承插型盤扣式支架在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)用及安全管理

◎ 張堅榮 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

肇慶高新區(qū)麒麟湖片區(qū)發(fā)展綜合提升項目— 大旺大道快速化立體交通升級改造工程，改造后大旺大道總體按雙向十車道布置。工程中心區(qū)1號大橋采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計荷載為城-A級，全長385.08m，跨徑組合為4×30（第一聯(lián)）+(40+60+40)（第二聯(lián)）+4×30m（第三聯(lián)），橋梁前后縱坡坡度/坡長為前3.8%/288m和后3.801%/292m。上部結(jié)構(gòu)第一、三聯(lián)為等高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁：等梁高單箱雙室斷面，梁高1.6m，底板寬8.67m、厚0.22～0.42m，頂板寬13.25m、厚0.25～0.45m，腹板厚0.45～0.70m；第二聯(lián)為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁：變梁高直腹板單箱雙室斷面，連續(xù)梁中支點梁高3.7m，端支點及跨中梁高2.0m，底板厚度0.25～0.6m之間，腹板厚度0.6m～0.95m。

2.施工工藝

2.1 支架施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→測量放樣→基礎(chǔ)換填、平整（地基承載力檢測）→基礎(chǔ)硬化→滿堂支架搭設(shè)（支架檢查驗收）→底、側(cè)模安裝（基礎(chǔ)硬化）→支架逐級加載預(yù)壓（設(shè)置預(yù)拱度及測量放樣）→沉降觀測（穩(wěn)定）→支架逐級卸載→鋼筋、腹板模板、混凝土澆筑等施工→支架拆除。

2.2 基礎(chǔ)平整硬化

本工程支架基礎(chǔ)處理重點是對承臺基坑和原泥漿池位置的處理。將基坑或泥漿池清理干凈，挖出松軟土層，按照路基施工要求對基坑進行分層回填并夯實，分層厚度不大于30cm。先去除表層腐質(zhì)土，并平整場地，之后使用壓路機將地基碾壓密實。地基處理后，地基壓實度不小于94%，承載力不小于200KPa（地基承載力通過地基承載力檢測儀實測）。地基經(jīng)檢測合格后，澆筑15cm厚C20混凝土基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)設(shè)置排水橫坡，以便排水。地基處理范圍寬出搭設(shè)支架之外0.5米以上。

2.3 測量放樣

測量儀器經(jīng)具備相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位進行檢測和標(biāo)定并對提供的控制網(wǎng)進行同等級復(fù)測。用全站儀對支架搭設(shè)基準(zhǔn)線及支架邊線進行放樣，同時提供基礎(chǔ)標(biāo)高以便支架立桿布設(shè)。

2.4 支架搭設(shè)

滿堂支架立桿采用Q 3 5 5（強度3 0 0 N/m m2）材質(zhì)鋼管：外徑60mm、壁厚3.2mm，水平桿及斜桿采用Q235（強度205N/mm2）材質(zhì)鋼管：外徑48mm、壁厚2.7mm。標(biāo)準(zhǔn)步距長度為1.5m，扣件及頂?shù)淄芯鶠闃?biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)高調(diào)整增設(shè)部分調(diào)節(jié)件0.3～0.5m。標(biāo)準(zhǔn)立桿按縱距1.2m，橫距1.2m；在有墩橫梁及腹板處加密，橫向立桿間距在腹板處加密為0.6m，在其他底板及翼緣板處為1.2m，縱向立桿間距在橫梁至靠梁端腹板變截面段處加密為0.9m，在墩身兩側(cè)加密為0.6m。底層橫、縱向水平桿作為掃地桿，距離地面高度應(yīng)小于或等于0.35m[1]。最外側(cè)兩排立桿需滿加斜撐，中間部分立桿縱、橫方向每間隔一排滿加一排斜撐。滿堂支架最大搭設(shè)高度6.7m，大于4.8m的架體在頂端和底端設(shè)置水平剪刀撐，小于4.8m的架體不設(shè)置水平剪刀撐。水平剪刀撐其跨度不超過6排支架（7.5m）。支架外側(cè)設(shè)置鋼管豎向剪刀撐（當(dāng)高度小于4.8m，可設(shè)置八字型）。在鋼管頂托上橫向立放12#工字鋼（強度205N/mm2）作為主龍骨；順橋向在主龍骨上按照間距20cm安放10×10cm的木枋（強度16N/mm2）作為次龍骨；面板為16mm后的膠合板（強度35N/mm2）。支架荷載最大處剖面圖如圖1所示。

圖1 中心區(qū)1號大橋第1聯(lián)第3跨支架搭設(shè)部面圖

1）支架安裝。盤扣式滿堂支架的施工程序為：放置墊木、底托、立桿、橫桿、斜拉桿、頂托安裝、防護欄、掛安全網(wǎng)。盤扣式滿堂支架由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和調(diào)節(jié)塊組成，各節(jié)塊之間通過上下承插及卡扣限位銷固定。墊木采用5cm厚的木板，寬度20cm，沿縱橋向布置，或底托鋼板15×15cm，木板放底托傳力桿。橫桿和立桿安裝好后，立即安裝斜撐桿，確保支架的穩(wěn)定。斜桿接長采用搭接連接，搭接距離不小于1m，并用兩只旋轉(zhuǎn)扣件牢固連接，扣件距接頭位置不小于10cm，接長方向的桿件在被接長的桿件下方疊起。支架搭設(shè)相關(guān)構(gòu)造應(yīng)滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

