混凝土連續箱體梁水中現場支架澆筑技術研究

劉 霞

（奉新縣交通運輸局,江西 奉新 330700）

0 引言

水中箱梁現場支架澆筑法是在完成橋墩和承臺澆筑后，水中現場搭建支撐架并預壓，使用搭建好支撐架裝配模板，制備并裝配鋼筋，預留澆筑孔道，澆筑混凝土并加施預應力，當混凝土強度符合設計標準后，拆去模板和支撐架的一種箱體梁施工方法。案例工程是一座跨江的大型箱體梁橋梁，由于場地限制，采用水中現場支架澆筑法施工法進行箱體梁施工，下文將重點對該技術進行闡述，以為同類箱體梁橋梁施工提供技術參考。

1 工程概況

某混凝土預應力連續箱梁橋，總長3.50 km，橋面寬42 m，雙向8車道，設計車速為60 km/h，洪水頻率為1/100，按公路-Ⅰ級和城-A級荷載設計。橋址所在區域屬濱江地區，為江水沖積地貌區，雖然地勢起伏總體變化不大，但其間平原、谷地或臺原交錯存在，地形較為復雜。

橋梁采取單箱雙室箱梁結構，每一單箱都設計為斜腹板梯形，箱梁頂板厚25 cm，底板厚22 cm，腹板由跨中40 cm厚度逐漸加厚到60 cm，頂板厚度20～70 cm，內側臂板寬度300 cm，外側臂板寬度400 cm，采用強度等級相對較高的C50混凝土澆筑箱梁。

樁基采用摩擦樁，橋墩采用花瓶墩設計，10～13#和19～22#墩體厚度180 cm，橋墩坐落于2 m厚度承臺，1～9#墩采取2根15 cm的單排鉆孔灌注樁，10～13#和19～23#墩采取4根13 cm雙排鉆孔灌注樁。

受現場條件限制，10#～14#、18#～24#箱梁，不宜架設滿堂支撐架，因此采取支架較少的貝雷梁。貝雷梁結合鋼管柱形成承重系統，水中部分采取鋼管柱替代碗扣型鋼管支撐架。在完成承臺和墩體澆筑后，拆除雙壁鋼圍堰前，全部完成水中鋼管柱、貝雷架和半幅柱橫梁整體安裝，碗扣式滿堂支架每孔搭設工期5天，預壓支架監測用時7天。張拉壓漿后拆除支架，拆除每箱支架工期5天。

2 總體施工方案

箱梁模板支架方案：鋼管柱+主梁+貝雷梁+碗扣滿堂支架。首先搭建鋼管柱支撐系統，管柱基礎設計在承臺，澆筑承臺混凝土時，預設20 mm厚度鋼板，用于管柱基礎面找平及連接。橋墩施工時，預設鋼管結拉點鋼板，用于管柱定位和固定。依據標高裝配主梁，主梁采取雙拼45B工型鋼，主要用于載荷傳導和連接?？v梁采取321型貝雷架，貝雷架是主要承重結構，并起連接作用。貝雷梁與支架之間設置分配梁，間距設計為60 cm，碗扣支架的標準為ф48×3 mm，木方為10×10 cm，箱底模板采用厚度15 mm的竹膠合板，支架高度應低于箱梁底板

25 cm。

3 水中支架施工方法

水中支架的架設流程為：焊接鋼管柱→加工鋼管柱法蘭→預埋鋼管柱基部→鋼管柱焊接裝配→主梁裝配→貝雷梁裝配→分配梁裝配→搭建鋼管支架→支架檢測→支架預壓→拆除模板和支架[1]。

3.1 預埋鋼管柱底座

鋼管柱裝配前先測量放樣，確定位置。管柱底座的位置應當在承臺施工時進行確認，不僅可以提高穩定性，也有利于增強其承載能力。在澆筑承臺混凝土前，預設鋼板，鋼板厚度為20 mm，用于連接鋼管柱和水中承臺。為固定預設鋼板，應在鋼板底面焊接錨固4根Q235鋼筋，錨固深度不低于30 cm。

3.2 焊接安裝鋼管柱

圍堰承臺和墩體澆筑后，焊接鋼管柱、平聯和斜撐。立柱和斜撐通常使用Φ630 mm，壁厚為8 mm規格鋼管，剪力撐使用Φ325，壁厚為6 mm規格鋼管，平聯接頭使用Φ529，壁厚為8 mm規格鋼管，鋼管樁都使用Q235標準鋼板，每節管樁長度12 m為宜[2]。

