裝配式現(xiàn)澆箱梁鋼管支架施工關(guān)鍵技術(shù)

劉占兵 王文帥 林康

摘?要：鑒于常規(guī)現(xiàn)澆箱梁支架重復(fù)利用率低，高空焊接質(zhì)量難以保證，一次投入成本高，施工周期長等問題。本文以恩施地區(qū)某高速公路項(xiàng)目為工程依托，通過支架方案比選，引入了裝配式現(xiàn)澆箱梁支架施工關(guān)鍵技術(shù)，介紹了裝配式鋼管支架的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了裝配式鋼管支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安拆要點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，裝配式鋼管支架具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、周轉(zhuǎn)靈活、整體穩(wěn)定性好，有效降低施工成本等優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：裝配式；現(xiàn)澆箱梁；鋼管支架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；安拆要點(diǎn)

橋梁墩柱較高，地形起伏較大的現(xiàn)澆箱梁往往施工難度大，施工工藝復(fù)雜，因此在現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)比從優(yōu)考慮［1］。國內(nèi)現(xiàn)澆箱梁支架主要有滿堂支架和鋼管支架兩種形式，滿堂支架通常受地形和地基承載力制約［2］，常規(guī)鋼管支架存在焊縫多、工期長、成本高、周轉(zhuǎn)利用率低等問題。通過研究裝配式現(xiàn)澆箱梁鋼管支架施工關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，達(dá)到降低成本、加快工程進(jìn)度的目的，為類似項(xiàng)目提供借鑒，創(chuàng)造更好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1?工程概況

恩施地區(qū)某高速公路項(xiàng)目，起訖樁號(hào)K27+410～K37+500，全長10.09km。全線有8座橋?yàn)楝F(xiàn)澆箱梁，共計(jì)22聯(lián)、78跨，截面高范圍1.4～2.0m，頂板寬范圍9～28.5m，底板寬范圍5～24.5m，墩高范圍6～33.3m，梁體采用C50混凝土，詳細(xì)跨徑組合及幾何特點(diǎn)見下表。

2?方案比選

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，初期擬定3種支架方案進(jìn)行比選：

方案1：盤扣式滿堂支架。此類支架適用于地基承載力好，基礎(chǔ)受力均勻，地形起伏小且無保通要求的小半徑匝道橋。支架高寬比不得大于1/3，否則會(huì)加大失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

方案2：常規(guī)鋼管支架。此類支架體系由基礎(chǔ)、鋼管排架﹑橫梁、貝雷梁、分配梁、模板等組成。該支架適用于地基處理面積小，橋墩較高的橋梁。此類支架現(xiàn)場加工焊接量大，質(zhì)量無保障，周轉(zhuǎn)切割拆除損耗大，周期長。

方案3：裝配式鋼管支架。該支架下部結(jié)構(gòu)采用鋼管標(biāo)準(zhǔn)節(jié)+聯(lián)系撐組成排架體系，支架上部結(jié)構(gòu)同方案2。此類支架現(xiàn)場安裝便捷，周轉(zhuǎn)拆除快，現(xiàn)場無損耗，一次投入，長期周轉(zhuǎn)使用。

該項(xiàng)目現(xiàn)澆橋梁體量大，橋墩較高，地形起伏大。綜合考慮上述因素，采用方案1地基處理費(fèi)用高且墩柱較高安全難以保證。方案3相較方案2，組裝成型鋼管支架為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，現(xiàn)場安裝無切割、無焊接，拆裝便捷，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，為本項(xiàng)目安全、質(zhì)量提供強(qiáng)有力支撐，同時(shí)為項(xiàng)目縮短了工期，降低了成本。因此推薦方案3為最終施工方案。

3?裝配式鋼管支架的特點(diǎn)

3.1?標(biāo)準(zhǔn)化程度高

常規(guī)鋼管支架焊縫多、焊縫質(zhì)量難以保證［3］。裝配式鋼管支架在工廠集中加工，尺寸精度高，鋼管立柱采用不同長度的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，通過立柱端頭法蘭進(jìn)行管樁的拼裝連接，平聯(lián)斜撐通過管樁上小型抱箍連接，安裝成型的鋼管支架外觀質(zhì)量規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，整個(gè)裝拆過程無須高空焊接作業(yè)，施工便捷，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2?周轉(zhuǎn)利用率高

立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間采用法蘭連接，平聯(lián)斜撐與立柱間通過抱箍連接，抱箍與法蘭均為栓接，支架各構(gòu)件拆裝無焊接、無切割，極大提升了材料周轉(zhuǎn)利用率，有效降低施工成本。

