.2 m 外，其余均為1.4 m；聯(lián)端支點(diǎn)設(shè)1.0 m 厚橫梁， 聯(lián)中間墩頂設(shè)2.0 m 厚橫梁，跨中設(shè)0.5 m 厚橫隔板。

該橋下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩、板式墩、柱式臺(tái)，基礎(chǔ)為鉆、挖孔灌注樁，橋墩高度多為20～30 m，最高46.7 m；橋梁跨越山谷、現(xiàn)有道路，如圖1 所示。

圖1 立交橋橋型布置圖

2 橋梁上部結(jié)構(gòu)組合模板支架設(shè)計(jì)方案

目前公路橋梁現(xiàn)澆模板支架常用的設(shè)備有滿堂式支架（通常稱(chēng)為“鋼管腳手架”）、鋼管立柱+貝雷梁支架；此2 類(lèi)支架材料來(lái)源廣、組合靈活、裝拆方便、周轉(zhuǎn)率高。本橋地形復(fù)雜，結(jié)構(gòu)多樣，采用這2種支架較合適。 根據(jù)2 種設(shè)備的特性及橋梁施工特點(diǎn)，結(jié)合橋梁的具體情況，對(duì)模板支架的構(gòu)造、穩(wěn)定等進(jìn)行了分析比較。

橋梁的模板支架設(shè)計(jì)難度在于橋墩高度大，大部分在30 m 左右；橋梁在彎道上，縱橫坡度變化復(fù)雜，最大縱坡3.8%、橫坡5.0%，合成坡度大于6%。一方面，由于橋墩高度大于24 m，不宜全部采用滿堂式“腳手架”[1]。 相對(duì)于房建，在橋梁施工中，支架為“相對(duì)獨(dú)立無(wú)聯(lián)系構(gòu)件”，即沒(méi)有“連墻件”，且荷載比房建大很多，因此高度應(yīng)小于24 m，高寬比宜小于2[2]。另一方面，本橋梁橫坡度較大，若采用貝雷梁，則貝雷梁需橫向傾斜設(shè)置，使貝雷梁產(chǎn)生一個(gè)近似于橫坡度比例的橫向力作用于貝雷梁的頂面，易導(dǎo)致貝雷梁橫向失穩(wěn)[3]。

經(jīng)過(guò)分析比較，確定采用組合式支架。 即：支架下層采用貝雷梁做主梁，用大鋼管（φ529 mm）做支墩；貝雷梁頂面設(shè)置滿堂式腳手架支架，用于調(diào)整梁底橫坡及縱坡。 貝雷梁保持鉛直狀態(tài)，使之受力明確，滿堂式支架用于調(diào)整縱橫坡度。 支架方案如圖2 所示。

具體方案為：貝雷梁采用單層，跨徑原則上不大于18 m[4]，大于18 m 者（第一聯(lián)、第四聯(lián)）跨中設(shè)置鋼管立柱支墩。 貝雷梁主梁頂面采用滿堂式“承插型盤(pán)扣式鋼管腳手架”， 架體高度控制在5 m 以內(nèi)。 由于滿堂式支架可以調(diào)整高度，支墩頂面則不設(shè)置卸模裝置，可取消“砂筒”或“砂箱”。 為避免立桿承受水平力及便于外側(cè)腹板、 翼緣板支架制作，滿堂支架高度與梁底平齊，翼緣板、外側(cè)腹板支架統(tǒng)一采用型鋼專(zhuān)門(mén)制作，如圖3 所示。

3 模板支架細(xì)節(jié)構(gòu)造及施工工藝

3.1 模板支架細(xì)節(jié)構(gòu)造

（1）支架基礎(chǔ)

本工程位于山區(qū)，地形起伏大，但是地質(zhì)情況較好，因此支架支墩基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形擴(kuò)大基礎(chǔ)，根據(jù)“地基梁”簡(jiǎn)化反算確定尺寸及配筋。 跨間支墩基礎(chǔ)高度原則上設(shè)置1000 mm 高度， 縱向、橫向尺寸比立柱鋼管每側(cè)大600 mm； 橋墩側(cè)設(shè)置立柱的橋墩有承臺(tái)者， 立柱直接設(shè)置在承臺(tái)上，承臺(tái)頂面需預(yù)埋鋼筋網(wǎng)及鋼板底座。

