山嶺重丘區現澆箱梁模板支撐體系施工技術探析

吳 濤 （中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

0 引言

隨著我國經濟的快速發展，人民對出行方便的迫切需求，“一帶一路”工程不斷深入，高速公路項目也在偏遠的山嶺地區修建。在高速公路匝道橋處往往具有轉彎半徑小的特點，因此為提高上部結構的整體穩定性以及減少自重，設計方案多為現澆箱梁。本文將結合云南省某在建高速互通匝道橋現澆箱梁施工，作出介紹。

1 工程概況

該匝道橋為單幅式橋梁，起訖里程樁號為DK0+138.521～DK0+368.628，橋梁中心樁號DK0+253.574，橋梁采用預應力現澆箱梁+預應力T梁布置，跨徑總長為230.107m，0#墩接主線，8#墩接C匝道2號橋。

全橋共 2 聯：（27.107+2×28+27）+4×30m，上部第一聯采用預應力混凝土單箱單室現澆箱梁，最大墩高32m。底寬 5.5～5.559m，兩 側 懸 臂 1.75～1.77m，梁高1.8m，箱梁總寬9m。箱梁腹板等高鉛垂，頂、底板傾斜，橋面橫坡由頂板傾斜形成；頂板厚度0.25～0.45m；底板厚度0.22～0.42m；腹板厚度0.5m～0.7m。支點處均設置橫隔梁，端橫梁寬1.5m，中橫梁寬2m，均為鋼筋混凝土構件，下部結構橋墩采用雙柱式圓柱墩，橋墩采用樁基礎。

圖1 匝道橋橋型布置圖

圖2 支架體系布置縱斷面圖

2 支撐體系選擇

目前現澆箱梁施工模板支撐體系常采用滿堂支架法，滿堂支架具有周轉次數多、周轉時間短、輔助設備少、減少人力物資的浪費等優點，但間距小對施工地形要求高，為了保證支架整體性，需在平坦的平臺上進行搭設。

個舊南互通匝道橋橋址區山體斜坡較陡，覆蓋層廣布，橫跨溝谷，高差較大，地形坡度大，不適宜滿堂支架的搭設，柱梁組合式支架立柱間距大，利于適應地形，因此根據地形、支架高度、跨度及箱梁的形式，選定采用柱梁組合式支架。

柱梁組合式支架：支架下部采用跨中搭設Φ610壁厚10mm鋼管立柱，柱頂采用II56雙拼工字鋼作主橫梁，主橫梁頂設置1.5×3m貝雷片作縱向主分配梁，貝雷片上設置II32雙拼工字鋼作次橫梁，次橫梁上用Φ159壁厚5mm鋼管支架系統，Φ159鋼管上設置頂托絲桿調整梁底縱、橫坡度，頂托絲桿上設置I20工字鋼作為橫梁，14×14cm方木放置在I20工字鋼上形成支架平臺。如橋下凈空不高時（10m以下），可直接采用Φ 159壁厚5mm鋼管及以上結構。由于立柱間距大，立柱主要承受壓力，立柱截面大，能夠更好地起到抗彎作用。立柱縱、橫向均采用槽鋼及鋼筋進行連接，以保證支架體系的橫向抗剪能力及整體穩定性。

支架體系結構在選取時，需對主要部件下部鋼管立柱、貝雷梁、工字鋼、分配梁等進行受力驗算，本案例所有部件已進行驗算，各部件滿足受力要求，地基承載力要求為561kPa，詳細計算見附件。

圖3 支架體系布置平面圖

箱梁外模及內模采用1.5cm厚竹膠板，底模采用1.8cm厚竹膠板。

3 施工關鍵技術要點

3.1 地基及基礎施工

3.1.1 條形基礎

由測量人員按照設計圖放出基座位置，開挖一條橫橋向長11m，縱橋向寬2.1m，深1m的基坑，基坑深度視現場實際地質情況進行確定，經地基承載力試驗檢測滿足要求，當地基承載力不滿足要求時，采用換填碎石土+強夯壓實，澆筑C20混凝土條形基礎，混凝土基礎中布置雙層鋼筋網，條形基礎布置見詳圖4。若基礎地形較陡且邊坡不穩定，可采用4根φ159立柱鋼管樁基礎進行地基加固。基礎坡面采用5cm厚噴射混凝土防護。

圖4 條形基礎截面積預埋件布置圖

3.1.2 地基排水

地面整平時設2%的人字形橫坡，同時在基礎四周1m處設置寬30cm、深20cm的環形排水溝，排水溝與基礎之間區域采用5cm砂漿抹面，及時排走積水，防止積水使地基軟化而引起支架沉降。

3.1.3 基礎預埋件

現澆箱梁支架下部Φ610鋼管立柱放置于條形混凝土基礎上，為了防止鋼管立柱水平位移，立柱封底鋼板與基礎預埋鋼板用螺栓連接，并將封底鋼板與基礎預埋鋼板進行焊接。下部鋼管立柱對應位置在澆筑基礎混凝土時預埋20mm厚900×900mm鋼板，鋼板設6根Φ20長70cm錨固鋼筋，錨固鋼筋與預埋鋼板采用螺栓連接，預埋鋼板如圖所示。

