窄幅小半徑連續(xù)箱梁支架搭設的安全監(jiān)理控制

楊建偉

（河南建達工程建設監(jiān)理公司， 河南 鄭州 450002）

1 工程概況

鄭州北三環(huán)快速路某全互通立交橋為鋼筋混凝土連續(xù)箱梁結構。全橋共計 62 聯(lián)箱梁，主線橋長 3 633 m、寬 12 m～22 m、最大跨距 35 m；匝道橋長 2 881 m、寬 8 m～9 m、最大跨距 32 m；其中 A、B 匝道共 8 聯(lián)為 1.5 m 高非預應力現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁，其余均為 1.8 m 高預應力現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁；橋梁結構混凝土總澆筑量超過 15 萬 m3。

現(xiàn)場地質為黃河沖積平原，地勘報告顯示自然地面以下0～12.5 m 存在厚度不均勻的雜填土，地表存在河道、魚塘、雜填土(生活垃圾、建筑垃圾)及流砂，現(xiàn)場需換填土方量達23 萬 m3。A、B 匝道平曲線半徑 45 m，小于規(guī)范要求≥65 m的標準，箱梁底模正投影寬度 4.3 m，單側翼緣板懸挑長度1.9 m，梁底相對高度 5.8 m～15.95 m，橋面縱坡 3.85%，橫坡1.5%。支架基礎處理復雜，支架搭設、模板拼裝難度大，安全風險大。

2 方案設計

(1)箱梁支架采用碗扣式鋼管腳手架，即由立桿、橫桿、剪刀撐、掃地桿、頂托和底座組成的滿堂支撐架體系。鋼管為 φ48×3.5 mm、Q235 材質，立桿步距 1.2 m，立桿橫橋距0.6 m、縱橋距 0.9 m。立桿上下分別裝設頂托和底座，底座直接支在混凝土墊層上，沿頂托順橋向鋪設 150 mm×100 mm方木，底模背肋為 100 mm×100 mm 方木 、間距 200 mm，底模采用 δ=18 mm 厚竹膠板；腹板、翼板部位采用 φ48 mm×3.5 mm 鋼管加工成弧形鋼管架，上鋪設 100×50 mm 方木、間距 150 mm 做為側模的背肋，側模采用 δ=8 mm 厚柔性竹膠板；架體剪刀撐連續(xù)設置，分縱、橫(間距 4.8 m)和水平(間距 4.5 m)三相，交角 45o～60o；支架墊層自架體正投影線外擴 1 m，澆筑 150 mm 厚 C20 混凝土，橫向坡度 1.5%，沿墊層邊緣設置排水溝。

(2)方案論證與審批。按照《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》(建質 [2009]87 號)中的要求，“搭設高度超過 8 m、搭設跨度超過 18 m”的模板支撐體系，方案必須進行專家論證。通過專家論證，對方案提出以下補充意見：①主線橋、C、D、F、G 匝道按照設計方案可行；②現(xiàn)場土方換填量比較大，應重點控制回填土的壓實度，滿足方案計算中支架基礎地基承載力取值要求(192 kMP)；③支架墊層混凝土厚度建議增加到 200 mm 厚；④箱梁腹板側模在澆筑混凝土過程中，承受側壓力較大，除采取必要的頂撐外，還應設置防止立桿外傾的內(nèi)向拉桿，且支架每側應在方案設計基礎上向外增加一排立桿；⑤A、B 匝道平曲線半徑 45 m、正投影寬度 8 m(含雙側翼緣板懸挑長度)，支架搭設高度最大15.95 m，設計采用非預應力箱梁，單位投影面積結構自重比其他箱梁增加近 30%，應充分考慮施工過程中風荷載和施工活荷載的影響，須進行側向抗風壓驗算和架體穩(wěn)定性驗算(抗傾覆)。

