大跨徑變截面現(xiàn)澆梁施工工藝
——基于鋼管樁貝雷梁+滿堂碗扣疊合型支架

游才生

(中鐵十七局集團第六工程有限公司 福建廈門 361000)

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大跨徑變截面現(xiàn)澆梁施工工藝
——基于鋼管樁貝雷梁+滿堂碗扣疊合型支架

游才生

(中鐵十七局集團第六工程有限公司 福建廈門 361000)

以某一實際工程為例，介紹了鋼管樁貝雷梁+滿堂碗扣疊合型支架在大跨徑變截面現(xiàn)澆連續(xù)梁中的運用，闡述了鋼管樁及滿堂碗口支架的施工方法及質(zhì)量控制要點，綜合考慮了地質(zhì)水文、跨度、經(jīng)濟性等因素，施工運用靈活便捷，梁體外觀線型美感。

疊合型支架；大跨徑；變截面；施工預(yù)拱度

0 引言

隨著國內(nèi)橋梁設(shè)計及施工水平不斷提高，線路跨越各種復(fù)雜環(huán)境也給現(xiàn)澆梁支架的設(shè)計及施工帶來了一定的難度。設(shè)計時不僅需考慮橋梁跨度、地基基礎(chǔ)、橋梁凈空、經(jīng)濟性等要求，還需要考慮地質(zhì)水文等因素[1]。

本文主要講述大跨度、變截面現(xiàn)澆梁支架設(shè)計及施工。該工程采用鋼管樁基礎(chǔ)，避免了水流沖刷的影響，保證了支架的穩(wěn)定，鋼管樁可重復(fù)利用，經(jīng)濟性合理；滿堂碗口支架可以根據(jù)梁體截面變化調(diào)整搭設(shè)高度，施工靈活、便捷，保證了梁體的外觀和線型。

1 工程概況

西溪大橋第三聯(lián)跨越西溪河流，墩柱均位于河道內(nèi)，為(40+60+40)m變截面三箱室預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁，墩頂梁高3.6m，跨中梁高1.8m底板寬12m，橋面寬16m，懸臂長2.0m，懸臂根部厚40cm，頂板厚為25cm，底板厚一般為24cm，支點過渡到49cm，腹板厚為50cm，邊支點處過渡到70cm，支點處過渡到70cm。

橋址區(qū)原始地貌跨越?jīng)_洪積階地及殘坡積臺地，巖土層主要由填筑土、卵石、粉質(zhì)粘土、中粗砂、殘積砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖構(gòu)成。屬東南沿海亞熱帶海洋性氣候，全年溫濕多雨，河道過水?dāng)嗝孑^寬，多年平均降雨量為1 059.8mm～2 011.1mm，5月～9月是同安雨季，同時受臺風(fēng)影響，造成河流洪水暴漲，流速較快。

2 方案設(shè)計

2.1 方案比選

現(xiàn)澆梁支架一般采用擴大基礎(chǔ)和鋼管樁基礎(chǔ)，綜合考慮橋址處水文及地質(zhì)條件，為確保支架的安全穩(wěn)定，防止水流對基礎(chǔ)的浸泡和沖刷，選定鋼管樁貝雷梁+滿堂碗口組合型支架施工。

鋼管樁基礎(chǔ)優(yōu)點：可根據(jù)鋼管的入土深度和貫入度控制樁尖地質(zhì)情況，支架穩(wěn)定性高，不受水流沖刷的影響；缺點：施工工藝較復(fù)雜，施工周期長，材料損耗較大，地質(zhì)復(fù)雜增加了打設(shè)難度[2]。

2.2 支架設(shè)計

支架采用鋼管樁貝雷梁+滿堂碗扣疊合型支架，下部為鋼管樁貝雷梁支架，上部為滿堂碗扣支架，碗扣支架間距根據(jù)梁體重量調(diào)節(jié)間距為90cm和60cm，碗扣支架采用Φ48×3.5mm鋼管，分配梁采用I18a工字鋼，縱梁采用32I加強型貝雷梁組成，橫梁采用3拼I45a工字鋼，鋼管立柱采用Φ630×8mm螺旋管，立柱連接系采用[18a槽鋼焊接連接，組拼翼緣板及內(nèi)模采用碗扣支架。底模、內(nèi)模、外模均采用15mm厚竹膠板，帶木采用10cm×10cm方木。腹板下底模帶木間距30cm，底板下底模帶木間距40cm；內(nèi)模、外模帶木間距均為40cm，支架設(shè)計詳見圖1～圖2。

