大跨度門架墩蓋梁支架施工技術研究

李偉東

（廣東冠粵路橋有限公司,廣東 廣州 510000）

0 引言

由于路線的規劃，高速公路常與原道路交叉，建設雙幅整體式預應力蓋梁是常見的方法，但在大跨度、現狀道路車流量大的特殊條件下，不利于滿堂支架的搭設，施工進程因此而中斷。相較而言，以雙鋼抱箍為主、貝雷片為梁的方法更具可行性，建設成型的貝雷梁柱式支架體系穩定可靠，滿足工程施工質量和經濟效益多方面的要求。

1 工程概況

廣州新白云國際機場第二高速公路北段工程第SG01合同段，起訖里程K0+000～K3+850，線路長3.850 km。山前樞紐互通立交緊鄰山前旅游大道，采用一次設計、分期實施的模式，互通為T型樞紐立交結構，遠期主線北延對接連佛高速公路（規劃為雙向六車道高速公路），該互通改建為十字渦輪型全互通。

2 施工支撐體系

受施工場地限制，蓋梁施工支承平臺采用鋼抱箍、鋼管柱和貝雷片組合式支架，傳力途徑為：蓋梁底模→橫向分配梁（工16）→縱向貝雷主梁→砂箱→柱體鋼抱箍→雙拼工36a→鋼管柱→C30鋼筋混凝土基礎→地基。

（1）鋼筋混凝土基礎。墩柱施工完成后將場地清表、平整壓（夯）實，壓實度90%以上。處理后的基底承載力特征值不小于200 kPa，不滿足要求時，需用片碎石予以換填壓實或澆筑C20混凝土，視周邊情況設置環形排水溝。模筑C30鋼筋混凝土基礎長度根據現場實際情況施作，寬約1 m，高約0.5 m，內配Φ16@15～20 cm，頂部預埋1 cm鋼板或M20錨固螺栓，與路面混凝土接觸部位需用塑料薄膜或中粗砂隔離，配套設置水碼或防撞墩（石碼）。與樁身連接時應按要求設置錨固主鋼筋和箍筋[1]。

（2）鋼管柱。采用Φ630螺旋鋼管，壁厚6 mm，設置數量詳見各門架墩支架搭設示意圖，高度根據測量放樣數據確定，下部利用法蘭盤螺栓孔與基礎牢固固定，周邊用砂漿抹平；也可將鋼管與預埋件焊接，周邊設置三角肋板。

（3）工字鋼橫梁。在相鄰鋼管柱頂部開口擱置雙拼36a工字鋼或將工字鋼擱置于鋼管柱頂，工字鋼之間采用間斷點焊，鋼管柱頂開口處用型鋼或鋼板予以補強，防止其扭曲變形。

（4）柱體雙抱箍。以兩塊板厚為12 mm的半圓弧形鋼板為主要材料組成柱體雙抱箍，用M24/M30高強螺栓連接，抱箍與墩柱產生的摩擦力對維持整體結構的穩定性有重要作用。為增加抱箍與墩柱的摩擦力，在兩者間設1～3層土工布。為確保施工安全，另在上抱箍下再增設一個同樣的抱箍，可有效防止上抱箍下滑，杜絕安全隱患。

（5）砂箱。砂箱支撐主梁，此方式便于對蓋梁橫坡進行調節，也可提高拆模效率。頂、底盒采用滿足要求的鋼管制作，高度依據現場情況確定；上下封板采用滿足要求的鋼板，可點焊在雙拼工字鋼上。砂箱內放置干凈的中粗砂。

（6）貝雷梁、分配梁。在每側砂箱頂部設置雙拼或三拼貝雷梁作為縱梁，緊貼墩柱布設貝雷梁，頂部用工字鋼作為橫向分配梁，再于上方鋪設定型鋼模板，作為蓋梁底模。根據長度要求對貝雷梁做接長處理，接長部分與既有部分用帶保險的銷軸連接。兩組貝雷梁之間橫向采用型鋼自制花窗或拉桿連接，間距為3 m一個（受影響時可適當調整間距）。

（7）施工爬梯、防護欄桿與工作平臺。施工爬梯采用廠家定型產品，搭設時根據實際情況可采用單爬梯，但需采取防傾覆措施。采用特制廠家加工的定型鋼結構全封閉平臺，吊車分塊吊裝后拼接。在橫梁懸出端搭裝成整體，局部采用鋼管予以補強。護欄高度不得低于1.2 m，四周用鋼制網片封閉。位于行車道上方需設置防護棚，采用在貝雷梁底部外伸Φ48鋼管（鐵線與貝雷梁捆扎牢固）上部滿鋪竹膠板封閉，鋼管懸臂部分與貝雷梁頂部工字鋼用鋼絲繩連接，同時設置尼龍兜網，上部操作平臺用型鋼或木板滿鋪，周邊用竹膠板封閉[2]。