（2）支墩

支墩分2 種情況， 一是支架跨徑大于18 m 時(shí)中間設(shè)置鋼管支墩，支墩縱向原則上采用2 排，間距3 m，橫向根據(jù)計(jì)算，大多采用3 根φ529 厚度10 mm焊接鋼管；二是各聯(lián)交界墩兩側(cè)考慮兩聯(lián)分2 次澆筑混凝土?xí)r橋墩不允許單側(cè)受力，則在橋墩兩側(cè)設(shè)置鋼管立柱，以承受不平衡荷載，保證橋墩不受偏心力。

（3）牛腿

因橋墩較高， 在各聯(lián)中間橋墩兩側(cè)設(shè)置 “牛腿”，而不用鋼管立柱，避免鋼管立柱高度大而導(dǎo)致穩(wěn)定性差，且可節(jié)省鋼管及基礎(chǔ)。 牛腿若采用預(yù)埋鋼板再電焊，高空作業(yè)量大，且現(xiàn)場(chǎng)豎焊不易保證質(zhì)量，因此牛腿采用預(yù)留孔，孔內(nèi)穿工字鋼，拆除工字鋼后填塞預(yù)留孔。 預(yù)留孔在孔底外側(cè)預(yù)埋厚度10 mm 鋼板，孔內(nèi)設(shè)置2H250 縱向工字鋼，用以擱置橫梁工字鋼（或貝雷梁）。

（4）橫梁

橫梁有2 種形式， 一種為跨中支墩， 采用2H450 工字鋼；另一種在橋墩牛腿上采用貝雷梁做橫梁；考慮部分受力點(diǎn)不在貝雷梁結(jié)點(diǎn)，則在上弦桿設(shè)置“加強(qiáng)弦桿”，以減小弦桿附加應(yīng)力。

（5）模板主梁

模板縱向主要受力結(jié)構(gòu)采用單層貝雷梁。 主梁貝雷梁在箱梁梁肋處設(shè)置3 排，其余根據(jù)構(gòu)造需要設(shè)2 排，即全斷面設(shè)7 組共17 排貝雷梁，經(jīng)計(jì)算，混凝土及模板自重、施工荷載總和為25.3 kN/m2，貝雷梁強(qiáng)度、剛度均能滿足要求。

（6）坡度調(diào)整設(shè)施——滿堂式支架

因本工程縱橫坡度大，為了方便模板縱橫坡度調(diào)整及支架搭設(shè)，根據(jù)承插型盤(pán)扣式腳手架配件尺寸，滿堂支架步距設(shè)置為1500 mm，以便于桿件拼裝；當(dāng)坡度不夠調(diào)整時(shí)，接1 根長(zhǎng)600 mm 或900 mm鋼管立桿。 支架立桿縱向間距1200 mm，橫隔板或橫梁處間距設(shè)置900 mm； 立桿橫向間距在腹板處設(shè)600 mm，其余900 mm。

（7）模板

因箱梁外形尺寸大都為曲線，因此模板采用竹膠板，分配梁采用120 mm 槽鋼，楞木采用60×60 方鋼。 翼緣板采用角鋼制作支架；內(nèi)模采用碗扣式支架、竹膠板做模板。

3.2 模板支架施工工藝

3.2.1 模板支架施工

（1）支架基礎(chǔ)

根據(jù)計(jì)算的地基承載力要求，開(kāi)挖后做承載力檢測(cè)，按常規(guī)方法施工。

（2）支墩、牛腿及橫梁施工

支墩高度比較大， 因此施工時(shí)采取分節(jié)拼裝，每節(jié)電焊完斜撐、橫撐再接高上一層，每節(jié)高度原則上按6 m 設(shè)置斜撐、橫撐。

牛腿若按正常施工， 工字鋼將不易竄入預(yù)留孔，因此，施工時(shí)將工字鋼用泡沫包裹預(yù)先安裝在孔內(nèi)，拆除時(shí)用吊機(jī)拖拽即可拆除。 部分兩側(cè)高度不一致的牛腿， 則將其埋設(shè)在混凝土內(nèi)不予拆除，待支架拆除后割除，再進(jìn)行防銹處理。

