裝配式現澆箱梁鋼管支架施工關鍵技術

劉占兵 王文帥 林康

摘?要：鑒于常規現澆箱梁支架重復利用率低，高空焊接質量難以保證，一次投入成本高，施工周期長等問題。本文以恩施地區某高速公路項目為工程依托，通過支架方案比選，引入了裝配式現澆箱梁支架施工關鍵技術，介紹了裝配式鋼管支架的特點，重點分析了裝配式鋼管支架的結構設計及安拆要點。實際應用結果表明，裝配式鋼管支架具有標準化程度高、周轉靈活、整體穩定性好，有效降低施工成本等優勢，具有良好的應用前景。

關鍵詞：裝配式；現澆箱梁；鋼管支架；結構設計；安拆要點

橋梁墩柱較高，地形起伏較大的現澆箱梁往往施工難度大，施工工藝復雜，因此在現澆箱梁支架設計上應對比從優考慮［1］。國內現澆箱梁支架主要有滿堂支架和鋼管支架兩種形式，滿堂支架通常受地形和地基承載力制約［2］，常規鋼管支架存在焊縫多、工期長、成本高、周轉利用率低等問題。通過研究裝配式現澆箱梁鋼管支架施工關鍵技術，實現臨時結構標準化，達到降低成本、加快工程進度的目的，為類似項目提供借鑒，創造更好的社會經濟效益。

1?工程概況

恩施地區某高速公路項目，起訖樁號K27+410～K37+500，全長10.09km。全線有8座橋為現澆箱梁，共計22聯、78跨，截面高范圍1.4～2.0m，頂板寬范圍9～28.5m，底板寬范圍5～24.5m，墩高范圍6～33.3m，梁體采用C50混凝土，詳細跨徑組合及幾何特點見下表。

2?方案比選

結合現場實際情況，初期擬定3種支架方案進行比選：

方案1：盤扣式滿堂支架。此類支架適用于地基承載力好，基礎受力均勻，地形起伏小且無保通要求的小半徑匝道橋。支架高寬比不得大于1/3，否則會加大失穩風險。

方案2：常規鋼管支架。此類支架體系由基礎、鋼管排架﹑橫梁、貝雷梁、分配梁、模板等組成。該支架適用于地基處理面積小，橋墩較高的橋梁。此類支架現場加工焊接量大，質量無保障，周轉切割拆除損耗大，周期長。

方案3：裝配式鋼管支架。該支架下部結構采用鋼管標準節+聯系撐組成排架體系，支架上部結構同方案2。此類支架現場安裝便捷，周轉拆除快，現場無損耗，一次投入，長期周轉使用。

該項目現澆橋梁體量大，橋墩較高，地形起伏大。綜合考慮上述因素，采用方案1地基處理費用高且墩柱較高安全難以保證。方案3相較方案2，組裝成型鋼管支架為標準構件，現場安裝無切割、無焊接，拆裝便捷，結構穩固，為本項目安全、質量提供強有力支撐，同時為項目縮短了工期，降低了成本。因此推薦方案3為最終施工方案。

3?裝配式鋼管支架的特點

3.1?標準化程度高

常規鋼管支架焊縫多、焊縫質量難以保證［3］。裝配式鋼管支架在工廠集中加工，尺寸精度高，鋼管立柱采用不同長度的標準節，通過立柱端頭法蘭進行管樁的拼裝連接，平聯斜撐通過管樁上小型抱箍連接，安裝成型的鋼管支架外觀質量規范、標準化程度高，整個裝拆過程無須高空焊接作業，施工便捷，結構穩固，有效降低安全風險。

3.2?周轉利用率高

立柱標準節間采用法蘭連接，平聯斜撐與立柱間通過抱箍連接，抱箍與法蘭均為栓接，支架各構件拆裝無焊接、無切割，極大提升了材料周轉利用率，有效降低施工成本。

3.3?安全性能高

支架基礎為樁基礎或擴大基礎，在基礎頂部預埋地腳螺栓和法蘭，首節立柱與基礎通過螺栓連接，其余標準件采用人工配合起重設備依次安裝到位，支架各構件間均為栓接，無高空焊接作業。支架鋼管立柱具有較強的豎向承載力和剛度，力學性能優越，整體穩定性好、安全性能高。