3.3?安全性能高

支架基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)頂部預(yù)埋地腳螺栓和法蘭，首節(jié)立柱與基礎(chǔ)通過螺栓連接，其余標(biāo)準(zhǔn)件采用人工配合起重設(shè)備依次安裝到位，支架各構(gòu)件間均為栓接，無高空焊接作業(yè)。支架鋼管立柱具有較強(qiáng)的豎向承載力和剛度，力學(xué)性能優(yōu)越，整體穩(wěn)定性好、安全性能高。

4?支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1?立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

為便于調(diào)節(jié)支架高度，共設(shè)計(jì)9m、3m和1m長度立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)型號(hào)為P820*10mm鋼管，材質(zhì)為Q235B鋼材，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部和底部各焊接一塊2cm法蘭用于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拼裝，法蘭與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間焊接16塊2cm厚加勁板用于局部加強(qiáng)，法蘭盤之間采用16根M27螺栓連接。法蘭盤與鋼管立柱采用統(tǒng)一匹配件，確?，F(xiàn)場拼裝精度。

4.2?樁帽標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

立柱頂為支撐上支點(diǎn)，采用樁帽結(jié)構(gòu)形成支撐面，為便于調(diào)節(jié)現(xiàn)澆梁底標(biāo)高，共設(shè)計(jì)成0.75m和0.5m兩種類型。法蘭、頂板、加勁板及井字板厚度均為2cm，加工柱帽時(shí)應(yīng)先焊接井字板和實(shí)心頂板，再整體插入鋼管的開槽后進(jìn)行焊接。

4.3?平聯(lián)斜撐標(biāo)準(zhǔn)節(jié)

平聯(lián)及斜撐采用C20a槽鋼，按管樁間距分為4.5m和6m兩種類型，4.5m管樁間距對(duì)應(yīng)平聯(lián)每節(jié)長度為3.31m，每節(jié)斜撐長度為5.46m；6m管樁間距對(duì)應(yīng)平聯(lián)每節(jié)長度為4.81m，每節(jié)斜撐長度為6.47m，平聯(lián)斜撐端頭按設(shè)計(jì)位置預(yù)留螺栓孔。

平聯(lián)斜撐通過小型抱箍與管樁連接，P820抱箍由兩塊厚1.2cm的弧形鋼板組成，在弧形鋼板兩側(cè)預(yù)留螺栓孔，用于緊固抱箍，在弧形鋼板上各焊接一塊厚2cm的耳板，并預(yù)留螺栓孔，用于連接平聯(lián)斜撐。

按設(shè)計(jì)圖紙將鋼管立柱、平聯(lián)斜撐、抱箍加工成標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，運(yùn)至施工現(xiàn)場，利用起重機(jī)配合人工將各構(gòu)件進(jìn)行拼裝，拼裝要求立柱垂直度不大于1/1000，螺栓緊固達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值，支架順橋向立柱間距6m，橫橋向間距4.5m，拼裝成型的結(jié)構(gòu)單面成“Z”字形狀。

4.4?異型貝雷片

對(duì)于不同跨徑的現(xiàn)澆箱梁，僅采用321型標(biāo)準(zhǔn)貝雷片存在橋墩頂部貝雷片懸臂過大或放置不下等問題。本項(xiàng)目通過采用2m異型貝雷片可有效解決上述問題，2m異型貝雷片各構(gòu)件型號(hào)及加工質(zhì)量與321貝雷片保持一致。

5?支架安裝要點(diǎn)

5.1?地基處理

地勘報(bào)告結(jié)果表明，該項(xiàng)目地質(zhì)條件良好，持力層為粉質(zhì)黏土，地基承載力為200KPa，因此支架基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。先開挖至持力層，并復(fù)測地基承載力，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后對(duì)基底進(jìn)行整平［4］。位于斜坡上的基礎(chǔ)設(shè)置成臺(tái)階狀，減少對(duì)原地面的破壞。在基礎(chǔ)兩側(cè)設(shè)置排水溝，嚴(yán)禁雨水浸泡基礎(chǔ)，從而降低地基承載力，造成支架整體失穩(wěn)。

5.2?立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝

鋼管立柱采用9m、3m、1m標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，兩端采用法蘭接頭。立柱垂直度是整個(gè)支架安裝控制的核心?；A(chǔ)施工時(shí)在其頂部預(yù)埋法蘭盤及地腳螺栓，采用起重設(shè)備將首節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)吊裝至設(shè)計(jì)位置，通過地腳螺栓與基礎(chǔ)進(jìn)行連接。安裝完成后再拼接下一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，相鄰標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間采用螺栓對(duì)法蘭進(jìn)行臨時(shí)固定，然后安裝鋼管間的平聯(lián)及斜撐。待該標(biāo)準(zhǔn)層所有平聯(lián)斜撐安裝完成后再將全部螺栓進(jìn)行緊固，使其達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值。緊固后的法蘭間若存在空隙，可采用厚度為1～2mm的鐵皮將空隙墊實(shí)，確保法蘭盤接觸面的貼實(shí)度，使支架立柱受力均勻，充分發(fā)揮立柱的豎向承載力和剛度。