3.2 支架下部結構搭設

支架由Ф610×10下部鋼管立柱+II56雙拼工字鋼主橫梁+1.5×3m貝雷梁縱向主分配梁（II32工字鋼橫向次橫梁）+上部支架組成，每跨鋼管立柱按縱向間距8m、橫向間距4m的原則設置。下部鋼管立柱最高20m，鋼管立柱立在條形基礎上，與基礎上預埋件連接牢固。

3.2.1 下部鋼管立柱安裝

鋼管立柱安裝：鋼管立柱采用Φ 610mm壁厚10mm的螺旋鋼管。立柱采用35t汽車吊起吊人工配合安裝，鋼管立柱安裝前需檢查預埋件是否漏設，立柱安裝時必須保證其豎直度，首節立柱安裝時采用四個水平尺靠均勻靠緊在立柱四周，調整立柱垂直度，當四個水平尺氣泡都居中時，方可固定底腳螺栓，螺栓緊固后，將鋼管立柱封底鋼板和基座預埋鋼板四周進行焊接。

立柱采用1cm封底鋼板連接，并在四周設置6片1cm厚加勁板將立柱和封底鋼板牢固連接，將立柱封底鋼板與預埋件鋼板采用M20高強螺栓連接，并將封底鋼板與預埋鋼板四周焊接；立柱中間接頭采用法蘭盤連接，法蘭盤采用1cm鋼板制作與立柱焊接，四周設置加勁板，法蘭盤之間采用M20高強螺栓連接，邊安裝立柱邊安裝立柱間連接桿件，鋼管立柱頂部采用1cm厚鋼板封頂，頂部設置6片1cm厚加勁板，加勁板、鋼管立柱、封頂板焊接成整體。

下部鋼管立柱安裝完成后要確保同跨所有封頂鋼板頂面在同一水平面上，若不在同一水平面時通過更換調整節的高度來使封頂鋼板在同一水平面上。

3.2.2 連接件的安裝

下部鋼管立柱縱向采用20槽鋼組成連接組件，中部用12槽鋼進行豎向連接，橫向采用16槽鋼組成連接組件，上下兩排槽鋼采用12槽鋼連接成整體，縱、橫向連接組件布置位置在凈距不大于6m。

立柱連接方法：在立柱鋼管固定位置設置鋼抱箍，抱箍四周用1cm鋼板焊接4處鋼板，鋼板上留有20mm螺栓孔，槽鋼端部設置螺栓孔，鋼筋端頭焊接帶有螺栓孔的鋼板，用螺栓將槽鋼、鋼筋、抱箍連接牢固。

圖5 立柱中間接長法蘭構造

3.2.3 II56工字鋼主橫梁安裝

II56工字鋼安裝前，在立柱封頂鋼板上橫向用墨線彈出工字鋼位置，用35T汽車吊吊裝，安裝時保證水平，工字鋼之間須進行連接。

在地面將兩根雙拼II56工字鋼每隔1.5m焊接成一體（在工字鋼翼板位置采用厚1.2cm、長35cm、寬15cm鋼板進行焊接），用35T吊車吊起放置在立柱封頂鋼板上，為了防止工字鋼縱向移動，采用12槽鋼進行加緊并與封頂鋼板進行焊接，側面用角鋼將工字鋼腹板頂部與封頂鋼板進行焊接。在每一立柱兩側用帶螺栓的鋼板夾片將下部立柱、雙拼56工字鋼及貝雷梁的下旋桿連接牢固。

3.2.4 貝雷梁安裝

貝雷梁按照測量測放的位置安放，貝雷梁采用1.5×3m貝雷片拼裝成單排單層貝雷縱梁，采用35T汽車吊起吊人工配合安裝成多跨貝雷梁，橫橋向布置間距為90cm，在腹板位置間距為45cm，根據實際橋面寬度適當調整，貝雷梁之間采用銷子連接，組裝及連接嚴格按照廠家說明書進行，每組貝雷梁之間采用標準桿件連接，為了保證貝雷梁橫梁的穩定性，貝雷梁端部采用[10槽鋼，中間段每隔6m用[6.3槽鋼進行橫向連接。

圖6 鋼管立柱封頂（底）鋼板大樣圖

3.3 支架上部結構搭設

3.3.1 II32工字鋼次橫梁安裝

II32工字鋼按照橫橋向每隔2m進行布置，安裝前在貝雷梁頂部用墨線彈出工字鋼位置，用35T汽車吊將II32型工字鋼吊運至貝雷梁頂部，按照測放的位置進行擺放，將兩根工字鋼每隔1.5m焊接成一體（在工字鋼翼板位置采用厚1.2cm、長35cm、寬15cm鋼板進行焊接），安裝時保證水平，為了提高工字鋼的整體穩定性，安裝前在工字鋼腹板處每隔3m打眼，工字鋼雙拼焊接擺放到位后，用帶有螺栓的Φ20鋼筋每隔3m進行縱向連接，使工字鋼形成一個整體。