(3)針對專家論證會意見，督促施工單位驗算和修改支架方案：①將 A、B 匝道每跨支架由 3 個組成單元調整為 5 個，單元之間用 3 m 長鋼管分別與兩側相鄰四根立桿扣接，步距1.2 m；②A、B 匝道箱梁腹板、中(端)橫梁下順橋向立桿間距，由原設計 0.9 m 改為 0.6 m；③支架與墩柱之間增加鋼管抱箍，水平間距不大于 4.5 m 且不少于 3 道；④橫橋向立桿由原設計 14 根增加到 16 根；⑤翼緣板懸挑外緣增加斜向內(nèi)撐桿，角度≯60o，間距 0.6 m～0.9 m；⑥架體兩側每隔 6 m 搭設 60o 斜拋撐，拋撐上下兩端 1.0 m 處使用鋼管連接；⑦支架墊層混凝土厚度改為 200 mm 厚，強度等級不變。

(4)審查修改后的支架搭設專項方案。經(jīng)復核方案、計算書簽字蓋章手續(xù)，總監(jiān)批準后監(jiān)督施工單位實施。

3 支架搭設過程中的監(jiān)理控制

3.1 架體材料、構配件的控制

(1)進場架體材料和構配件的廠家及規(guī)格應保持前后統(tǒng)一性，以保證各種構配件安裝的匹配性。

(2)架體材料和構配件必須具備產(chǎn)品合格證、材質證明文件及法定檢測單位出具的型式檢驗報告。

(3)實測鋼管壁厚、扣件單重、頂撐與底座鋼板厚度必須符合規(guī)范要求；各類構配件表面完好無裂紋、無銹蝕。

(4)架體材料和構配件應按品種、規(guī)格分別存放和使用；周轉過程中，應及時分揀、維修殘次構配件。

3.2 地基處理的監(jiān)理控制

(1)對于原有種植土、河道和魚塘的淤泥質土、生活垃圾、建筑垃圾等雜填土，必須經(jīng)過統(tǒng)一清挖、換填和碾壓，滿足方案設計 93% 的壓實度要求。實施中重點控制換填清理范圍、分層碾壓厚度和碾壓遍數(shù)，并按批量進行現(xiàn)場環(huán)刀取樣進行壓實度檢測。

(2)對于局部含水量較大的土基以及碾壓后呈現(xiàn)“彈簧狀”的土基，必須監(jiān)督施工單位翻曬或摻加一定量的生石灰進行干燥處理，并及時進行碾壓。

(3)混凝土墊層必須振搗密實、表面平整、坡度一致，厚度符合設計要求。

3.3 基礎承載力現(xiàn)場檢測控制

方案計算書中單根立桿承受荷載 Fmax=35.35 kN、支架傳遞到基礎的軸心力為 128.39 kPa，安全保證系數(shù)取 1.5，經(jīng)計算地基承載力=192 kPa。根據(jù)本工程地勘報告所示土的類別、現(xiàn)場回填方法及便宜程度，決定采取輕型靜力觸探的方法檢測地基承載力，對換填后 0.9 m 以內(nèi)的地基土按 3 個斷面(0～0.3、0.3～0.6、0.6～0.9)分別計取錘擊次數(shù)，運用公式R=8×N－20 計算；當各斷面錘擊次數(shù)≥27 次時，承載力滿足要求，檢測頻率≮1 點/10 m2。

3.4 支架搭設過程的監(jiān)理控制

(1)監(jiān)督安全技術交底。施工單位在作業(yè)前，必須對操作工人進行安全和技術交底?！鞍踩痹谶@里專指工人作業(yè)時必須遵守的安全操作規(guī)程、現(xiàn)場安全生產(chǎn)環(huán)境與個體防護教育的宣教?！凹夹g”在這里指本項目支架方案中要求的各項工藝要求和操作標準，例如支架平面布置，桿件的跨距、步距，剪刀撐、拉撐、抱箍的布置方式與間距，頂撐、底座絲桿伸出量，脊梁、背肋的鋪裝間距；強調重點部位支架(如中橫梁、腹板、翼緣板)及其節(jié)點工法；明確質量、安全保證體系、報驗程序及獎罰措施；監(jiān)督被交底人向交底人簽署書面交底文件。通過安全技術交底，要在技術上達到明確標準、強調重點，思想上提高認識、消除惡習，杜絕安全事故的發(fā)生。