5.3?平聯(lián)斜撐安裝

鋼管立柱沿高度方向每隔4.5m安裝一道平聯(lián)及斜撐，聯(lián)系撐采用C20a槽鋼，安裝聯(lián)系撐之前先在立柱設(shè)計(jì)標(biāo)高位置安裝小型抱箍，在抱箍耳板及聯(lián)系撐端部10cm處預(yù)留M27螺栓孔，待栓孔重合后采用螺栓銷接。

在管樁上安裝抱箍的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）平聯(lián)斜撐可在任意水平方向調(diào)整；

（2）管樁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)便于運(yùn)輸及存放。

5.4?樁帽標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝

在立柱頂安裝樁帽既可調(diào)節(jié)現(xiàn)澆梁底標(biāo)高，又可作為支撐支架上部結(jié)構(gòu)荷載的受力面。樁帽底部法蘭通過螺栓與相鄰節(jié)段連接，內(nèi)部對(duì)稱布置井字形鋼板，頂部焊接實(shí)心圓鋼板，樁頂荷載通過樁帽均勻傳遞至立柱截面上。

5.5?卸荷砂箱安裝

混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，利用卸荷砂箱［5］對(duì)支架系統(tǒng)進(jìn)行卸載和落架。卸荷砂箱設(shè)置在樁帽和橫梁之間，卸荷砂箱使用前，在筒體內(nèi)填滿干砂并進(jìn)行荷載試驗(yàn)，拆除施工時(shí)，多個(gè)卸荷砂箱卸載時(shí)應(yīng)遵循對(duì)稱、逐級(jí)卸載的原則。

5.6?支架上部結(jié)構(gòu)安裝

支架上部結(jié)構(gòu)采用人工配合起重機(jī)進(jìn)行安裝。砂箱上放置雙拼I56a橫梁。

橫梁上布置321型3m標(biāo)準(zhǔn)貝雷片和2m異形貝雷片，為加強(qiáng)貝雷梁之間的橫向聯(lián)系，在每兩組貝雷片間設(shè)置門子支撐架，支撐架與貝雷片采用螺栓緊固。

貝雷梁上方按貝雷節(jié)點(diǎn)布置I18工字鋼橫向分配梁，分配梁與貝雷上弦桿采用U型卡緊固。

分配梁上箱梁腹板區(qū)按15cm間距布置8cm×8cm方木，非腹板區(qū)按30cm間距布置8cm×8cm方木，方木上方鋪設(shè)18mm厚竹膠板，箱梁翼緣板下方采用盤扣式模板支撐架。

6?支架拆除

支架拆除采用整體落架法施工。卸荷砂箱將鋼管支架結(jié)構(gòu)分為上下兩部分，現(xiàn)澆箱梁澆筑時(shí)在雙拼I56a橫梁正上方翼緣板位置預(yù)留孔洞，支架拆除過程中，利用卷揚(yáng)機(jī)將砂箱以上支架吊起，對(duì)卸荷砂箱進(jìn)行卸落，此時(shí)支架系統(tǒng)上下脫離，利用人工配合起重機(jī)分節(jié)拆除鋼管立柱及平聯(lián)斜撐，再整體卸落支架上部結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)入下一階段施工。整體落架法具有安全可靠、效率高、成本低等特點(diǎn)。

結(jié)語

本文重點(diǎn)對(duì)裝配式現(xiàn)澆箱梁鋼管支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安拆要點(diǎn)與現(xiàn)場實(shí)施等關(guān)鍵技術(shù)展開了研究，并成功應(yīng)用于恩施地區(qū)某高速公路項(xiàng)目，取得了良好的效果。

裝配式鋼管支架受力明確、安全可靠、周轉(zhuǎn)率高，有利于降低施工成本，縮短工期，在現(xiàn)澆梁體孔數(shù)多、曲線半徑大、凈空高的橋梁中更能體現(xiàn)其優(yōu)越性，具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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［5］嚴(yán)謹(jǐn)，劉國徽，羅宗強(qiáng).現(xiàn)澆梁鋼管貝雷支架系統(tǒng)拆除方案優(yōu)化研究［J］.云南水力發(fā)電，2021，37（10）：1116.

作者簡介：劉占兵（1982—?），河北晉州人，本科，高級(jí)工程師，主要從事路橋施工管理相關(guān)工作。

*通訊作者：林康。