穿心棒法支架在現澆箱梁中的應用

■林志靈

（福建第一公路工程集團有限公司，泉州 362000）

現澆箱梁施工時，需搭設現澆支架，在地質情況較差或工程位于水中時，施工單位搭設落地支架的成本較高，因此對比施工成本，施工單位往往傾向于搭設非落地支架，這種支架也被同行、學者們稱之為懸空支架[1]，穿心棒法支架正是非落地支架中的一種。 橋梁蓋梁施工時常用穿心棒法，本文所述的穿心棒法支架搭設方法是在蓋梁穿心棒法支架搭設方法的基礎上進行借鑒和優化設計，即指在橋墩上預埋孔洞，采用特制鋼棒穿過孔洞，為現澆支架提供支點， 由鋼棒承受上部荷載并傳遞給墩身，整個支架未與地面接觸的搭設方法。

1 工程概況

某高速公路項目互通匝道橋現澆箱梁共計5 聯，單跨跨徑16.5 m，單聯最長為5×16.5 m；現澆箱梁截面高度1.4 m， 腹板寬度0.5 m， 跨中設計0.5 m寬的中橫隔板， 翼板寬度1.75 m， 橋面寬度9.25～20.25 m，箱梁結構型式分為單箱雙室、單箱三室、雙箱四室；下部橋墩分為雙柱、三柱和四柱，圓柱墩直徑均為1.4 m，橋下凈高為8～15 m。 地勘資料顯示，該現澆箱梁橋位處淤泥層厚度為31.9～34.8 m，淤泥質粉質黏土樁側摩阻力標準值為15 kPa，樁端承載力基本容許值為60 kPa。

2 穿心棒法支架體系介紹

穿心棒縱橋向設置， 上方設置雙拼工字鋼橫梁，橫梁緊靠墩身，采用精軋螺紋鋼將墩身前后的雙拼工字鋼橫梁對拉， 貝雷片縱梁置于橫梁上方，貝雷頂設置橫向工字鋼分配梁后， 搭設盤扣架，通過盤扣支架調整箱梁底的坡度，支架布置縱斷面圖如圖1 所示。

圖1 穿心棒法現澆支架立面圖

2.1 穿心棒法現澆支架設計注意事項

2.1.1 貝雷梁縱坡設計

該項目5 聯現澆箱梁樁號連續，橋梁縱坡為連續上坡，縱坡坡度為1.7%～2.7%，現澆箱梁總長度為280 m，起終點橋面標高高差為6.2 m，若貝雷片頂面不設置縱坡， 起終點處盤扣架的架體高差也將達到6.2 m，盤扣架較高而增加安全隱患。 該項目支架設計時， 大體順著橋梁縱坡設置貝雷片的縱向坡度。

2.1.2 貝雷梁頂面標高設計

該橋梁墩身為圓柱墩，且橋墩較高，每個橋墩均有頂系梁；而現澆箱梁單跨跨徑為16 m、16.5 m，處于平曲線上，曲線內側弧長最小約14 m，外側弧長最大約18.1 m，內外弧長差4.1 m，貝雷梁的跨徑從12.3 m 逐漸變大至16.4 m； 貝雷片長度受限，需利用頂系梁下方的空間調整位置， 因此貝雷頂面標高需控制在頂系梁底面下方；為了便于裝拆貝雷片，貝雷片高度范圍可控制在頂系梁底面往下30～50 cm。

2.2 穿心棒法現澆支架的優缺點

2.2.1 優點

穿心棒法現澆支架無需對基礎進行處理，相對于落地式的滿堂支架、鋼管貝雷支架，施工成本低、工效高，且不需對原橋位的土地進行擾動，具有較好的經濟效益、社會效益、節能效益；穿心棒法支架的變形量主要為架體本身的變形，無需考慮基礎沉降，受力明確，計算簡便。

2.2.2 缺點

穿心棒承受荷載較大，需對截面尺寸進行驗算設計，可能需要聯系廠家進行特制；橋墩上預埋孔洞尺寸太小時，穿心棒安裝難度大；雙拼工字鋼橫梁挑臂較大，對橫梁的強度和剛度要求較高。

