盤扣式支架在公路現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

孫 鑫

(中交二公局第四工程有限公司，河南 洛陽 471003)

1 工程概況

西寧南繞城東延柳灣互通至平安東段公路工程，路線全長4.756 km。其中主線大橋1298 m/2座(張其寨大橋760 m，10×40 m T梁+12×30 m箱梁；窯房大橋520 m，12×40 m+2×20 m T梁)，現(xiàn)澆箱梁人行天橋92 m/1座；窯房樞紐互通匝道橋1 168.9 m/4座，現(xiàn)澆箱梁采用盤扣式支架法施工，逐跨現(xiàn)澆。

2 盤扣式支架的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1)裝拆便捷。相比于普通碗扣式腳手架，接頭拼裝、拆除的速度可達(dá)到前者的5倍以上，同時(shí)參與作業(yè)的人員數(shù)量較少，僅用鐵錘即可操作。

2)空間較大。在橋梁支撐施工中，不同類型腳手架的間距有所差異，以碗扣腳手架為例，其間距普遍在1.2 m以內(nèi)，部分情況下甚至減小至0.6、0.9 m，由于分布密度較高，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)空間有限。相比之下，盤扣式腳手架則可以突破該局限性，立桿采用Q345b低合金結(jié)構(gòu)鋼，穩(wěn)定可靠，因此可加大腳手架的間距，營造相對(duì)寬敞的空間，有利于日常施工。

3)穩(wěn)定可靠。在盤扣式支架中，所設(shè)置的接頭通常具有雙向自鎖的特性，盤扣的抗剪性能突出，源自于橫桿的荷載能夠經(jīng)由盤扣轉(zhuǎn)至立桿，建立一條流暢、穩(wěn)定的受力路徑。接頭在抗剪、抗彎、抗扭方面的性能優(yōu)勢(shì)均較為突出，保證支架整體的穩(wěn)定性。

4)經(jīng)濟(jì)高效。維護(hù)管理工作量較少，運(yùn)輸、存放的難度較低，可便捷地開展各項(xiàng)工作，且拆除后的構(gòu)件可周轉(zhuǎn)使用。

5)耐久性突出。盤扣式支架的連接形式較為先進(jìn)，通常采用承插式連接方式，相比于傳統(tǒng)的螺栓連接，其更具穩(wěn)定性；并且對(duì)構(gòu)件采取熱鍍鋅表面處理措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)構(gòu)件的有效防護(hù)。得益于連接穩(wěn)定性和防護(hù)有效性，支架整體的耐久性自然得到保障。

6)形式多樣。在應(yīng)用盤扣式腳手架時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需求靈活搭配立桿、橫桿、斜桿等相關(guān)構(gòu)件，組成特定形狀的模板支架，更為有效地滿足工程的施工要求。

3 支架施工

3.1 支架設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆箱梁采用盤扣式鋼管支架法施工。支架系統(tǒng)從下到上依次為：盤扣式鋼管支架、橫橋向I12.6分配梁、鋼底模、鋼側(cè)模以及支撐架。支架高度9～14 m，橫橋向?qū)挾却笥谙淞喉攲?6.05 m，考慮到作業(yè)空間，支架寬度為17.4 m。其中，在腹板位置處的立桿橫距保持在60 cm左右，其余部位保持在120 cm左右，立桿的縱距同樣保持在120 cm左右；水平桿的標(biāo)準(zhǔn)步距保持在150 cm左右；支架高度保持在8 m左右，頂端和底端水平桿步距的情況比較特殊，一般以1 m為間距進(jìn)行布設(shè)。

3.2 支架穩(wěn)定性驗(yàn)算

在驗(yàn)算支架穩(wěn)定性時(shí)，要以最不利位置處的置腹板進(jìn)行驗(yàn)算。位于腹板下方的立桿，其斷面面積為1.13 m2，橫向長度為1.2 m，縱向長度為1.5 m，如圖1所示。

圖1 最不利位置剖面簡(jiǎn)圖(單位：mm)

