探討現澆箱梁鋼管樁支架施工技術

王蓓

（湖南高速工程咨詢有限公司，湖南 長沙 410000）

1 工程概況

某大橋跨湘江流域，總長1423 米，主橋（雙幅）寬38.00米，引橋（雙幅）寬34.6 米。主橋跨徑45 m+76m+4×105m+76m+45m 預應力混凝土可變截面連續箱梁。過渡墩有一個跨度為45 米的側孔和76 米的輔跨。側孔、輔跨施工完成后，安裝鋼管樁支架完成45m 邊跨澆筑，邊跨箱梁跨徑大，施工難度大，地質條件復雜。為此，重點針對跨度為45 米的邊跨連續箱梁的鋼管樁支架施工技術進行探討。

2 現澆箱梁鋼管樁支架施工方案

鋼管樁的橫向布置見圖1。

圖1 鋼管樁的橫向布置（單位：cm）

2.1 地基處理

2.1.1 需對地基進行加固處治，以提高鋼管樁支架的穩定性。對地基表面進行壓實，確保地基土體承載力不低于250KPa。

2.1.2 鋼扎好承臺鋼筋后，基于施工設計要求和測量放樣定位在承臺主筋部位焊接環形鋼板，鋼筋深入承臺50cm。通過單面焊將承臺主筋與環形鋼板牢固焊接。

2.1.3 架設鋼管樁后與環形鋼板完全焊接。此外，在環形鋼板周圍區域焊接三角板，采用微膨脹水泥漿做壓漿處理，以消除鋼管樁與環形鋼板之間的非彈性變形。

2.2 鋼管樁支架施工

用長14m、鋼管壁厚12mm、直徑650mm 的鋼管樁制作支架，借助30 噸級吊機將鋼管樁吊運至指定位置。所有鋼管樁頂部均焊接70cmx70cm 的方形鋼板，單排鋼管樁設置豎向的剪刀撐。完成單排鋼管樁后，在橋墩頂部安裝橫向工字梁，焊接加強筋，用肋板加固工字梁，使其與鋼管樁頂部的鋼板牢固連接。

2.3 縱向貝雷梁及橫向分配梁施工

基于施工圖紙現場組裝貝雷梁，再用吊車將貝雷梁吊裝在橫梁上，確保貝雷梁之間的距離滿足施工設計要求。

2.3.1 將橫向分配梁布設于貝雷梁上，并用扣環或螺栓將固定好。

2.3.2 立桿接頭應交替布置，以確保支架的穩定性。首層支架用1.5、3.5m 的立桿交錯搭建，再通過立桿增加長度，將頂桿設置在立桿頂部，以便安裝可調節的頂托。

2.3.3 拼裝好貝雷梁后，設置縱向、橫向剪刀撐，以有效提高鋼管樁支架結構的整體穩定性。將方木放置在可調頂托上，以方便立模。在預加載之前確保所有緊固件都已緊固。如松動，需要進行緊固。

3 現澆箱梁鋼管樁支架施工技術要點

3.1 模板安裝

現澆箱梁的外模25mm 厚、1.3m 長、2.5m 寬的竹膠合板構成。

3.1.1 安裝好鋼管樁支架后，在其頂部縱向設置10 型槽鋼，在槽鋼上橫向設置方木，將支架調整到規定高度。

3.1.2 方木的尺寸15cm×15cm，間隔距離35cm，模板、方木之間必須連接牢固。

3.1.3 用尺寸15cm×15cm 的作為加強肋板，間隔距離35cm 制作腹板、翼緣板的模板。

3.1.4 箱梁內模采用木模板，支撐部件采用定型木，支撐框架由6cm*9cm、15cm*15cm 的方木釘構成。

3.1.5 為防止澆筑腹板混凝土時出現混凝土滲漏，腹板基礎模板拓寬25cm 形成混凝土壓漿板。

3.1.6 用直徑為25mm 的鋼筋焊接支撐鋼板凳，在所有立桿下設置一個鋼板凳。

3.2 支架預壓

為有效去除地基和鋼管樁支架的非彈性變形，以彈性變形值作為施工預留拱的基礎參照，在施工過程中測量的鋼管樁支架超載和預應力，采用水袋堆載預壓方式進行支架預壓，預壓荷載設置為總載荷的1.1 倍。

3.2.1 加載級別。按鋼管樁支架的受力情況進行模擬加載，加載級別分為5 個等級。總載荷等于箱梁的總重量，五個級別的加載載荷分別占總預壓重量的10%、50%、75%、100%、110%。

3.2.2 測點布置。本次施工設置四個斷面作為測點平面，單個斷面分別設置左、中、右三個測點，測點位于方木或底模區域。

3.2.3 加載預壓觀測。第一級加載預壓之前應該測量并記錄每個測點的高程。第二級加載后觀察測點的沉降值，1 小時后再次觀測。第三級加載后測量沉降值，1 小時后再次測量沉降值。第四級加載后，每隔2 小時進行一次沉降測量。如果連續兩次測得的沉降差異不超過2mm，則表示測點沉降趨于穩定。經監理工程師批準，可施加第五級加載，然后進行沉降測量，直至沉降穩定，3d 沉降值累計不超過5mm，單日沉降量不超過2mm，則可以卸下載荷

