低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐施工技術(shù)

王 田 閆國卿 王 溯 白小強(qiáng)

中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概況

萬安南40路位于四川省成都市天府新區(qū)梓州大道東側(cè)、香山小區(qū)北側(cè)，全線長(zhǎng)547.143 m。規(guī)劃七里溝左支渠與本道路相交于樁號(hào)K0＋066.746處，在靠近起點(diǎn)處跨七里溝左側(cè)支渠設(shè)單跨21.5 m變截面簡(jiǎn)支梁橋，橋梁全長(zhǎng)29.5 m，寬35 m，橫斷面布置與道路一致，橫向分左右兩幅設(shè)計(jì)。橋梁平面位于線路直線段，與規(guī)劃七里溝左支渠正交（圖1）。

本橋梁工程下部結(jié)構(gòu)樁基接臺(tái)帽、輕型橋臺(tái)，蓋梁尺寸為1.8 m×1.5 m×36 m，在分幅位置斷開；樁基采用φ1.2 m鉆孔灌注樁，共18根，采用嵌巖樁，嵌入中風(fēng)化巖層的深度不小于2.5d（d為樁徑）。

上部結(jié)構(gòu)采用變截面簡(jiǎn)支橋梁，橋梁梁體截面設(shè)計(jì)為箱形，梁長(zhǎng)21.5 m。箱梁跨中梁高為1 m，根部梁高為2 m，端橫梁寬1.2 m，不設(shè)置懸臂。橋梁腹板寬0.5 m，端部4.5 m范圍內(nèi)由0.5 m加厚為0.8 m。

圖1 橋梁立面布置（單位：cm）

2 工程特點(diǎn)與安全管理控制重點(diǎn)

1）橋梁平面位于線路直線段，與規(guī)劃七里溝左支渠正交。

2）現(xiàn)澆箱梁尺寸為21.5 m（縱向）×35 m（橫向），在橋臺(tái)樁基、蓋梁施工完畢后進(jìn)行，采用全幅整體施工。

3）支撐架尺寸為36 m（橫向）×18 m（縱向），搭設(shè)高度1.7～2.7 m。

4）雙自由端碗扣支撐架體跨度大于18 m，混凝土澆筑階段的沉降觀測(cè)為施工重點(diǎn)之一。

5）低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐強(qiáng)度、剛度需提前進(jìn)行安全驗(yàn)算，搭設(shè)完成后對(duì)支撐架體進(jìn)行預(yù)壓施工，確保架體的安全[1-4]。

3 低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐施工

3.1 支架基礎(chǔ)

對(duì)于支架基礎(chǔ)位于黏土和全風(fēng)化泥巖交界區(qū)域，淤泥質(zhì)黏土、軟塑黏土等處，地基承載力無法滿足受力要求的情況下需對(duì)地基進(jìn)行特殊處理。處理時(shí)先將支架基礎(chǔ)范圍內(nèi)淤泥質(zhì)黏土、軟塑黏土全部清挖（厚度約0.7 m），然后采用泥巖進(jìn)行換填，面層澆筑厚200 mm的C30素混凝土?；靥畈牧霞坝不Y(jié)構(gòu)形式為厚50 cm泥巖＋厚20 cm的C30混凝土。

3.2 支架基礎(chǔ)排水

在支架四周布設(shè)排水溝，排水溝斷面為300 mm×300 mm土溝（梯形溝），溝底及墻面采用M7.5水泥砂漿抹面，厚度為5 cm（圖2）。

在橋梁右側(cè)布設(shè)2個(gè)集水坑，尺寸為1.5 m×1.5 m×1.5 m，底面采用厚50 mm的C15素混凝土，四周采用M10水泥砌磚厚120 mm（圖3、圖4）。

圖2 排水溝大樣

圖3 集水坑大樣

圖4 基礎(chǔ)排水溝平面設(shè)計(jì)

每個(gè)集水坑內(nèi)放置2臺(tái)污水泵，一用一備；水泵選用口徑50 mm、揚(yáng)程25 m帶浮球自動(dòng)開關(guān)的污水泵，若遇大雨則及時(shí)增加水泵數(shù)量。

