鋼管柱與碗扣支架相結(jié)合的支架體系在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)用

唐智勇

摘 要：該文結(jié)合京承高速（三期）松曹路分離式立交橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工，介紹鋼管柱與碗扣支架相結(jié)合的支架體系在施工中應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了支架施工的施工工藝以及施工過程的現(xiàn)場控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鋼管柱 碗扣支架 現(xiàn)澆箱梁 施工工藝 過程控制

中圖分類號：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0082-03

隨著我國橋梁設(shè)計、施工的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁以其結(jié)構(gòu)整體性好、大跨度，減少橋面伸縮縫個數(shù)使行車變得舒適，而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應(yīng)用。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的施工在我國都一般采取滿堂式碗扣支架體系進(jìn)行施工。但由于其支架體系對地形條件（地基的平整、壓實(shí)度、承載力）、自身搭設(shè)高度（一般不允許超過20m，超過20m的滿堂支架由于其彈性、非彈性變形量大而容易造成梁體開裂）等局限性的限制往往又不能滿足現(xiàn)在施工工藝的要求，特別是在山區(qū)（地勢不平）、高凈空的現(xiàn)澆箱梁中的要求。該文結(jié)合京承高速（三期）松曹路分離式立交橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工，介紹了鋼管柱與碗扣支架相結(jié)合的支架體系的施工工藝以及過程控制措施。

1 支架體系介紹

鋼管柱的基礎(chǔ)采用C20鋼筋混凝土，對于地勢平坦位置采用條形基礎(chǔ)（1.2×1.2×0.6m），對于地勢較陡的地方采用獨(dú)立基礎(chǔ)（2.1×2.1×0.6m）。鋼管柱采用格構(gòu)形式，采用Ф610mm（壁厚11mm）鋼管用作支撐墩。格構(gòu)體系的縱向上最大跨距不超過8.25m，橫向上跨距名分別為3.6m、4.0m。6個鋼管柱構(gòu)成一個格構(gòu)體系，縱向間距3.0m、橫向間距4.0m。采用I20工字鋼與[16號槽鋼焊接連接系，連接系的凈距控制在10m以內(nèi)（根據(jù)穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果）。鋼管柱上面的橫梁使用3I45工字鋼（采用鋼板連接成整體）?？v梁采用I56工字鋼，橫向布置距離根據(jù)上部箱梁結(jié)構(gòu)形式分別為45cm（腹板處）、80～100cm（底板處）、150cm（翼緣板處）。I56工字鋼上方滿鋪1層安全網(wǎng)（防止上層碗扣支架的人員及各種構(gòu)件掉落到下方引起安全事故）。在安全網(wǎng)上鋪設(shè)I20工字鋼，工字鋼的布置縱向布置距離即為上層滿堂式碗扣支架的布置距離。工字鋼上面搭設(shè)滿堂式碗扣支架，支架橫向布置：在腹板處為30cm、在底板處為60cm、在翼緣板處為90cm，指甲縱向布置：在橫隔板處為60cm、在墩頂箱梁變截面處為60cm、其它位置處為90cm。滿堂碗扣支架上縱向設(shè)置12×14cm的承重方木，其橫向間距與碗扣支架的橫向間距一致。承重方木上方布置10×10cm的肋木，縱向間距為25cm。肋木上方就可以進(jìn)行箱梁模板以及箱梁鋼筋、混凝土等工序的施工。支架具體布置形式如圖1。

2 施工工藝及過程控制

2.1 鋼管柱地基處理

鋼管柱基礎(chǔ)是整個支架體系的關(guān)鍵所在，所有支架的驗(yàn)算都是在鋼管柱地基承載力滿足要求的設(shè)計基礎(chǔ)之上。如果在鋼管柱基礎(chǔ)施工中由于各種原因?qū)е缕涑休d力能力不滿足要求，輕則由于其承載力不夠?qū)е轮Ъ懿痪鶆虺两刀鹆后w開裂、重則會導(dǎo)致整個支架體系坍塌而造成重大安全質(zhì)量事故。因此，鋼管柱基礎(chǔ)的過程施工必須嚴(yán)格控制。

（1）鋼管柱基礎(chǔ)基槽開挖完成以后，必須進(jìn)行地基承載力檢測，鋼管柱地基承載力必須滿足設(shè)計要求，否則必須對其進(jìn)行處理。

（2）當(dāng)鋼管柱基礎(chǔ)基槽開挖好以后（挖至原狀土以后），經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室檢測基底承載力無法滿足設(shè)計要求，可以采取換填1m厚（松鋪）的炮渣石或砂礫石。分兩層壓實(shí)（每層松鋪厚度50cm），采用18T壓路機(jī)振動壓實(shí)。

