大跨度連續(xù)梁貝雷梁鋼管柱式支架現(xiàn)澆施工技術(shù)

徐仕龍

（中交路橋建設(shè)有限公司,北京 100027）

0 引言

為改善交通道路條件，加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大跨度橋梁工程項(xiàng)目數(shù)量增多。從施工方法來(lái)看，常用工藝有支架現(xiàn)澆法、懸臂澆筑法等。其中，支架現(xiàn)澆法使用的支架，一類是滿堂支架，另一類是貝雷梁鋼管柱支架。在地形地勢(shì)條件差、墩身較高的橋梁中，滿堂支架因地基處理有難度、材料和人員投入大，不適宜在工程中應(yīng)用。相比之下，貝雷梁鋼管柱支架適用于重荷載、高墩身、大跨度的橋梁工程，不會(huì)干擾地面繁忙的交通，因此技術(shù)優(yōu)勢(shì)更加突出[1]。以下結(jié)合工程實(shí)踐，探討了貝雷梁鋼管柱支架在大跨度連續(xù)梁現(xiàn)澆工程中的應(yīng)用。

1 工程概況

某橋梁工程，全長(zhǎng)610 m，橋面寬度單幅14.5 m，橫坡設(shè)置為2%，最大高度為13.5 m。該橋梁路面采用雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速70 km/h，與河道交角70°。其中，10#～13#墩的上部結(jié)構(gòu)，采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，截面為單箱三室，頂部、底部寬度分別是14.5 m 和9.2 m，頂板和底板厚度分別是25 cm 和45 cm。下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)+鋼筋混凝土墩柱，10#、13#墩身高度為10.2 m，直徑為150 cm；11#、12#墩身高度10.8 m，直徑為180 cm。

橋下河床常年有水，不僅地下水位高，而且汛期存在不確定因素。若使用滿堂支架，基礎(chǔ)在水的長(zhǎng)期浸泡作用下，因承載力降低易造成不均勻沉降。綜合分析地形特點(diǎn)、施工方法、工期進(jìn)度等因素，最終決定采用貝雷梁鋼管柱支架。該支架體系使用鋼管柱制成排架，作為支撐墩；使用貝雷梁制成支架，通過(guò)墊木、碗扣架等完成標(biāo)高調(diào)整。該工程的施工重點(diǎn)，包括貝雷梁鋼管柱式支架設(shè)計(jì)與預(yù)壓、支座與模板安裝、混凝土澆筑施工、預(yù)應(yīng)力張拉施工等。

2 貝雷梁鋼管柱式支架設(shè)計(jì)與預(yù)壓

2.1 支架設(shè)計(jì)

貝雷梁鋼管柱式支架體系，依據(jù)單幅箱梁的中心線和橫截面進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括鋼管柱Z1～Z4、橫向一次主梁N 和N1、貝雷梁N2、邊跨斜支撐柱等。整個(gè)支架的高度，按照貝雷梁與中跨橋墩頂部平齊進(jìn)行控制。

2.1.1 鋼管柱Z1～Z4

Z1～Z4 支撐柱位于邊跨，使用φ500×12 mm 的鋼管，每排橫向設(shè)置3 根，間距為450 cm，在貝雷梁下弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置支撐點(diǎn)。中跨Z1 支撐柱，按照平均荷載計(jì)算，鋼管規(guī)格和安裝情況同邊跨。梁底呈拋物線曲面，因考慮到有一定高差，不在柱頂設(shè)置落架支座，而是設(shè)置模板支撐楞、墊木，方便高程調(diào)整和后期拆除。

2.1.2 橫向一次主梁N 和N1

橫向一次主梁N1 使用2 根I56b 工字鋼，支撐長(zhǎng)度為17 m；橫向一次主梁N 使用4 根I56b 工字鋼，支撐長(zhǎng)度為15 m。每根工字鋼均外伸1 m，方便和斜支撐架焊接起來(lái)。

2.1.3 貝雷梁N2

貝雷梁N2 單排、單層設(shè)置。順橋向支撐長(zhǎng)度26.6 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)每節(jié)長(zhǎng)3 m，共用8 節(jié)；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)2.6 m，共用1 節(jié)。橫橋向支撐長(zhǎng)度41.3 m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)每節(jié)長(zhǎng)3 m，共用13 節(jié)；非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)2.3 m，共用1 節(jié)。