3 穿心棒法現澆支架控制要點

3.1 搭設控制要點

3.1.1 穿心棒驗收安裝

該項目部驗算后向廠家定制了高18 cm×寬12 cm 的矩形截面45#鋼穿心棒， 單根長度2.5 m。穿心棒作為支架的承力構件，對整個臨時支架起到極其重要的作用，使用前應檢查出廠合格證，確保試驗指標符合要求。 穿心棒系穿過墩身預埋孔道，并最終將荷載傳遞給墩身，在墩身混凝土澆筑完成前，應特別注意2 個事項：（1）在墩柱鋼筋籠安裝后， 按照支架設計圖中的穿心棒標高預埋預留孔道；預埋管道需保證有足夠的強度和剛度，防止澆筑墩身混凝土時， 預埋管道出現破損或較大變形，不建議使用PVC 材質的管道，該項目使用竹膠板拼裝成的矩形管道；管道安裝后，需對管道進行固定，可使用φ10 鋼筋頭布置于管道兩端的上方和下方，并與鋼筋籠點焊，作為管道的定位和限位。 （2）穿心棒上方、下方宜設計鋼筋網對墩身進行加強，并驗算混凝土局部承壓能夠滿足要求； 在振搗混凝土時，應確保穿心棒下方混凝土振搗密實，防止出現空洞而造成墩身混凝土出現局部承壓破壞，進而導致支架需進行加固處理。

3.1.2 橫梁安裝

橫梁采用雙拼工字鋼（雙工36a），放置在穿心棒上方（圖2），并且緊靠墩身；橫梁較長而由多根工字鋼接長連接時， 接頭位置不宜設置在穿心棒處；雙拼工字鋼的雙拼接縫應采用焊接連接，以保證雙拼的兩片工字鋼能夠協同受力，拼接時可每延米焊接1 道長10 cm 的焊縫；雙拼工字鋼與穿心棒之間的縫隙，可使用鋼板填塞滿，確保橫梁能夠順利將荷載傳遞至穿心棒。 墩柱前后兩根橫梁采用精軋螺紋鋼（PSB785φ25 mm）拉桿對拉，設置長10 cm×寬10 cm 的厚度為1 cm 的鋼板墊片， 鎖緊配套的螺帽，增加橫梁的穩定性；雙柱墩一般至少設置2 道拉桿，三柱、四柱墩可以設置3～4 道拉桿。

圖2 穿心棒法現澆支架細部節點

3.1.3 貝雷梁安裝

貝雷梁布置方向為縱橋向，放置于雙拼工字鋼橫梁上方， 并用U 型卡環或鋼楔塊固定防側移；因橫梁緊靠墩身放置， 該項目現澆箱梁處于平曲線上，在同一跨中，箱梁內側貝雷梁長度與外側貝雷梁長度差異較大，貝雷片吊裝前，可對貝雷片梁進行分組，確定每組貝雷的安裝位置，進而計算每組貝雷梁的道數和長度，每2 道貝雷之間均采用標準的支撐架聯接；該項目貝雷頂最大縱坡約為2.7%，不設橫坡。

國產321 型貝雷梁長度為3 m， 為了滿足現場安裝需求， 應根據實際情況配置其他長度的貝雷片，市面上常見的有2.4 m、1.5 m、0.9 m、0.5 m 長度規格可供選配， 該項目使用1.5 m 長的貝雷進行調節。 貝雷片吊裝時，因橫梁兩側均為懸臂，宜從箱梁中線附近開始，向兩側對稱安裝，不得先吊兩側，后吊中間。

3.1.4 分配梁安裝

該項目貝雷頂分配梁采用工字鋼，型號為工10，橫向放置于貝雷頂面；分配梁在安裝時，應該根據方案布置間距，與盤扣架縱向間距一致；該項目現澆箱梁在跨中處設計有中隔梁，跨中位置的分配梁間距較小，放置后，采用鋼尺校核分配梁間距以滿足設計要求。