3.2.1 荷 載

以下荷載比較重要：①鋼筋的荷載取44.07 kN，混凝土荷載取44.07 kN；②模板荷載為2.16 kN，主次龍骨荷載為2.16 kN；③支撐架自身的重量為7.56 kN；④施工人員荷載取35.4 kN，設(shè)備荷載取35.4 kN；⑤振搗荷載為3.6 kN。

3.2.2 荷載組合

恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。則恒荷載q1=a+b+c+d+e=62.79 kN；活荷載q2=1.23(a+b+c)+1.43；臨時(shí)荷載d+e=77.15 kN。

式中，a為鋼筋及混凝土自重，kN；b為模板自重，2 kN；c為施工人員及設(shè)備荷載，kN；d為傾倒混凝土荷載，1 kN；e為振搗荷載，kN。

3.2.3 穩(wěn)定性驗(yàn)算

對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，必須嚴(yán)格依據(jù)《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》(JGJ 231—2010)進(jìn)行，以此確保最后計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性。

截面積、回轉(zhuǎn)半徑、抗彎強(qiáng)度、彈性模量等是立桿的重要考量指標(biāo)。其中截面積為571 mm2，用A代替?；剞D(zhuǎn)半徑為20.10 mm，用i代替?？箯潖?qiáng)度為300 N/mm2，用f代替。彈性模量為2.063×105 N/mm2，用E代替。立桿計(jì)算長度lo有2個(gè)計(jì)算公式。

具體來說：lo=h’+2k1a=1000 mm+2×0.7×450 mm=1630 mm，lok2ua=1.5×1.2=1.8 m，取兩者較大值，lo=1.8 m。

式中，lo為支架立桿計(jì)算長度，m；h’為支架立桿頂層水平步距，m，宜比最大步距減少一個(gè)盤扣的距離；k1為懸臂計(jì)算長度折減系數(shù)；a為支架可調(diào)托座支撐點(diǎn)至頂層水平桿中心線的距離，m；k2為計(jì)算長度附加系數(shù)；u為計(jì)算長度系數(shù)；a為立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點(diǎn)的長度，m。

立桿穩(wěn)定性計(jì)算不組合風(fēng)荷載：

σ=N/φA≤f=77 150 N/(0.55×571 mm2)=245.66 N/mm2≤300 N/mm2

式中，N為立桿軸向力設(shè)計(jì)值，kN；φ為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，取0.550；A為立桿截面積，mm2；f為立桿抗彎強(qiáng)度，N/mm2。

故穩(wěn)定性滿足要求。

3.3 地基處理

對(duì)地基進(jìn)行處理，以此有效提升地基的承載能力，使其符合現(xiàn)澆箱梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)降低地基沉降的發(fā)生概率，使現(xiàn)澆箱梁支架體系處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，防止由于地基沉降而引發(fā)現(xiàn)澆箱梁梁體裂縫等情況。

1)測(cè)量放樣：測(cè)量放出箱梁投影線位置，然后定出支架邊線位置，支架邊線向外擴(kuò)1.0 m定出地基處理邊線，邊線以內(nèi)的范圍均為支架施工的地基處理范圍。

2)基底清表：清除地表30 cm厚種植土土層，虛土、淤泥徹底清除干凈。然后對(duì)原地面進(jìn)行初步碾壓整平。承臺(tái)基坑一旦開始挖掘會(huì)對(duì)四周的土層產(chǎn)生非常大的影響，所以有必要壓實(shí)基坑四周的土層，而且對(duì)地基的承載能力加強(qiáng)檢測(cè)，檢測(cè)所使用的器具為輕型觸探儀，地基承載能力最好保持在200 kPa以上。

3)原位填土：按照“分層攤鋪、逐層壓實(shí)”的原則，分層鋪設(shè)磚渣，然后采用壓路機(jī)碾壓密實(shí)、整平。磚渣分層的厚度為25 cm，總鋪設(shè)厚度50 cm。碾壓所使用的機(jī)器為22 t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，碾壓次數(shù)最少為5次，邊角處使用人工夯實(shí)。此外，泥漿池范圍先將上部淤泥開挖至原位土位置，然后晾曬、壓實(shí)，然后分層鋪設(shè)磚渣并碾壓密實(shí)。