2.1.4 邊跨斜支撐柱

邊跨部位的斜支撐柱，會(huì)產(chǎn)生較大水平推力，為抵消該推力，在斜支撐柱的頂部設(shè)置水平撐桿，底部設(shè)置水平拉桿，材質(zhì)均是φ350×12 mm 的鋼管。

2.2 支架驗(yàn)算

2.2.1 荷載計(jì)算

以箱梁橫斷面為準(zhǔn)，計(jì)算荷載面積為9.36 m2，梁頂寬14.5 m。結(jié)合相關(guān)參數(shù)，計(jì)算得到橫斷面的結(jié)構(gòu)恒載為243 kN/m，模板重量荷載為36 kN/m，支架重量荷載為36 kN/m，人員和機(jī)械活載為14.5 kN/m，支架設(shè)計(jì)荷載共計(jì)（243+36+36）×1.2+14.5×1.4=398.3 kN/m，最終取值400 kN/m。

2.2.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，列出三彎矩方程；利用力矩平衡法，求出各個(gè)支點(diǎn)的反力，從而得到支架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。見表1。

表1 支架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力統(tǒng)計(jì)表

2.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢算

分別對(duì)支撐柱材料、一次主梁N1 材料、貝雷梁N2進(jìn)行檢算，結(jié)果顯示安全系數(shù)、抗彎強(qiáng)度、最大截面剪切應(yīng)力等指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 支架預(yù)壓

支架體系在使用前，預(yù)壓是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)正式施工荷載逐漸增加進(jìn)行模擬。該工程使用碼土袋進(jìn)行堆載預(yù)壓，實(shí)際加載荷載是設(shè)計(jì)荷載的120%。順橋向從邊墩支座橫向中心線開始，每間隔5 m 為一個(gè)斷面，每個(gè)斷面上設(shè)置5 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，分別位于翼緣板（2 個(gè)）、腹板（2個(gè)）和底板（1 個(gè)）。分級(jí)加載，施加荷載分別是60%、100%和120%，每級(jí)加載完成1 h 后，觀察沉降變形情況，準(zhǔn)確記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)。經(jīng)計(jì)算，分級(jí)預(yù)壓荷載見表2。通過(guò)預(yù)壓，其一檢驗(yàn)支架體系的剛度是否達(dá)標(biāo)，評(píng)價(jià)支架體系的穩(wěn)定性；其二消除地基沉降，避免后續(xù)施工中支架發(fā)生形變；其三根據(jù)觀測(cè)值，計(jì)算支架的彈性形變，從而調(diào)整模板標(biāo)高[2]。

表2 分級(jí)預(yù)壓荷載布置表

3 支座與模板安裝施工

3.1 支座安裝

該工程使用球形支座，安裝前先檢查連接部位是否完好，看連接螺栓有無(wú)松動(dòng)。安裝技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）對(duì)墊石進(jìn)行鑿毛，清理預(yù)留孔中的積水和雜物。然后對(duì)灌漿用模板進(jìn)行安裝，在墊石上分別順橋向、橫橋向彈墨線。

（2）使用起重設(shè)備將支座吊至墩頂，先將鋼楔塊楔入四角，對(duì)支座進(jìn)行找平，調(diào)整標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)值。然后在支座底與墊石之間預(yù)留一定空隙（20～30 mm），安裝楔形調(diào)平鋼板。

（3）采用重力灌漿法，復(fù)核支座中心和標(biāo)高無(wú)誤后，使用高強(qiáng)度灌漿料進(jìn)行灌漿，其抗壓強(qiáng)度≥50 MPa。對(duì)支座下部、錨栓孔間隙進(jìn)行灌漿時(shí)，按照從中心向四周的順序注漿[3]。

（4）準(zhǔn)確計(jì)算灌漿量，終凝后將模板、四角楔塊拆除，看有無(wú)漏漿部位，若有及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿操作。楔塊拆除后的空隙，使用砂漿填補(bǔ)，將支座板上的錨栓擰緊。