3.1.5 盤扣架安裝

該項目現澆箱梁處于平曲線段，盤扣管的搭設寬度須滿足橋面施工要求；梁底的橫坡通過盤扣架調節設置，因貝雷頂面已有一定的縱坡，故而通過盤扣架進一步微調縱坡。 盤扣立桿選用D60×3.2 mm 規格，水平桿選用D48×2.5 mm 規格；盤扣立桿底部用頂托倒扣在分配梁上，增強穩固性，分配梁縱向間距與貝雷頂分配梁相同， 箱梁底的橫向間距為60 cm，人員操作平臺及行走平臺下方的橫向間距為90 cm。 每跨盤扣架體應設置縱向斜桿、橫向斜桿各3～5 道，加強整體穩定性；盤扣架安裝時，須按規范要求控制盤扣管頂懸臂長度不超過65 cm[2]，頂托外露絲長不超過40 cm，還需檢查立桿的垂直度并且確保插銷銷緊。

搭設完成后的穿心棒法支架如圖3 所示。

圖3 搭設完成后的穿心棒法支架

3.2 其他控制要點

3.2.1 相鄰兩跨架體連接

相鄰兩跨盤扣支架搭設完成后，采用普通扣件鋼管設置水平桿、剪刀撐，將兩跨的盤扣架連接，可以減小相鄰兩跨的不均勻變形，進一步加強架體的整體穩定性。

3.2.2 支架預壓

根據現澆箱梁的設計混凝土數量， 計算預壓荷載，按照設計要求預壓110%的荷載，預壓材料根據實際情況選用； 該項目采用混凝土預制塊進行預壓，預壓加載時，從架體中間向周邊逐步對稱加載，嚴禁直接從翼板位置開始加載，以防止架體傾覆。

3.2.3 監控量測

在支架預壓、澆筑混凝土等階段過程中，須對架體的變形進行監控量測，主要的監測構件為穿心棒、橫梁、貝雷梁。 一旦發現數據異常，應分析原因并適當處理后方能繼續施工。

3.2.4 箱梁混凝土澆筑

現澆箱梁混凝土澆筑時可以分作2 次澆筑，第1 次澆筑箱梁底板和腹板，第2 次澆筑箱梁頂板和翼板。澆筑混凝土時，應該按照從低到高的順序布料。

3.2.5 支架拆除

在箱梁混凝土強度達到要求后， 才能拆除支架。 拆除支架時，應自上而下，逐層拆除。 穿心棒支架體系的貝雷梁拆除時，由于操作空間有限，故而對操作人員的要求較高，應控制貝雷梁平穩地緩慢移出架體范圍，必要時，可配置手拉葫蘆配合貝雷梁拆除作業。

3.2.6 安全注意事項

支架搭設時縱向剪刀撐、橫向斜撐、水平剪刀撐與立桿同步搭設；模板安裝宜從一端向另一端逐漸分段鋪設，每段模板向前鋪設距離不宜大于3 m。隨模板支架的搭設進度，及時設置臨邊防護和臨空防護。 裝拆支架和模板時，禁止上下同步作業；遇強風、雨等特殊氣候，不宜進行支架搭設或拆除作業。

4 結語

該項目采用穿心棒法現澆支架成功地澆筑了互通匝道橋共計5 聯的現澆箱梁，實踐證明，穿心棒法現澆支架可用于跨徑16.5 m、 箱梁高度為1.4 m 的現澆箱梁施工。 該型式的支架結構簡單、施工成本低、工效高，特別適用于高墩、水中墩或者地質情況較差的現澆箱梁施工， 具有推廣應用價值。但該支架施工時需注意的事項相對較多，穿心棒截面尺寸須驗算合格并具有一定的安全系數儲備，在搭設支架前須對工人進行詳細的技術交底，明確控制要點。 本文依托工程應用實例，對穿心棒法現澆支架進行了詳細闡述，希望能夠為同行提供參考和借鑒。