現(xiàn)澆梁施工工藝中的新型盤扣式支架優(yōu)化應(yīng)用

扶祥文

（中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524033）

0 引言

盤扣式鋼管支架是一種改進的新型支架，主要是由碗扣式支架改進而來，在當(dāng)前逐步成為一種主流的支架類型。盤扣式支架具有搭設(shè)使用方便、靈活搭接，拆除簡易等特點，并廣泛應(yīng)用于橋梁的施工建設(shè)施工中[1]。婁昆陽等[2]提出了一種承插型盤扣式鋼管支架體系，該支架體系具有強度高、模塊化應(yīng)用、可大幅提高施工效率； 孫雷[3]研究承插型盤扣式鋼管腳安全性問題，得出插銷穩(wěn)定性、基本單元體受力性、輪盤抗剪性均滿足安全性要求的結(jié)論；張凌博等[4]通過對盤扣式鋼管腳手架節(jié)點轉(zhuǎn)動剛度及穩(wěn)定承載力進行研究，驗證了包含順/逆時針轉(zhuǎn)動剛度差異的盤扣節(jié)點完整力矩－轉(zhuǎn)角曲線對盤扣式鋼管腳手架穩(wěn)定承載力預(yù)測的適用性。本文在此基礎(chǔ)上，提出現(xiàn)澆箱梁施工過程中存在明顯的缺陷，容易導(dǎo)致各類安全事故及施工質(zhì)量問題，提出了一種新型盤扣式支架，研究表明新型的盤扣支架可以提高施工的經(jīng)濟性、提升施工質(zhì)量。

1 新型盤扣式支架概念和特點

1.1 新型盤扣式支架的概念

現(xiàn)澆箱梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中的一項關(guān)鍵施工生產(chǎn)任務(wù)，其重要性不言而喻。但目前，我國部分施工企業(yè)在現(xiàn)澆箱梁施工過程仍然采用的是傳統(tǒng)的碗扣式的支架體系，此類支架體系在現(xiàn)澆箱梁施工過程中存在明顯的缺陷，容易導(dǎo)致各類安全事故及施工質(zhì)量問題的發(fā)生。而具有強度高、承載力強、經(jīng)濟方便等諸多優(yōu)點，基于此，新型盤扣式支架逐步被施工企業(yè)所認同，并逐步應(yīng)用于現(xiàn)澆箱梁施工生產(chǎn)過程當(dāng)中[5]。

1.2 新型盤扣式支架的特點

新型盤扣式支架支撐體與傳統(tǒng)碗扣式支撐體系相比具有技術(shù)先進、原材料升級、品質(zhì)可靠、承載力大、自重輕、組裝快捷、使用方便以及節(jié)省費用等諸多優(yōu)點，新型盤扣式支架具有以下特點：

（1）組裝簡便：盤扣式支架采用盤與扣的連接方式，組裝方便快捷，無需螺栓連接，節(jié)省施工時間。

（2）結(jié)構(gòu)輕巧：盤扣支架采用高強度鋼材制造，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，重量輕，便于搬運和使用。

（3）多功能性：盤扣支架可以根據(jù)需要進行多種組合，適用于不同的工程需求，具有較大的靈活性和適用性。

（4）穩(wěn)定性強：盤扣支架連接結(jié)構(gòu)牢固，承載能力強，能夠有效支撐各種工程施工作業(yè)，提供穩(wěn)定的工作平臺。

（5）重復(fù)利用：盤扣支架材料耐用，具有較長的使用壽命，方便拆卸后的再次使用，節(jié)約成本并降低浪費。

（6）安全可靠：盤扣式支架經(jīng)過嚴(yán)格的工程測試和質(zhì)量檢驗，符合安全標(biāo)準(zhǔn)，保障施工人員的安全。

（7）構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化：盤扣支架構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，尺寸統(tǒng)一，便于管理和組裝，減少錯誤裝配的可能性。

（8）適用范圍廣：盤扣式支架適用于各種建筑工程，如梁、柱、板等的支撐，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 盤扣式支架的特點使其成為現(xiàn)代建筑施工中常用的支撐工具，提高了施工效率、節(jié)約了成本，并得到了廣泛應(yīng)用和認可。

