穿心棒法支架在現(xiàn)澆箱梁中的應(yīng)用

■林志靈

（福建第一公路工程集團(tuán)有限公司，泉州 362000）

現(xiàn)澆箱梁施工時(shí)，需搭設(shè)現(xiàn)澆支架，在地質(zhì)情況較差或工程位于水中時(shí)，施工單位搭設(shè)落地支架的成本較高，因此對(duì)比施工成本，施工單位往往傾向于搭設(shè)非落地支架，這種支架也被同行、學(xué)者們稱之為懸空支架[1]，穿心棒法支架正是非落地支架中的一種。 橋梁蓋梁施工時(shí)常用穿心棒法，本文所述的穿心棒法支架搭設(shè)方法是在蓋梁穿心棒法支架搭設(shè)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行借鑒和優(yōu)化設(shè)計(jì)，即指在橋墩上預(yù)埋孔洞，采用特制鋼棒穿過(guò)孔洞，為現(xiàn)澆支架提供支點(diǎn)， 由鋼棒承受上部荷載并傳遞給墩身，整個(gè)支架未與地面接觸的搭設(shè)方法。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目互通匝道橋現(xiàn)澆箱梁共計(jì)5 聯(lián)，單跨跨徑16.5 m，單聯(lián)最長(zhǎng)為5×16.5 m；現(xiàn)澆箱梁截面高度1.4 m， 腹板寬度0.5 m， 跨中設(shè)計(jì)0.5 m寬的中橫隔板， 翼板寬度1.75 m， 橋面寬度9.25～20.25 m，箱梁結(jié)構(gòu)型式分為單箱雙室、單箱三室、雙箱四室；下部橋墩分為雙柱、三柱和四柱，圓柱墩直徑均為1.4 m，橋下凈高為8～15 m。 地勘資料顯示，該現(xiàn)澆箱梁橋位處淤泥層厚度為31.9～34.8 m，淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為15 kPa，樁端承載力基本容許值為60 kPa。

2 穿心棒法支架體系介紹

穿心棒縱橋向設(shè)置， 上方設(shè)置雙拼工字鋼橫梁，橫梁緊靠墩身，采用精軋螺紋鋼將墩身前后的雙拼工字鋼橫梁對(duì)拉， 貝雷片縱梁置于橫梁上方，貝雷頂設(shè)置橫向工字鋼分配梁后， 搭設(shè)盤扣架，通過(guò)盤扣支架調(diào)整箱梁底的坡度，支架布置縱斷面圖如圖1 所示。

圖1 穿心棒法現(xiàn)澆支架立面圖

2.1 穿心棒法現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

2.1.1 貝雷梁縱坡設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目5 聯(lián)現(xiàn)澆箱梁樁號(hào)連續(xù)，橋梁縱坡為連續(xù)上坡，縱坡坡度為1.7%～2.7%，現(xiàn)澆箱梁總長(zhǎng)度為280 m，起終點(diǎn)橋面標(biāo)高高差為6.2 m，若貝雷片頂面不設(shè)置縱坡， 起終點(diǎn)處盤扣架的架體高差也將達(dá)到6.2 m，盤扣架較高而增加安全隱患。 該項(xiàng)目支架設(shè)計(jì)時(shí)， 大體順著橋梁縱坡設(shè)置貝雷片的縱向坡度。

2.1.2 貝雷梁頂面標(biāo)高設(shè)計(jì)

該橋梁墩身為圓柱墩，且橋墩較高，每個(gè)橋墩均有頂系梁；而現(xiàn)澆箱梁?jiǎn)慰缈鐝綖?6 m、16.5 m，處于平曲線上，曲線內(nèi)側(cè)弧長(zhǎng)最小約14 m，外側(cè)弧長(zhǎng)最大約18.1 m，內(nèi)外弧長(zhǎng)差4.1 m，貝雷梁的跨徑從12.3 m 逐漸變大至16.4 m； 貝雷片長(zhǎng)度受限，需利用頂系梁下方的空間調(diào)整位置， 因此貝雷頂面標(biāo)高需控制在頂系梁底面下方；為了便于裝拆貝雷片，貝雷片高度范圍可控制在頂系梁底面往下30～50 cm。