2.3 支架荷載情況

根據(jù)支架設(shè)計圖取最不利工況對支架進行受力計算得知，貝雷梁最大彎矩Mmax=1 464.26t·m，最大剪力Qmax=403.75t，撓度為1.7cm；單根鋼管樁最大荷載為87.8t，均滿足相關(guān)規(guī)范及要求。

3 支架施工

3.1 試樁

由于河道內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，為確保支架的安全穩(wěn)定，先進行試樁，確定各項參數(shù)。用DZ90型振動錘打設(shè)一根鋼管樁，并記錄入土深度及貫入度，由于樁尖地質(zhì)為殘積性砂性土，根據(jù)現(xiàn)場實際情況取貫入度2cm/3min，入土深度為9.3m，在兩側(cè)1.5m各打設(shè)一根鋼管樁，做單根鋼管樁承載力試驗(圖3)，千斤頂施加力為單根立柱最大受力的1.2倍105.4t，試驗合格后打設(shè)其余鋼管樁。

3.2 鋼管樁打設(shè)

根據(jù)試樁數(shù)據(jù)控制鋼管樁的打設(shè)，打設(shè)過程中控制樁身、錘在同一軸線上，避免偏心，鋼管樁成樁后傾斜度≯0.5%H，樁位偏移≯5 cm；嚴(yán)格控制鋼管樁的入土深度和貫入度。

3.3 支架搭設(shè)

鋼管樁打設(shè)完成后焊接橫撐和斜撐，材料為[18a槽鋼，通縫滿焊。橫撐設(shè)置地面或高水位標(biāo)高以上30cm處，上端設(shè)置在樁頂下20cm處，在每根鋼管頂部焊接80cm×80cm×1cm的鋼板，與鋼管采用圍焊。保證同一跨鋼管頂面標(biāo)高一致，橫梁采用3拼I45a工字鋼，工字鋼每隔2m用10cm×20cm×1cm鋼板貼焊連接，焊縫密實飽滿，橫梁與立柱頂面鋼板之間進行點焊連接定位。

縱梁采用9組32I加強型貝雷梁，貝雷梁安裝前需在地面提前拼裝，為保證受力均勻、變形一致，貝雷梁拼裝時必須擰緊螺絲，銷子均上卡扣，花架連接牢固。安裝前在橫梁上劃線做好標(biāo)記，均勻?qū)ΨQ布置，貝雷梁與橫梁必須緊密接觸，并在橫梁上焊接U型鋼筋或槽鋼作為貝雷梁限位裝置。

貝雷梁安裝就位后，在貝雷梁頂橫向鋪設(shè)I18工字鋼分配梁，間距隨梁體截面變化而調(diào)整，間距為60cm、90cm。為了確保工字鋼的整體穩(wěn)定性，待分配梁鋪設(shè)完成后，在左、中、右分別通長設(shè)置一條Φ20mm鋼筋與工字鋼點焊連接。

3.4 支架預(yù)壓

為消除支架的非彈性變形，測出支架的彈性變形，得出可靠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)來指導(dǎo)施工。

預(yù)壓重量為箱梁混凝土自重、滿堂碗扣支架重量、模板重量及施工荷載之和的1.2倍，采用鋼筋和沙袋混合堆載預(yù)壓，按60%、80%、100%三級逐級加載?？v向加載時，應(yīng)從跨中開始向支點處進行對稱布載；橫向加載時，應(yīng)從結(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)進行對稱布載。

每級加載完成后，應(yīng)每間隔12h對支架沉降量進行監(jiān)測；當(dāng)支架測點連續(xù)2次沉降差平均值均小于2mm時，方可繼續(xù)加載。全部荷載施加完畢后，每間隔24h觀測一次，加載完成后，以各監(jiān)測點最初24h的沉降量平均值小于lmm，各監(jiān)測點最初24h的沉降量平均值小于5mm為標(biāo)準(zhǔn)判定支架預(yù)壓是否合格。

