大跨度門架墩蓋梁支架施工技術(shù)研究

李偉東

（廣東冠粵路橋有限公司,廣東 廣州 510000）

0 引言

由于路線的規(guī)劃，高速公路常與原道路交叉，建設(shè)雙幅整體式預(yù)應(yīng)力蓋梁是常見的方法，但在大跨度、現(xiàn)狀道路車流量大的特殊條件下，不利于滿堂支架的搭設(shè)，施工進(jìn)程因此而中斷。相較而言，以雙鋼抱箍為主、貝雷片為梁的方法更具可行性，建設(shè)成型的貝雷梁柱式支架體系穩(wěn)定可靠，滿足工程施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益多方面的要求。

1 工程概況

廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)第二高速公路北段工程第SG01合同段，起訖里程K0+000～K3+850，線路長(zhǎng)3.850 km。山前樞紐互通立交緊鄰山前旅游大道，采用一次設(shè)計(jì)、分期實(shí)施的模式，互通為T型樞紐立交結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)期主線北延對(duì)接連佛高速公路（規(guī)劃為雙向六車道高速公路），該互通改建為十字渦輪型全互通。

2 施工支撐體系

受施工場(chǎng)地限制，蓋梁施工支承平臺(tái)采用鋼抱箍、鋼管柱和貝雷片組合式支架，傳力途徑為：蓋梁底模→橫向分配梁（工16）→縱向貝雷主梁→砂箱→柱體鋼抱箍→雙拼工36a→鋼管柱→C30鋼筋混凝土基礎(chǔ)→地基。

（1）鋼筋混凝土基礎(chǔ)。墩柱施工完成后將場(chǎng)地清表、平整壓（夯）實(shí)，壓實(shí)度90%以上。處理后的基底承載力特征值不小于200 kPa，不滿足要求時(shí)，需用片碎石予以換填壓實(shí)或澆筑C20混凝土，視周邊情況設(shè)置環(huán)形排水溝。模筑C30鋼筋混凝土基礎(chǔ)長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況施作，寬約1 m，高約0.5 m，內(nèi)配Φ16@15～20 cm，頂部預(yù)埋1 cm鋼板或M20錨固螺栓，與路面混凝土接觸部位需用塑料薄膜或中粗砂隔離，配套設(shè)置水碼或防撞墩（石碼）。與樁身連接時(shí)應(yīng)按要求設(shè)置錨固主鋼筋和箍筋[1]。

（2）鋼管柱。采用Φ630螺旋鋼管，壁厚6 mm，設(shè)置數(shù)量詳見各門架墩支架搭設(shè)示意圖，高度根據(jù)測(cè)量放樣數(shù)據(jù)確定，下部利用法蘭盤螺栓孔與基礎(chǔ)牢固固定，周邊用砂漿抹平；也可將鋼管與預(yù)埋件焊接，周邊設(shè)置三角肋板。

（3）工字鋼橫梁。在相鄰鋼管柱頂部開口擱置雙拼36a工字鋼或?qū)⒐ぷ咒摂R置于鋼管柱頂，工字鋼之間采用間斷點(diǎn)焊，鋼管柱頂開口處用型鋼或鋼板予以補(bǔ)強(qiáng)，防止其扭曲變形。

（4）柱體雙抱箍。以兩塊板厚為12 mm的半圓弧形鋼板為主要材料組成柱體雙抱箍，用M24/M30高強(qiáng)螺栓連接，抱箍與墩柱產(chǎn)生的摩擦力對(duì)維持整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要作用。為增加抱箍與墩柱的摩擦力，在兩者間設(shè)1～3層土工布。為確保施工安全，另在上抱箍下再增設(shè)一個(gè)同樣的抱箍，可有效防止上抱箍下滑，杜絕安全隱患。

（5）砂箱。砂箱支撐主梁，此方式便于對(duì)蓋梁橫坡進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可提高拆模效率。頂、底盒采用滿足要求的鋼管制作，高度依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定；上下封板采用滿足要求的鋼板，可點(diǎn)焊在雙拼工字鋼上。砂箱內(nèi)放置干凈的中粗砂。

（6）貝雷梁、分配梁。在每側(cè)砂箱頂部設(shè)置雙拼或三拼貝雷梁作為縱梁，緊貼墩柱布設(shè)貝雷梁，頂部用工字鋼作為橫向分配梁，再于上方鋪設(shè)定型鋼模板，作為蓋梁底模。根據(jù)長(zhǎng)度要求對(duì)貝雷梁做接長(zhǎng)處理，接長(zhǎng)部分與既有部分用帶保險(xiǎn)的銷軸連接。兩組貝雷梁之間橫向采用型鋼自制花窗或拉桿連接，間距為3 m一個(gè)（受影響時(shí)可適當(dāng)調(diào)整間距）。

