公路橋梁現澆混凝土箱梁施工階段鋼管樁支架法的應用分析

任志遠

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

在公路橋梁項目施工中，滿堂支架法的應用廣泛，是橋梁預應力現澆混凝土箱梁施工環節的重要手段，但由于該方案需要使用大量模板且施工工期長，所以在山區橋梁項目施工中應用受限。為解決山區橋梁施工中難以應用滿堂支架法的弊端，擬選取鋼管樁支架法進行施工，能有效控制工程造價，節約材料消耗并降低地基沉降對施工質量的影響，合理控制現澆混凝土箱梁施工線形。

1 工程概況

某公路橋梁項目設計長度379m，橋梁跨徑24.3m，橋梁上部結構包括現澆筑預應力混凝土連續梁和預制混凝土小箱梁。箱梁橋面寬度27m，設計梁高1.6m，腹板為鉛垂結構，墩頂設橫梁，現澆混凝土箱梁連續梁頂板和底板處均設置橫坡。

2 支架受力計算

在公路橋梁現澆混凝土箱梁鋼管樁施工前，需通過現場勘測獲取支架受力情況，模擬支架受力范圍，確定具體數據后方可進行后續施工[1-3]。

2.1 施工荷載計算

現澆混凝土箱梁鋼管樁的施工荷載來源多，主要包括施工人員、施工機械設備、鋼筋混凝土荷載、混凝土振搗荷載、模板荷載、風荷載等，其計算公式如下：

g 為現澆混凝土箱梁鋼管樁施工荷載；g1為鋼筋混凝土荷載水平，現場勘測結果顯示其水平為42kN/m2；g2和g3為混凝土振搗荷載與施工人員、施工機械設備荷載，取值分別為2.0kN/m2和2.5kN/m2；g4和g5為模板荷載、風荷載，取值均為0.3kN/m2。

2.2 鋼管樁支架受力計算

該項目鋼管樁高度12m，支架高度6m，貝雷梁高度1.5m，以項目設計要求為基礎確定寬度與高度比為2，寬度30m，鋼管樁橫向布置情況如圖1 所示。項目施工需嚴格執行現行建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范工藝要求，以施工實踐為基礎，可忽略風荷載的影響。確定鋼管樁樁徑為0.63m，樁高為12m 時，對應的風荷載均布水平為0.27kN/m2。選取現澆混凝土箱梁鋼管樁中間部位為測量點，結合目標監測數據構建受力模型[4-5]，詳見圖2 所示。

圖1 鋼管樁的橫向布置示意(單位：cm)

圖2 鋼管樁受力計算模型中的構件示意

水平方向的鋼管樁借助焊接槽鋼牢固連接，鋼管樁立桿連接嚴格執行操作規范，進行縱向剪切撐搭設并滿焊連接部位，以1.2 倍自重為基礎計算豎反向作用力水平為1680kN，橫向支撐極限值為58kN，彎矩影響下的縱向作用力極限值為49kN，剪切極限值為76kN。借助模型計算鋼管樁體受力面積和剪力值，結果顯示兩項指標均符合Q235 鋼各項要求，性能符合規范要求。

該項目支架體系選用現澆混凝土箱梁鋼管樁支架，模型結構的穩定性情況為：外部荷載P 為73MPa，小于限定值140MPa，鋼管樁支架構件長細比為54，小于標準值150，各項性能均符合設計要求。截面軸心受壓構件對應的彎曲系數值為90MPa，小于標準值215MPa，系統穩定性達標。

3 鋼管支架法施工技術要點

3.1 地基處理

平整并碾壓地基，以項目設計方案為基礎進行沉樁，施工環節加強現場勘測，實時監控樁身垂直度及位置，并與設計值相比較，出現偏差時及時調整。沉樁到位后及時進行樁頂標高測量，根據設計方案指標進行樁頂切割與平整，保持鋼筋混凝土頂部平齊，在合適位置埋設鋼板，確保支架結構穩定，夯實平整地基，以提高結構的牢固程度[6]。