2）頂托安裝。在地面上預(yù)先大概調(diào)整好頂托的外伸量，再搬運到支架的頂部安裝。依據(jù)梁底高程變化確定橫橋向控制斷面間距，順橋向設(shè)右、中、左三個控制點，精確調(diào)出頂托標(biāo)高。然后標(biāo)明頂托伸出量，便于校驗[3]。再用采用拉線內(nèi)插方法，依次調(diào)好所有頂托的標(biāo)高，托絲與調(diào)節(jié)螺母嚙合長度大于6扣，插入立桿內(nèi)長度大于15cm，托撐伸出量控制在0.3m以內(nèi)，底座及托撐緊密貼合墊木或主龍骨架，不得懸空或托空。

3）主次梁（縱橫梁）安裝。頂托標(biāo)高調(diào)整完畢后，在其上橫向立放12#工字鋼作為主（橫）梁；再在橫梁上安放10×10cm木枋@0.2m作為次（縱）梁。橫梁長度為橋梁寬度加每側(cè)寬出頂板0.8m，寬出部分作為后續(xù)行走平臺支撐。縱橫梁安裝完成后鋪設(shè)底模。

4）施工安全通道及臨邊防護。現(xiàn)澆箱梁施工利用盤扣支架作為施工平臺兩側(cè)縱向通道。支架搭設(shè)過程上下平臺設(shè)置安全爬梯，采用節(jié)段拼裝式鋼爬梯，爬梯與硬化場地錨固連接。支架搭設(shè)的縱橫梁安裝完成后翼板外側(cè)搭設(shè)安全操作平臺，平臺四周應(yīng)設(shè)置防護欄桿，并滿掛過塑鋼絲網(wǎng)及安全標(biāo)識牌，防護欄桿由上中下三道橫桿組成，上桿離平臺面1.5m，每道橫桿間距0.5m，立桿間距不小于2m，立桿采用鋼管制作，刷紅白或黃黑相間油漆，行人通道滿鋪木板綁扎固定并安裝防滑木條。人員上下通道使用梯籠作為上下通道。

5）支架搭設(shè)的注意事項。支架現(xiàn)澆箱梁所用的盤扣式支架由專門廠家供應(yīng)并提供材料合格證書，材料必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，材料送檢驗收合格后進行支架搭設(shè)。支架搭設(shè)應(yīng)由專業(yè)的架子工進行，搭設(shè)前對作業(yè)人員進行詳細的技術(shù)交底及安全交底。立桿的垂直度應(yīng)該嚴格控制，本工程的支架按3/1000的垂直度進行控制。

支架搭設(shè)及后期拆除過程中設(shè)置警戒區(qū)，非工作人員及未佩戴安全防護用具的工作人員禁止進入支架搭設(shè)區(qū)域，同時支架周圍懸掛醒目的標(biāo)示標(biāo)牌、夜間警示燈等設(shè)施。

2.5 支架預(yù)壓

本工程支架體系采用密封水袋進行支架預(yù)壓，水袋規(guī)格尺寸為：6×8.5×2.5（m）。從安全和縮短周期的角度考慮，采用逐跨預(yù)壓法。結(jié)合設(shè)計圖紙箱梁的尺寸，分區(qū)設(shè)置預(yù)壓荷載分布，設(shè)計預(yù)壓重為箱梁重的120%。預(yù)壓荷載計算時去掉橫梁及翼緣板重量，鋼筋混凝土密度取2.6t/m3，系數(shù)取1.2倍。中心區(qū)1號大橋左幅第一聯(lián)混凝土方量為905.9m3，橫梁及翼緣板方量約為164.66m3。箱梁底板試壓荷載=（905.9-164.66）×2.6×1.2=2313t。使用20個水袋進行預(yù)壓，水袋最大配載為2550t，滿足預(yù)壓要求。采用全站儀進行測量，沿橋梁縱向每5m設(shè)置一個斷面，一個斷面設(shè)置5個測點，并對稱布置。

加載分三級逐級進行加載，依次為單元內(nèi)荷載值的60%（間隔12h）、85%（間隔12h）、120%（間隔24h）。每級加載完成后，暫停下一級加載，每間隔6h監(jiān)測一次支架沉降量；當(dāng)監(jiān)測點6h的沉降量平均值小于2mm時，再開始加載下一級荷載；加載完成后，持荷時間不小于24小時，每6小時觀測一次，直至沉降穩(wěn)定（連續(xù)12h監(jiān)測沉降量平均值之差不大于2mm）后分級卸載[4]。卸載的分級方法：120%→85%→60%→0（與加載過程相反）；每卸下一級荷載，對所有監(jiān)測點進行一次檢監(jiān)測，并做好記錄；加載完成后不再產(chǎn)生沉降后，即可進行卸載。