4?支架結構設計

4.1?立柱標準節

為便于調節支架高度，共設計9m、3m和1m長度立柱標準節。標準節型號為P820*10mm鋼管，材質為Q235B鋼材，在標準節頂部和底部各焊接一塊2cm法蘭用于標準節拼裝，法蘭與標準節之間焊接16塊2cm厚加勁板用于局部加強，法蘭盤之間采用16根M27螺栓連接。法蘭盤與鋼管立柱采用統一匹配件，確保現場拼裝精度。

4.2?樁帽標準節

立柱頂為支撐上支點，采用樁帽結構形成支撐面，為便于調節現澆梁底標高，共設計成0.75m和0.5m兩種類型。法蘭、頂板、加勁板及井字板厚度均為2cm，加工柱帽時應先焊接井字板和實心頂板，再整體插入鋼管的開槽后進行焊接。

4.3?平聯斜撐標準節

平聯及斜撐采用C20a槽鋼，按管樁間距分為4.5m和6m兩種類型，4.5m管樁間距對應平聯每節長度為3.31m，每節斜撐長度為5.46m；6m管樁間距對應平聯每節長度為4.81m，每節斜撐長度為6.47m，平聯斜撐端頭按設計位置預留螺栓孔。

平聯斜撐通過小型抱箍與管樁連接，P820抱箍由兩塊厚1.2cm的弧形鋼板組成，在弧形鋼板兩側預留螺栓孔，用于緊固抱箍，在弧形鋼板上各焊接一塊厚2cm的耳板，并預留螺栓孔，用于連接平聯斜撐。

按設計圖紙將鋼管立柱、平聯斜撐、抱箍加工成標準構件，運至施工現場，利用起重機配合人工將各構件進行拼裝，拼裝要求立柱垂直度不大于1/1000，螺栓緊固達到設計扭矩值，支架順橋向立柱間距6m，橫橋向間距4.5m，拼裝成型的結構單面成“Z”字形狀。

4.4?異型貝雷片

對于不同跨徑的現澆箱梁，僅采用321型標準貝雷片存在橋墩頂部貝雷片懸臂過大或放置不下等問題。本項目通過采用2m異型貝雷片可有效解決上述問題，2m異型貝雷片各構件型號及加工質量與321貝雷片保持一致。

5?支架安裝要點

5.1?地基處理

地勘報告結果表明，該項目地質條件良好，持力層為粉質黏土，地基承載力為200KPa，因此支架基礎采用擴大基礎。先開挖至持力層，并復測地基承載力，達到設計要求后對基底進行整平［4］。位于斜坡上的基礎設置成臺階狀，減少對原地面的破壞。在基礎兩側設置排水溝，嚴禁雨水浸泡基礎，從而降低地基承載力，造成支架整體失穩。

5.2?立柱標準節安裝

鋼管立柱采用9m、3m、1m標準節，兩端采用法蘭接頭。立柱垂直度是整個支架安裝控制的核心。基礎施工時在其頂部預埋法蘭盤及地腳螺栓，采用起重設備將首節標準節吊裝至設計位置，通過地腳螺栓與基礎進行連接。安裝完成后再拼接下一節標準節，相鄰標準節間采用螺栓對法蘭進行臨時固定，然后安裝鋼管間的平聯及斜撐。待該標準層所有平聯斜撐安裝完成后再將全部螺栓進行緊固，使其達到設計扭矩值。緊固后的法蘭間若存在空隙，可采用厚度為1～2mm的鐵皮將空隙墊實，確保法蘭盤接觸面的貼實度，使支架立柱受力均勻，充分發揮立柱的豎向承載力和剛度。