3.2.4 載荷卸除以及鋼管樁支架調整。隨著荷載的逐漸升高，根據觀測結果計算柱的變形值，并基于預拱度調整梁下垂線的高度。

3.3 鋼筋加工及安裝

焊接鋼管樁支架主鋼筋時，必須特別注意鋼筋的變形和位置。

3.3.1 鋼管樁支架主鋼筋焊接由鋼筋廠完成，預埋可以固定支架的型鋼，根據支架結構尺寸放大樣。

3.3.2 焊接鋼管樁支架主鋼筋時，先從支架中心向兩側對稱點焊，先下后上。

3.3.3 每條焊縫必須一次性焊接成功，相鄰焊縫必須為對稱對接焊縫，不允許出現同一方向的連續焊縫。

3.3.4 運用單面順扣法，采用22#鐵絲進行支架捆扎，捆扎后的鐵絲頭在混凝土內側彎曲。

3.3.5 保護層容納點狀塑料封條，呈梅花狀錯位排列。

3.4 鋼絞線安裝

3.4.1 安裝波紋管時應該遵循施工圖紙中確定的位置坐標進行，應采用鋼架捆扎或焊接成型的鋼架固定波紋管。

3.4.2 鑒于預應力鋼絞線的束長和曲率因素，澆筑后的混凝土很難穿束，因此可先安裝好波紋管，驗收合格后可穿束，用卷揚機配合人工一次性完成穿束。

3.5 混凝土澆筑

連續箱梁混凝土澆筑分兩次進行。

3.5.1 在腹板與翼緣板接縫上方2cm 處進行第一次澆筑后，完成鑿毛處理，固定頂板鋼筋，設置標高帶，進行第二次混凝土澆筑。

3.5.2 按照混凝土澆筑行進方向，由低到高，從箱體一端澆注到另一端，從箱體中心依次向兩側澆注。

3.5.3 當環境溫度超過30℃時，應停止混凝土澆筑。如需施工，應先進行降溫。

3.5.4 混凝土在攪拌站攪拌好后由罐車運至施工現場，再通過泵車泵入模具。由于泵車泵送的混凝土沖擊力大，出料口距混凝土表面高度不應超過2m，同時遵循上述施工順序從一端到另一端調整分層澆筑，每層厚度應控制在30cm以內。

3.5.5 每個工作面配備5 名熟練的施工人員進行混凝土振搗，通過插入式振搗棒根據混凝土澆筑速度進行振搗。30型振搗棒用于密集腹板和梁，50 型振搗棒用于其他部位。

3.5.6 振搗密實度滿足要求的主要表現是混凝土不下沉，表面泛漿，不產生氣泡。振動器應避免直接接觸波紋管、鋼筋和模板。此外，振搗要充分，避免漏振或過度振動。

4 支架受力計算

4.1 施工荷載及組合計算

混凝土荷載g1=Hγ=1.80*30=54KN/m2；混凝土傾倒荷載和人員、機具堆放荷載g2=2.0KN/m2；模板承受施工荷載組合為g=（54＋2.0＋2.0）*1.5=87KN/m2。

4.2 鋼管樁頂部橫向工字鋼受力計算

鋼管樁高15m，貝雷梁高度1.6m，鋼管樁支護高度最大值范圍5.5～7.0m，寬30m，縱橫比遠小于2，風荷載作用不考慮。

4.2.1 查詢基準風壓分布系數，如鋼管樁的直徑為0.65m，高度15m，則其風荷載換算為0.28KN/m 的均布荷載，建立中排鋼管樁受力模型，具體如圖2 所示。

圖2 鋼管樁受力計算模型（單位：KN）

4.2.2 鋼管樁之間的剪刀撐由槽鋼焊接而成，支架的任何連接點都進行滿焊，計算時以自重1.2 倍計算。圖3 為鋼管樁受力分析結果。由圖3 可以看出，豎向支撐的最大反力為1680.7KN，最大橫向水平反力為58.2KN，彎矩作用下最大縱向水平反力為49.1KN，橫向剪切力為76.1KN。鋼管樁面積為0.0185365m2，剪力τ=4.2MPa，遠小于Q235 鋼的剪應力承受范圍。

圖3 鋼管樁受力分析結果

4.2.3 根據鋼管樁受力模型分析，3I40a 梁實際撓度值符合要求，梁的最大應力耦合值為175.8 MPa，小于許用應力215MPa，受力滿足施工設計要求。

5 結論

綜上所述，鋼管樁支架被廣泛用于現澆混凝土箱梁施工，可以很好地適應復雜的地形和惡劣的地質條件。因此，需要針對鋼管樁支架施工技術進行持續優化以不斷提高其適用性。根據本工程現澆混凝土箱梁施工實際情況進行鋼管樁支架施工，支架的受力情況及穩定性滿足施工設計要求。