4)預(yù)制板鋪設(shè)：磚渣層鋪設(shè)結(jié)束后對(duì)輕型動(dòng)力進(jìn)行觸探，地基承載力需在200 kPa以上，只有各個(gè)條件符合之后才能對(duì)預(yù)制板進(jìn)行鋪設(shè)。預(yù)制板規(guī)格為150 cm×150 cm×15 cm，采用C20混凝土制作。預(yù)制板的鋪設(shè)以立桿的情況為準(zhǔn)。

3.4 支架搭設(shè)

地基處理完成并檢查驗(yàn)收合格后方可開始支架搭設(shè)施工。

3.4.1 準(zhǔn)備工作

1)根據(jù)施工圖測(cè)量放線，確定立桿的位置。根據(jù)設(shè)計(jì)的立桿縱距、橫距、橫桿步距選擇立桿、水平桿和斜桿長度，立桿模數(shù)500 mm。水平桿模數(shù)300 mm。

2)搭設(shè)順序：首先進(jìn)行測(cè)量放樣，然后嚴(yán)格按照放樣的具體結(jié)果調(diào)節(jié)底座。順序一般為“首先搭設(shè)立桿、其次搭設(shè)水平桿、再搭設(shè)斜桿”。經(jīng)過搭設(shè)構(gòu)成基本構(gòu)架體系，然后在此基礎(chǔ)上對(duì)整體支架體系進(jìn)行系統(tǒng)搭設(shè)。

3.4.2 搭設(shè)要求

1)立桿位置必須按照測(cè)量放樣準(zhǔn)確定位，不得隨意擺放可調(diào)底座。

2)可調(diào)底座保持水平，外露可調(diào)底座有嚴(yán)格的長度限制，一般在30 cm以內(nèi)，插入立桿的深度最好保持在15 cm以上。水平桿與地面的高度在55 cm以下。

3)在可調(diào)底座上安裝標(biāo)準(zhǔn)基座，掃地桿鎖定在標(biāo)準(zhǔn)基座連接盤上。掃地桿高度保持在20～45 cm。掃地桿安裝完成后調(diào)整其水平和高度，完成第一層搭設(shè)，檢查驗(yàn)收合格后方可開始上層搭設(shè)。

4)連接立桿時(shí)利用連接套管，在相同水平高度內(nèi)，相鄰的連接管接頭不能平齊設(shè)置，而且要保持一定的錯(cuò)落度，錯(cuò)開高度以75 mm為宜，實(shí)際施工中通過立桿長度和可調(diào)底座調(diào)整錯(cuò)開。此外，務(wù)必保證立桿和水平桿連接可靠。

5)可調(diào)托座可以進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)，但是調(diào)節(jié)有長度限制，一般懸臂長度≤650 m，絲桿外露的長度≤40 mm，絲桿插進(jìn)立桿的長度保持在150 mm以上。支架搭設(shè)完成后及時(shí)校正水平桿的步距，以嚴(yán)格控制水平偏差與垂直偏差[1]。

3.5 支架預(yù)壓

3.5.1 預(yù)壓目的

支架預(yù)壓的目的主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：驗(yàn)證支架系統(tǒng)的實(shí)際承載力；驗(yàn)證支架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安全性；精準(zhǔn)測(cè)量撓度的變形量；為施工預(yù)拱度提供良好布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.5.2 預(yù)壓準(zhǔn)備

1)支架搭設(shè)完成后，首先項(xiàng)目部根據(jù)設(shè)計(jì)及方案相關(guān)要求自檢，驗(yàn)收合乎標(biāo)準(zhǔn)后再邀請(qǐng)監(jiān)理部門復(fù)檢，復(fù)檢合格后開始預(yù)壓。

2)采用混凝土塊作為替代荷載，重量易控制、操作性強(qiáng)、吊裝快、用工少。預(yù)壓前統(tǒng)計(jì)所有材料，由專人負(fù)責(zé)調(diào)度。

3)加載區(qū)域劃分：按照1 m的間距劃分箱梁橫截面，每個(gè)區(qū)段均勻布置荷載，荷載值等于該區(qū)域混凝土重量和模板重量之和。如中腹板位置混凝土擺放為：一個(gè)100 cm×100 cm×100 cm混凝土+一個(gè)100 cm×100 cm×77.1 cm混凝土塊=24+18.5=42.5 kN。