3.3 支架施工技術(shù)

本工程支架由碗扣式腳手架、可調(diào)底座與可調(diào)托撐組成。支架立柱的總尺寸為36 m（橫向）×18 m（縱向），搭設(shè)高度1.7～2.7 m。立柱橫向間距為60 cm，總長(zhǎng)36 m；立柱的縱向間距分為加密區(qū)和非加密區(qū)，在現(xiàn)澆箱梁兩端3.6 m的范圍為加密區(qū)，縱向間距為60 cm，剩余部分為非加密區(qū)，縱向間距為90 cm，總長(zhǎng)18 m；在高度方向以0.6 m的步距設(shè)置一排縱橫向連接鋼管使所有立桿連成一體。

底層縱、橫向水平桿作為掃地桿，距地面高度≤350 mm，立桿底部設(shè)置可調(diào)式底座；立桿上端可調(diào)螺桿伸出頂層水平桿的長(zhǎng)度≤700 mm。

模板支架四周從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐；中間縱、橫向由底至頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，其間距≤4.5 m；剪刀撐的斜桿與地面的夾角應(yīng)在45°～60°之間，斜桿應(yīng)每步與立桿扣接。

鋼管支架搭設(shè)完畢后，在可調(diào)節(jié)托撐上鋪設(shè)縱、橫向木方作為箱梁底模的受力骨架。主楞木方放置于托撐上，規(guī)格為15 cm×15 cm，間距與支架立柱一致；次楞木方鋪設(shè)于主楞木方上，規(guī)格為10 cm×5 cm，間距為20 cm。所有木方必須經(jīng)壓刨加工處理后方可使用，木方的2個(gè)受力面必須加工平整、厚度均勻。橫、縱向木方交叉點(diǎn)用鐵釘、扒釘?shù)冗B接構(gòu)成受力整體，再鋪厚15 mm的膠合板（膠合板與木方骨架用鐵釘連接）作底模（圖5、圖6）。

圖5 支架縱向大樣示意

圖6 支架橫向大樣示意

3.4 支架預(yù)壓

3.4.1 ?預(yù)壓目的

1）檢驗(yàn)支架及地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2）消除整個(gè)支架的塑性變形。

3）消除地基的沉降變形。

4）測(cè)量支架的彈性變形。

3.4.2 ?預(yù)壓材料、荷載及范圍

1）預(yù)壓材料：用砂袋對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，考慮到混凝土振搗產(chǎn)生的動(dòng)荷載及小型機(jī)具等荷載，預(yù)壓荷載按支架上構(gòu)件自重的120%考慮。

2）預(yù)壓荷載：施工中應(yīng)根據(jù)截面圖計(jì)算砂袋和混凝土比值，并按照比值堆放配重。以現(xiàn)澆箱梁的鋼筋混凝土質(zhì)量（總重約1 950 t）加上各項(xiàng)施工荷載，作為預(yù)壓荷載，預(yù)壓重物為袋裝砂石（總質(zhì)量約2 340 t）。

3）預(yù)壓范圍：支架拼裝時(shí)按設(shè)計(jì)縱距及橫距布置立桿，支架頂利用托撐調(diào)平，鋪設(shè)主楞和次楞木方，拼裝梁底模板，用吊車吊放砂袋對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓 。

3.4.3 ?加載順序

預(yù)壓在支架搭設(shè)完成以后進(jìn)行，分4級(jí)加載。第1次加載質(zhì)量為梁體自重的60%；持荷穩(wěn)定后進(jìn)行第2次加載，加載質(zhì)量為梁體自重的80%；持荷穩(wěn)定后進(jìn)行第3次加載，加載質(zhì)量為梁體自重的100%；持荷穩(wěn)定后進(jìn)行第4次加載，加載質(zhì)量為梁體自重的120%。每級(jí)加載完成后，應(yīng)先停止下一級(jí)加載，并應(yīng)每間隔12 h對(duì)支架沉降量進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。當(dāng)支架頂部監(jiān)測(cè)點(diǎn)12 h的沉降量平均值小于2 mm時(shí)，方可進(jìn)行下一級(jí)加載[5-8]。