接頭采取V型坡口焊接，按規定要求，焊接縫高度應高于鋼管表面2 mm，焊接縫寬度不得低于鋼管壁厚的兩倍，將六塊鋼板加力塊焊接在焊縫的外周，加力鋼板厚度不低于鋼管壁厚，寬度不低于100 mm，長度不低于200 mm，加力塊與鋼管采用全焊接連接。平聯鋼管一層不超過4 m。垂直鋼管立柱可以在施工現場一次加長裝配，鋼管柱可依據鋼管原材料長度分段裝配焊接。

3.3 安裝主橫梁

主梁采用雙拼或三拼45B工型鋼焊接，為增加主梁強度，完成對焊后，在兩側焊接10 mm厚的力鋼板?？紤]到穩定性和安全功效，雙拼或者三拼的焊接位置必須錯開，以免鋼板因應力集中而同時斷裂。

3.4 架設貝雷梁

架設貝雷梁前，應分組預裝，既利于吊裝也可降低高空作業量。組裝后，查驗貝雷片數量和銷子連接，以確定沒有遺漏未組裝的零件。需要設置限位裝置，保證桁構橫向穩定性，通常在貝雷桁構下弦設置限位槽鋼，發揮限位作用。設置斜支撐，增強橫向穩定性，限制貝雷桁偏移。

通過頂梁的測量和放樣準確確定貝雷梁的位置。在貝雷架的位置處設置橡膠墊片，然后將貝雷梁吊起，并布置在裝配好的貝雷梁后面，構成一條直線。在固定下弦銷螺栓后，插入上弦銷體并鎖定。一組貝雷梁裝配就位并用銷栓固定以后，與主梁綁扎固定，焊接限位器，然后啟動下一組裝配。用花架將每組貝雷梁連接起來，主梁傾斜或者鋼管樁標高控制不準，可能造成貝雷梁受力不均勻，可通過耳板或墊鋼板等方式給予校正，避免受力不均引起偏壓風險，影響分配梁及滿堂支撐架的后續裝配。

3.5 安裝分配梁

分配梁間距設定為60 cm。在裝配過程中，一定要將分配梁設置在貝雷架受力節點位置，以確保貝雷梁受力均勻穩定。

3.6 搭設滿堂支架

3.6.1 分配梁上部設置鋼管支架

箱梁上部采用鋼管碗扣式支架，橫梁支架順橋向排距0.75 m，橫橋向排距0.60 m。中橫桿步距1.20 m，上下橫桿步距0.60 m。箱梁橫向支撐架排距0.60 m，翼緣板和底板處的橫向排距0.90 m，箱梁支架的縱向排距0.60 m，中部橫桿步距1.2 m，上下橫桿步距0.60 m。橫向剪力撐8排一道，梁端需加密，縱向剪力撐6排一道，腹板剪力撐加密。水平剪力撐6 m以內架體高度搭建3道。垂直和水平剪力撐一定要支承在貝雷框架上，不允許架空。應用轉向扣連接剪力撐與架體，與主立桿連接，不得連接在水平桿上。支撐架架設寬度比橫梁每邊寬1 m。先將主肋工字梁橫向安裝在頂撐內，然后在橫工字梁上縱向鋪置木方，標準段區域木方間距30 cm，腹板位置木方間距15 cm，將15 mm厚的膠合板鋪設在底部模板的縱向木方上[3]。

3.6.2 支架操作注意事項

嚴格驗算橫桿、立桿和縱橫梁之間的距離。剪力撐的配置要合理，通常橫向每3車道配置剪力撐，縱方向每4車道配置剪力撐，并且要控制剪力撐與地表的夾角，通常在45°～60°之間，與立桿的扣件不低于5個。施工過程中如果發現剪力撐長度不足，可以加長，加長長度不得低于1.0 m，扣件不低于3個。使用直角扣件將縱向掃地桿固定在豎桿，豎桿距離底座不超過200 mm。使用直角扣件將橫向掃地桿固定在縱向掃地桿下方的豎桿上。豎桿下部不等高時，高處掃地桿一定要向低處延伸兩跨并與豎桿固定，高差不可超過出1 m。

