斜腿剛構橋支架法施工方法及工程應用

張坤、常紅娟、吳淑斌、李寒

（1.中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710100；2.河北博燃能源工程技術有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

斜腿剛構橋因其造型美觀輕巧、能夠滿足橋下交通運行的需要而得到廣泛應用，但其支架搭設是施工的難點，同時除了受恒載與活載的影響外，還受到土層壓力、混凝土收縮、溫度變動、沉降等因素影響，導致斜腿剛構橋出現多重應力，因此有必要對其施工過程進行研究，提升對斜腿剛構施工中各工序施工的控制質量以及現場控制措施的優化。本文結合工程實例，優化斜腿墩支架方案設計，研究混凝土澆筑工序，分析主梁0塊與斜腿間合龍段合理澆筑方式，研究斜腿剛構主梁現澆與支架拆除施工技術，從而設計出經濟適用的施工方法，顯著提高橋梁建設效率，提高施工質量。

1 工程概況

某大橋主橋變截面連續箱梁0梁段長12m，高6.6m，懸臂澆筑梁共15 段，梁段長度為2.5m、3.0m、3.5m、4.0m 等，懸臂澆筑梁段最大控制重量約1164.2kN，最大懸臂長度54m。跨中合龍段長2m，邊跨合龍段長1.5m，邊跨現澆段長9.38m。

箱梁變截面的選擇應根據工程施工方案要求，采用單箱單室直腹板形式，方案要求箱梁頂板寬保持12.9m，底板寬保持6.9m，兩翼懸臂長保持3m，懸臂端部厚度20cm，懸臂根部厚度70cm，腹板豎直。橋面橫坡按照行業要求，主要由兩側腹板高差調整。施工要求箱梁根部斷面梁高在6.6m（高跨比為1∶16.67），為了確保橋梁支架的穩定性，跨中和邊跨現澆梁段梁高應保持2.8m（高跨比為1∶39.29），工程技術人員應密切關注梁底下緣曲線是否以2 次拋物線變化。

2 斜腿墩施工

2.1 地基處理

按照設計方案，橋梁基礎直接作用在巖石地基上面。為了能夠保證地基沉降符合規范要求，開挖時要盡可能減小巖石受到的損傷，因此需要進行人工鑿除。開挖完成后，利用回彈儀檢測基礎巖石強度，如果不符合要求，則需要繼續開挖，直到最后符合設計要求。然后按設計要求對地基進行加固。施工以前，準確定位斜腿基礎，使其按照設計與水平面成一定傾角。對場地進行逐項的清理，清洗干凈后用細石砂漿澆筑在巖石表面，使其符合傾角的要求。

2.2 支架搭設與立模

承臺施工前通過測量放線確定開挖深度，在承臺結構部分澆筑施工過程中，要根據實際工程情況確定放坡系數，并且放坡位置保證留有足夠的空間。

斜腿剛構現澆箱梁，通過滿堂碗扣支架的方式進行施工，支架基礎處理完成后，進行支架搭設施工，支架采用碗扣式滿堂支架。首先按照支架布置圖，放出支架邊線及底托標高，然后根據情況擺放底托，并開始搭設腳手架，此次搭設腳手架將橋梁前后斜腿及橋梁中跨梁體支架一次性搭設完畢。支架搭設之前，為了保證支架的強度、剛度、穩定性，要先通過受力計算確定立桿橫向與縱向布置間距，并通過此計算確定水平支架的間距。

根據現場情況搭設支架時，斜腿剛構用滿堂支架的方式進行搭設。根據計算科學進行布置，保證各個間距的合理性，需要先進行豎向支撐鋼管的搭設，再搭設斜向的支撐，縱向鋼管支撐間距為60cm，橫向為80cm，步距為60cm。底膜間距為20cm，鋼模板采用的是槽鋼制作，水平支架與支架橫梁均采用I16 工字鋼，間距為40cm，用可調節的頂托連接支架。縱向支撐的斜桿與地面夾角宜在45～60內，立桿間設剪刀撐。剪刀撐每3m 設置一個，剪刀撐應聯系3～4 根立桿，剪刀撐應沿步高連續布置，以保證支架的穩定性，在相鄰兩排剪刀撐之間，設大斜撐。調整支架上方方木標高，底板以大塊竹膠板為材料鋪設，外模面板均采用厚15mm 的竹膠板，端模采用15mm 的竹膠板，以10cm×10cm 木枋為基礎材料構成骨架。橫向方木采用100mm×100mm 方木，間距30cm。