2.2 穿心棒法現(xiàn)澆支架的優(yōu)缺點(diǎn)

2.2.1 優(yōu)點(diǎn)

穿心棒法現(xiàn)澆支架無(wú)需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，相對(duì)于落地式的滿堂支架、鋼管貝雷支架，施工成本低、工效高，且不需對(duì)原橋位的土地進(jìn)行擾動(dòng)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、節(jié)能效益；穿心棒法支架的變形量主要為架體本身的變形，無(wú)需考慮基礎(chǔ)沉降，受力明確，計(jì)算簡(jiǎn)便。

2.2.2 缺點(diǎn)

穿心棒承受荷載較大，需對(duì)截面尺寸進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)，可能需要聯(lián)系廠家進(jìn)行特制；橋墩上預(yù)埋孔洞尺寸太小時(shí)，穿心棒安裝難度大；雙拼工字鋼橫梁挑臂較大，對(duì)橫梁的強(qiáng)度和剛度要求較高。

3 穿心棒法現(xiàn)澆支架控制要點(diǎn)

3.1 搭設(shè)控制要點(diǎn)

3.1.1 穿心棒驗(yàn)收安裝

該項(xiàng)目部驗(yàn)算后向廠家定制了高18 cm×寬12 cm 的矩形截面45#鋼穿心棒， 單根長(zhǎng)度2.5 m。穿心棒作為支架的承力構(gòu)件，對(duì)整個(gè)臨時(shí)支架起到極其重要的作用，使用前應(yīng)檢查出廠合格證，確保試驗(yàn)指標(biāo)符合要求。 穿心棒系穿過(guò)墩身預(yù)埋孔道，并最終將荷載傳遞給墩身，在墩身混凝土澆筑完成前，應(yīng)特別注意2 個(gè)事項(xiàng)：（1）在墩柱鋼筋籠安裝后， 按照支架設(shè)計(jì)圖中的穿心棒標(biāo)高預(yù)埋預(yù)留孔道；預(yù)埋管道需保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，防止?jié)仓丈砘炷習(xí)r， 預(yù)埋管道出現(xiàn)破損或較大變形，不建議使用PVC 材質(zhì)的管道，該項(xiàng)目使用竹膠板拼裝成的矩形管道；管道安裝后，需對(duì)管道進(jìn)行固定，可使用φ10 鋼筋頭布置于管道兩端的上方和下方，并與鋼筋籠點(diǎn)焊，作為管道的定位和限位。 （2）穿心棒上方、下方宜設(shè)計(jì)鋼筋網(wǎng)對(duì)墩身進(jìn)行加強(qiáng)，并驗(yàn)算混凝土局部承壓能夠滿足要求； 在振搗混凝土?xí)r，應(yīng)確保穿心棒下方混凝土振搗密實(shí)，防止出現(xiàn)空洞而造成墩身混凝土出現(xiàn)局部承壓破壞，進(jìn)而導(dǎo)致支架需進(jìn)行加固處理。

3.1.2 橫梁安裝

橫梁采用雙拼工字鋼（雙工36a），放置在穿心棒上方（圖2），并且緊靠墩身；橫梁較長(zhǎng)而由多根工字鋼接長(zhǎng)連接時(shí)， 接頭位置不宜設(shè)置在穿心棒處；雙拼工字鋼的雙拼接縫應(yīng)采用焊接連接，以保證雙拼的兩片工字鋼能夠協(xié)同受力，拼接時(shí)可每延米焊接1 道長(zhǎng)10 cm 的焊縫；雙拼工字鋼與穿心棒之間的縫隙，可使用鋼板填塞滿，確保橫梁能夠順利將荷載傳遞至穿心棒。 墩柱前后兩根橫梁采用精軋螺紋鋼（PSB785φ25 mm）拉桿對(duì)拉，設(shè)置長(zhǎng)10 cm×寬10 cm 的厚度為1 cm 的鋼板墊片， 鎖緊配套的螺帽，增加橫梁的穩(wěn)定性；雙柱墩一般至少設(shè)置2 道拉桿，三柱、四柱墩可以設(shè)置3～4 道拉桿。