3.2 鋼管樁支架施工

鋼管樁支架型號為長12m，厚10mm，直徑630mm，以載重量25t 汽車吊裝鋼管樁點，樁點布設需符合項目設計要求，于樁頂部位焊接65cm×65cm 鋼托，各樁間合理布設縱向剪力撐。鋼管樁安裝完畢后，于樁頂部位安裝工字鋼、肋板，進一步加固鋼管樁。布設完畢后，以項目方案為基礎，結合施工圖紙對鋼管樁貝雷梁進行現場調試，借助吊裝設備轉運至指定位置進行安裝。于貝雷梁上設置工字鋼分配梁，借助卡扣將貝雷梁與工字鋼緊密連接，并搭設支架。選擇不同型號的立桿組合，結合項目特點與施工實際情況妥善連接，確保不同連接區段的立桿接頭連接妥當，提升支架結構的穩定性。選1.2m 和3.0m 立桿進行首層支架的搭設，利用立桿接長并于頂端位置進行頂托安裝，牢固連接[7-8]。

各構件安裝完畢后，嚴格執行技術操作規程與施工規范，完成縱向剪力撐與橫向剪力撐布設，提高支架系統的穩定程度與安全性。完成支架搭設后，頂托上方橫向、縱向交錯布設方木并進行模板安裝，安裝拼接完畢后對其性能進行詳細檢查，避免出現松動、連接不牢等現象，實壓前全部檢查完畢確保系統穩定。

3.3 模板安裝

以規格為1.22m×2.44m×15mm 的整塊覆膜竹膠板作為箱梁外模板，縱向布設于支架體系上，頂托上布設方形槽鋼，使其與竹膠板交錯分布，上層鋪設方木并調節至適當位置。方木型號為l0cm×l0cm，間隔30cm 鋪設，將模板與方木牢固連接，再鋪設腹板側模、翼緣板底模，鋪設間距仍為30cm，中間設置加強肋提高結構穩定性。

以加工好的型號為5cm×8cm 和l0cm×l0cm 方木鋪設于箱梁內部并用木質支架作為支撐，制作腹板模板時腳底部增加20cm 作為壓漿板，避免澆筑過程中混凝土泄漏。內模合理布設20mm 直徑的鋼馬鐙、混凝土模塊，均勻布設在內模支架立桿不同位置，確保結構穩定性。

3.4 支架預壓

施工過程中對支架彈性形變進行準確測量，同時檢測地基沉降值，采用水袋預壓法進行超載預壓試驗，預壓總荷載為綜合荷載的1.1 倍。

3.4.1 加載順序。以鋼管樁支架受力狀況為基礎，分5 級標準加載荷載，按照20%預壓總荷載—40%預壓總荷載—60% 預壓總荷載—80% 預壓總荷載—100%預壓總荷載的順序進行加載。

3.4.2 觀測點布設。在滿堂支架端部的左側、中間、右側分別設置三個沉降觀測點，三跨貝雷梁跨中位置設置沉降觀測點，觀測點位于頂托木上方。

3.4.3 預壓觀測。在上一層荷載加載完畢后，方可進行下一層荷載預壓，兩層荷載施加需間隔1h，并連續進行鋼管樁支架沉降量的監測。支架頂端監測點結果顯示，支架12h 沉降水平小于2mm 為質量達標，可進行后續加載。連續測量高程差水平低于2mm表明沉降值可控，將記錄結果提交給總監理工程師，經其簽字確認后繼續增加荷載至100%預壓總荷載，記錄高程值并反復測量，對結構穩定性進行評估。日沉降量小于2mm，或連續3d 監測結果顯示直接荷載水平累計值小于5mm，可將荷載逐步卸載[9]。