（7）施工爬梯、防護(hù)欄桿與工作平臺(tái)。施工爬梯采用廠家定型產(chǎn)品，搭設(shè)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況可采用單爬梯，但需采取防傾覆措施。采用特制廠家加工的定型鋼結(jié)構(gòu)全封閉平臺(tái)，吊車分塊吊裝后拼接。在橫梁懸出端搭裝成整體，局部采用鋼管予以補(bǔ)強(qiáng)。護(hù)欄高度不得低于1.2 m，四周用鋼制網(wǎng)片封閉。位于行車道上方需設(shè)置防護(hù)棚，采用在貝雷梁底部外伸Φ48鋼管（鐵線與貝雷梁捆扎牢固）上部滿鋪竹膠板封閉，鋼管懸臂部分與貝雷梁頂部工字鋼用鋼絲繩連接，同時(shí)設(shè)置尼龍兜網(wǎng)，上部操作平臺(tái)用型鋼或木板滿鋪，周邊用竹膠板封閉[2]。

（8）支架質(zhì)量檢驗(yàn)。支架搭設(shè)成型后，項(xiàng)目部工程部、安全部、質(zhì)檢部協(xié)同檢驗(yàn)，若無誤進(jìn)一步交由監(jiān)理工程師驗(yàn)收。

3 蓋梁支架模擬計(jì)算

3.1 計(jì)算參數(shù)

蓋梁支架的模擬計(jì)算采用midas/civil軟件。蓋梁支架采用Q235鋼材和Q345鋼材，各自的容許應(yīng)力取值如下：

Q235鋼：σw=210 MPa；

Q345鋼：σw=310 MPa。

按極限狀態(tài)法計(jì)算，設(shè)定“1.2×恒載+1.4×活載”的荷載組合形式，各部分的荷載取值如下：

混凝土荷載：混凝土容重取26 kN/m3。

模板重量：模板荷載取2 kN/m2。

施工荷載：施工荷載取4 kN/m2。

混凝土傾倒荷載、振搗的振動(dòng)荷載均取2 kN/m2。

3.2 計(jì)算模型

因門架墩蓋梁施工支撐體系相近，計(jì)算模型如圖1。

圖1 蓋梁施工支架模型

3.2.1 支架變形

支架最大變形fmax=0.010 7 m＜L/200=7/200=0.035 m，滿足要求。

3.2.2 支架應(yīng)力

考慮最不利工況，確定WZ7#墩蓋梁施工支架中各構(gòu)件的最大組合應(yīng)力，如表1所示。

表1 構(gòu)件最大組合應(yīng)力

續(xù)表1 構(gòu)件最大組合應(yīng)力

4 蓋梁支架施工

4.1 門架墩底模的安裝

墩柱柱頂鑿毛至露出骨料顆粒，用水沖洗干凈，減少雜物的附著量，增加表面的摩擦力，促進(jìn)新舊兩部分混凝土的穩(wěn)定結(jié)合。測(cè)量人員測(cè)量墩柱軸線，確認(rèn)無誤后設(shè)置標(biāo)記，作為底模鋪設(shè)時(shí)的參照基準(zhǔn)。模板選用定型鋼模板，從橫坡變換的位置開始鋪設(shè)，向兩端延伸，相鄰模板間存在的接縫用雙面膠黏固，堵塞板間縫隙，避免混凝土澆筑時(shí)漏漿。底模鋪設(shè)后安排調(diào)平，可利用調(diào)節(jié)楔形塊上的螺栓精準(zhǔn)控制，期間檢查模板與下層工字鋼的貼合狀態(tài)，要求兩者緊密貼合，否則混凝土澆筑期間可能有塑性變形，構(gòu)件有沉降的可能。

4.2 鋼筋的加工

門架墩蓋梁骨架鋼筋偏長(zhǎng)，若直接在廠內(nèi)加工成型再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，存在鋼筋防護(hù)難度大、運(yùn)輸困難等問題，同時(shí)運(yùn)輸?shù)缆非垓暄?，甚至無法完成運(yùn)輸。因此，將單片鋼筋加工成半成品，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后綁扎、焊接，得到滿足質(zhì)量要求的鋼筋。半成品到場(chǎng)后，置于方木上方，按2 m的間距依次布設(shè)方木，起到防止鋼筋變形的作用。

