高速公路橋梁施工中承插型鍵槽式鋼管支架的應(yīng)用

李 顯

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000）

1 工程概況

G25 德清至G60 桐鄉(xiāng)高速聯(lián)絡(luò)線湖州段工程起于德清縣北部乾元鎮(zhèn)戴家附近，與杭寧高速設(shè)武康樞紐相接，并順接長春至深圳國家高速公路浙江省湖州段擴(kuò)容工程起點(diǎn)。橋梁5421.34m/22 座，其中特大橋2389.16m/2 座、大橋2227.26m/6 座、其他橋梁804.92m/14 座，樁基1231 根，總樁長48715.8m，預(yù)梁板1792 片，現(xiàn)澆箱梁6 聯(lián)，使用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。為了確保工程在施工過程中能在保證施工質(zhì)量與安全的前提下快速完成工程，在施工過程中采用鍵槽式鋼管支架支撐體系。

2 項(xiàng)目支撐體系設(shè)計(jì)

2.1 鍵槽式鋼管支架

鍵槽式鋼管支架是當(dāng)代建筑工程中衍生出的一種新型的模塊式支架體系，由鋼結(jié)構(gòu)制成的幾何不變體系，其中水平桿、立桿、斜桿、多功能頂撐是這一鋼管支架的主要構(gòu)件[1]。在水平桿的兩頭都有插頭，立桿的上邊會焊上與之相配的插座，立桿和水平桿的插座和插頭用“榫卯”的方式配合使用，用敲擊的方式將其鎖緊。與傳統(tǒng)的腳手架相比，管件連在一起的連接方法被應(yīng)用在鍵槽式鋼管支架上，具有自鎖能力的多功能頂撐能夠去掉自由鍛的“榫卯”式結(jié)構(gòu)，多功能頂撐也具備更強(qiáng)的力學(xué)強(qiáng)度和剛度以及更好的穩(wěn)定性，由此可將立桿和橫桿之間的間距加大，減少桿件的使用數(shù)量。綜上，鍵槽式鋼管支架的優(yōu)點(diǎn)包含以下內(nèi)容：

（1）如圖1 所示，在架體的頂部能將多功能頂撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的頂托，多功能頂撐既可以連接水平桿，又可將水平斜桿和豎向斜桿連接在一起，為了能將架體頂部的自由端去除，在整個架體的頂部形成一個穩(wěn)定的幾何不變體，如圖2 所示。

圖1 多功能頂撐圖

圖2 頂部網(wǎng)格化水平桿

（2）對于斜桿的設(shè)置，它能在保留工具式模板支架標(biāo)準(zhǔn)化的同時將扣件式模板支架靈活的特點(diǎn)傳承下來。斜桿可在承插型鍵槽式模板的任何一個位置設(shè)置。同時，節(jié)點(diǎn)防崩脫裝置在鍵槽式鋼管支架被設(shè)計(jì)，這樣既能保證支架的安全，又能擁有較高的性價比。

2.2 承插型鍵槽式鋼管支架設(shè)計(jì)與布置

2.2.1 鍵槽式鋼管支架設(shè)計(jì)

對于案例中的項(xiàng)目工程，鍵槽式鋼管支架立桿與立桿之間的設(shè)置的間距要求如下：橫順橋方向間距控制在90cm，不允許有誤差，由于在施工時間段內(nèi)潮濕多雨的天氣時有發(fā)生，要使用防水木塑模板和木塑工字梁取代傳統(tǒng)的竹木模板和一小部分的方木：將100×100mm 的方木鋪設(shè)在鍵槽式鋼管支架多功能頂撐上部的橫橋方向，然后將60×100mm 的木塑工字梁鋪設(shè)在順橋方向，其次將5mm 厚的木塑模板鋪設(shè)在木塑工字梁上，這一模板被選作混凝土箱梁的底側(cè)模板。

2.2.2 鍵槽式鋼管支架布置

依照鍵槽式鋼管支架的設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行設(shè)置：順橋向立桿之間的距離設(shè)置為90cm、梁端加密區(qū)間距設(shè)置為60cm，橫橋向立桿之間距離設(shè)置為90cm，腹板加密之間設(shè)置距離為60cm；橫桿步的高度為1m，多功能頂撐能夠消除自由端；在支架底部與硬化面之間20cm 處架設(shè)縱橫向掃地桿，支架的縱橫向要連成一個整體。