4)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置：支架搭設(shè)完成及底模鋪設(shè)結(jié)束后，合理布置觀測(cè)點(diǎn)。南引橋現(xiàn)澆箱梁跨徑≤40 m，每一跨支架沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在墩頂、跨中和1/4跨位置共計(jì)5個(gè)斷面上，每個(gè)斷面在3個(gè)腹板及2個(gè)翼緣位置各布置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，整個(gè)預(yù)壓段共布設(shè)25個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。

3.5.3 預(yù)壓加載

1)一般情況下，支架預(yù)壓加載的范圍與結(jié)構(gòu)物投影面積關(guān)系非常緊密切，只能大，不能小。支架預(yù)壓之前精確布設(shè)沉降的觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)詳細(xì)監(jiān)測(cè)沉降狀況[2]。

2)將支架可以承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與模板重量?jī)烧呦嗉?，取其和?.1倍為支架預(yù)壓的荷載。

3)支架預(yù)壓區(qū)域以模擬箱梁的重量為基準(zhǔn)，然后將其劃定為一定的預(yù)壓?jiǎn)卧?。在每個(gè)預(yù)壓?jiǎn)卧獌?nèi)部，預(yù)壓荷載采用均布形式。

4)支架預(yù)壓時(shí)，首先分級(jí)逐步加載，按照預(yù)壓荷載值的60%預(yù)壓，其次按照預(yù)壓荷載值的80%預(yù)壓，最后按照預(yù)壓荷載值的100%預(yù)壓。每級(jí)加載結(jié)束之后暫時(shí)停止，以12 h為間隔對(duì)支架沉降量展開監(jiān)測(cè)。

5)支架預(yù)壓加載不能隨意為之，不僅要遵循混凝土澆筑的順序，而且要適應(yīng)混凝土澆筑的狀態(tài)，加載量必須以實(shí)際荷載加載為基礎(chǔ)，腹板與橫梁處是兩個(gè)比較特殊的部位，荷載非常大，可以利用局部加載的方式。

6)支架預(yù)壓合格的標(biāo)準(zhǔn)為：在24 h之內(nèi)測(cè)算不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量，數(shù)值確保在1.5 mm以下；在72 h之內(nèi)測(cè)算不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量，數(shù)值確保在5 mm以下。

7)支架預(yù)壓利用分層卸載的形式，卸載與加載截然相反，卸載過程必須對(duì)稱，以免出現(xiàn)偏壓、失穩(wěn)等各種不安全狀況。

3.5.4 預(yù)壓監(jiān)測(cè)

1)預(yù)壓監(jiān)測(cè)包括:加載之前監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高、每級(jí)加載后監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高、加載至100%后每隔24 h監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高、卸載6 h后監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。監(jiān)測(cè)應(yīng)計(jì)算沉降量、彈性變形量、非彈性變形量。

2)監(jiān)測(cè)記錄。預(yù)壓監(jiān)測(cè)最好利用水準(zhǔn)儀，在具體規(guī)定下展開檢定，根據(jù)監(jiān)測(cè)表做好數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和記錄。

3)預(yù)壓驗(yàn)收。在自我檢查合格的前提下，施工單位、監(jiān)理單位等共同參與驗(yàn)收。

4 支架拆除

首先通過降低頂托結(jié)構(gòu)實(shí)施落架，分塊拆除側(cè)模和底模結(jié)構(gòu)。拆除桿件時(shí)嚴(yán)禁往下隨手丟棄鋼管，必須由上往下逐層往下遞送[3]。對(duì)拆除下來的桿件及時(shí)進(jìn)行堆碼齊整，修整和保養(yǎng)維護(hù)，并及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)至待用梁跨。

5 結(jié)束語

盤扣式腳手架的優(yōu)勢(shì)非常突出，不僅能夠有效提升工程效率，而且能夠確保工程質(zhì)量。本文從具體工程出發(fā)，全面探究了盤扣式腳手架在橋梁支架工程中的具體應(yīng)用，希望能對(duì)同類施工提供參考。

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