2 新型盤扣式支架在現(xiàn)澆箱梁施工步驟

2.1 優(yōu)化施工方案

2.1.1 明確新型盤扣式支架的技術(shù)要點

首先，在進行新型盤扣式支架搭設(shè)時，支架系統(tǒng)基層掃地桿應(yīng)距地面500mm，每隔600mm 布設(shè)斜桿并沿其高度設(shè)置剪刀撐及水平斜桿。其次，盤扣支架伸出的可調(diào)座水平桿應(yīng)保證長度在650mm 范圍內(nèi)、外露絲桿長度不大于400mm、立桿插入長度應(yīng)大于150mm 及盤扣支架外露可調(diào)節(jié)絲桿長度在300mm 范圍內(nèi)。再次，盤扣式支架最底層掃地桿與地面之間的距離應(yīng)小于550mm。最后，當(dāng)盤扣式支架體系高度大于8m 時應(yīng)滿布設(shè)置豎向斜桿并保證水平桿步距在1.5m 范圍內(nèi)。同時，如當(dāng)盤扣式支架搭設(shè)位置基底存在較大高低差時，應(yīng)嚴(yán)格控制支架立桿的垂直度，保證其偏差值不超過50mm。

2.1.2 合理設(shè)置人行道

在進行盤扣式支架搭設(shè)完成之后應(yīng)合理設(shè)置人行道，保證腳手板探頭長度不得大于150mm。同時，在設(shè)置人行通道時應(yīng)保證其坡度不得大于1/3并在人行橫道腳手板的下方設(shè)置橫桿，保證其整體性。

2.2 盤扣式支架搭設(shè)施工工藝

2.2.1 做好支架搭設(shè)的技術(shù)準(zhǔn)備工作

在進行盤扣式支架搭設(shè)前首先應(yīng)對施工所在地的土質(zhì)情況進行分析研究，并根據(jù)工程實際情況進行施工現(xiàn)場全面的了解。其次，盤扣式支架搭設(shè)相關(guān)施工作業(yè)人員在進行施工作業(yè)前需經(jīng)過三級安全培訓(xùn)并取得上崗操作的資格。最后，相關(guān)技術(shù)管理人員應(yīng)對施工作業(yè)人員做好方案交底及技術(shù)交底，保證每名施工作業(yè)人員能夠準(zhǔn)確地掌握工程施工流程及重點。

2.2.2 盤扣式支架搭設(shè)施工流程要點

盤扣式支架搭設(shè)過程中應(yīng)按照既定的施工流程進行施工，從而保證工程施工質(zhì)量。在進行盤扣式支架搭設(shè)施工時，首先應(yīng)對待施工區(qū)域的各類雜物進行清理，保證基底的整潔及堅固性，如基底無法滿足施工要求應(yīng)采用混凝土澆筑的方式對地面進行硬化處理。其次，對基礎(chǔ)進行放樣處理，在對基礎(chǔ)進行放樣處理操作過程中應(yīng)嚴(yán)格按照支架圖紙中的設(shè)計尺寸進行放樣并對放樣點進行準(zhǔn)確的檢查。再次，在進行盤扣式支架底座擺放時應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖紙進行施工，時刻注意支架搭設(shè)的高程、節(jié)點、插銷及安全網(wǎng)等防護設(shè)施施工情況，避免因施工檢查不到位而造成的各類不良事件的發(fā)生。

2.2.3 盤扣式支架搭設(shè)時注意事項

為保證盤扣式支架搭設(shè)質(zhì)量，首先應(yīng)在支架基礎(chǔ)驗收合格后進行定位放線，保證立桿在同一方向并垂直于地面。其次，應(yīng)按照先搭設(shè)立桿、然后是橫桿和斜桿施工順序進行施工，每次搭設(shè)高度不得大于3m，水平框架縱向直線度不大于L/200，橫桿的水平度不得大于L/400。再次，在盤扣式支架搭設(shè)時應(yīng)采取分段施工的方式，第一段撂底高度不得大于6m，且支架垂直誤差不得大于100mm。最后，在盤扣式支架搭設(shè)完成之后，現(xiàn)場施工管理人員應(yīng)組織相關(guān)人員進行檢查驗收，重點檢查十字撐和斜桿設(shè)置、基礎(chǔ)沉降清理以及基礎(chǔ)面和立桿底座的連接、橫縱桿以及斜桿插銷的牢固性等方面，待檢查驗收后方可進行使用。

2.3 進行預(yù)壓以掌握相關(guān)數(shù)據(jù)

2.3.1 預(yù)壓加載前準(zhǔn)備工作

在進行盤扣式支架預(yù)壓的荷載應(yīng)達到模板和箱梁重量1.1倍，并設(shè)置合理的觀測點，以便進行沉降情況的監(jiān)測。

2.3.2 實施預(yù)壓的具體操作

在對支架進行預(yù)壓加載時應(yīng)按照模板和及梁體重量的60%～110%進行加載，加載后持續(xù)觀測3d 以上，分別對各荷載下的沉降情況進行觀測，并記錄沉降值結(jié)果，然后根據(jù)沉降結(jié)果對底模標(biāo)高和頂托進行相應(yīng)的調(diào)整和安裝。