橫梁工字鋼（或貝雷梁）每組2 根（或2 排）在地面拼裝成組，再用汽車(chē)吊安裝。

（3）主梁——貝雷梁安裝

貝雷梁最大跨徑18 m，安裝時(shí)采用分組在地面拼裝，即箱梁腹板下3 排一組，其他位置2 排一組，最大重量不足60 kN，用汽車(chē)吊逐組吊裝。

（4）模板安裝

工藝流程為：先安裝底模、外模、翼緣板模板→支架預(yù)壓并調(diào)整標(biāo)高、預(yù)拱度→安裝底板、腹板鋼筋（含預(yù)應(yīng)力管道）→安裝內(nèi)模支架及模板（內(nèi)模底板倒角外接長(zhǎng)500 mm，內(nèi)模頂板縱向預(yù)留600 mm模板待底板混凝土澆筑完安裝）→澆筑底板、 腹板混凝土→安裝頂板預(yù)留模板、頂板鋼筋(部分頂板鋼筋及預(yù)應(yīng)力錨下、齒塊鋼筋可先行安裝)→澆筑頂板混凝土。

考慮本項(xiàng)目地形等條件比較復(fù)雜，澆筑一次混凝土準(zhǔn)備工作、清理現(xiàn)場(chǎng)、等待強(qiáng)度等工作量大、時(shí)間長(zhǎng)，因此箱梁混凝土采用一次澆筑一聯(lián)，即橫截面底板、腹板、頂板混凝土一次性澆筑。 另外，內(nèi)模支架也需一次性安裝。 原則上支架應(yīng)在模板安裝前預(yù)壓，但考慮預(yù)壓方便，可將外模先安裝再預(yù)壓，預(yù)壓后再調(diào)整標(biāo)高。

3.2.2 支架預(yù)壓

本橋雖然跨徑不大， 但搭設(shè)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且貝雷梁存在幾何變形， 因此支架按逐聯(lián)進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形， 并依據(jù)預(yù)壓結(jié)果設(shè)置預(yù)拱度等。 因支架存在較大坡度，不能采用“水袋”預(yù)壓，實(shí)際施工時(shí)采用“砂袋”預(yù)壓，預(yù)壓重量為施工荷載的1.10 倍， 分3 級(jí)加載。 加載依次為預(yù)壓荷載值的60%、80%、100%。 加載程序、位置及數(shù)據(jù)整理參照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。

3.2.3 混凝土澆筑

本橋混凝土澆筑難度在于全斷面一次性施工，關(guān)鍵工藝是腹板底部混凝土的密實(shí)性。 澆筑時(shí)一般先從腹板倒入混凝土，往底板推出混凝土，但是本橋一次性澆筑箱內(nèi)操作比較困難， 因此應(yīng)特別關(guān)注底板混凝土“推出”，在推出一定量后，則應(yīng)從底板灌注，以避免腹板混凝土流出太遠(yuǎn)產(chǎn)生離析。本橋橫向?qū)挾刃。瑑蓚?cè)可同時(shí)澆筑。縱向一般情況依照從第一跨每跨支架跨中先澆筑，分層、臺(tái)階式往前推進(jìn)；橋跨及支架跨徑較小，縱向澆筑次序容易控制。

混凝土的質(zhì)量，與模板支架關(guān)系密切。澆筑前必須嚴(yán)格檢查滿堂支架的頂托、底座是否存在脫空等現(xiàn)象，澆筑過(guò)程應(yīng)采取設(shè)置垂線的方式，隨時(shí)觀測(cè)模板支架沉降情況，一旦發(fā)生異常應(yīng)及時(shí)處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程已于2020 年12 月建成通車(chē)。 本項(xiàng)目提出了組合支架方案， 克服了各類(lèi)支架的不足之處，有效解決了支架高度超過(guò)40 m，縱橫合成坡度較大的問(wèn)題，能夠保證支架安全穩(wěn)定，減少高空作業(yè)，施工操作簡(jiǎn)便，較大程度地保證了施工安全。

橋梁現(xiàn)澆支架雖然已是成熟的技術(shù)工藝，但如果未能因地制宜采用合適的支架方案，或者設(shè)計(jì)支架時(shí)未考慮周全， 極易產(chǎn)生安全問(wèn)題甚至安全事故。 筆者通過(guò)實(shí)踐，總結(jié)出以下主要原則：

（1）橋梁工程滿堂式模板支架應(yīng)注意與建筑行業(yè)無(wú)“連墻件”的差別，原則上高寬比宜小于2，高度應(yīng)不超過(guò)24 m。

（2）貝雷梁支架應(yīng)使其橫截面鉛直，不得傾斜設(shè)置； 跨徑宜盡量避免采用危險(xiǎn)性較大的18 m 以上跨徑[4]。

（3）在彎、坡、斜橋、高度大于24 m 時(shí)，可優(yōu)先考慮采用組合模板支架。