4.3 鋼絞線安裝

鋼絞線采用的是抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值σ=1 860 MPa的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線。固定端采用夾片式錨具，張拉端采用低回縮夾片式錨具。根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸精準(zhǔn)下料，對(duì)鋼絞線編號(hào)、穿束，穿束時(shí)以纏繞膠帶的方法加強(qiáng)防護(hù)，避免鋼絞線刮傷管道[3]。

4.4 支座墊石鋼筋網(wǎng)片預(yù)埋

蓋梁骨架及模板均吊裝到位后，測(cè)放墩頂中心點(diǎn)、中心軸線方向前后控制點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢查各支座墊石中心位置，將φ10 mm墊石鋼筋網(wǎng)片預(yù)埋到位。

4.5 模板的安裝

模板選用廠家定型鋼模板，尺寸標(biāo)準(zhǔn)，便于安裝。單塊模板采用竹膠板，安裝后用Φ16鋼筋做對(duì)拉桿，用于維持模板的穩(wěn)定性。每排設(shè)3根對(duì)拉桿，分上、下兩處進(jìn)行設(shè)置。項(xiàng)目部在模板安裝后按三級(jí)質(zhì)檢體系檢查，確認(rèn)無誤后交由監(jiān)理工程師檢查，針對(duì)模板位置不準(zhǔn)確、穩(wěn)定性不足等問題，隨即指出并處理，直至完全通過檢查為止。

4.6 混凝土振搗

混凝土澆筑前，用水將模板上附著的雜物清理干凈，產(chǎn)生的污水經(jīng)由橫坡底部的小孔流出。混凝土澆筑連續(xù)進(jìn)行，施工人員控制澆筑速度和澆筑量。振搗采用插入式振動(dòng)器，移動(dòng)距離不大于設(shè)備作用半徑的1.5倍，插入下層的深度為50～100 mm，該層與下層局部聯(lián)合振搗后，可提升層間結(jié)合穩(wěn)定性；振搗器與側(cè)模的距離控制在50～100 mm，避免由于直接接觸而導(dǎo)致模板偏位，且振搗設(shè)備不可與鋼筋及各類預(yù)埋件發(fā)生碰撞；振搗遵循“快插慢拔”的原則，邊振動(dòng)邊徐徐將振動(dòng)棒拔出，振搗后的混凝土應(yīng)有密實(shí)性。各點(diǎn)的振搗時(shí)間根據(jù)振搗面的狀態(tài)而定，待混凝土無下沉、無氣泡、表面泛漿且具有平整性時(shí)，方可結(jié)束該點(diǎn)的振搗?；炷翝仓B續(xù)進(jìn)行，由于材料、機(jī)械或其他原因而中斷時(shí)，快速處理異常狀況，盡快恢復(fù)澆筑，間斷時(shí)間需短于前層混凝土的初凝時(shí)間。

4.7 收光、抹面

混凝土澆筑后，修整裸露面并抹平，定漿后安排第二遍處理。經(jīng)過多次精細(xì)化的施工后，提高混凝土的表觀質(zhì)量。對(duì)支座墊石接觸部位鑿毛，其他部位無需做此操作。

4.8 支架檢測(cè)

于最大跨徑跨中模板兩側(cè)設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)模板的變形量。監(jiān)控點(diǎn)分上、中、下三處有序設(shè)置，每處各1個(gè)監(jiān)控點(diǎn)；檢查支架、對(duì)拉桿的布設(shè)情況，要求位置準(zhǔn)確且穩(wěn)定?；炷翝矒v過程中，部分支架、模板等材料可能由于澆搗的擾動(dòng)而偏位、變形，遇此類情況時(shí)需立即進(jìn)行處理。

4.9 模板拆除及養(yǎng)生

混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa后，拆除蓋梁模板。拆模時(shí)注重防護(hù)，避免表面破損或掉角現(xiàn)象。夏季和冬季的環(huán)境溫度不同，對(duì)應(yīng)混凝土拆模時(shí)間也存在差異。以蓋梁側(cè)模和端模的拆除為例，夏季的拆模時(shí)間控制在8～10 h，冬季12～14 h，底模在張拉和壓漿結(jié)束24 h后拆除。為使模板順暢脫離混凝土，用錘輕輕敲擊，松動(dòng)后再用吊車拆卸。

