盤扣式支架在公路現澆箱梁施工中的應用

孫 鑫

(中交二公局第四工程有限公司，河南 洛陽 471003)

1 工程概況

西寧南繞城東延柳灣互通至平安東段公路工程，路線全長4.756 km。其中主線大橋1298 m/2座(張其寨大橋760 m，10×40 m T梁+12×30 m箱梁；窯房大橋520 m，12×40 m+2×20 m T梁)，現澆箱梁人行天橋92 m/1座；窯房樞紐互通匝道橋1 168.9 m/4座，現澆箱梁采用盤扣式支架法施工，逐跨現澆。

2 盤扣式支架的應用優勢

1)裝拆便捷。相比于普通碗扣式腳手架，接頭拼裝、拆除的速度可達到前者的5倍以上，同時參與作業的人員數量較少，僅用鐵錘即可操作。

2)空間較大。在橋梁支撐施工中，不同類型腳手架的間距有所差異，以碗扣腳手架為例，其間距普遍在1.2 m以內，部分情況下甚至減小至0.6、0.9 m，由于分布密度較高，導致現場空間有限。相比之下，盤扣式腳手架則可以突破該局限性，立桿采用Q345b低合金結構鋼，穩定可靠，因此可加大腳手架的間距，營造相對寬敞的空間，有利于日常施工。

3)穩定可靠。在盤扣式支架中，所設置的接頭通常具有雙向自鎖的特性，盤扣的抗剪性能突出，源自于橫桿的荷載能夠經由盤扣轉至立桿，建立一條流暢、穩定的受力路徑。接頭在抗剪、抗彎、抗扭方面的性能優勢均較為突出，保證支架整體的穩定性。

4)經濟高效。維護管理工作量較少，運輸、存放的難度較低，可便捷地開展各項工作，且拆除后的構件可周轉使用。

5)耐久性突出。盤扣式支架的連接形式較為先進，通常采用承插式連接方式，相比于傳統的螺栓連接，其更具穩定性；并且對構件采取熱鍍鋅表面處理措施，實現對構件的有效防護。得益于連接穩定性和防護有效性，支架整體的耐久性自然得到保障。

6)形式多樣。在應用盤扣式腳手架時，可以根據實際需求靈活搭配立桿、橫桿、斜桿等相關構件，組成特定形狀的模板支架，更為有效地滿足工程的施工要求。

3 支架施工

3.1 支架設計

現澆箱梁采用盤扣式鋼管支架法施工。支架系統從下到上依次為：盤扣式鋼管支架、橫橋向I12.6分配梁、鋼底模、鋼側模以及支撐架。支架高度9～14 m，橫橋向寬度大于箱梁頂寬16.05 m，考慮到作業空間，支架寬度為17.4 m。其中，在腹板位置處的立桿橫距保持在60 cm左右，其余部位保持在120 cm左右，立桿的縱距同樣保持在120 cm左右；水平桿的標準步距保持在150 cm左右；支架高度保持在8 m左右，頂端和底端水平桿步距的情況比較特殊，一般以1 m為間距進行布設。

3.2 支架穩定性驗算

在驗算支架穩定性時，要以最不利位置處的置腹板進行驗算。位于腹板下方的立桿，其斷面面積為1.13 m2，橫向長度為1.2 m，縱向長度為1.5 m，如圖1所示。

圖1 最不利位置剖面簡圖(單位：mm)

3.2.1 荷 載

以下荷載比較重要：①鋼筋的荷載取44.07 kN，混凝土荷載取44.07 kN；②模板荷載為2.16 kN，主次龍骨荷載為2.16 kN；③支撐架自身的重量為7.56 kN；④施工人員荷載取35.4 kN，設備荷載取35.4 kN；⑤振搗荷載為3.6 kN。

3.2.2 荷載組合

恒荷載分項系數取1.2，活荷載分項系數取1.4。則恒荷載q1=a+b+c+d+e=62.79 kN；活荷載q2=1.23(a+b+c)+1.43；臨時荷載d+e=77.15 kN。

式中，a為鋼筋及混凝土自重，kN；b為模板自重，2 kN；c為施工人員及設備荷載，kN；d為傾倒混凝土荷載，1 kN；e為振搗荷載，kN。

3.2.3 穩定性驗算

對穩定性進行驗算時，必須嚴格依據《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程》(JGJ 231—2010)進行，以此確保最后計算結果的精準性。