為保證施工安全，提高現澆梁質量，在0塊支架搭設完畢后，還應根據施工方案要求鋪設底模，并對支架模板采取預壓作業。該工序的目的一是測試支架承載能力是否能滿足受力要求，二是為了消除支架和模板的非彈性形變，三是為了得到支架的彈性形變值和非彈性形變值，為施工預拱度提供依據。在對支架模板進行預壓作業時，應控制相關技術參數及施工要求：預壓荷載應超過箱梁自重，參數應以1.2 倍為準；全面了解箱梁荷載最大限值及分布情況，循序漸進地對支架進行分級加載；荷載增加過程中應做好分層觀測。

2.3 鋼筋綁扎

為了確保施工穩定性，鋼筋骨架應嚴格按照要求綁扎，提高穩固性；保障鋼筋骨架準確對準模型相應部位，注意避免出現扭曲和傾斜。鋼筋安裝應在混凝土保護層增設墊塊，墊塊材質選擇高強砂漿，墊塊應和鋼筋綁扎牢固，每平方米墊塊數量不少于4 個；鋼筋預埋環節如果與波紋管存在技術沖突，應優先安裝波紋管，調整鋼筋預埋部位。

箱梁外側模安裝完畢后應加以調整。首先，應對底板管道的鋼筋定位并綁扎鋼筋網，確保不同層的鋼筋網焊接牢固性，采取電焊技術進行加固，確保腹板鋼筋與底板鋼筋之間的穩定性。其次，綁扎底層縱向鋼筋。底板鋼筋安裝應采用埋入式錨墊板，底板上的波紋管最后安裝。最后，腹板及橫隔板鋼筋安裝。應對腹板內波紋管及定位筋進行固定，然后陸續固定頂板及翼緣板的上下層鋼筋，注意網片間用聯系筋焊牢，增強箱梁外側模的穩定性。

2.4 混凝土澆筑

混凝土由拌和站集中拌制，泵送法入模，0塊采用全斷面法進行混凝土的施工，澆筑時按30cm 厚度分層布料、分層振搗密實，振搗時須小心避免觸碰到波紋管。

其一，縱橋向混凝土澆筑順序：從兩端開始，向中間對稱澆筑。

其二，豎向混凝土澆筑順序為：先底板，后腹板，最后頂板、翼緣板。

其三，底板澆筑：泵車布料軟管盡量深入腹板，開始澆筑，讓混凝土通過腹板向底板流動，在澆筑過程中，控制混凝土澆筑速度在每層25～30cm，保證混凝土的密實性。

其四，腹板澆筑：兩側腹板交替進行澆筑直到腹板與頂板內模相交處。

其五，頂板澆筑：頂板混凝土澆筑順序為從兩邊翼緣向中間進行。

其六，箱梁混凝土養護。

混凝土澆筑環節完畢應觀察收漿效果，盡快實施專業性養護，確保混凝土表層濕潤，嚴禁忽干忽濕現象。

2.5 預應力張拉

縱向預應力分為頂板束、腹板束、邊中跨底板合龍束及邊中跨頂板合龍束4 種，箱梁混凝土實測立方體強度至少達到混凝土抗壓強度和彈性模量達到設計強度的90%，且養護時間不少于7 天方可張拉預應力鋼束。張拉采用張拉力和引申量雙控，以張拉控制力為主，引申量校核。鋼束張拉時應取設計張拉噸位的10%～15%做出標記，便于技術人員及時獲取鋼絞線的引申量。當預應力達到上限時，確保實際引申量與理論引申量誤差控制在6%以內，如果超出限值，應停止作業，對存在問題及時進行排查，排除故障方可繼續施工。施工前應根據實測鋼絞線彈性模量、截面積和管道摩阻系數等參數對鋼束引申量進行校核。

預應力鋼束張拉應保持對稱、均勻、同步張拉。張拉順序為：縱向—豎向—橫向。

3 支架拆除

0塊張拉完畢，即可拆除模板及支架。最外側和箱梁固結的鋼管立柱不拆除，其余支架均可進行拆除，但須保證外側鋼管立柱與墩身連接。模板拆除時嚴格遵守“先支后拆、后支先拆”的原則進行，確保現場施工安全。

