混凝土連續(xù)箱體梁水中現(xiàn)場支架澆筑技術(shù)研究

劉 霞

（奉新縣交通運(yùn)輸局,江西 奉新 330700）

0 引言

水中箱梁現(xiàn)場支架澆筑法是在完成橋墩和承臺澆筑后，水中現(xiàn)場搭建支撐架并預(yù)壓，使用搭建好支撐架裝配模板，制備并裝配鋼筋，預(yù)留澆筑孔道，澆筑混凝土并加施預(yù)應(yīng)力，當(dāng)混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，拆去模板和支撐架的一種箱體梁施工方法。案例工程是一座跨江的大型箱體梁橋梁，由于場地限制，采用水中現(xiàn)場支架澆筑法施工法進(jìn)行箱體梁施工，下文將重點(diǎn)對該技術(shù)進(jìn)行闡述，以為同類箱體梁橋梁施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況

某混凝土預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋，總長3.50 km，橋面寬42 m，雙向8車道，設(shè)計(jì)車速為60 km/h，洪水頻率為1/100，按公路-Ⅰ級和城-A級荷載設(shè)計(jì)。橋址所在區(qū)域?qū)贋I江地區(qū)，為江水沖積地貌區(qū)，雖然地勢起伏總體變化不大，但其間平原、谷地或臺原交錯存在，地形較為復(fù)雜。

橋梁采取單箱雙室箱梁結(jié)構(gòu)，每一單箱都設(shè)計(jì)為斜腹板梯形，箱梁頂板厚25 cm，底板厚22 cm，腹板由跨中40 cm厚度逐漸加厚到60 cm，頂板厚度20～70 cm，內(nèi)側(cè)臂板寬度300 cm，外側(cè)臂板寬度400 cm，采用強(qiáng)度等級相對較高的C50混凝土澆筑箱梁。

樁基采用摩擦樁，橋墩采用花瓶墩設(shè)計(jì)，10～13#和19～22#墩體厚度180 cm，橋墩坐落于2 m厚度承臺，1～9#墩采取2根15 cm的單排鉆孔灌注樁，10～13#和19～23#墩采取4根13 cm雙排鉆孔灌注樁。

受現(xiàn)場條件限制，10#～14#、18#～24#箱梁，不宜架設(shè)滿堂支撐架，因此采取支架較少的貝雷梁。貝雷梁結(jié)合鋼管柱形成承重系統(tǒng)，水中部分采取鋼管柱替代碗扣型鋼管支撐架。在完成承臺和墩體澆筑后，拆除雙壁鋼圍堰前，全部完成水中鋼管柱、貝雷架和半幅柱橫梁整體安裝，碗扣式滿堂支架每孔搭設(shè)工期5天，預(yù)壓支架監(jiān)測用時7天。張拉壓漿后拆除支架，拆除每箱支架工期5天。

2 總體施工方案

箱梁模板支架方案：鋼管柱+主梁+貝雷梁+碗扣滿堂支架。首先搭建鋼管柱支撐系統(tǒng)，管柱基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在承臺，澆筑承臺混凝土?xí)r，預(yù)設(shè)20 mm厚度鋼板，用于管柱基礎(chǔ)面找平及連接。橋墩施工時，預(yù)設(shè)鋼管結(jié)拉點(diǎn)鋼板，用于管柱定位和固定。依據(jù)標(biāo)高裝配主梁，主梁采取雙拼45B工型鋼，主要用于載荷傳導(dǎo)和連接。縱梁采取321型貝雷架，貝雷架是主要承重結(jié)構(gòu)，并起連接作用。貝雷梁與支架之間設(shè)置分配梁，間距設(shè)計(jì)為60 cm，碗扣支架的標(biāo)準(zhǔn)為ф48×3 mm，木方為10×10 cm，箱底模板采用厚度15 mm的竹膠合板，支架高度應(yīng)低于箱梁底板

25 cm。

3 水中支架施工方法

水中支架的架設(shè)流程為：焊接鋼管柱→加工鋼管柱法蘭→預(yù)埋鋼管柱基部→鋼管柱焊接裝配→主梁裝配→貝雷梁裝配→分配梁裝配→搭建鋼管支架→支架檢測→支架預(yù)壓→拆除模板和支架[1]。