（3）鋼管柱基礎(chǔ)的鋼筋布置必須按照設(shè)計要求進(jìn)行安裝，混凝土施工必須滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求，若在冬季進(jìn)行施工，必須采取必要的冬季施工措施。

（4）支撐墩的冬季施工地基處理措施：

①鋼管柱基礎(chǔ)的開挖與換填必須及時，不能讓基底土層受凍。開挖前，必須將填料及機(jī)械準(zhǔn)備好，對地基承載力不滿足要求的及時進(jìn)行換填。防止基坑受凍、基底土層無法擠密，從而影響整個支撐墩的載能力。

②鋼管柱基礎(chǔ)混凝土施工必須在正溫條件下進(jìn)行及環(huán)境溫度必須≥0℃。

③鋼管柱基礎(chǔ)的養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格按照墩柱的養(yǎng)護(hù)措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時做好測溫記錄（實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)監(jiān)督執(zhí)行），養(yǎng)護(hù)的內(nèi)部溫度必須≥10℃，養(yǎng)護(hù)時間不少于7d。

（5）鋼管柱基礎(chǔ)的施工一定要注意鋼管柱預(yù)埋法蘭盤的施工，其平面位置及標(biāo)高必須滿足設(shè)計要求，特別是在橫向上必須保證其同軸性（防止鋼管柱上層荷載偏壓）。

2.2 鋼管柱支架的連接、安裝

（1）鋼管柱支架體系的布置一定要科學(xué)合理，必須通過嚴(yán)格的力學(xué)檢算，并留置必要的安全保證系數(shù)（一般取1.5～2.0）。采用不用的驗(yàn)算方法對結(jié)果進(jìn)行佐證。

（2）在鋼管柱的安裝施工中，必須保證每排（橫向）鋼管柱在同一軸線上，防止由于偏壓而引起支架體系失穩(wěn)。

（3）立鋼管柱時，必須搭設(shè)支架進(jìn)行鋼管柱的對接以及鋼管柱上連接系焊接等施工項目，搭設(shè)的支架的防護(hù)及安全措施必須嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。

（4）鋼管柱的連接方式一般有2種：法蘭盤連接，直接采用對焊（外加抱箍），鋼管柱的垂直度控制在0.5H%范圍內(nèi)（H為鋼管柱的高度），采用線錘或經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度量測。

（5）鋼管柱連接系施工時，嚴(yán)禁直接在鋼管柱上進(jìn)行焊接（防止焊接損壞鋼管柱的自身受力），連接系的焊接必須在鋼管柱上先焊接抱箍。一定注意I20工字鋼（水平弦桿）與鋼管柱上的結(jié)點(diǎn)板之間必須進(jìn)行雙面焊接，結(jié)點(diǎn)板與[16槽鋼（斜桿）必須進(jìn)行圍焊，所有焊縫高度必須>10mm。如圖2（鋼管柱支架格構(gòu)體系連接系構(gòu)造圖）所示。

（6）鋼管柱上的橫梁（3I45工字鋼）的施工必須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，一般在鋼管柱頂設(shè)置加勁肋（采用[16槽鋼）。連接形式圖如圖3（鋼管柱頂橫梁連接圖）所示。

2.3 碗扣支架

（1）支架安裝必須按施工階段荷載驗(yàn)算其強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，現(xiàn)場施工嚴(yán)格按圖紙進(jìn)行搭設(shè)。

（2）支架安裝可從箱梁一端開始向另一端推進(jìn)，也可從中間開始向兩端推進(jìn)，工作面不宜開設(shè)過多且不宜從兩端開始向中間推進(jìn)，應(yīng)從縱橫兩個方向同時進(jìn)行，以免支架失穩(wěn)。

（3）用于支撐的所有桿件，必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。

（4）碗扣式支架的底層組架最為關(guān)鍵，其組裝質(zhì)量直接影響支架整體質(zhì)量，要嚴(yán)格控制組裝質(zhì)量；在安裝完最下兩層水平桿后，首先檢查并調(diào)整水平框架的方正和縱向直順度（對曲線布置的支架應(yīng)保證立桿的正確位置）；其次應(yīng)檢查水平桿的水平度，并通過調(diào)整立桿可調(diào)底座使水平桿的水平偏差小于L/400（L為水平桿長度）；同時應(yīng)逐個檢查立桿底腳，并確保所有立桿都不懸空或松動；當(dāng)?shù)讓蛹茏臃洗钤O(shè)要求后，檢查所有碗扣接頭并鎖緊，在搭設(shè)過程中應(yīng)隨時注意檢查上述內(nèi)容，并予以調(diào)整。