截面積、回轉半徑、抗彎強度、彈性模量等是立桿的重要考量指標。其中截面積為571 mm2，用A代替。回轉半徑為20.10 mm，用i代替。抗彎強度為300 N/mm2，用f代替。彈性模量為2.063×105 N/mm2，用E代替。立桿計算長度lo有2個計算公式。

具體來說：lo=h’+2k1a=1000 mm+2×0.7×450 mm=1630 mm，lok2ua=1.5×1.2=1.8 m，取兩者較大值，lo=1.8 m。

式中，lo為支架立桿計算長度，m；h’為支架立桿頂層水平步距，m，宜比最大步距減少一個盤扣的距離；k1為懸臂計算長度折減系數；a為支架可調托座支撐點至頂層水平桿中心線的距離，m；k2為計算長度附加系數；u為計算長度系數；a為立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度，m。

立桿穩定性計算不組合風荷載：

σ=N/φA≤f=77 150 N/(0.55×571 mm2)=245.66 N/mm2≤300 N/mm2

式中，N為立桿軸向力設計值，kN；φ為軸心受壓構件的穩定系數，取0.550；A為立桿截面積，mm2；f為立桿抗彎強度，N/mm2。

故穩定性滿足要求。

3.3 地基處理

對地基進行處理，以此有效提升地基的承載能力，使其符合現澆箱梁的荷載標準，同時降低地基沉降的發生概率，使現澆箱梁支架體系處于相對穩定的狀態，防止由于地基沉降而引發現澆箱梁梁體裂縫等情況。

1)測量放樣：測量放出箱梁投影線位置，然后定出支架邊線位置，支架邊線向外擴1.0 m定出地基處理邊線，邊線以內的范圍均為支架施工的地基處理范圍。

2)基底清表：清除地表30 cm厚種植土土層，虛土、淤泥徹底清除干凈。然后對原地面進行初步碾壓整平。承臺基坑一旦開始挖掘會對四周的土層產生非常大的影響，所以有必要壓實基坑四周的土層，而且對地基的承載能力加強檢測，檢測所使用的器具為輕型觸探儀，地基承載能力最好保持在200 kPa以上。

3)原位填土：按照“分層攤鋪、逐層壓實”的原則，分層鋪設磚渣，然后采用壓路機碾壓密實、整平。磚渣分層的厚度為25 cm，總鋪設厚度50 cm。碾壓所使用的機器為22 t單鋼輪振動壓路機，碾壓次數最少為5次，邊角處使用人工夯實。此外，泥漿池范圍先將上部淤泥開挖至原位土位置，然后晾曬、壓實，然后分層鋪設磚渣并碾壓密實。

4)預制板鋪設：磚渣層鋪設結束后對輕型動力進行觸探，地基承載力需在200 kPa以上，只有各個條件符合之后才能對預制板進行鋪設。預制板規格為150 cm×150 cm×15 cm，采用C20混凝土制作。預制板的鋪設以立桿的情況為準。

3.4 支架搭設

地基處理完成并檢查驗收合格后方可開始支架搭設施工。

3.4.1 準備工作

1)根據施工圖測量放線，確定立桿的位置。根據設計的立桿縱距、橫距、橫桿步距選擇立桿、水平桿和斜桿長度，立桿模數500 mm。水平桿模數300 mm。

2)搭設順序：首先進行測量放樣，然后嚴格按照放樣的具體結果調節底座。順序一般為“首先搭設立桿、其次搭設水平桿、再搭設斜桿”。經過搭設構成基本構架體系，然后在此基礎上對整體支架體系進行系統搭設。

3.4.2 搭設要求

1)立桿位置必須按照測量放樣準確定位，不得隨意擺放可調底座。

2)可調底座保持水平，外露可調底座有嚴格的長度限制，一般在30 cm以內，插入立桿的深度最好保持在15 cm以上。水平桿與地面的高度在55 cm以下。

3)在可調底座上安裝標準基座，掃地桿鎖定在標準基座連接盤上。掃地桿高度保持在20～45 cm。掃地桿安裝完成后調整其水平和高度，完成第一層搭設，檢查驗收合格后方可開始上層搭設。