3.6.3 腳手架偏差控制與檢測方法

腳手架偏差控制與檢測方法具體見表1所示[4]。

表1 腳手架偏差控制與檢測方法

3.7 支架預壓

通常應用混凝土預制塊進行預壓，混凝土預制塊與支撐架不直接接觸，通常需要用方木或膠合板鋪墊?；炷令A制塊重量應為現澆箱梁重量1.1倍左右，預壓塊由吊車吊裝到位。

預壓目的在于消除箱梁自身重量引起的基礎和支撐架非彈塑形變。預壓可以獲得載荷影響下的彈塑變形量，從而得到預拱度，拆去支撐架后，箱梁的標高和形狀可以滿足設計要求。

預壓裝卸順序：預壓總重配置為箱梁自身重量的110%，分階段加壓，第1階段加壓到總重的60%，第2階段加壓到總重量的80%，第3級階段加壓到總重量的100%。加壓分布為橫向載荷從結構軸線向兩側對稱分布，縱向載荷從跨中向支撐點對稱分布。卸荷可采取平均值卸荷方式，分別卸荷50%，可兩次完成。在第1次卸荷完成后，不能立即進入第2次卸荷。需要給予4～6 h暫停，并觀測兩次，確定沒有問題后，再開展第2次卸荷。2次卸荷后48 h內，應開展6次測量，通過測量數據，計算并推導其彈塑應變數據。待所有預壓重量都卸載完后，對各控制點開展復測，通過2次檢測數據比較，即可得到支撐架和基礎的彈塑形變量。完成卸荷后，需要重新測試每個控制點的標高。將復測數據與滿載實測數據進行比較，即可得到支撐架和基礎的彈塑形變量[5]。

測量點配置：在墩頂箱梁的1/4、1/2、3/4長度處設置測量點，橋梁中心線和兩側底板邊緣配置6個測量點。每個梁段選擇5個測量截面，共設30個測量點。支架基礎底面與箱梁底部相同位置，每個測量截面配置6個測量點，共30個測量點。

檢測方法：滿載后12 h監測一次，直到兩次連續測量相差≤2 mm，靜壓＞5天，或者＞2天滿足穩定狀態，則可以確認支撐架穩定。測量時，通常應用掛線錘開展測量，使用的線繩應彈塑變形較小，不影響檢測精度。上端線繩固定在主龍骨，下端垂錘，可在地表測量點埋設一根鋼筋，通過測量錘底與筋頂距離，即可確定滿載沉降數據，同時可以觀測模板頂部相應位置的標高。

預壓注意事項：注意均勻加載，否則會造成沉降不均勻，無法獲得準確的沉降檢測數據。不要集中堆載，避免局域過載，嚴重時會引發安全事故。按預壓設計預壓后，派專人檢查基礎區域硬化路面有否發生開裂，如果存在開裂，應及時給予注漿處理，避免裂隙不斷擴大，以防遇雨、雪、臺風等特殊天氣雨雪浸入，進一步惡化開裂，造成地基不穩定沉降，影響支架穩定與安全性。

3.8 拆除模板和支架

3.8.1 拆除模板

混凝土澆筑完成后，模板和支撐架可以在終凝后拆卸，拆卸順序是從上到下?；炷翉姸冗_設計要求后，可先拆去梁外模板，待混凝土強度達設計強度的75%時，拆去梁內模板，只有在梁的縱方向預應力束均拉張并注漿完成后，才能拆去模板。當模板拆去時，需要人力和吊車一同完成拆卸工作，模板的拆卸順序大致為：先拆翼緣板，再拆腹板，最后拆底板。

3.8.2 拆除支架

注意箱梁支撐架的拆卸時間，只有在箱梁混凝土強度達100%，并且同等條件下壓漿試塊強度達100%后，才能拆卸鋼管支撐架。必須嚴格按照自上而下的順序開始拆卸，嚴禁從下往上拆卸或上下同時進行拆卸，以免因拆卸不當導致支撐架不穩或局域塌陷而產生事故。所有已松開連接的杠桿一定要適時取出放下，防止操作人員誤靠、誤扶[6]。

嚴禁拆卸時，從上至下拋扔鋼管等支撐架材料，以免對現場工作人員造成危險。應分段開展拆卸工作，同時對已經搭建好的鋼管支撐架開展檢查，注意鋼管是不是存在質量問題，主要是確認鋼管間的連接是否穩固和支承系統的安全性。檢查結果確認后，應據此制定安全、合理的支撐架拆卸方案，經有關部位批準后方可開展拆卸工作。為安全起見，一定要向現場管理人員和施工人員提供安全方案和技術交底，做好一切準備后才能開展工作。

4 結語

綜上，該文介紹了混凝土連續箱體梁橋水中現場支架澆筑技術。案例工程采取水中現場支架澆筑技術，其箱梁模板支架方案采取鋼管柱+主梁+貝雷梁+碗扣滿堂支架方案，該方案由鋼管柱和貝雷梁形成支撐體系，具有支架節約但整體穩固性較好的特點，滿足安全施工需要。文中梳理了水中支架施工技術要點，包括鋼管柱底座預埋和焊接安裝，主橫梁、貝雷梁、分配梁架設安裝，滿堂支架搭設，支架預壓，模板架設和拆除等一系列技術要點。把握這些技術點，對應用該支架技術開展混凝土連續箱體梁現場澆筑施工有實用參考意義。