項(xiàng)目剪刀撐設(shè)置如下：

（1）豎向剪刀撐：從底到頂連續(xù)設(shè)置中間橫縱向和模板支架四周，這些構(gòu)件之間的距離應(yīng)控制在4.5m 之內(nèi)，鋼管的長度應(yīng)≥6m，與地面形成45～60°的角度，每完成一步都要將斜桿和立桿連接在一起；

（2）水平剪刀撐：在支架的頂端和底端要分別設(shè)置一層水平剪刀撐，設(shè)置的中間間距應(yīng)≤4.8m，每4 步設(shè)置一層；

（3）剪刀撐鋼管的搭接長度應(yīng)該＞1m，每一個搭接長度的扣件數(shù)量應(yīng)＞3 個，扣件與端部之間的距離要＞100mm，每一步都應(yīng)該和立桿連接；

（4）支架和墩柱要連接緊湊，斷面兩邊的翼緣板要在梁高范圍內(nèi)步距加密0.6m，將剪刀撐增加到翼緣板圓弧段。

3 鍵槽式鋼管支架試驗(yàn)研究

鍵槽式鋼管支架的整架受力形式與大眾使用的扣件式鋼管腳手架區(qū)別不大，它們的支架節(jié)點(diǎn)都是半剛性節(jié)點(diǎn)，但是鍵槽式鋼管支架的各個節(jié)點(diǎn)的受力相對比較合理一些[2]。所以在對整架進(jìn)行受力分析時，案例施工過程中將半剛性鋼框架模型納入使用，鍵槽式支架的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動性能要通過足尺整架實(shí)驗(yàn)實(shí)測確定，并對其進(jìn)行穩(wěn)定分析。

（1）足尺整架試驗(yàn)。在足尺整架實(shí)驗(yàn)過程中使用自平衡加載方式，整架的均勻、對稱加載要通過架體頂部的雙層分配梁體系和2 部千斤頂和反力梁來實(shí)現(xiàn)。

（2）鋼管材料性能試驗(yàn)。之所以進(jìn)行鋼管材料性能試驗(yàn)，主要是為了更好地鋼管支模架的材料性能。依照相關(guān)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求，將鋼管試樣隨機(jī)選取出來，并將鋼管試樣加工成縱向弧形，拉伸試驗(yàn)在液壓萬能試驗(yàn)機(jī)上完成，在這次實(shí)驗(yàn)過程中，選取外徑為48mm，壁厚為3mm 的支模架管。試驗(yàn)結(jié)果顯示，承插型鍵槽式鋼管支架的材料選取符合國家相關(guān)使用標(biāo)準(zhǔn)。

4 支撐體系應(yīng)用效果

依據(jù)支撐體系在案例工程中的使用效果，可顯示出鍵槽式鋼管支撐體系的安全系數(shù)比較高、體系的搭設(shè)也簡單快捷，且能在一定程度上節(jié)省木材。另外，這一支撐體系的實(shí)現(xiàn)還能在一定程度上推動科技創(chuàng)新的發(fā)展，降低工程的預(yù)算成本。

5 經(jīng)濟(jì)可行性分析

雖然承插型鍵槽式鋼管支架是占用空間比較大的腳手架，但它的重量比傳統(tǒng)的腳手架要輕，在一樣的工期內(nèi)，如果搭建的高度和搭設(shè)的面積相同，那么鍵槽式鋼管支架使用的構(gòu)件的數(shù)量與盤扣式支模架使用的構(gòu)件的數(shù)量相差無幾，但是比碗扣式支模架使用的扣件數(shù)量要少；承插型鍵槽式鋼管支架的使用成本相對來說較低，擁有較高的性價比，整體的承載力也更高。

6 結(jié)束語

綜上所述，作為新型的模塊支架體系的承插型鍵槽式鋼管支架，在滿足正常的安全施工的同時具備操作便捷、安全系數(shù)高、較強(qiáng)的通用性以及較高的性價比等特點(diǎn)，在眾多城市高速路施工中應(yīng)該得到廣泛應(yīng)用。