滿堂支架在現澆連續梁施工中的方案設計

王華偉，竇松濤，王 行

(中建八局第二建設有限公司，山東 濟南 250000)

1 滿堂支架設計

某橋梁工程，支架荷載按25.75 m標準跨計算。橋梁每幅梁寬16.86 m，翼緣箱板懸臂寬2.93 m，箱梁底寬11.00 m，箱梁底寬的荷載集度較之于翼緣箱板更大，根據此關系，在荷載計算時著重考慮箱梁底寬11.00 m部分，同時以此為依據開展支架設計工作。對于下文提及的計算數據，均以箱梁底寬11.00 m計算而得。

在連續箱梁灌注混凝土的具體施工中，各種因素都會對梁體灌注質量造成影響，如支架情況、沉降量等。在設計支架時，支架本身的情況非常容易調控，需重點關注的是支架的變形、下沉現象，并且更為關鍵的是以合理的方法有效控制支架的均勻下沉。為此，對地基處理質量提出較高的要求，應保證地基有足夠的承載力。

1.1 方案比選

1.1.1 荷載計算及荷載組合

計算支架荷載時，標準界定在25.75 m左右。每幅梁的寬度保持在16.86 m，箱梁底部的寬度保持在11.00 m。

1)模板和支架結構，自重115.3 kN/跨。

2)鋼筋混凝土，重力5 725.85 kN/跨。

3)施工機具及人員等，荷載283.25 kN/跨。

4)振搗混凝土時產生的荷載566.5 kN。

5)配套輔助工具(防雨、養生等方面)，荷載13.88 kN。

根據前述提及的荷載展開計算，得到如下結果：計算強度荷載，1)+2)+3)+4)+5)=6 704.79 kN/跨；此外還進一步考慮到驗算剛度荷載，其對應計算結果為1)+2)+5)=5 855.04 kN/跨。

1.1.2 方案初選

考慮到全面性要求，共取9種情況，展開對比分析，如表1所示。

表1 幾種情況的對比分析

從支架強度的角度來看，第三、五、七套方案的支架均能夠滿足要求。具體來說，第三套方案要求地基承載力為199.56 kPa，第五套方案為115.13 kPa，第七套方案為149.69 kPa。從中可以看出，第三套方案的地基承載力最高，第五套方案最低。同時第三套方案比其他兩套方案的支架用量要多。如果僅僅從穩定性的角度進行考量，第五套方案需要的剪刀撐數量更多，所以方案七是最優選擇。

1.2 預拱度的計算

預拱度的確定重點考慮以下方面：①超靜定結構，需要關注的是混凝土在做出收縮或其他形式的變化后而產生的撓度；②因結構重力、1/2汽車荷載而導致的梁的彈性撓度，由于梁體上拱和下撓的變形量較小，不設預拱度，但應密切關注施工現場的實際情況，重點考慮的是地基等對下沉變形的影響機制(判斷是否存在影響以及具體的程度)。

1.3 支架在施工荷載作用下的彈性變形

計算公式：

ΔL=NL/(EA)

(1)

式中，N為立柱所受施工荷載，取23.95 kN/根；L為立柱長度(按根計)，取6 m；E為立柱的彈性模量，取210 GPa；A為立柱的橫截面積，取4.893×10-4m2。

根據前述公式以及確定的參數展開計算，有：ΔL=1.4 mm。

1.4 接頭承壓非彈性變形和卸落設備的壓縮變形

接頭承壓非彈性變形：①木與木(橫紋)選擇1.5 mm的接頭；②木與鋼選擇2 mm的接頭。

卸落設備的壓縮變形：木楔接縫壓縮值為1 mm。

1.5 支架基礎的非彈性沉陷

以地基預壓試驗曲線為參考，同時經過系統的分析，并從地基現場的實際狀況出發，最終確定出：對于標準跨跨中底模，預留預拱度不大于12 mm，除此之外的其他各點則均按照二次拋物線的形式予以合理分配。

2 滿堂支架施工

2.1 地基處理

2.1.1 地基處理依據

經過計算后，確定地基的承載力，要求該值超過200 kPa；地基預壓后，地基的非彈性沉陷應控制在6 mm以內(地基承壓狀態下)。

2.1.2 地基處理方法

1)對原地面做全方位的清理，避免腐殖質地表層土和耕植土的存在，為了保證清理效果，清除尺寸在30 cm以上。清除之后進入碾壓工序，壓實度保持在93%以上。

2)向排水坡填筑級配碎石，每層厚度約25 cm，用14 t輪胎式振動壓路機碾壓，碾壓方式包括靜壓碾壓與強壓碾壓兩類。其中前者碾壓形式下，需要碾壓的次數為4遍，后者碾壓形式下，需要碾壓的次數為12遍。壓實度最好在95%以上。只有每層填筑結束同時壓實度檢測達標之后才能對下一層進行填筑。

3)如果出現回彈、沉陷等情況，以換填的方法加以處理。換填后，實測壓實度需滿足要求[1]。

4)地基處理結束后，要經過地基預壓試驗以確定地基是否滿足具體規定，如果不符合規定，具體分析原因并繼續處理，最終達到的結果不僅要滿足支架承載力，而且要滿足地基沉降量。