（8）支架質量檢驗。支架搭設成型后，項目部工程部、安全部、質檢部協同檢驗，若無誤進一步交由監理工程師驗收。

3 蓋梁支架模擬計算

3.1 計算參數

蓋梁支架的模擬計算采用midas/civil軟件。蓋梁支架采用Q235鋼材和Q345鋼材，各自的容許應力取值如下：

Q235鋼：σw=210 MPa；

Q345鋼：σw=310 MPa。

按極限狀態法計算，設定“1.2×恒載+1.4×活載”的荷載組合形式，各部分的荷載取值如下：

混凝土荷載：混凝土容重取26 kN/m3。

模板重量：模板荷載取2 kN/m2。

施工荷載：施工荷載取4 kN/m2。

混凝土傾倒荷載、振搗的振動荷載均取2 kN/m2。

3.2 計算模型

因門架墩蓋梁施工支撐體系相近，計算模型如圖1。

圖1 蓋梁施工支架模型

3.2.1 支架變形

支架最大變形fmax=0.010 7 m＜L/200=7/200=0.035 m，滿足要求。

3.2.2 支架應力

考慮最不利工況，確定WZ7#墩蓋梁施工支架中各構件的最大組合應力，如表1所示。

表1 構件最大組合應力

續表1 構件最大組合應力

4 蓋梁支架施工

4.1 門架墩底模的安裝

墩柱柱頂鑿毛至露出骨料顆粒，用水沖洗干凈，減少雜物的附著量，增加表面的摩擦力，促進新舊兩部分混凝土的穩定結合。測量人員測量墩柱軸線，確認無誤后設置標記，作為底模鋪設時的參照基準。模板選用定型鋼模板，從橫坡變換的位置開始鋪設，向兩端延伸，相鄰模板間存在的接縫用雙面膠黏固，堵塞板間縫隙，避免混凝土澆筑時漏漿。底模鋪設后安排調平，可利用調節楔形塊上的螺栓精準控制，期間檢查模板與下層工字鋼的貼合狀態，要求兩者緊密貼合，否則混凝土澆筑期間可能有塑性變形，構件有沉降的可能。

4.2 鋼筋的加工

門架墩蓋梁骨架鋼筋偏長，若直接在廠內加工成型再運至現場，存在鋼筋防護難度大、運輸困難等問題，同時運輸道路曲折蜿蜒，甚至無法完成運輸。因此，將單片鋼筋加工成半成品，運至現場后綁扎、焊接，得到滿足質量要求的鋼筋。半成品到場后，置于方木上方，按2 m的間距依次布設方木，起到防止鋼筋變形的作用。

4.3 鋼絞線安裝

鋼絞線采用的是抗拉強度標準值σ=1 860 MPa的高強度低松弛鋼絞線。固定端采用夾片式錨具，張拉端采用低回縮夾片式錨具。根據設計尺寸精準下料，對鋼絞線編號、穿束，穿束時以纏繞膠帶的方法加強防護，避免鋼絞線刮傷管道[3]。

4.4 支座墊石鋼筋網片預埋

蓋梁骨架及模板均吊裝到位后，測放墩頂中心點、中心軸線方向前后控制點。現場技術人員檢查各支座墊石中心位置，將φ10 mm墊石鋼筋網片預埋到位。

4.5 模板的安裝

模板選用廠家定型鋼模板，尺寸標準，便于安裝。單塊模板采用竹膠板，安裝后用Φ16鋼筋做對拉桿，用于維持模板的穩定性。每排設3根對拉桿，分上、下兩處進行設置。項目部在模板安裝后按三級質檢體系檢查，確認無誤后交由監理工程師檢查，針對模板位置不準確、穩定性不足等問題，隨即指出并處理，直至完全通過檢查為止。

4.6 混凝土振搗

混凝土澆筑前，用水將模板上附著的雜物清理干凈，產生的污水經由橫坡底部的小孔流出。混凝土澆筑連續進行，施工人員控制澆筑速度和澆筑量。振搗采用插入式振動器，移動距離不大于設備作用半徑的1.5倍，插入下層的深度為50～100 mm，該層與下層局部聯合振搗后，可提升層間結合穩定性；振搗器與側模的距離控制在50～100 mm，避免由于直接接觸而導致模板偏位，且振搗設備不可與鋼筋及各類預埋件發生碰撞；振搗遵循“快插慢拔”的原則，邊振動邊徐徐將振動棒拔出，振搗后的混凝土應有密實性。各點的振搗時間根據振搗面的狀態而定，待混凝土無下沉、無氣泡、表面泛漿且具有平整性時，方可結束該點的振搗。混凝土澆筑連續進行，由于材料、機械或其他原因而中斷時，快速處理異常狀況，盡快恢復澆筑，間斷時間需短于前層混凝土的初凝時間。