（5）以上作業(yè)完成，檢查支座情況，對(duì)預(yù)埋板、錨栓外部部位進(jìn)行防銹涂裝。支座安裝時(shí)，由測(cè)量人員監(jiān)測(cè)指導(dǎo)，對(duì)頂面標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

（6）在溫度應(yīng)力、張拉應(yīng)力的影響下，支座中心可能偏移，因此要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、支座型號(hào)設(shè)置預(yù)偏心，使用千斤頂調(diào)節(jié)偏心方向和具體數(shù)值。

3.2 模板安裝

模板安裝順序是：底?！鷤?cè)?！鷥?nèi)?！四?，安裝技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）底模安裝時(shí)，先放出中心線，使用高強(qiáng)竹膠板釘在貝雷梁頂部的方木上。竹膠板與竹膠板之間，使用單面膠條填塞，避免出現(xiàn)空隙。底模安裝完成，復(fù)核底板標(biāo)高，調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（2）側(cè)模安裝時(shí)，使用方木在背后加固，設(shè)置間距為50～60 cm，普通扣件連接加固。然后布設(shè)底板、腹板部位的鋼筋，綁扎后安裝預(yù)應(yīng)力波紋管，復(fù)核定位是否準(zhǔn)確。

（3）內(nèi)模安裝時(shí)，使用方木加固、鋼管對(duì)撐。模板接縫要求嚴(yán)密，相鄰板的高差＜2 mm；模板和鋼筋之間使用混凝土塊支墊，復(fù)核保護(hù)層厚度是否達(dá)標(biāo)。內(nèi)模倒角部位使用鋼模，底板壓模使用木模，頂板和底板之間設(shè)置鋼管支撐，橫向、縱向間距均為90 cm，呈井字形布設(shè)[4]。

（4）端模安裝時(shí)，此處有大量的鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道，使用鋼模。根據(jù)鋼筋和預(yù)應(yīng)力管道的位置，對(duì)孔眼進(jìn)行精準(zhǔn)定位、切割；為預(yù)應(yīng)力管道編號(hào)，以便后續(xù)施工時(shí)快速定位。

（5）所有模板均安裝完成，對(duì)整個(gè)模板體系的線形、標(biāo)高進(jìn)行全面檢測(cè)，確保指標(biāo)精確、線形美觀，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 模板安裝工程的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和允許誤差

4 混凝土澆筑施工

4.1 人機(jī)料配置

該工程中，箱梁混凝土澆筑量大，采用4 輛泵車連續(xù)澆筑、一次完成，每輛泵車的澆筑能力達(dá)到30 m3/h。澆筑過(guò)程中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件劃分為2 個(gè)作業(yè)面，每個(gè)作業(yè)面安排20 名振搗人員、10 名收面人員、20 名輔助工。

4.2 現(xiàn)澆技術(shù)要點(diǎn)

箱梁混凝土澆筑順序從兩端向跨中，分層、分段、對(duì)稱進(jìn)行；在同一個(gè)斷面內(nèi)，按照底板→腹板→頂板→翼緣板→橋面的順序進(jìn)行。澆筑過(guò)程中，底板、腹板部位的混凝土坍落度控制在20 cm，頂板部位控制在16 cm。澆筑技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）從10#、13#墩開始，在腹板兩側(cè)均勻下料，同步進(jìn)行振搗。下料過(guò)程中，每一層混凝土的厚度控制在30 cm 以下；腹板部位使用500 mm 振搗棒，每一個(gè)點(diǎn)位振搗時(shí)間20～30 s。錨墊板后方，因鋼筋和波紋管數(shù)量多，使用300 mm 振搗棒。位于倒角部位的混凝土，振搗時(shí)控制好力度，不宜長(zhǎng)時(shí)間振搗[5]。

（2）澆筑內(nèi)?；炷?xí)r，在頂部預(yù)留若干個(gè)窗口，相鄰間距控制在3 m。當(dāng)?shù)装寤炷翝仓坎蛔銜r(shí)，通過(guò)該窗口進(jìn)行補(bǔ)澆。

（3）底板混凝土澆筑長(zhǎng)度達(dá)到30 m，或澆筑時(shí)間2 h后，使用1 號(hào)、4 號(hào)泵車澆筑腹板部位，2 號(hào)、3 號(hào)泵車?yán)^續(xù)澆筑底板部位。