3.支架施工安全保障措施

支架施工前需對搭設(shè)基礎(chǔ)進行檢查驗收，基礎(chǔ)強度、承載力、平整度等滿足要求后方可進行作業(yè)。嚴格控制支架材料的進場質(zhì)量，使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的鋼管材料。作業(yè)人員嚴格遵守高空作業(yè)安全操作規(guī)程，使用的各種物品應(yīng)有防止墜落的防護措施。高空作業(yè)設(shè)置作業(yè)平臺的走道板、安全網(wǎng)、護欄、爬梯等安全設(shè)施。盤扣式腳手架搭設(shè)完成檢查鎖扣的緊鎖情況。

支架搭設(shè)完畢后，需對支架進行驗收及預(yù)壓，驗收合格后方能進入下一道工序。支架預(yù)壓按照預(yù)壓荷載分布對稱堆載，并全程監(jiān)測支架沉降情況，及時分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)支架穩(wěn)定性存在風(fēng)險時及時停止預(yù)壓。施工作業(yè)期間，定期對支架進行檢查，檢查支架焊縫有無脫落、松掉等狀況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即進行整改，整改完成后方能繼續(xù)投入使用。夜間或惡劣天氣（含6級以上風(fēng)力）不進行腳手架搭設(shè)作業(yè)[5]。

4.支架安全驗算

4.1 支架體系安全驗算

以中心區(qū)1號大橋第1聯(lián)第3跨支架為例計算說明，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)進行驗算。支架構(gòu)造參數(shù)詳見表1。

表1 支架構(gòu)造參數(shù)

荷載參數(shù)按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)以及工程所在地氣象參數(shù)取值計算，膠合板取單位寬度（面板看做一“扁梁”梁寬1m）進行計算。經(jīng)驗算，橫梁和腹板面板、箱室底面板、翼緣板底面板、小梁（橫梁和腹板底小梁、箱室底小梁、翼緣底小梁）、主梁（橫梁和腹板底主梁、箱室底主梁、翼緣板底主梁）的抗彎強度、抗剪強度、擾度變形，可調(diào)或固定托座（橫梁和腹板、箱室底、翼緣板底）最大承載力，立桿長細比、立桿穩(wěn)定性（頂部立桿段和非頂部立桿段）考慮風(fēng)荷載和不考慮風(fēng)荷載均工況，架體抗傾覆等驗算均滿足要求。計算最不利工況最大支座反力Nmax=76.14kN。

4.2 底托下混凝土基礎(chǔ)驗算

根據(jù)支架體系驗算結(jié)果，最不利工況立桿最大反力為76.14kN。地基基層填筑壓實完畢后，在表面澆筑15cm厚C20砼，然后鋪上底托。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，需對砼基礎(chǔ)進行局部受壓和抗沖切驗算[6]。

1）局部受壓驗算。

素砼局部受壓需滿足：

Fl≤ωβlfccAl

其中：ω=1.0，βl=3，

fcc=0.85×9.6=8.16MPa，

底托面積為Al=15×15=225cm2。

則ωβlfccAl=1.0×3.0×8.16×225/10=550.8kN＞Fl=76.14kN，滿足要求。

2）受沖切承載力驗算。

在局部荷載集中反力作用下，素砼板受沖切承載力應(yīng)滿足

Fl≤（0.7βhft+0.25σpc，m)ηumh0，

其中：β h=1.0，f t=1.1M P a，σpc，m=1.0MPa，um=1.2m，η=1.0，h0=0.15m。

則（0.7βhft+0.25σpc，m)ηumh0=183.6kN＞Fl=76.14kN，滿足要求。

故采用15cm厚C20砼墊層局部受壓和受沖切承載力均滿足承載力要求，砼墊層受到壓力不會破壞。

4.3 地基驗算

底托坐落在1 5 c m 厚砼墊層上，考慮砼基礎(chǔ)未破碎，可認為由砼墊層傳遞到地基表面的應(yīng)力分布是均勻的，按照力傳遞面積計算A=0.9×0.9=0.81m2。則地基應(yīng)力σ=N/A=76.143/0.81=94kPa＜200kPa（按現(xiàn)場路基填筑壓實度達到94%對應(yīng)地基承載力不小于200kPa考慮），故地基承載力滿足要求。

5.結(jié)論

現(xiàn)澆箱梁施工程序繁多、施工技術(shù)比較復(fù)雜，現(xiàn)澆箱梁支架的搭設(shè)質(zhì)量不僅關(guān)系到項目的整體安全，還關(guān)系到箱梁的施工質(zhì)量和進度。承插型盤扣式支架在本工程現(xiàn)澆箱梁中的實際應(yīng)用，從支架設(shè)計、施工以及安全驗算、安全管理等方面全方位論證，表明應(yīng)用是成功的，可行的，可為類似工程提供參考，應(yīng)用經(jīng)驗具有推廣價值。