2.4 盤扣式支架的拆除

現(xiàn)澆箱梁澆筑完成并達到拆模強度之后，應(yīng)對其進行拆除。在進行拆除作業(yè)施工時應(yīng)對支架上各類雜物進行清理，禁止任何非作業(yè)人員進入拆除區(qū)域。其次，在拆除過程中應(yīng)按照規(guī)定順序進行拆除懸臂部分，并對主跨兩端的頂托進行調(diào)松，同時應(yīng)將拆除構(gòu)件及時運輸至地面。

3 新型盤扣式支架在現(xiàn)澆箱梁案例分析

3.1 工程概況

G15 沈海高速公路?？诙喂こ蘐J5 合同段工程為南海大道主線橋最后10 跨以及椰海樞紐互通立交，其中椰海樞紐互通立交用對角雙環(huán)式部分苜蓿葉形方案，共有8 條匝道。TJ5合同段現(xiàn)澆箱梁共82 聯(lián)，其中主線橋單幅10 聯(lián)，整幅16 聯(lián)，匝道橋56 聯(lián)以某橋梁改造工程為例，該工程改造區(qū)域總共涉及36 聯(lián)主線橋，包括聯(lián)鋼箱梁2 座以及上下4 聯(lián)匝道橋。如圖1 所示。

圖1 椰海互通示意圖

3.2 支架體系設(shè)計

3.2.1 支架布置

本項目現(xiàn)澆梁聯(lián)數(shù)較多，支架布設(shè)按圖1要求外，豎向斜桿及水平斜桿必須符合《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ 231-2010）具體要求。支架搭設(shè)結(jié)構(gòu)圖，以截面最寬聯(lián)—椰海互通主線橋第5 聯(lián)（14#～16#墩）及截面最高聯(lián)—椰?；ネㄖ骶€橋第16 聯(lián)（49#～52#墩）為示例。另為加強支架的整體穩(wěn)定，在每個墩柱位置，采用附墻加固，利用扣件腳手架桿，將支架與墩柱連接，每5m 一道附墻連接。如圖2 所示。

圖2 支架附墩示意圖

3.2.2 荷載計算

支架搭設(shè)后可能承載的荷載通常包括支架本身自重、附件及模板凈重以及鋼筋與新澆混凝土自重等，需充分考慮施工過程中所形成的永久荷載以及各種可變荷載，并按照相關(guān)計算方法準(zhǔn)確計算荷載系數(shù)。設(shè)計支架模板承重相關(guān)構(gòu)件時也應(yīng)對可能影響荷載效應(yīng)的因素綜合分析并計算，可根據(jù)相關(guān)文件結(jié)合現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.3 支架設(shè)施施工與預(yù)壓觀測

3.3.1 地基處理

根據(jù)設(shè)計圖紙及現(xiàn)場察看，橋位處不存在軟弱等不良地質(zhì)，主要地質(zhì)為粘土層、砂層、凝灰?guī)r層及玄武巖層?？紤]安全，施工前對原地進行平整，平整后橋位地面標(biāo)高不低于四周地面標(biāo)高，并進行碾壓密實，壓實后進行輕型觸探檢測，盤扣支架地基承載力要求不小于200KPa，對達不到承載力要求的地方，進行換填碎石處理，換填厚度應(yīng)根據(jù)置換軟弱土的深度以及下臥土層的承載力確定，厚度宜為0.5 ～3.0m。

3.3.2 支架測量與安裝

整體支架安裝流程應(yīng)首先在施工前期做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，并合理設(shè)置底座與長墊板定位，再進行一系列基礎(chǔ)設(shè)施安裝工作，包括立桿、縱向桿、橫向桿、斜拉桿、平臺、人行通道、鋪頂鋪板以及其他現(xiàn)場保護裝置的安裝。

通常運用相關(guān)CAD 等相關(guān)軟件對整體支架結(jié)構(gòu)體系實施預(yù)排設(shè)計，最終將支架搭設(shè)高度、整體布局、位置等方面加以確定，再運用全站儀等監(jiān)測設(shè)備對支撐架橫向和縱向間距準(zhǔn)確定位?？赏ㄟ^先從跨中開始搭設(shè)再逐漸搭設(shè)兩側(cè)，整體搭設(shè)過程中必須保證8 排以上的定位點，從而準(zhǔn)確搭設(shè)立桿支撐架?？砂凑站唧w施工方案計算模板支架立桿排架規(guī)格及水平桿的尺寸，并結(jié)合支撐高度將可調(diào)托撐、可調(diào)座底以及立桿段組合到一起。再根據(jù)立桿具體位置合理設(shè)計可調(diào)底座，并按照立桿、水平桿、斜桿安裝的先后順序?qū)嵤┐钤O(shè)，從而完成初期支架安裝單元。

