梁柱式支撐架與盤扣式滿堂支架在大跨度現澆拱橋工程中的應用

蘇 炎

(福州市江南智慧城市建設運營有限公司，福建 福州 350000)

某現澆鋼筋混凝土拱橋，其拱圈跨度大，與河道水面高差大，施工作業面狹小。現澆混凝土拱圈必須在枯水期結束前澆筑完成，施工工期緊張。周邊環境復雜，簡單的支撐體系無法滿足該橋梁建設需要。本文結合該拱橋拱圈的建設過程，簡要介紹了支撐方案的選擇，該方案的優勢，并就梁柱式支撐架和盤扣式滿堂支架搭設拆除過程中的施工要點進行細致的闡述，同時就施工作業過程中的安全注意事項進行說明。

1 工程概況及周邊環境

某現澆鋼筋混凝土拱橋設計使用年限100年，跨越現狀河谷，橋下不通航，設計全長133.2m，計算跨徑為97m，計算矢高為14.6m。拱圈為現澆鋼筋混凝土箱型拱，橫截面單箱三室，高1.8m，寬11.4m。該拱橋跨越的河谷，岸邊近直立，最大相對高差37m。橋梁東岸為某大學，西岸有一條航空燃油管道橫穿而過。

2 支撐方案選型

為盡量保證河道自然風貌，僅對河道進行雜石填筑，整平碾壓后作為施工平臺。為減少支撐架傾覆的分險，保證水流的暢通，拱圈的支撐架下部采用鋼結構的梁柱式支撐架，上部采用盤扣式鋼管滿堂支架。

梁柱式支撐架結構簡單合理，常備式、定型工具式鋼構件，搭設效率高，可重復使用，總體租賃費用降低。支撐架下部有足夠的挑高，能夠滿足施工機械穿越。鋼管立柱有較強的泄洪能力及抗傾覆能力。

盤扣式滿堂支架，敲擊插銷后即可，搭設簡單、速度快，綜合使用成本相對較低。插銷與桿件連接，無零星配件，不宜丟失，易于周轉使用。通過增加斜桿，構成三角形穩定單元，受力后不宜變形，更加安全可靠。支撐架縱向剖面圖如圖1所示。

圖1 支撐架縱向剖面圖

3 施工工藝技術

3.1 支撐架主要參數

梁柱式支撐架最大搭設高度26.5m，滿堂支架最大搭設高度13m，支架安全等級為Ⅰ級。搭設兩處梁柱式支撐架，立柱采用609mm×16mm型鋼管，縱向間距分別為11.5m、11m。使用I45B工鋼、16#槽鋼將立柱連接成為穩定整體。梁柱式支撐架上部分布321普通型貝雷梁，分5跨吊裝，貝雷梁上部按盤扣架間距要求布設14.5m長的I12B工字鋼分配梁。盤扣滿堂支撐架立桿縱距、橫距為0.9m，箱梁實心處投影面加密至0.6m，水平桿標準步距為1.5m，頂層步距為1m。重型(Z 型)支撐架斜桿每跨布置。采用普通鋼管搭設水平剪刀撐?，F場吊裝初步選用ZTC500A型、ZTC801V型汽車起重機配合使用，查詢主臂額定起重量表，滿足現場施工要求。

3.2 作業平臺及地基處理

結合現狀河道地形，修筑便道至橋梁以下，而后修筑作業平臺。作業平臺由中心向兩側設1.5%排水坡度，滿足吊裝需求，另需修筑緊急避險平臺，用于暫存材料及機械停靠避險。

因河道底部為巖石地基，地質條件較好，鋼管立柱基礎采用條形基礎，采用機械切割人工開挖，嵌入中風化巖1m，截面尺寸至少為1 500mm×1 000mm，可結合地形具體調整。將條形基礎布置范圍內的雜物及松動石塊進行清除，使用風鎬將傾斜面鑿平，接觸面進行鑿毛處理，鉆孔植筋后，綁扎鋼筋，準確預埋法蘭盤及地腳螺栓，檢查后澆筑混凝土。達到設計強度后，進行下一步安裝工作。

3.3 支撐架的安裝

3.3.1 鋼管立柱的安裝

條形基礎上安裝609mm×16mm鋼管立柱，最長單節鋼管的為9m，重量約2.51t。鋼柱分節安裝接長注意以下7點：

1)首節立柱安裝后應及時校正垂直度、標高和軸線位置。垂直度偏差不應大于立柱高度的1/600，且不得大于35mm；2)首節以上的鋼柱定位軸線應從地面控制軸線直接引上，不得從下層鋼管柱的軸線引上[1]；3)立柱與基礎采用法蘭盤連接，設置加勁肋。安裝牢固后，進行二次灌漿，保證預埋件與基礎、立柱與預埋件密貼；4)立柱接長主要采用法蘭盤連接，若有空隙，使用薄厚相宜的鋼板填塞緊密，輕微調整高差，保證鋼管立柱的垂直度，對法蘭盤四周進行焊接密封；5)對焊縫數量進行抽樣檢查，按規范要求，抽樣數量不合格點率小于2%時，該焊接縫定位合格；6)相鄰立柱接頭應錯開，錯開距離大于1.5m；7)下層立柱安裝完成后，需先行安裝立柱連接鋼構件，在下層立柱穩定后，再進行上層立柱的安裝。