4.7 收光、抹面

混凝土澆筑后，修整裸露面并抹平，定漿后安排第二遍處理。經過多次精細化的施工后，提高混凝土的表觀質量。對支座墊石接觸部位鑿毛，其他部位無需做此操作。

4.8 支架檢測

于最大跨徑跨中模板兩側設監控點，用于監測模板的變形量。監控點分上、中、下三處有序設置，每處各1個監控點；檢查支架、對拉桿的布設情況，要求位置準確且穩定。混凝土澆搗過程中，部分支架、模板等材料可能由于澆搗的擾動而偏位、變形，遇此類情況時需立即進行處理。

4.9 模板拆除及養生

混凝土強度達到2.5 MPa后，拆除蓋梁模板。拆模時注重防護，避免表面破損或掉角現象。夏季和冬季的環境溫度不同，對應混凝土拆模時間也存在差異。以蓋梁側模和端模的拆除為例，夏季的拆模時間控制在8～10 h，冬季12～14 h，底模在張拉和壓漿結束24 h后拆除。為使模板順暢脫離混凝土，用錘輕輕敲擊，松動后再用吊車拆卸。

混凝土澆筑后安排養生，考慮到工程跨越省道的特殊性，養生作業不可對省道上的車輛通行秩序造成影響。氣溫偏高時，利用無紡土工布養生。于山坡坡頂位置放置水桶，桶底預留約1 cm的孔洞，使桶內的水順著橫坡流動至蓋梁外側，使混凝土保持濕潤狀態，在滿足養生用水需求的同時減小對車輛通行的影響。

5 支架預壓

5.1 預壓目的

消除支架的非彈性變形；檢驗支架的地基承載力及安全性能；測量支架變形對蓋梁立模標高的影響，根據分析結果合理設定蓋梁立模的預抬值。

5.2 預壓方案

預壓加載物采用預制混凝土塊，從中間開始加載，向兩側逐步推進，全程遵循對稱加載的原則。預壓要點如下：

（1）預壓荷載。取混凝土自重荷載的1.2倍作為支架預壓荷載，根據預壓加載量和加載所用混凝土塊的自重控制加載物的數量。

（2）預壓方法。預壓前，全面檢查支架的搭建情況，若無誤需將底模安裝到位；做好預壓加載量的計算及加載物的準備等前期工作；分階段有序預壓，期間測量標高，判斷支架在預壓后的沉降量，根據實測數據判斷預壓加載效果。

（3）預壓流程。①縱向每隔1/4跨徑設一處監測斷面，各斷面的監測點數量不少于3個，測量原始狀態下的底模標高，記為H1；②用吊車將準備好的預制混凝土塊吊裝至蓋梁底模上，放置時需緩慢，避免磕碰受損；③按照60%、80%、100%的加載量依次加載，在每級加載完成12 h后測量標高，結果顯示沉降量平均值在2 mm以內時，達到要求，可繼續加載，以此類推；④在底模加載穩定后，測量控制點標高，記為H2；⑤預壓荷載卸載后，測量底模標高，記為H3；⑥經過逐級預壓加載后，檢查支架及焊縫，判斷是否存在變形、受損的異常狀況，發現質量缺陷后盡快處理。

（4）觀測方法。于蓋梁各監測斷面的底板中心和兩側設觀測點，用于各階段的觀測。尚未加載時觀測一次，將測量數據作為起始觀測值；每結束一級加載后，安排一次觀測；預壓加載完全結束后，每日觀測2～3次，根據測量數據判斷沉降量，若監測點最初24 h的沉降量平均值在1 mm以內，或各點最初72 h內的該值在5 mm以內，表明經過預壓加載后的支架達到穩定狀態。

6 結語

綜上所述，根據工程施工條件制定門式墩蓋梁支架的施工方案，按照計劃有序搭設支架、堆載預壓，各項工程活動有條不紊地落實到位。鋼管及貝雷梁可重復利用，提高施工效率的同時降低成本。雙鋼抱箍、鋼管柱和貝雷片組合式支架的結構組成合理，使用時穩定可靠，較好地解決了門式墩蓋梁施工難題，具有建筑安全、保質量、提效率、增效益等優勢。在后續的類似工程中，可以考慮應用雙鋼抱箍、鋼管柱和貝雷片組合式支架，但需結合工程狀況靈活優化，以提升支架的利用價值。