圖2 穿心棒法現(xiàn)澆支架細(xì)部節(jié)點(diǎn)

3.1.3 貝雷梁安裝

貝雷梁布置方向?yàn)榭v橋向，放置于雙拼工字鋼橫梁上方， 并用U 型卡環(huán)或鋼楔塊固定防側(cè)移；因橫梁緊靠墩身放置， 該項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁處于平曲線上，在同一跨中，箱梁內(nèi)側(cè)貝雷梁長(zhǎng)度與外側(cè)貝雷梁長(zhǎng)度差異較大，貝雷片吊裝前，可對(duì)貝雷片梁進(jìn)行分組，確定每組貝雷的安裝位置，進(jìn)而計(jì)算每組貝雷梁的道數(shù)和長(zhǎng)度，每2 道貝雷之間均采用標(biāo)準(zhǔn)的支撐架聯(lián)接；該項(xiàng)目貝雷頂最大縱坡約為2.7%，不設(shè)橫坡。

國(guó)產(chǎn)321 型貝雷梁長(zhǎng)度為3 m， 為了滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝需求， 應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況配置其他長(zhǎng)度的貝雷片，市面上常見(jiàn)的有2.4 m、1.5 m、0.9 m、0.5 m 長(zhǎng)度規(guī)格可供選配， 該項(xiàng)目使用1.5 m 長(zhǎng)的貝雷進(jìn)行調(diào)節(jié)。 貝雷片吊裝時(shí)，因橫梁兩側(cè)均為懸臂，宜從箱梁中線附近開始，向兩側(cè)對(duì)稱安裝，不得先吊兩側(cè)，后吊中間。

3.1.4 分配梁安裝

該項(xiàng)目貝雷頂分配梁采用工字鋼，型號(hào)為工10，橫向放置于貝雷頂面；分配梁在安裝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)方案布置間距，與盤扣架縱向間距一致；該項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁在跨中處設(shè)計(jì)有中隔梁，跨中位置的分配梁間距較小，放置后，采用鋼尺校核分配梁間距以滿足設(shè)計(jì)要求。

3.1.5 盤扣架安裝

該項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁處于平曲線段，盤扣管的搭設(shè)寬度須滿足橋面施工要求；梁底的橫坡通過(guò)盤扣架調(diào)節(jié)設(shè)置，因貝雷頂面已有一定的縱坡，故而通過(guò)盤扣架進(jìn)一步微調(diào)縱坡。 盤扣立桿選用D60×3.2 mm 規(guī)格，水平桿選用D48×2.5 mm 規(guī)格；盤扣立桿底部用頂托倒扣在分配梁上，增強(qiáng)穩(wěn)固性，分配梁縱向間距與貝雷頂分配梁相同， 箱梁底的橫向間距為60 cm，人員操作平臺(tái)及行走平臺(tái)下方的橫向間距為90 cm。 每跨盤扣架體應(yīng)設(shè)置縱向斜桿、橫向斜桿各3～5 道，加強(qiáng)整體穩(wěn)定性；盤扣架安裝時(shí)，須按規(guī)范要求控制盤扣管頂懸臂長(zhǎng)度不超過(guò)65 cm[2]，頂托外露絲長(zhǎng)不超過(guò)40 cm，還需檢查立桿的垂直度并且確保插銷銷緊。