混凝土澆筑后安排養(yǎng)生，考慮到工程跨越省道的特殊性，養(yǎng)生作業(yè)不可對(duì)省道上的車輛通行秩序造成影響。氣溫偏高時(shí)，利用無紡?fù)凉げ拣B(yǎng)生。于山坡坡頂位置放置水桶，桶底預(yù)留約1 cm的孔洞，使桶內(nèi)的水順著橫坡流動(dòng)至蓋梁外側(cè)，使混凝土保持濕潤(rùn)狀態(tài)，在滿足養(yǎng)生用水需求的同時(shí)減小對(duì)車輛通行的影響。

5 支架預(yù)壓

5.1 預(yù)壓目的

消除支架的非彈性變形；檢驗(yàn)支架的地基承載力及安全性能；測(cè)量支架變形對(duì)蓋梁立模標(biāo)高的影響，根據(jù)分析結(jié)果合理設(shè)定蓋梁立模的預(yù)抬值。

5.2 預(yù)壓方案

預(yù)壓加載物采用預(yù)制混凝土塊，從中間開始加載，向兩側(cè)逐步推進(jìn)，全程遵循對(duì)稱加載的原則。預(yù)壓要點(diǎn)如下：

（1）預(yù)壓荷載。取混凝土自重荷載的1.2倍作為支架預(yù)壓荷載，根據(jù)預(yù)壓加載量和加載所用混凝土塊的自重控制加載物的數(shù)量。

（2）預(yù)壓方法。預(yù)壓前，全面檢查支架的搭建情況，若無誤需將底模安裝到位；做好預(yù)壓加載量的計(jì)算及加載物的準(zhǔn)備等前期工作；分階段有序預(yù)壓，期間測(cè)量標(biāo)高，判斷支架在預(yù)壓后的沉降量，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)判斷預(yù)壓加載效果。

（3）預(yù)壓流程。①縱向每隔1/4跨徑設(shè)一處監(jiān)測(cè)斷面，各斷面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量不少于3個(gè)，測(cè)量原始狀態(tài)下的底模標(biāo)高，記為H1；②用吊車將準(zhǔn)備好的預(yù)制混凝土塊吊裝至蓋梁底模上，放置時(shí)需緩慢，避免磕碰受損；③按照60%、80%、100%的加載量依次加載，在每級(jí)加載完成12 h后測(cè)量標(biāo)高，結(jié)果顯示沉降量平均值在2 mm以內(nèi)時(shí)，達(dá)到要求，可繼續(xù)加載，以此類推；④在底模加載穩(wěn)定后，測(cè)量控制點(diǎn)標(biāo)高，記為H2；⑤預(yù)壓荷載卸載后，測(cè)量底模標(biāo)高，記為H3；⑥經(jīng)過逐級(jí)預(yù)壓加載后，檢查支架及焊縫，判斷是否存在變形、受損的異常狀況，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷后盡快處理。

（4）觀測(cè)方法。于蓋梁各監(jiān)測(cè)斷面的底板中心和兩側(cè)設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，用于各階段的觀測(cè)。尚未加載時(shí)觀測(cè)一次，將測(cè)量數(shù)據(jù)作為起始觀測(cè)值；每結(jié)束一級(jí)加載后，安排一次觀測(cè)；預(yù)壓加載完全結(jié)束后，每日觀測(cè)2～3次，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)判斷沉降量，若監(jiān)測(cè)點(diǎn)最初24 h的沉降量平均值在1 mm以內(nèi)，或各點(diǎn)最初72 h內(nèi)的該值在5 mm以內(nèi)，表明經(jīng)過預(yù)壓加載后的支架達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)工程施工條件制定門式墩蓋梁支架的施工方案，按照計(jì)劃有序搭設(shè)支架、堆載預(yù)壓，各項(xiàng)工程活動(dòng)有條不紊地落實(shí)到位。鋼管及貝雷梁可重復(fù)利用，提高施工效率的同時(shí)降低成本。雙鋼抱箍、鋼管柱和貝雷片組合式支架的結(jié)構(gòu)組成合理，使用時(shí)穩(wěn)定可靠，較好地解決了門式墩蓋梁施工難題，具有建筑安全、保質(zhì)量、提效率、增效益等優(yōu)勢(shì)。在后續(xù)的類似工程中，可以考慮應(yīng)用雙鋼抱箍、鋼管柱和貝雷片組合式支架，但需結(jié)合工程狀況靈活優(yōu)化，以提升支架的利用價(jià)值。