（4）澆筑頂板混凝土?xí)r，按照先兩側(cè)翼緣板、后中間部位的順序進(jìn)行，將混凝土坍落度控制在16 cm。坍落度過(guò)小影響收面，過(guò)大會(huì)出現(xiàn)浮漿，均會(huì)影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（5）澆筑完成后，對(duì)頂板、底板的表面進(jìn)行收光。委派專人養(yǎng)護(hù)，使用土工布覆蓋后，定時(shí)灑水保持表面濕潤(rùn)，防止表面產(chǎn)生裂縫。

5 預(yù)應(yīng)力張拉施工

該工程中，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的60%，對(duì)腹板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%，且齡期＞10 d，即可進(jìn)行終張拉。張拉施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）張拉前，測(cè)試管道的摩阻力，根據(jù)摩阻系數(shù)計(jì)算實(shí)際伸長(zhǎng)值。張拉過(guò)程中，將連接螺栓松開，防止箱梁發(fā)生滑動(dòng)；對(duì)張拉應(yīng)力、伸長(zhǎng)值兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制，實(shí)際伸長(zhǎng)值和理論伸長(zhǎng)值的偏差值≤6%。

（2）張拉作業(yè)順序是：腹板→頂板→底板，先外側(cè)后內(nèi)側(cè)、左右對(duì)稱進(jìn)行。張拉程序是：①?gòu)埨脸跏紤?yīng)力，為終張拉控制力的10%，計(jì)算伸長(zhǎng)值并標(biāo)記；②繼續(xù)張拉至控制應(yīng)力，對(duì)伸長(zhǎng)值進(jìn)行預(yù)測(cè)，以工具錨夾片的外露量為準(zhǔn)進(jìn)行控制；③停止5 min，對(duì)張拉控制應(yīng)力進(jìn)行校核；④主油缸回油錨固，此時(shí)油壓回零，測(cè)量總回縮量；⑤副油缸繼續(xù)供油，卸下千斤頂。

（3）張拉作業(yè)完成，在錨圈口處的鋼絞線進(jìn)行標(biāo)記，觀察有無(wú)滑絲。24 h 后復(fù)查，合格的話對(duì)鋼絞線頭切割，預(yù)留長(zhǎng)度≥30 mm。

（4）壓漿時(shí)，按照先下后上的順序，同一根管道壓漿應(yīng)連續(xù)進(jìn)行、一次完成。從一端開始，壓力控制為0.6 MPa，向另一端壓送水泥漿。當(dāng)出漿濃度與進(jìn)漿濃度一致時(shí)，即可封閉出漿口，持續(xù)壓漿，保持0.5～0.6 MPa 壓力持續(xù)3 min。最后封閉進(jìn)漿口進(jìn)漿閥，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，水泥漿攪拌結(jié)束至壓入管道的時(shí)間應(yīng)≤40 min。

（5）封錨時(shí)，先進(jìn)行鑿毛、清理，在錨具四周、鋼絞線端部，涂抹聚氨酯防水涂料。為保證涂刷效果，可刷到錨下墊板上方，但不能刷到混凝土表面上。在錨墊板上安裝一端帶螺紋、一端帶彎鉤的短鋼筋，使其與封錨鋼筋連為一體。然后放置鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片的保護(hù)層厚度≥30 mm，并在鋼筋網(wǎng)片、錨墊板上安裝短鋼筋綁扎牢固，以加強(qiáng)后澆筑部分混凝土與梁端的連接強(qiáng)度。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，貝雷梁鋼管柱式支架在大跨度連續(xù)梁工程中具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，該文結(jié)合實(shí)際案例，從支架設(shè)計(jì)與預(yù)壓、支座與模板安裝、混凝土澆筑、預(yù)應(yīng)力張拉等方面總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)。從施工效果看，機(jī)械設(shè)備配置簡(jiǎn)單、利用率高，能加快施工進(jìn)度；鋼管、貝雷梁等部位可周轉(zhuǎn)使用，經(jīng)濟(jì)適用性高，安全質(zhì)量可控；而且箱梁表面的混凝土光潔，整體線形滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期管控目標(biāo)，順利通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收，可在類似工程中推廣應(yīng)用。