搭設(shè)完成后的穿心棒法支架如圖3 所示。

圖3 搭設(shè)完成后的穿心棒法支架

3.2 其他控制要點(diǎn)

3.2.1 相鄰兩跨架體連接

相鄰兩跨盤扣支架搭設(shè)完成后，采用普通扣件鋼管設(shè)置水平桿、剪刀撐，將兩跨的盤扣架連接，可以減小相鄰兩跨的不均勻變形，進(jìn)一步加強(qiáng)架體的整體穩(wěn)定性。

3.2.2 支架預(yù)壓

根據(jù)現(xiàn)澆箱梁的設(shè)計(jì)混凝土數(shù)量， 計(jì)算預(yù)壓荷載，按照設(shè)計(jì)要求預(yù)壓110%的荷載，預(yù)壓材料根據(jù)實(shí)際情況選用； 該項(xiàng)目采用混凝土預(yù)制塊進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓加載時(shí)，從架體中間向周邊逐步對(duì)稱加載，嚴(yán)禁直接從翼板位置開始加載，以防止架體傾覆。

3.2.3 監(jiān)控量測(cè)

在支架預(yù)壓、澆筑混凝土等階段過(guò)程中，須對(duì)架體的變形進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，主要的監(jiān)測(cè)構(gòu)件為穿心棒、橫梁、貝雷梁。 一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)分析原因并適當(dāng)處理后方能繼續(xù)施工。

3.2.4 箱梁混凝土澆筑

現(xiàn)澆箱梁混凝土澆筑時(shí)可以分作2 次澆筑，第1 次澆筑箱梁底板和腹板，第2 次澆筑箱梁頂板和翼板。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)該按照從低到高的順序布料。

3.2.5 支架拆除

在箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后， 才能拆除支架。 拆除支架時(shí)，應(yīng)自上而下，逐層拆除。 穿心棒支架體系的貝雷梁拆除時(shí)，由于操作空間有限，故而對(duì)操作人員的要求較高，應(yīng)控制貝雷梁平穩(wěn)地緩慢移出架體范圍，必要時(shí)，可配置手拉葫蘆配合貝雷梁拆除作業(yè)。

3.2.6 安全注意事項(xiàng)

支架搭設(shè)時(shí)縱向剪刀撐、橫向斜撐、水平剪刀撐與立桿同步搭設(shè)；模板安裝宜從一端向另一端逐漸分段鋪設(shè)，每段模板向前鋪設(shè)距離不宜大于3 m。隨模板支架的搭設(shè)進(jìn)度，及時(shí)設(shè)置臨邊防護(hù)和臨空防護(hù)。 裝拆支架和模板時(shí)，禁止上下同步作業(yè)；遇強(qiáng)風(fēng)、雨等特殊氣候，不宜進(jìn)行支架搭設(shè)或拆除作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目采用穿心棒法現(xiàn)澆支架成功地澆筑了互通匝道橋共計(jì)5 聯(lián)的現(xiàn)澆箱梁，實(shí)踐證明，穿心棒法現(xiàn)澆支架可用于跨徑16.5 m、 箱梁高度為1.4 m 的現(xiàn)澆箱梁施工。 該型式的支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工成本低、工效高，特別適用于高墩、水中墩或者地質(zhì)情況較差的現(xiàn)澆箱梁施工， 具有推廣應(yīng)用價(jià)值。但該支架施工時(shí)需注意的事項(xiàng)相對(duì)較多，穿心棒截面尺寸須驗(yàn)算合格并具有一定的安全系數(shù)儲(chǔ)備，在搭設(shè)支架前須對(duì)工人進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，明確控制要點(diǎn)。 本文依托工程應(yīng)用實(shí)例，對(duì)穿心棒法現(xiàn)澆支架進(jìn)行了詳細(xì)闡述，希望能夠?yàn)橥刑峁﹨⒖己徒梃b。