對于碗扣式支架拆除順序按照“縱橋向對稱均衡、橫橋向基本同步”的原則進行。對于支架整體而言，拆除順序應該先拆除跨中處支架，再拆除橋墩處支架，由跨中向兩側橋墩方向推進。

執行此拆除順序的原因是：拆除支架后，梁體在自重作用下會產生下撓，剩余支架向下變形，剩余支架軸力逐漸增大。從跨中側開始拆除支架，在自重的作用下跨中撓度值會隨支架拆除距離的增大而增大。

4 施工中的技術要點

第一，支架搭設過程中，應該嚴格控制立桿垂直度，豎立桿的時候要注意長短搭配使用，相鄰兩立桿的接頭應該相互錯開；斜桿布置在支架的4 個側面，縱橫向每隔3m 布置一排；腳手架必須配合施工進度進行搭設，保證搭設過程中支架的穩定性。

第二，支架預壓加載和卸載時應進行實時觀測，同時確保支架無異常變形，以免發生安全事故。預壓結束后應根據實際情況對支架和地基做出相應改進措施。

第三，箱梁鋼筋骨架安裝時應注意錨墊板與波紋管中心線保持垂直狀態，張拉齒板處的鋼筋保持固定，確保錨墊板支撐可靠性，避免灌注環節不會發生位移。底板、腹板、頂板鋼筋按照施工步驟安裝，避免對鋼筋網架受力，以免出現垮塌。預埋件施工應嚴格對照施工方案及圖紙，提高其穩定性，防止發生位移。

第四，混凝土澆筑應按照間隙保持勻速振搗，為了確保振搗環節施工效果，應采用插入式振搗時，振搗環節應避免對周圍配件造成擾動，隨時檢查周圍配件是否存在位移現象，爭取第一時間發現并調整。在澆筑錨墊板下鋼筋較密處混凝土時，改用Φ30 振搗棒進行振搗，確保密實。混凝土澆筑應參照施工方案各項參數要求精準施工，保持分層厚度低于30cm，保證在下層混凝土初凝前澆筑完成上層混凝土。混凝土澆筑過程中由專人檢查模板和支架，對漏漿、跑模情況及時采取補救措施，同時在澆筑過程中需要有專人負責觀測支架的沉降情況。

5 斜腿剛構橋主梁分節組拼頂推施工工藝

當橋梁拼裝完畢后方可運輸至施工現場。頂推施工會根據施工現場環境因素臨時調整施工方法。目前，主梁拼裝施工包括分節段組拼、分節頂推等多種技術工藝，有時為了提高施工效果的穩定性和節約施工成本，還可以選擇懸臂的鋼主梁作為吊臂，斜腿鋼以吊裝形式支撐。

具體施工方案分析：

首先，平轉方案分析：選擇這種施工工藝的橋梁一般位于峽谷施工地形，為了便于施工，選擇峽谷兩岸距離最短處，如果施工區域地形平行，很難實施主梁節段拼裝，如果選擇平轉方案，很難對鋼桁架起到支撐作用。

其次，纜索吊方案分析：對進場道路要求較高，雖然峽谷地形在空間上可以實現布置，但由于施工區域受面積限制，主梁全階段拼裝難以一次性吊裝，智能空中組拼，所處峽谷區域施工較為困難，導致該技術工藝存在一定風險。另外，纜索吊工藝成本費用大，不建議采用該方案。

再次，傳統頂推方案分析：如果按照傳統施工方案，需要將所有的拼裝完成后再進行頂推工藝，但由于施工空間受到限制，因此不能實現。

最后，分節組拼頂推方案分析：該方案是分節組拼并及時頂推，施工過程中靈活處理頂推導向和桁架尾部反壓。施工過程中應注意橋臺施工場地的滑板、下壓裝置、支撐和下方裝置等。拼裝主梁過程中，每拼裝一個節段應及時做頂推動作，啟動下壓裝置，確保將拼裝主梁頂推至中跨合龍，同時借助下方裝置將主梁掉漆，在千斤頂的作用下使主梁移動至支座部位。

6 結語

結合工程實例，從實際施工情況出發，通過對斜腿剛構支架搭設、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、預應力張拉、支架拆除等方面進行研究，能夠有效解決收縮徐變、溫度變化等引起的次應力問題；制定符合實際的實施方案，保證支架搭設、支架拆除過程中的穩定性；通過對混凝土澆筑過程的施工控制，解決了斜腿墩施工過程中出現的受拉區混凝土易開裂的問題，為類似項目提供了借鑒方案。