3.4.4 ?預(yù)壓材料運(yùn)輸?shù)跹b

預(yù)壓砂袋從取土點(diǎn)運(yùn)至待壓地，壓重由2臺(tái)25 t汽車吊從地面吊至支架頂，預(yù)壓完成后從支架頂?shù)醯竭\(yùn)輸車上運(yùn)至棄地場(chǎng)。

預(yù)壓時(shí)，應(yīng)對(duì)砂袋進(jìn)行隨機(jī)抽樣稱重，以估算每個(gè)砂袋的平均質(zhì)量，砂袋的堆放位置和順序應(yīng)與混凝土澆筑時(shí)順序相同。采用汽車吊自箱梁兩端向跨中位置進(jìn)行分袋吊裝到位，吊裝時(shí)每臺(tái)吊車應(yīng)分別設(shè)1人進(jìn)行專人指揮，對(duì)稱均勻地進(jìn)行吊裝。

3.4.5 ?沉降觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

預(yù)壓時(shí)沉降觀測(cè)點(diǎn)沿橋梁縱向布設(shè)5個(gè)斷面，每個(gè)斷面對(duì)應(yīng)的橫向每5 m布設(shè)1個(gè)點(diǎn)，每個(gè)斷面8個(gè)點(diǎn)。加載前，先準(zhǔn)確確定點(diǎn)位置，再用紅漆做記號(hào)（圖7、圖8）。

圖7 縱向觀測(cè)點(diǎn)布置

圖8 橫向觀測(cè)點(diǎn)布置

3.4.6 ?支架預(yù)壓合格判斷

1）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初24 h的沉降量平均值小于1 mm。

2）各監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初72 h的沉降量平均值小于5 mm。

3.5 支架受力計(jì)算

支架的搭設(shè)高度和搭設(shè)間距有所不同，現(xiàn)將跨中處和橋臺(tái)處2個(gè)截面進(jìn)行支架受力分析。支架預(yù)壓時(shí)荷載取支架上構(gòu)件自重的120%，鋼筋混凝土自重取30 kN/m3。

通過計(jì)算，跨中處和橋臺(tái)處2個(gè)截面支架的整體強(qiáng)度、撓度、抗剪力均滿足施工要求。

3.6 支架拆除

箱梁現(xiàn)澆混凝土施工完成7 d，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求90%，且完成預(yù)應(yīng)力施工后進(jìn)行支架拆除。拆除的順序一般為：安全網(wǎng)→欄桿→剪刀撐→縱橫向水平桿→立桿。

拆除過程應(yīng)遵循由上而下、先搭后拆的原則，不準(zhǔn)分立面拆架或上下兩步同時(shí)拆架，做到一步一清，一桿一清。先松托撐，使底板、腹板與梁體分離，拆除時(shí)從兩側(cè)對(duì)稱向跨中進(jìn)行。支架拆除宜分兩階段進(jìn)行，先從跨中向兩側(cè)對(duì)稱松一次托撐，再對(duì)稱拆支架。在拆除剪刀撐時(shí)，應(yīng)先拆中間扣件，再解端頭扣件。支架拆除工程中應(yīng)有技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)指揮，以防拆架時(shí)產(chǎn)生過大的瞬時(shí)荷載引起不應(yīng)有的施工裂縫[9-11]。

4 結(jié)語

低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐架體由于采用上下兩頭自由端和標(biāo)準(zhǔn)碗扣件搭設(shè)，減少了因?yàn)楣靶胃叨戎饾u變化而需求各類長(zhǎng)度鋼管所造成的材料資源浪費(fèi)和勞動(dòng)力資源浪費(fèi)，且便于控制拱形箱梁上口標(biāo)高。經(jīng)實(shí)踐，碗扣支撐架加快了施工進(jìn)度，降低了措施成本，且很好地保證了箱梁下口的成型效果。