4)連接立桿時利用連接套管，在相同水平高度內，相鄰的連接管接頭不能平齊設置，而且要保持一定的錯落度，錯開高度以75 mm為宜，實際施工中通過立桿長度和可調底座調整錯開。此外，務必保證立桿和水平桿連接可靠。

5)可調托座可以進行一定程度的調節，但是調節有長度限制，一般懸臂長度≤650 m，絲桿外露的長度≤40 mm，絲桿插進立桿的長度保持在150 mm以上。支架搭設完成后及時校正水平桿的步距，以嚴格控制水平偏差與垂直偏差[1]。

3.5 支架預壓

3.5.1 預壓目的

支架預壓的目的主要體現在四個方面：驗證支架系統的實際承載力；驗證支架系統的結構安全性；精準測量撓度的變形量；為施工預拱度提供良好布設標準。

3.5.2 預壓準備

1)支架搭設完成后，首先項目部根據設計及方案相關要求自檢，驗收合乎標準后再邀請監理部門復檢，復檢合格后開始預壓。

2)采用混凝土塊作為替代荷載，重量易控制、操作性強、吊裝快、用工少。預壓前統計所有材料，由專人負責調度。

3)加載區域劃分：按照1 m的間距劃分箱梁橫截面，每個區段均勻布置荷載，荷載值等于該區域混凝土重量和模板重量之和。如中腹板位置混凝土擺放為：一個100 cm×100 cm×100 cm混凝土+一個100 cm×100 cm×77.1 cm混凝土塊=24+18.5=42.5 kN。

4)監測點布置：支架搭設完成及底模鋪設結束后，合理布置觀測點。南引橋現澆箱梁跨徑≤40 m，每一跨支架沉降觀測點布設在墩頂、跨中和1/4跨位置共計5個斷面上，每個斷面在3個腹板及2個翼緣位置各布置1個監測點，整個預壓段共布設25個沉降觀測點。

3.5.3 預壓加載

1)一般情況下，支架預壓加載的范圍與結構物投影面積關系非常緊密切，只能大，不能小。支架預壓之前精確布設沉降的觀測點，同時詳細監測沉降狀況[2]。

2)將支架可以承受的混凝土結構恒載與模板重量兩者相加，取其和的1.1倍為支架預壓的荷載。

3)支架預壓區域以模擬箱梁的重量為基準，然后將其劃定為一定的預壓單元。在每個預壓單元內部，預壓荷載采用均布形式。

4)支架預壓時，首先分級逐步加載，按照預壓荷載值的60%預壓，其次按照預壓荷載值的80%預壓，最后按照預壓荷載值的100%預壓。每級加載結束之后暫時停止，以12 h為間隔對支架沉降量展開監測。

5)支架預壓加載不能隨意為之，不僅要遵循混凝土澆筑的順序，而且要適應混凝土澆筑的狀態，加載量必須以實際荷載加載為基礎，腹板與橫梁處是兩個比較特殊的部位，荷載非常大，可以利用局部加載的方式。

6)支架預壓合格的標準為：在24 h之內測算不同監測點沉降量，數值確保在1.5 mm以下；在72 h之內測算不同監測點沉降量，數值確保在5 mm以下。

7)支架預壓利用分層卸載的形式，卸載與加載截然相反，卸載過程必須對稱，以免出現偏壓、失穩等各種不安全狀況。

3.5.4 預壓監測

1)預壓監測包括:加載之前監測點標高、每級加載后監測點標高、加載至100%后每隔24 h監測點標高、卸載6 h后監測點標高。監測應計算沉降量、彈性變形量、非彈性變形量。

2)監測記錄。預壓監測最好利用水準儀，在具體規定下展開檢定，根據監測表做好數據監測和記錄。

3)預壓驗收。在自我檢查合格的前提下，施工單位、監理單位等共同參與驗收。

4 支架拆除

首先通過降低頂托結構實施落架，分塊拆除側模和底模結構。拆除桿件時嚴禁往下隨手丟棄鋼管，必須由上往下逐層往下遞送[3]。對拆除下來的桿件及時進行堆碼齊整，修整和保養維護，并及時轉運至待用梁跨。

5 結束語

盤扣式腳手架的優勢非常突出，不僅能夠有效提升工程效率，而且能夠確保工程質量。本文從具體工程出發，全面探究了盤扣式腳手架在橋梁支架工程中的具體應用，希望能對同類施工提供參考。

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