3.3.2 立柱連接系的安裝

平聯、斜桿采用現場加工，橫向雙拼主梁焊接成整體。連接系安裝注意以下7點：1)平聯應跟隨鋼管立柱安裝同步安裝，安裝順序由下至上進行，平聯安裝應盡快進行，保證鋼管立柱的抗風穩定；2)斜桿可在其上層平聯施工前進行安裝，避免上層平聯影響斜撐的吊裝，平聯及斜桿連接焊縫要求與鋼管立柱對接焊縫等同；3)吊裝就位后，作業人員使用高空作業車用對工字鋼進行定位焊接，定位焊縫厚度應大于3mm，長度不宜小于40mm，間距宜為400mm，復核后，進行正式焊接；4)平聯及斜桿施工完畢，在立柱頂端焊接方板，在方板和鋼管立柱之間均焊接三角形加勁板，所有加勁板焊縫均滿焊連接；5)橫梁雙拼工鋼需在施工平臺拼裝成整體后，再進行整體吊裝；6)安裝前應復核立柱頂部標高，進行定位放樣，確定安放位置，保證橫梁中心線與立柱中心線重合，減少鋼管立柱偏心受壓；7)立柱頂端方板和橫梁之間接縫處滿焊連接，另焊接三角形加勁板，限制橫梁受力后發生位移。

3.3.3 貝雷梁安裝

貝雷梁根據跨度和結構特點，在場地上拼裝成整體，兩端及支撐位置應設置通長橫向連接系，采取臨時穩定措施后進行吊裝。調整貝雷梁支撐位置位于其主節點上，當支撐位置無法位于主節點上時，應設置加強豎桿或V形斜桿對其進行加強。放置好貝雷梁，在支撐位置設置限位裝置，不得將貝雷梁直接與工字鋼進行焊接。吊裝時應逐跨由中間向兩側安裝。

3.3.4 滿堂支撐架的安裝

1)架子工應持證上崗，搭設前應告知架子工現場具體情況，按專項施工方案的具體要求對架子工進行技術和安全交底；2)支架進場后，應按照規范要求對支架進行驗收，對不合格的桿件與扣件應及時清除，不得使用不合格桿件及配件，合格的桿件按規格分類碼放，懸掛銘牌，方便轉運調用；3)底部工字鋼按計劃布設，同時在工字鋼的空隙處滿鋪腳手板，并對腳手板做固定處理；4)立桿搭設前應對照平面布局進行放樣，確定搭設控制線，分設搭設區，嚴格控制搭設支架平立面參數；5)立桿底座布設，應放置平整、牢固，底部無懸空現象；6)將水平桿銷子插入對應方向的立桿圓盤孔內，調整水平桿位置，縱橫方向必須拉線進行，保證桿位置及分布間距均勻一致使第一層水平桿處在同一平面上；7)水平桿及斜桿插銷安裝完成后，應采用錘擊方法抽查插銷，連續下沉量不應大于3mm[2]；8)可調托撐盤扣式支架頂部支撐采用Ф38mmU型可調頂托，盤扣式支撐架可調托撐距離最上面一道水平拉桿中心線的懸臂長度不大于650mm，且絲桿外露長度不大于400mm，可調托撐插入立桿長度不小于150mm[3]；9)水平剪刀撐至架體底平面距離與水平剪刀撐間距不宜超過6m，剪刀撐寬度應為3～5m。應沿高度每間隔4個標準步距應設置水平剪刀撐；10)支撐架搭設完成后，應檢查立桿的垂直度，偏差不應大于支撐總高度的1/500，且不得大于50mm；11)在支撐架架體內設置人行通道，形成專用進出通道，通道上部放置雙層防護板；12)支撐架兩側橫向增設1.2m寬的作業架，作業層滿鋪腳手板，對腳手板進行固定；13)作業架與支撐架同步搭設，并應在作業架外側滿掛密目安全網。