卸載時應(yīng)逐級進行，防止突然釋荷的沖擊并妥善放置重物以免影響正常施工。

結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)自身撓度變形與支架預(yù)壓變形量，經(jīng)計算得知：40m跨1/4跨處預(yù)拱度為49.8mm、33.9mm； 60m跨1/4處跨預(yù)拱度為35.4mm、1/2處預(yù)拱度為47mm，詳見圖4～圖5。

3.5 滿堂碗扣支架搭設(shè)

滿堂碗扣立柱由下而上依次為底托、Φ48×3.5mm碗扣腳手支架、頂托、分配梁和底模組成。縱向間距與分配梁間距一致；橫向間距翼緣板及底板下采用90cm，腹板下采用60cm；垂直步距120cm；立桿托撐上面縱向設(shè)置10cm×15cm方木；橫向設(shè)置10cm×10cm方木，腹板下間距30cm，底板下間距40cm。

方木之間的間隙用三角木楔墊實，為確保支架頂部自由端的穩(wěn)定，可調(diào)頂托調(diào)整高度嚴(yán)格控制在20cm以內(nèi)?？v、橫向剪刀撐按每4跨由底至頂連續(xù)設(shè)置；靠近墩柱的支架，每隔2m增設(shè)一道縱、橫向槽鋼抱箍，以增強支架整體穩(wěn)定。

支架搭設(shè)完成后全面檢查以下項目：

立桿與橫桿的碗扣節(jié)點是否鎖緊；

立桿連接銷是否安裝、擰緊；

立桿底座與基礎(chǔ)面的接觸有無松動或懸空；

底托、立桿、頂托是否在同一垂直線上，避免頂托偏心，確保立桿軸心受力；

剪刀撐是否按要求設(shè)置[3]。

4 梁體施工

4.1 模板安裝

模板采用2 440mm×1 220mm×15mm竹膠板，由于橋梁截面是變化的，根據(jù)滿堂碗口支架的縱向位置計算出梁底設(shè)計標(biāo)高，并結(jié)合施工預(yù)拱度曲線布置圖計算立模標(biāo)高，通過頂托調(diào)整，為防止漏漿可用膩子粉將模板接縫進行填充，模板與方木連接牢固。

為防止腹板澆筑振搗是產(chǎn)生的側(cè)壓力導(dǎo)致模板變形，在腹板底部外側(cè)直立槽鋼定型桁架，再用對拉桿鎖住。

4.2 鋼筋安裝

根據(jù)設(shè)計圖紙制作鋼筋，鋼筋安裝前在模板對應(yīng)位置做好鋼筋的標(biāo)線，擺好保護層墊塊，鋼筋安裝完成后在指定位置預(yù)埋梁體通風(fēng)口、泄水孔及下人孔，并設(shè)置加強鋼筋，防止應(yīng)力集中[4]。

預(yù)應(yīng)力管道按直線100cm，曲線50cm進行定位，底板及腹板內(nèi)的預(yù)應(yīng)力束每隔1m設(shè)置∩字形防崩鋼筋。

波紋管接頭采用膠帶綁緊，為防止波紋管燒傷，鋼筋焊接時對波紋管進行遮擋保護，鋼筋與波紋管的位置沖突時，調(diào)整鋼筋位置。

鋼筋綁扎完成后用卷揚機穿預(yù)應(yīng)力鋼束，從一端往另一端拉，為防止鋼絞線銹蝕和污染，預(yù)留千斤頂工作長度部分鋼絞線用塑料袋包裹。

在穿束完成后檢查波紋管線型是否產(chǎn)生變化并進行調(diào)整，管道軸線必須與錨板端面垂直。

4.3 混凝土澆筑

梁體采用兩次分層澆筑，第一次澆筑底、腹板，第二次澆筑頂板。待底板混凝土終凝后可搭設(shè)內(nèi)模支撐架，安裝內(nèi)頂模。

縱向澆筑順序為先主墩位置，再往兩邊澆筑；橫向澆筑順序為先中間后兩邊。

在澆筑過程中派專人負(fù)責(zé)支架模板發(fā)生位移及沉降觀測，預(yù)埋件及預(yù)應(yīng)力管道的位置及漏漿情況，發(fā)現(xiàn)異常問題及時處理。