（5）當(dāng)箱梁為曲線梁時，通過調(diào)整縱向水平桿長度而使支架成曲線型布置。

（6）支架搭設(shè)嚴(yán)格控制立桿垂直度和水平桿水平度，支架垂直度偏差不得大于h/500（h為立桿高度），但最大不超過100mm；水平桿水平度符合本款（5）項的規(guī)定；對于直線布置的支架，其縱向直線度應(yīng)小于L/200（L為縱向水平桿總長）。

（7）頂排水平桿至底模距離不宜大于500mm，天地托的伸長量不能超過其本身長度的1/3。

（8）剪刀撐在縱向上布置5道：支架外側(cè)各1道、3道腹板下各一道；橫向上每5排布置1道剪刀撐。由于梁體高度較高，為有效防止腹板及翼緣板漲模，現(xiàn)場支架搭設(shè)采取下列措施：

①立桿接頭不應(yīng)設(shè)置在箱梁底板下，第一道橫桿以上的位置；

②在距離頂板一下1m位置處，在支架外側(cè)設(shè)置縱向鋼管，每排立桿用鋼管斜插自底板后與縱向鋼管緊鎖。

（9）碗扣支架的搭設(shè)高度應(yīng)控制在5m（根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果）范圍以內(nèi)。

3 安全技術(shù)控制措施

（1）安全組織機(jī)構(gòu)健全，人員到位。成立專職安全領(lǐng)導(dǎo)小組，由分管領(lǐng)導(dǎo)具體抓安全工作。另外，項目經(jīng)理部設(shè)專職安全員，隊兼職安全員，并做到人員到位，上班要佩戴胸章、袖標(biāo)。

（2）健全安全教育制度。新工人要進(jìn)行“三級教育”和“三工”教育，單項工程開工要對員工進(jìn)行一次安全教育。項目經(jīng)理部每周召開一次安全總結(jié)分析會，每月對員工進(jìn)行一次安全教育，安全教育要做到人員、時間、教材和內(nèi)容有保證，記錄清楚。

（3）在崗關(guān)注支架施工前，要對擔(dān)負(fù)施工的員工進(jìn)行一次全面的安全教育及安全技術(shù)交底，明確交代安全注意事項，使員工做到心中有數(shù)。

（4）凡從事高空作業(yè)的人員必須佩戴好防護(hù)用品（安全帽、安全繩、安全帶、防滑鞋等）。

（5）施工場所設(shè)有安全標(biāo)志，危險部位有安全警示牌，夜間設(shè)有紅色警示燈。

（6）施工人員嚴(yán)禁穿拖鞋、高跟鞋、易滑的硬底鞋上班和酒后上班。嚴(yán)禁嘻笑打鬧。

（7）施工道路平整、排水暢通。機(jī)械設(shè)備停放有序，材料堆放整齊，標(biāo)識清楚，并保證安全距離。

（8）高處作業(yè)的規(guī)定（凡是離地面2m以上）：

①作業(yè)人員必須定期進(jìn)行身體檢查，對不適宜高處作業(yè)的人員，如患有精神病、高血壓、嚴(yán)重貧血、顛癇、眩暈、心臟病等人員，不得從事此項工作。②作業(yè)人員上下腳架要安設(shè)爬梯，不得攀登腳手架上下，更不允許乘座非乘人的升降設(shè)備上下。③腳手架臨空處應(yīng)設(shè)置欄桿或掛安全網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施。④安全網(wǎng)在使用前，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)使用。⑤高處作業(yè)區(qū)的風(fēng)力為六級（包括六級）以上時，在攀登和高處等作業(yè)中，必須佩戴安全帶并有牢靠的掛鉤設(shè)施，嚴(yán)禁在腰間佩戴安全帶，而不在固定的設(shè)施拴掛鉤環(huán)。

4 結(jié)語及建議

通過在松曹路分離式立交橋約30 000m3現(xiàn)澆箱梁的施工，鋼管柱與碗扣支架結(jié)合的支架體系獲得了成功。此支架體系與軍用梁支架、圓盤支架等支架體系在經(jīng)濟(jì)、工期、安全質(zhì)量等方面相比都有其優(yōu)越性。它在山區(qū)（地質(zhì)、地形條件復(fù)雜的地方）現(xiàn)澆橋梁、跨越既有線的現(xiàn)澆橋梁、高凈空現(xiàn)澆橋梁等工程施工中值得廣泛推廣運(yùn)用。

由于支架本身是兩種支架體系的結(jié)合，在施工過程中如何抓好每個安全質(zhì)量關(guān)口、如何強(qiáng)化作業(yè)人員的安全質(zhì)量意識、避免出現(xiàn)安全質(zhì)量事故值得進(jìn)一步研究和討論。

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