3.1 預(yù)埋鋼管柱底座

鋼管柱裝配前先測量放樣，確定位置。管柱底座的位置應(yīng)當(dāng)在承臺施工時進(jìn)行確認(rèn)，不僅可以提高穩(wěn)定性，也有利于增強(qiáng)其承載能力。在澆筑承臺混凝土前，預(yù)設(shè)鋼板，鋼板厚度為20 mm，用于連接鋼管柱和水中承臺。為固定預(yù)設(shè)鋼板，應(yīng)在鋼板底面焊接錨固4根Q235鋼筋，錨固深度不低于30 cm。

3.2 焊接安裝鋼管柱

圍堰承臺和墩體澆筑后，焊接鋼管柱、平聯(lián)和斜撐。立柱和斜撐通常使用Φ630 mm，壁厚為8 mm規(guī)格鋼管，剪力撐使用Φ325，壁厚為6 mm規(guī)格鋼管，平聯(lián)接頭使用Φ529，壁厚為8 mm規(guī)格鋼管，鋼管樁都使用Q235標(biāo)準(zhǔn)鋼板，每節(jié)管樁長度12 m為宜[2]。

接頭采取V型坡口焊接，按規(guī)定要求，焊接縫高度應(yīng)高于鋼管表面2 mm，焊接縫寬度不得低于鋼管壁厚的兩倍，將六塊鋼板加力塊焊接在焊縫的外周，加力鋼板厚度不低于鋼管壁厚，寬度不低于100 mm，長度不低于200 mm，加力塊與鋼管采用全焊接連接。平聯(lián)鋼管一層不超過4 m。垂直鋼管立柱可以在施工現(xiàn)場一次加長裝配，鋼管柱可依據(jù)鋼管原材料長度分段裝配焊接。

3.3 安裝主橫梁

主梁采用雙拼或三拼45B工型鋼焊接，為增加主梁強(qiáng)度，完成對焊后，在兩側(cè)焊接10 mm厚的力鋼板?？紤]到穩(wěn)定性和安全功效，雙拼或者三拼的焊接位置必須錯開，以免鋼板因應(yīng)力集中而同時斷裂。

3.4 架設(shè)貝雷梁

架設(shè)貝雷梁前，應(yīng)分組預(yù)裝，既利于吊裝也可降低高空作業(yè)量。組裝后，查驗(yàn)貝雷片數(shù)量和銷子連接，以確定沒有遺漏未組裝的零件。需要設(shè)置限位裝置，保證桁構(gòu)橫向穩(wěn)定性，通常在貝雷桁構(gòu)下弦設(shè)置限位槽鋼，發(fā)揮限位作用。設(shè)置斜支撐，增強(qiáng)橫向穩(wěn)定性，限制貝雷桁偏移。

通過頂梁的測量和放樣準(zhǔn)確確定貝雷梁的位置。在貝雷架的位置處設(shè)置橡膠墊片，然后將貝雷梁吊起，并布置在裝配好的貝雷梁后面，構(gòu)成一條直線。在固定下弦銷螺栓后，插入上弦銷體并鎖定。一組貝雷梁裝配就位并用銷栓固定以后，與主梁綁扎固定，焊接限位器，然后啟動下一組裝配。用花架將每組貝雷梁連接起來，主梁傾斜或者鋼管樁標(biāo)高控制不準(zhǔn)，可能造成貝雷梁受力不均勻，可通過耳板或墊鋼板等方式給予校正，避免受力不均引起偏壓風(fēng)險(xiǎn)，影響分配梁及滿堂支撐架的后續(xù)裝配。