圖7 下部立柱縱、橫向連接圖

3.3.2 上部鋼管立柱的安裝

上部結構鋼管立柱采用Φ159×5mm鋼管。立柱采用35t汽車吊起吊人工配合安裝，鋼管立柱安裝前需檢查結構部件是否完整，安裝時必須保證其豎直度，與32工字鋼橫梁進行焊接，并用Φ20螺桿將雙拼32工字鋼及貝雷梁上旋桿連接。

3.3.3 連接件安裝

上部鋼管立柱之間縱、橫向水平連接件為[6.3槽鋼，槽鋼布置位置在距柱底0.5m、4.5m及8.5m位置，Φ20鋼筋作為斜撐加固，當剩余長度不足4m時，用[6.3槽鋼間隔0.5m均與布置，不需加設斜撐。鋼筋斜撐分布在間距4m的立柱槽鋼之間，并以槽鋼為分界布置。

3.3.4 其余結構安裝

Φ159鋼管立柱上安裝Φ50頂托進行上部縱、橫坡的坡度調節，頂托上安裝I20工字鋼作為橫梁，橫向每隔3m采用帶有螺栓的鋼筋進行連接，橫梁上按凈間距15cm放置14×14cm方木及1.8cm厚底模板。

3.3.5 作業平臺搭設

在箱梁的兩側搭設1.2m寬的作業平臺，作業平臺底部滿鋪菱形鋼板網踏板，外側設置18cm擋腳板，作業平臺外立面設置1.2m高的防護欄桿，并在0.6m和1.2m高度設置兩道防護水平桿，立面滿掛安全密目網。

3.4 支架預壓

預壓目的：①檢驗支架的安全性，確保施工安全；②消除支架地基不均勻沉降、支架非彈性變形的影響，有利于橋面線形控制；③得出彈性變形量后，加上設計預拱度作為施工預拱度設置。

采用砂袋法預壓，預壓技術參數應結合設計圖紙與相關規范要求。本項目為預壓重量不小于箱梁重量的1.2倍。支架預壓按照預壓單元進行3級加載，3級加載依次為單元內預壓荷載的60%、80%、100%。預壓采用砂袋+鋼筋，每袋砂石按標準重進行分包準備好，然后用汽車吊進行吊裝就位，并按箱梁結構形式合理布置砂袋及鋼筋數量，當縱向加載時，宜從混凝土結構跨中開始向支點處進行對稱布載，橫向加載時，從混凝土結構中心線向兩側進行對稱布載。支架預壓可一次性卸載，預壓荷載應對稱、均衡、同步卸載，以防止局部應力集中，導致模板和支架產生不均勻變形。

3.5 監測

3.5.1 監測目的

通過監測獲取支架體系在預壓過程中的沉降位移情況：①檢驗支架的可靠性；②分析整理監測數據得出支架的非彈性變形與彈性變形參數，為模板安裝時預拱度設置提供依據。

3.5.2 監測要點

①監測點沿混凝土結構縱向每隔1/4跨徑布置一個監測斷面，監測方法為：在監測縱斷面下方的方木上掛鋼絲吊線錘，線錘離地10cm，在線錘下方預埋一個監測點與線錘在橫、縱方向上對齊。詳見圖8，圖9。

圖8 沉降觀測點平面布置圖

圖9 沉降觀測點截面布置圖

②每個監測斷面上的監測點不宜少于5個，并應對稱布置；

③對于支架基礎沉降監測，在基礎條件變化處應增加監測點；

支架壓重后預拱度計算與設置

④沉降監測點應在支架頂部和底部對應位置上分別布置。

3.5.3 支架預壓觀測成果整理

根據加、卸載過程觀測點數據及變形曲線的分析，確定支架在荷載作用下的彈性變形。底模鋪設完成后對支架進行全面檢查（確保支架在荷載作用下無異常變形），測量各測量點的標高值H1，加載結束后立即進行各測量點的標高值H2，并做好相應的記錄。維持加載72h后、卸載前測量各測量點標高值H3，卸載后測量出各測量點標高值H4，預壓跨度為L，此時就可以計算出各觀測點的變形，預拱度設置值按下表計算。

預壓合格后，方可進行模板安裝及現澆箱梁施工。

4 結語

柱梁組合式支架具有強度高、穩定性好、質量輕的特點，鋼管立柱間距大，對地面的平整度要求低，具有很廣泛的適用性。一方面減少了基底很大挖填工程量，另一方面柱梁組合式支架體系大部分構件可重復利用，且利用周期長，因此施工成本得到了降低。該體系在本項目運行情況良好，支架材料租賃成本及工期均得到了大幅度優化。實際運用時需進行主要零部件的受力驗算。