混凝土頂面標(biāo)高控制方法：沿梁體方向每隔2m在腹板及邊緣處設(shè)置一根Φ12mm的鋼筋樁，并在鋼筋上做好混凝土面標(biāo)高的標(biāo)記。

分倉澆筑砼，澆筑砼后及時采用木抹子分期搓平，利用拉線進行檢查平整度。

砼最后一遍收水后用硬掃帚將其表面拉毛，澆筑完畢后及時采用土工布覆蓋，灑水養(yǎng)生。

4.4 預(yù)應(yīng)力張拉、孔道壓漿

待混凝土強度達到設(shè)計要求后，進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，預(yù)應(yīng)力采用雙控措施，以張拉力為準(zhǔn)，預(yù)應(yīng)力鋼筋伸長值進行校核，實際伸長值與理論伸長值誤差控制在±6%以內(nèi)，先張拉長束后張拉短束，鋼束采用兩端張拉時，兩端應(yīng)保持同步。

張拉流程： 0 →10%(測伸長量)→20%(測伸長量)→100%張拉控制應(yīng)力(持荷載5min錨固)。

張拉錨固后切除多余的鋼絞線，錨環(huán)面以外保留3cm～5cm，且用砂輪切割機切割，并及時進行等強度封錨。

張拉完成后在48h內(nèi)進行孔道壓漿。壓漿前用高壓水灌壓沖洗，防止輸漿管和孔道堵塞，采用橋梁專用壓漿料，每根孔道一次壓漿完成，不得中斷，流動度控制在14s～22s之間，壓漿作業(yè)一次完成，壓力達到0.5MPa～0.7MPa時持壓2min，并相應(yīng)地做好試塊。

5 結(jié)語

疊合型支架施工，即利用貝雷梁、鋼管樁、工字鋼等承載力大、構(gòu)件輕巧、拼裝靈活快捷等優(yōu)點，又利用滿堂支架裝拆方便、調(diào)節(jié)能力強的優(yōu)點，解決了“大跨度、變截面、連續(xù)現(xiàn)澆”等技術(shù)難題，施工進度快、機械化程度高，排除了大面積的地基處理及汛期洪水沖刷的影響。通過現(xiàn)場實施及不斷改進，取得了預(yù)期的目標(biāo)，為以后類似工程施工提供了技術(shù)參數(shù)和經(jīng)驗。

[1] 李松報，李陸平.灄水特大橋連續(xù)梁支架現(xiàn)澆法施工[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2008(4)：51-54.

[2] 陳保忠.大跨度連續(xù)箱梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(9)：63-66.

[3] 劉海鷹.支架現(xiàn)澆連續(xù)梁混凝土施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2008：137-139.

[4] 韓占春.跨高速現(xiàn)澆梁施工技術(shù)[J].山西建筑2014(1).

[5] 孫新峰.支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁施工[J].山西建筑，2007,33(12)：281-282.

Large span cast-in-place beam construction technology of steel pipe pile based on Bailey beam + full bowl superimposed bracket

YOUCaisheng

(China Railway 17th Bureau Group Co.Ltd.,Xiamen 361000)

This paper takes Xixi bridge cast-in-place continuous beam as an example, introduces the steel pipe pile of Bailey beam + full bowl superimposed bracket in long span cast-in-place continuous beam with variable cross section in, expounds the construction method of steel pipe pile and full sized support and quality control points, considering the geological hydrology, span, economic and other factors, the use of flexible and convenient construction, good linear beam appearance quality, aesthetic feeling.

Laminated stent; Large span; Variable cross-section; Camber construction

游才生(1984.12- )，男，工程師。

E-mail:278294109@qq.com

2016-06-17

U44

A

1004-6135(2016)10-0074-04