3.5 安裝分配梁

分配梁間距設(shè)定為60 cm。在裝配過程中，一定要將分配梁設(shè)置在貝雷架受力節(jié)點(diǎn)位置，以確保貝雷梁受力均勻穩(wěn)定。

3.6 搭設(shè)滿堂支架

3.6.1 分配梁上部設(shè)置鋼管支架

箱梁上部采用鋼管碗扣式支架，橫梁支架順橋向排距0.75 m，橫橋向排距0.60 m。中橫桿步距1.20 m，上下橫桿步距0.60 m。箱梁橫向支撐架排距0.60 m，翼緣板和底板處的橫向排距0.90 m，箱梁支架的縱向排距0.60 m，中部橫桿步距1.2 m，上下橫桿步距0.60 m。橫向剪力撐8排一道，梁端需加密，縱向剪力撐6排一道，腹板剪力撐加密。水平剪力撐6 m以內(nèi)架體高度搭建3道。垂直和水平剪力撐一定要支承在貝雷框架上，不允許架空。應(yīng)用轉(zhuǎn)向扣連接剪力撐與架體，與主立桿連接，不得連接在水平桿上。支撐架架設(shè)寬度比橫梁每邊寬1 m。先將主肋工字梁橫向安裝在頂撐內(nèi)，然后在橫工字梁上縱向鋪置木方，標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)域木方間距30 cm，腹板位置木方間距15 cm，將15 mm厚的膠合板鋪設(shè)在底部模板的縱向木方上[3]。

3.6.2 支架操作注意事項(xiàng)

嚴(yán)格驗(yàn)算橫桿、立桿和縱橫梁之間的距離。剪力撐的配置要合理，通常橫向每3車道配置剪力撐，縱方向每4車道配置剪力撐，并且要控制剪力撐與地表的夾角，通常在45°～60°之間，與立桿的扣件不低于5個。施工過程中如果發(fā)現(xiàn)剪力撐長度不足，可以加長，加長長度不得低于1.0 m，扣件不低于3個。使用直角扣件將縱向掃地桿固定在豎桿，豎桿距離底座不超過200 mm。使用直角扣件將橫向掃地桿固定在縱向掃地桿下方的豎桿上。豎桿下部不等高時，高處掃地桿一定要向低處延伸兩跨并與豎桿固定，高差不可超過出1 m。

3.6.3 腳手架偏差控制與檢測方法

腳手架偏差控制與檢測方法具體見表1所示[4]。

表1 腳手架偏差控制與檢測方法

3.7 支架預(yù)壓

通常應(yīng)用混凝土預(yù)制塊進(jìn)行預(yù)壓，混凝土預(yù)制塊與支撐架不直接接觸，通常需要用方木或膠合板鋪墊。混凝土預(yù)制塊重量應(yīng)為現(xiàn)澆箱梁重量1.1倍左右，預(yù)壓塊由吊車吊裝到位。

預(yù)壓目的在于消除箱梁自身重量引起的基礎(chǔ)和支撐架非彈塑形變。預(yù)壓可以獲得載荷影響下的彈塑變形量，從而得到預(yù)拱度，拆去支撐架后，箱梁的標(biāo)高和形狀可以滿足設(shè)計(jì)要求。

預(yù)壓裝卸順序：預(yù)壓總重配置為箱梁自身重量的110%，分階段加壓，第1階段加壓到總重的60%，第2階段加壓到總重量的80%，第3級階段加壓到總重量的100%。加壓分布為橫向載荷從結(jié)構(gòu)軸線向兩側(cè)對稱分布，縱向載荷從跨中向支撐點(diǎn)對稱分布。卸荷可采取平均值卸荷方式，分別卸荷50%，可兩次完成。在第1次卸荷完成后，不能立即進(jìn)入第2次卸荷。需要給予4～6 h暫停，并觀測兩次，確定沒有問題后，再開展第2次卸荷。2次卸荷后48 h內(nèi)，應(yīng)開展6次測量，通過測量數(shù)據(jù)，計(jì)算并推導(dǎo)其彈塑應(yīng)變數(shù)據(jù)。待所有預(yù)壓重量都卸載完后，對各控制點(diǎn)開展復(fù)測，通過2次檢測數(shù)據(jù)比較，即可得到支撐架和基礎(chǔ)的彈塑形變量。完成卸荷后，需要重新測試每個控制點(diǎn)的標(biāo)高。將復(fù)測數(shù)據(jù)與滿載實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即可得到支撐架和基礎(chǔ)的彈塑形變量[5]。

測量點(diǎn)配置：在墩頂箱梁的1/4、1/2、3/4長度處設(shè)置測量點(diǎn)，橋梁中心線和兩側(cè)底板邊緣配置6個測量點(diǎn)。每個梁段選擇5個測量截面，共設(shè)30個測量點(diǎn)。支架基礎(chǔ)底面與箱梁底部相同位置，每個測量截面配置6個測量點(diǎn)，共30個測量點(diǎn)。