若支架整體高度在8m 以下，則應(yīng)在周圍從外向內(nèi)設(shè)置分別布設(shè)豎向斜桿，并在架體區(qū)域范圍內(nèi)每隔5 跨距離由下到上橫截面處合理布設(shè)斜桿。當(dāng)支架高度在4 個步距以下時則無需布設(shè)水平撐。而當(dāng)支架整體高度超過8m 時則必須滿布豎向斜撐，并在相應(yīng)步數(shù)內(nèi)布設(shè)扣件鋼管或水平層斜桿剪刀撐，從而將墩柱與支架緊密連接在一起。

3.3.3 支架預(yù)壓與觀測

為檢驗支架受力穩(wěn)定性情況，消除支架的非彈性變形及地基沉降變形，量測支架的彈性變形的實際值，作為梁體立模的拋高預(yù)拱值數(shù)據(jù)參考，支架搭設(shè)完成后，進行壓載預(yù)壓，主要采用水袋及預(yù)制塊預(yù)壓兩種方式：對變高截面梁墩頂位置高度較大的、截面寬度較小而縱橫坡度較大的采用預(yù)制塊預(yù)壓；對截面寬度較大縱橫坡較小的采用水袋預(yù)壓。預(yù)壓完成后撤除壓重塊后，設(shè)置支架施工預(yù)留拱度，通過調(diào)整頂托長度調(diào)整支架底模高程，并開始箱梁施工。

支架預(yù)壓加載過程分別按預(yù)壓設(shè)計重量的60%、100%、120%三級進行。荷載的分布方式與梁體基本一致，為了配載滿足要求，將翼板與底板鋪平，滿足水袋布設(shè)需要，水源從附近溝渠就近抽取。支架預(yù)壓順序：橫向從底板向腹板加載；縱向從跨中方向向墩柱中心逐步加載。支架預(yù)壓流程如圖3 所示。

圖3 支架預(yù)壓流程圖

當(dāng)實施縱向荷載加載預(yù)壓測試時，需由整體結(jié)構(gòu)跨中向各個支點實施對稱式布載測試。當(dāng)實施橫向荷載加載預(yù)壓測試時，則應(yīng)從整體結(jié)構(gòu)中心點開始進行兩側(cè)對稱布載測試。上一階段的堆載測試則需在下層砂帶整體放置結(jié)束后實施。除此之外，在實施預(yù)壓之前則必須在每隔四分之一跨徑的混凝土縱向結(jié)構(gòu)上設(shè)置監(jiān)測斷面，且監(jiān)測斷面應(yīng)對稱配備5 個以上監(jiān)測點。在60%階段加載測試結(jié)束后必須暫時停止80%階段加載測試，應(yīng)在加載結(jié)束后1h 實施變形區(qū)域支架監(jiān)測，并每6h 實施一次沉降監(jiān)測，當(dāng)頂部支架監(jiān)測點6h 內(nèi)平均沉降值保持在2mm 以下時方可實施下階段加載測試，以此類推。當(dāng)全部預(yù)壓測試工作結(jié)束后還需進行標(biāo)高監(jiān)測，通常每6h 實施一次監(jiān)測。通過12h之內(nèi)連續(xù)監(jiān)測之后，若位移平均值小于2mm 便可卸載支架，在支架卸載完成6h 之后必須重新實施標(biāo)高監(jiān)測。此外，還需將支架與沉降觀測點之間緊密焊接在一起，并將觀測點用特殊顏色油漆進行詳細標(biāo)記，以便于實施整體觀測時能夠更加精準(zhǔn)快速地尋找觀測點位。并采取相應(yīng)措施對觀測點位加以保護，避免高空墜物、野生動物和不良人員損壞監(jiān)測設(shè)備，應(yīng)將沉降監(jiān)測點位盡量設(shè)置在視野較為寬闊的區(qū)域，并在實施整體觀測時避免觀測點位被支架遮擋。

4 結(jié)論

綜上所述，本文提出了一種新型的盤扣支架方案，并根據(jù)實際案例分析其在現(xiàn)澆箱梁施工過程中的應(yīng)用，研究結(jié)果表明：

（1）該新型的盤扣支架方案不但能夠提高其施工效率，同時也能提高工程施工的經(jīng)濟性；

（2）該新型的盤扣支架方案能有效地提高了施工的進度和質(zhì)量，為施工企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟效益。

由于現(xiàn)澆箱梁的施工難度大而且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此在采用新型盤扣支架結(jié)構(gòu)進行施工時應(yīng)合理制定施工計劃、科學(xué)組織施工，以確保工程施工生產(chǎn)的順利進行。