5.3?平聯斜撐安裝

鋼管立柱沿高度方向每隔4.5m安裝一道平聯及斜撐，聯系撐采用C20a槽鋼，安裝聯系撐之前先在立柱設計標高位置安裝小型抱箍，在抱箍耳板及聯系撐端部10cm處預留M27螺栓孔，待栓孔重合后采用螺栓銷接。

在管樁上安裝抱箍的優點主要有：

（1）平聯斜撐可在任意水平方向調整；

（2）管樁標準節便于運輸及存放。

5.4?樁帽標準節安裝

在立柱頂安裝樁帽既可調節現澆梁底標高，又可作為支撐支架上部結構荷載的受力面。樁帽底部法蘭通過螺栓與相鄰節段連接，內部對稱布置井字形鋼板，頂部焊接實心圓鋼板，樁頂荷載通過樁帽均勻傳遞至立柱截面上。

5.5?卸荷砂箱安裝

混凝土達到設計強度后，利用卸荷砂箱［5］對支架系統進行卸載和落架。卸荷砂箱設置在樁帽和橫梁之間，卸荷砂箱使用前，在筒體內填滿干砂并進行荷載試驗，拆除施工時，多個卸荷砂箱卸載時應遵循對稱、逐級卸載的原則。

5.6?支架上部結構安裝

支架上部結構采用人工配合起重機進行安裝。砂箱上放置雙拼I56a橫梁。

橫梁上布置321型3m標準貝雷片和2m異形貝雷片，為加強貝雷梁之間的橫向聯系，在每兩組貝雷片間設置門子支撐架，支撐架與貝雷片采用螺栓緊固。

貝雷梁上方按貝雷節點布置I18工字鋼橫向分配梁，分配梁與貝雷上弦桿采用U型卡緊固。

分配梁上箱梁腹板區按15cm間距布置8cm×8cm方木，非腹板區按30cm間距布置8cm×8cm方木，方木上方鋪設18mm厚竹膠板，箱梁翼緣板下方采用盤扣式模板支撐架。

6?支架拆除

支架拆除采用整體落架法施工。卸荷砂箱將鋼管支架結構分為上下兩部分，現澆箱梁澆筑時在雙拼I56a橫梁正上方翼緣板位置預留孔洞，支架拆除過程中，利用卷揚機將砂箱以上支架吊起，對卸荷砂箱進行卸落，此時支架系統上下脫離，利用人工配合起重機分節拆除鋼管立柱及平聯斜撐，再整體卸落支架上部結構，轉入下一階段施工。整體落架法具有安全可靠、效率高、成本低等特點。

結語

本文重點對裝配式現澆箱梁鋼管支架結構設計、安拆要點與現場實施等關鍵技術展開了研究，并成功應用于恩施地區某高速公路項目，取得了良好的效果。

裝配式鋼管支架受力明確、安全可靠、周轉率高，有利于降低施工成本，縮短工期，在現澆梁體孔數多、曲線半徑大、凈空高的橋梁中更能體現其優越性，具有良好的應用前景。

參考文獻：

［1］劉強華.裝配式整孔現澆箱梁支架施工技術分析［J］.中國公路，2020（09）：102103.

［2］耿樹成.十漫高速公路十堰互通現澆箱梁施工支架設計［J］.鐵道建筑技術，2008（S1）：5659.

［3］張文.裝配式大鋼管支架在高架橋箱梁現澆中的應用［J］.西部交通科技，2021（04）：158161.

［4］蔡新民，孫玉祥.現澆箱梁裝配式超高支架施工質量控制［J］.水運工程，2010（08）：143146.

［5］嚴謹，劉國徽，羅宗強.現澆梁鋼管貝雷支架系統拆除方案優化研究［J］.云南水力發電，2021，37（10）：1116.

作者簡介：劉占兵（1982—?），河北晉州人，本科，高級工程師，主要從事路橋施工管理相關工作。

*通訊作者：林康。