檢測方法：滿載后12 h監(jiān)測一次，直到兩次連續(xù)測量相差≤2 mm，靜壓＞5天，或者＞2天滿足穩(wěn)定狀態(tài)，則可以確認(rèn)支撐架穩(wěn)定。測量時，通常應(yīng)用掛線錘開展測量，使用的線繩應(yīng)彈塑變形較小，不影響檢測精度。上端線繩固定在主龍骨，下端垂錘，可在地表測量點(diǎn)埋設(shè)一根鋼筋，通過測量錘底與筋頂距離，即可確定滿載沉降數(shù)據(jù)，同時可以觀測模板頂部相應(yīng)位置的標(biāo)高。

預(yù)壓注意事項(xiàng)：注意均勻加載，否則會造成沉降不均勻，無法獲得準(zhǔn)確的沉降檢測數(shù)據(jù)。不要集中堆載，避免局域過載，嚴(yán)重時會引發(fā)安全事故。按預(yù)壓設(shè)計(jì)預(yù)壓后，派專人檢查基礎(chǔ)區(qū)域硬化路面有否發(fā)生開裂，如果存在開裂，應(yīng)及時給予注漿處理，避免裂隙不斷擴(kuò)大，以防遇雨、雪、臺風(fēng)等特殊天氣雨雪浸入，進(jìn)一步惡化開裂，造成地基不穩(wěn)定沉降，影響支架穩(wěn)定與安全性。

3.8 拆除模板和支架

3.8.1 拆除模板

混凝土澆筑完成后，模板和支撐架可以在終凝后拆卸，拆卸順序是從上到下?；炷翉?qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求后，可先拆去梁外模板，待混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%時，拆去梁內(nèi)模板，只有在梁的縱方向預(yù)應(yīng)力束均拉張并注漿完成后，才能拆去模板。當(dāng)模板拆去時，需要人力和吊車一同完成拆卸工作，模板的拆卸順序大致為：先拆翼緣板，再拆腹板，最后拆底板。

3.8.2 拆除支架

注意箱梁支撐架的拆卸時間，只有在箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)100%，并且同等條件下壓漿試塊強(qiáng)度達(dá)100%后，才能拆卸鋼管支撐架。必須嚴(yán)格按照自上而下的順序開始拆卸，嚴(yán)禁從下往上拆卸或上下同時進(jìn)行拆卸，以免因拆卸不當(dāng)導(dǎo)致支撐架不穩(wěn)或局域塌陷而產(chǎn)生事故。所有已松開連接的杠桿一定要適時取出放下，防止操作人員誤靠、誤扶[6]。

嚴(yán)禁拆卸時，從上至下拋扔鋼管等支撐架材料，以免對現(xiàn)場工作人員造成危險(xiǎn)。應(yīng)分段開展拆卸工作，同時對已經(jīng)搭建好的鋼管支撐架開展檢查，注意鋼管是不是存在質(zhì)量問題，主要是確認(rèn)鋼管間的連接是否穩(wěn)固和支承系統(tǒng)的安全性。檢查結(jié)果確認(rèn)后，應(yīng)據(jù)此制定安全、合理的支撐架拆卸方案，經(jīng)有關(guān)部位批準(zhǔn)后方可開展拆卸工作。為安全起見，一定要向現(xiàn)場管理人員和施工人員提供安全方案和技術(shù)交底，做好一切準(zhǔn)備后才能開展工作。

4 結(jié)語

綜上，該文介紹了混凝土連續(xù)箱體梁橋水中現(xiàn)場支架澆筑技術(shù)。案例工程采取水中現(xiàn)場支架澆筑技術(shù)，其箱梁模板支架方案采取鋼管柱+主梁+貝雷梁+碗扣滿堂支架方案，該方案由鋼管柱和貝雷梁形成支撐體系，具有支架節(jié)約但整體穩(wěn)固性較好的特點(diǎn)，滿足安全施工需要。文中梳理了水中支架施工技術(shù)要點(diǎn)，包括鋼管柱底座預(yù)埋和焊接安裝，主橫梁、貝雷梁、分配梁架設(shè)安裝，滿堂支架搭設(shè)，支架預(yù)壓，模板架設(shè)和拆除等一系列技術(shù)要點(diǎn)。把握這些技術(shù)點(diǎn)，對應(yīng)用該支架技術(shù)開展混凝土連續(xù)箱體梁現(xiàn)場澆筑施工有實(shí)用參考意義。