①首層驗收：支架控制線(中心線和邊線)、架體單元劃分、架體構造外形、桿件步距與跨距。驗收標準：腹板、中(端)橫梁等荷載集中區(qū)域立桿跨距與方案一致；架體結構和任何 4 根小橫桿組成的四邊形均為矩形；底座絲桿伸出量≯150 mm，首層小橫桿高度且≯550 mm；單元支架周邊立桿350 mm 處設置 1 道掃地桿；相鄰立桿接頭區(qū)域≮600 mm 且不得在同一步內(nèi)接頭。

②碗口節(jié)點：桿件(配件)有無缺失、是否插接入位、碗扣的緊固程度。

③立桿自由端：上層水平桿至頂撐底長度≯700 mm，頂撐絲桿伸出量≯300 mm，旋轉螺母緊固。

④剪刀撐：縱橋向、橫橋向、水平三相設置，間距≯4.5 m，其中支架外側剪刀撐須連續(xù)設置；最上和最下層剪刀撐應處于最外層水平桿內(nèi)緣；剪刀撐角度控制在 45o～60o，搭接處扣接方法符合技術規(guī)程要求。

⑤腹板頂撐：檢查頂撐、背肋、墊木間距和牢固程度，重點檢查傳力拉桿的角度(60o)、長度(6 m)和扣接位置(與立桿在碗扣節(jié)點上下 150 mm 范圍內(nèi)扣接)。

⑥單元架體連接：水平連桿間距同支架步距，與立桿在碗扣節(jié)點上下 150 mm 范圍內(nèi)扣接。

⑦監(jiān)督檢查預壓后的支架加固及預拱度調校。

3.5 支架預壓的監(jiān)理控制

支架搭設完成后，應進行配載預壓，消除支架基礎以及架體桿件與模板之間的非彈性變形，測算架體彈性變形量，檢驗架體的強度和穩(wěn)定性。

(1)組織各方全方位驗收支架，復核變形觀測點設置；

考慮自重、跨中車輪荷載、預應力三者共同作用時的剪力滯系數(shù)沿跨徑分布如圖11所示，仍取預應力度為1時，也就是預應力恰好平衡掉由活載和自重產(chǎn)生的跨中截面底板的拉應力，此時，剪力滯系數(shù)沿縱向分布又發(fā)生了變化，變得較為均勻，且跨中截面的最大剪力滯系數(shù)變?yōu)?.2左右。對于跨徑較大的箱梁橋時，總重所占的比重更大，采用全預應力減小剪力滯系數(shù)的效果更好，相對于短跨徑而言，效益更好。

(2)復核預壓配載總質量。預壓配載總質量為橋體結構荷載與施工荷載的 1.2 倍；計算三階段加載荷載控制量即0～50%、50%～100%、100%～120% 的數(shù)值；