3.4.4 卸載及支架調整。按照荷載預壓相反的施加順序進行卸載，觀測支架形變量，同時以起拱度為基礎合理調整梁底桿高度。

3.5 鋼筋加工及安裝

現澆混凝土箱梁鋼管樁支架為鋼骨架，骨架鋼筋焊接中需嚴格把控質量關，避免因結構變形、彎曲、移位而影響施工質量。根據項目需求提前在鋼筋料場內，結合材料尺寸進行鋼骨架的制作，將型號合適的型鋼固定在骨架內部，并完成放樣焊接。采用點焊對稱焊接的方案進行，且按照從中間向兩側的順序從上到下進行焊接，需注意焊接工序一次完工，同側同步對稱焊接焊縫，并借助22#鐵絲綁扎牢固，將鐵絲頭部彎向混凝土內部，增強鋼筋骨架結構的穩定性。以塑料墊塊作為保護層并按照梅花形狀進行布設。

3.6 鋼絞線安裝

鋼絞線安裝需嚴格執行施工圖紙方案，合理選擇波紋管放置位置，精確定位后以鋼筋井字架固定并焊接。施工中預應力束長度大，易彎折，增加了混凝土澆筑后穿束工藝難度，為提高施工便捷性，采取后張法進行施工，安裝完波紋管后即進行穿束，根據項目特點和施工現場情況制作型號合適的鋼束，以人機配合方案進行施工。

3.7 混凝土澆筑

箱梁混凝土澆筑分兩次進行，首次澆筑高出腹板與翼緣板交界處2cm，頂板鋼筋綁扎完畢且鑿毛施工后，布設好標高控制點后進行二次澆筑[10]。

第一，縱向沿箱梁一端從高處向低處的順序進行澆筑，先澆筑中間后澆筑兩側，對稱施工從上到下分層、分段進行。

第二，監測混凝土入模溫度，并嚴格控制工藝指標，30℃以下方可進行入模施工。以8m3商混車將混凝土運送至施工現場，并利用汽車泵輸送入模，選定合適型號的泵車，使其揚程符合條件。混凝土澆筑過程中保持出料口與澆筑面之間的高程差不超過2m，嚴格按照施工順序有序澆筑，加強現場監測并控制工藝參數。

第三，各施工作業面配備專業振搗人員進行操作，采用人機配合的方案施工，需使用的設備包括30型振動棒2 臺和50 型振動棒5 臺，小間距作業時選擇30 型振動棒進行振搗作業，其余情況下選擇50 型振動棒進行振搗作業。施工中嚴格控制作業時間，振搗施工需到位，不可觸碰預埋件及模板，不可觸碰鋼筋，防止振搗作業中出現振搗過度、漏振情況影響施工質量。

3.8 安全管理保證措施

第一，建立健全機構，明確崗位職責，是開展安全生產工作的基礎。遵循“建設單位主導、監理單位督促、施工單位負責”的要求，與安全生產小組相結合，對其機構設置與職責進行規范。

第二，為了保證安全監管的有效性，安全管理部門要對工程建設的安全管理工作進行合理分工，使工程建設的安全管理更加有效。

第三，加強安全管理，做好安全生產和勞動防護工作。確保施工現場工作人員的人身安全，全面落實安全施工責任制，實行責任管理，責任到人。

第四，加強安全管理，對安全隱患進行排查，對違規指揮、違規操作堅決予以制止。做好安全宣傳、教育、培訓工作，嚴格遵守安全生產規定。

第五，在執行施工技術措施時，也要執行安全、文明施工措施。施工現場應設置顯著的安全標志、標識、標牌，車輛進出施工區時應按照規定的路徑行駛。

4 結語

綜上所述，基于公路橋梁現澆混凝土箱梁鋼管樁支架施工實踐，借助鋼管樁、貝雷梁設計現澆箱梁鋼管樁支架支撐系統，并建立鋼管樁受力計算模型對支架受力情況進行分析，通過對地基處理、鋼管樁支架施工、模板安裝、支架預壓、鋼筋加工、鋼絞線安裝、混凝土澆筑等工藝要點進行分析，總結現澆箱梁鋼管樁支架施工的關鍵點。通過案例分析證實鋼管樁支架法能有效避免常規滿堂支架法的不足，在各類橋梁項目工程中適用性強。