5)在橋梁地基兩旁設置排水邊溝。為了避免支架下方的地基受到水的侵蝕，必須采取隔水舉措[2]。

2.2 地基預壓試驗

在連續箱梁施工過程中必須精確把控地基的沉降量，即使出現偏差也要將其控制在允許范圍之中。

2.2.1 試驗平臺結構

試驗平臺集五大部分于一體，具體如下。

1)基礎墊塊：主要有4塊，具體是40 cm×40 cm×15 cm的C20混凝土預制塊。

2)支承立柱：主要有4根，高度為50 cm，具體使用的是I32a字鋼。

3)承重梁：主要有2根，長度為2.5 m，具體使用的是I32a字鋼。

4)分布方木：主要有9根，每根長度為2.1 m，具體使用的是12 cm×12 cm方木。

5)面板：具體用料為鋼板，尺寸為2.5 m×2.1 m×4 mm。

圍繞前述提及的五個部分展開強度和剛度的計算，具體結果均符合相關標準，具體計算過程從略。

2.2.2 試驗過程

1)試驗正式開始之前，務必保證進行實驗時地基的壓實度和梁部施工時的壓實度保持一致，不能出現較大差異。尤其要注意的是，在實驗地基上方鋪設粗砂墊層進行找平，墊層厚度保持在2 cm左右。

2)試驗的加荷標準。第一級荷載以所卸除土的自重應力為標準進行設置，同時注意具體的沉降數值不計算至其列。隨著級別的增加，每一級荷載增加量基本保持在2.4 t。加載必須迅速持續增加，務必保持平衡，盡量避免失衡情況。

2.2.3 沉降觀測

施加每一級別的荷載后，每20 min組織一次沉降觀測，詳細記錄數據，根據實測結果判斷沉降情況，沉降保持相對穩定的狀態后，結束觀測。沉降達到相對穩定狀態的基本要求是：以最后30～60 min觀測到的沉降量<0.1 mm為準。

在具體的試驗中，如果出現以下三種狀況表明土壤的承載能力已經達到了極限，不能再繼續施加，需要立即停止：①立柱下方部位的基礎墊塊呈現出比較密集的、裂開的紋路；②荷載的增加量與沉降值呈反比，即增加量非常小，但是沉降值陡然提高；③荷載沒有發生變化，但是24 h以內沉降值隨著時間的變化不斷增加。

2.3 滿堂支架搭設

支架搭設是一項非常重要的工作，由專員以設計圖紙為準，規范操作。首先，確定支架的布設位置，在指定范圍的地基上鋪設一定數量的混凝土預制墊塊；其次，對墊塊進行處理，在其上方布置立桿，以靈活調節底座的方式進行布設，同時將接頭放置在碗扣內部，將其壓緊鎖固，依據從下到上的順序安裝。支架實際高度基本達到設計標高時，用立桿可調托盤做靈活的調整。值得注意的是，支架頂部要預留一定的范圍進行調節，一般為10～20 cm。在具體施工中，為了防止局部失穩的情況，必須嚴格控制可調底座與可調托盤的螺桿留在立柱內的長度在25 cm以上。

1)承臺基坑。最好利用挖掘機挖掘，如果有些部分不能利用挖掘機，采取人工與風鎬形式對基坑進行清除挖掘，并及時采取各類措施，以保證天然地基的穩定。基坑的開挖一般利用放坡開挖的形式，對限制部位利用鋼板樁進行支護。

2)墩、臺身。墩身利用拼裝式大塊整體鋼模，通過人工形式吊裝起重機。每節主要由兩塊模板拼裝組成，每塊高度在2 m以上，每根柱都采用一次連續澆筑的形式完成。利用輸送車將混凝土運輸到施工場所，利用人工形式用振動棒進行搗固，同時用塑料薄膜進行覆蓋用以養生。

3)箱梁施工。對連續箱梁進行施工時，主要利用落地支架逐孔現澆的形式，遇到路線的交叉，主要利用管柱與貝雷架支架的形式，對于其他位置，則主要利用滿堂門式支架結合工字鋼進行支撐。

4)模板施工。模板安裝順序具體為：從梁的一側開始，先安裝底模再安裝側模。

5)嚴格依據設計方案搭設支架，未經許可不得隨意更改構架設計或是對尺寸做出調整，若確實存在調整的需求，則加強計算，驗證可行性，獲得有關部門的同意后方可調整。節點屬于薄弱部位，該部分的連接穩定性必須得到保證，扣件應具有足夠的扭力矩，鋼管立桿垂直度則需≤1/500，最大垂直度偏差不超過100 mm。在設置縱向水平桿時，也需加強檢測與控制，要求水平偏差≤1/250，架體的水平偏差不超過50 mm。為提高支架的穩定性，每隔3跨設1道斜桿(縱、橫向均設置)，與地面呈45°～60°的夾角，考慮到斜桿的穩定性要求，應保證斜桿底部有效撐地。

3 支架沉降觀測及實施效果分析

1)沉降觀測點設置。觀測點主要有9個，其中一部分位于每孔梁的結構中線部位，還有另一部分位于底板兩條邊緣線部位。

2)沉降觀測時間。分4個階段有序完成：第一次，分梁體澆筑前；第二次，底板澆筑后；第三次，頂板澆筑后；第四次，預應力施工后。

3)實施效果分析。整橋的長度為835.05 m，其中4孔為1聯，整個橋梁存在8聯，具體又分為左右兩幅。跨徑為25.75 m，梁的高度為1.40 m，翼緣箱板懸臂寬度為2.93 m。

4 結束語

綜上所述，在本文分析的橋梁工程中，設計荷載為2A級汽車荷載。在工程人員統籌規劃、通力協作之下，施工狀態良好，實際效果較佳，支架實測沉降值得到有效的控制，該結果與預留的預拱度基本相當，同時各點位的沉降比較均衡，這也充分表現出：施工中預先留存的拱度與實際狀況非常契合，證明該設計方案的可靠性。總之，經過對支架方案的比選節約了支架的投入，確保了施工的安全和質量。

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