(3)采用袋裝細砂作為預壓配載，復測砂袋單重，核對各階段預壓沙袋數(shù)量；

(4)預壓加載必須對稱均勻加載，弧線起坡段箱梁底模應采取加釘木條等臨時防滑措施；

(5)對加載進行全過程監(jiān)控，觀測和記錄加載前與各級加載后的架體變形量；

(6)預壓過程中，要及時了解氣象信息，陰雨天氣應對沙袋進行遮蓋，避免沙袋吸水后荷載超重造成架體坍塌。

4 使用與拆除支架中的監(jiān)理控制

4.1 箱梁施工期間對支架的控制

(1)外排立桿懸掛安全警示標志，施工便道與支架安全距離＞3 m；

(2)機物料吊裝作業(yè)必須輕吊輕放，聽從司索指揮；

(3)作業(yè)面機物料需分散堆放，嚴禁在翼緣板上部堆放成捆鋼筋、模板；

(4)施工用臨時電纜線路嚴禁直接張掛在架體之上；

(5)箱梁澆筑混凝土時應從一端左右兩側均勻放料，嚴禁先澆筑弧內(nèi)側腹板混凝土；

(6)雨天及混凝土養(yǎng)護后，應及時排走墊層積水。

4.2 支架拆除中的監(jiān)理控制

(1)復核梁體混凝土齡期及同條件試塊強度試驗報告，現(xiàn)場抽測回彈梁體混凝土強度，均達到設計要求時方可批準進行架體拆除；

(2)拆架區(qū)域封閉禁行，設置安全警示標志并派專人值守；

(3)清理架體上留存的材料、雜物，拆除臨時固定在架體上的所有器具、線纜；

(4)各跨支架的拆除應從高到低、由外向內(nèi)、從上至下，并遵循“先搭后拆、后搭先拆、一步一清”原則進行；

(5)剪刀撐、抱箍、內(nèi)斜撐、外拋撐必須隨架體逐層拆除；

(6)拆除的桿件應成捆采用機械吊運或人工傳遞到地面，嚴禁直接拋擲或整體推倒。

(7)相鄰跨支架的拆除，應留足安全距離。

5 關鍵環(huán)節(jié)解析

碗扣式腳手架強調的是整體受力，立桿采用承插連接，橫桿同立桿靠碗口連接。每個碗扣都是一個受力中心，其具有抗彎、抗剪、抗扭的力學性能。每個碗口節(jié)點的框架平面內(nèi)，立桿與小橫桿端部弧形楔塊緊密、牢固地鉸接在一起，類似于網(wǎng)架結構的球型節(jié)點，一個個排列有序、錯落有致的碗扣節(jié)點組成了無數(shù)個立方體。因此結構穩(wěn)固可靠，承載力大，相對于普通扣減式鋼管腳手架承載力提高約 15%。筆者所介紹的 A、B 匝道箱梁支架，為保證其整體性和穩(wěn)定性，搭設完成的架體應該是立方體結構。無論從縱、橫、豎哪個面看都應該是面積不同的矩形，而不是一般意義上的四邊形。因此，首先要解決好支架內(nèi)外弧差大的問題，需將每跨支架分成 5 個獨立的單元架體，沿弧線排列搭設，然后將各單元架體連接成一個整體；其次，要解決好因跨度大、架體高、梁底正投影面積小、以及在橋面縱橫坡度變化頻繁等因素的影響下架體穩(wěn)定性不足的問題，需增加抱箍、內(nèi)斜撐、外拋撐等構造措施；再次，要加大關鍵節(jié)點的檢查頻率，提高碗口節(jié)點安裝的合格率；最后，要控制好施工中各種荷載的均勻加載，避免突發(fā)事件。

6 結 語

項目監(jiān)理部在對該工程箱梁支架的搭設、使用和拆除過程中，從窄幅、小半徑、變坡、高支架、大跨度等關鍵點切入，詳細分析箱梁支架搭設中存在的技術難點和安全風險，提出合理化建議和改進措施。在箱梁支架搭設過程中，嚴格按照監(jiān)理規(guī)范的要求實施事前、事中和事后控制，且重點強調事前預控和事中監(jiān)督，有效地杜絕了各種安全事故的發(fā)生，履行了監(jiān)理在工程施工中的安全監(jiān)督責任。

[1]JGJ 166—2008,建筑施工碗扣式腳手架安全技術規(guī)程[S].

[1]JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

[1]JGJ/T 194—2009,鋼管滿堂支架預壓技術規(guī)程[S].

[1]周建強.碗扣式腳手架支撐體系研究與應用[D].重慶：重慶交通大學,2010.