3.3.5 支撐架的預壓

支撐架整體搭設完畢，經檢查驗收合格后，在正式進行鋼筋混凝土澆筑前應進行堆載預壓實驗。

1)模板拼裝完成后進行預壓，預壓重量為支撐架所承受全部荷載之和的120%；2)支撐架施加荷載和后續卸載時，應按照對稱、分層、分級的原則進行，嚴禁由一端向一端逐步加載或卸荷；3)支撐架預壓、卸載時應對豎向及水平位移、基礎的沉降變形等進行監測；4)監測點布置未加載前，記錄初始值，每加載一層，監測記錄各監測點的變形量，按6h/次的頻率進行監測，當支撐架穩定后，方可進行后續加載或卸載；5)支撐架的堆載預壓結束后，分析沉降量和變形量數據，判斷支撐架安全性并且根據數據調整支撐架的預拱度和標高。

3.4 支撐架的拆除

3.4.1 盤扣式鋼管滿堂支架的拆除

1)拆除區段沿拱圈中心縱向分兩個區段，嚴禁上下同時拆除作業。遵循先支后拆，后支先拆，自上而下，先拆非承重部位和后承重部位原則；2)松頂托，拆除頂部高度1.5m左右空間，并打磨混凝土面，漆工涂裝跟上，形成拆模-打磨修補、底板涂裝流水作業。拱圈下面層工序完成且驗收合格后正式拆架；3)拆除過程中，桿件掉落可能性大，應封閉橋下通道，在橋梁周邊設置安全警示標志及安全防護欄桿，并且由專人值守，嚴禁非操作人員進入拆架作業范圍；4)每個區段內所有水平桿和剪刀撐必須隨步層拆除，同步進行下降，不準先行拆除；5)拆卸后的桿件應采用傳遞的方式，嚴禁整體推到、拋擲等損壞桿件的行為。歸整后，由吊車吊運至作業平臺，分類碼放，轉運至指定地點。

3.4.2 梁柱式支架的拆除

對支撐架進行拆除作業時，按照“從梁體跨中向梁端的順序”和“縱橋向對稱均衡、橫橋向基本同步”的原則分階段循環進行支撐架落架。

1)貝雷梁按安裝相反順序進行拆除作業，即由橫向兩側向中部進行拆除，先解除貝雷梁間聯系撐及外側貝雷梁與橫梁間的限位裝置，使用汽車吊整體吊離，現場將貝類梁拆除后，由平板車轉運出場地；2)支架拆除應從頂層開始，逐層向下拆除，不得上下同時作業，拆除后的模板及支架構配件嚴禁亂拋亂擲，避免高空墜落而發生安全事故[4]；3)拆除前應將支架上的工具、材料、雜物清理干凈，防止高空墜物；4)禁止高空拋擲，損壞構件，造成不必要的損失和危險；5)拆除的構配件傳遞至地面，進行進一步切割，分類拆除堆放，運出施工場地；6)條形基礎應一同拆除，并且盡可能得恢復原狀，保證河道的自然風光。

3.5 施工安全保證措施

1)高處作業人員應正確佩戴安全帽、安全帶和防滑鞋等勞動防護用品，并且在工作中能夠正確佩戴使用；2)滿堂支架上下游兩側應采用密目網進行全封閉，在操作層應搭設1.5m高度防護欄桿；3)吊裝作業前應設置安全保護區域及警示標識，吊裝作業時應安排專人監護，防止無關人員進入，嚴禁任何人在吊物或起重臂下停留或通過[5]；4)桿件、鋼結構等物資垂直運輸過程中，不應集中堆放，荷載不得超過設計允許荷載；5)在施工期間，需安排專職人員進行巡查，不得私自拆除支架構件或增加其他設備；6)鋼管立柱周圍應設置防撞欄桿，涂上警示顏色，懸掛警示標語；7)機械在支撐架下方作業時，不得在其基礎影響范圍內進行土石方作業；8)混凝土澆筑全過程，均應對支撐架進行安全監測，若有異常，應立即停止施工，查明原因并且妥善處理后，方可繼續進行施工；9)作業人員上下走行通道，設置扶手及出入口安全防護，并懸掛相關安全標識標牌標語。作業人員不得攀爬模板、腳手架等臨時設施；10)所有高空作業人員，嚴格按照高處作業規定進行執行，遵守安全紀律，嚴格執行安裝拆除工藝的順序；11)如遇大風、雨、雪等惡劣天氣應停止拆架，夜間實施拆架，必須具備良好的照明設施方能正常作業。

4 結語

經過細致的施工安排，支撐架在枯水期結束前順利拆除，且施工過程中未發生安全質量事故。該支撐架的搭設方案安全、經濟、快捷，為項目創造了較為客觀的利潤，目前該項目已順利竣工。該橋梁橫跨河谷，施工過程中較好的保留了自然環境，不僅改善了某大學的交通環境，而且夜晚橋梁亮化后，為周邊居民提供了很好的納涼觀景平臺，是一項便民工程。該項目的順利完成，驗證了該支撐架的可行性。