梁柱式支撐架與盤扣式滿堂支架在大跨度現(xiàn)澆拱橋工程中的應(yīng)用

蘇 炎

(福州市江南智慧城市建設(shè)運(yùn)營(yíng)有限公司，福建 福州 350000)

某現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱橋，其拱圈跨度大，與河道水面高差大，施工作業(yè)面狹小?，F(xiàn)澆混凝土拱圈必須在枯水期結(jié)束前澆筑完成，施工工期緊張。周邊環(huán)境復(fù)雜，簡(jiǎn)單的支撐體系無(wú)法滿足該橋梁建設(shè)需要。本文結(jié)合該拱橋拱圈的建設(shè)過程，簡(jiǎn)要介紹了支撐方案的選擇，該方案的優(yōu)勢(shì)，并就梁柱式支撐架和盤扣式滿堂支架搭設(shè)拆除過程中的施工要點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致的闡述，同時(shí)就施工作業(yè)過程中的安全注意事項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明。

1 工程概況及周邊環(huán)境

某現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱橋設(shè)計(jì)使用年限100年，跨越現(xiàn)狀河谷，橋下不通航，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)133.2m，計(jì)算跨徑為97m，計(jì)算矢高為14.6m。拱圈為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型拱，橫截面單箱三室，高1.8m，寬11.4m。該拱橋跨越的河谷，岸邊近直立，最大相對(duì)高差37m。橋梁東岸為某大學(xué)，西岸有一條航空燃油管道橫穿而過。

2 支撐方案選型

為盡量保證河道自然風(fēng)貌，僅對(duì)河道進(jìn)行雜石填筑，整平碾壓后作為施工平臺(tái)。為減少支撐架傾覆的分險(xiǎn)，保證水流的暢通，拱圈的支撐架下部采用鋼結(jié)構(gòu)的梁柱式支撐架，上部采用盤扣式鋼管滿堂支架。

梁柱式支撐架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，常備式、定型工具式鋼構(gòu)件，搭設(shè)效率高，可重復(fù)使用，總體租賃費(fèi)用降低。支撐架下部有足夠的挑高，能夠滿足施工機(jī)械穿越。鋼管立柱有較強(qiáng)的泄洪能力及抗傾覆能力。

盤扣式滿堂支架，敲擊插銷后即可，搭設(shè)簡(jiǎn)單、速度快，綜合使用成本相對(duì)較低。插銷與桿件連接，無(wú)零星配件，不宜丟失，易于周轉(zhuǎn)使用。通過增加斜桿，構(gòu)成三角形穩(wěn)定單元，受力后不宜變形，更加安全可靠。支撐架縱向剖面圖如圖1所示。

圖1 支撐架縱向剖面圖

3 施工工藝技術(shù)

3.1 支撐架主要參數(shù)

梁柱式支撐架最大搭設(shè)高度26.5m，滿堂支架最大搭設(shè)高度13m，支架安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)。搭設(shè)兩處梁柱式支撐架，立柱采用609mm×16mm型鋼管，縱向間距分別為11.5m、11m。使用I45B工鋼、16#槽鋼將立柱連接成為穩(wěn)定整體。梁柱式支撐架上部分布321普通型貝雷梁，分5跨吊裝，貝雷梁上部按盤扣架間距要求布設(shè)14.5m長(zhǎng)的I12B工字鋼分配梁。盤扣滿堂支撐架立桿縱距、橫距為0.9m，箱梁實(shí)心處投影面加密至0.6m，水平桿標(biāo)準(zhǔn)步距為1.5m，頂層步距為1m。重型(Z 型)支撐架斜桿每跨布置。采用普通鋼管搭設(shè)水平剪刀撐。現(xiàn)場(chǎng)吊裝初步選用ZTC500A型、ZTC801V型汽車起重機(jī)配合使用，查詢主臂額定起重量表，滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

3.2 作業(yè)平臺(tái)及地基處理

結(jié)合現(xiàn)狀河道地形，修筑便道至橋梁以下，而后修筑作業(yè)平臺(tái)。作業(yè)平臺(tái)由中心向兩側(cè)設(shè)1.5%排水坡度，滿足吊裝需求，另需修筑緊急避險(xiǎn)平臺(tái)，用于暫存材料及機(jī)械停靠避險(xiǎn)。

因河道底部為巖石地基，地質(zhì)條件較好，鋼管立柱基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)，采用機(jī)械切割人工開挖，嵌入中風(fēng)化巖1m，截面尺寸至少為1 500mm×1 000mm，可結(jié)合地形具體調(diào)整。將條形基礎(chǔ)布置范圍內(nèi)的雜物及松動(dòng)石塊進(jìn)行清除，使用風(fēng)鎬將傾斜面鑿平，接觸面進(jìn)行鑿毛處理，鉆孔植筋后，綁扎鋼筋，準(zhǔn)確預(yù)埋法蘭盤及地腳螺栓，檢查后澆筑混凝土。達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行下一步安裝工作。

3.3 支撐架的安裝

3.3.1 鋼管立柱的安裝

條形基礎(chǔ)上安裝609mm×16mm鋼管立柱，最長(zhǎng)單節(jié)鋼管的為9m，重量約2.51t。鋼柱分節(jié)安裝接長(zhǎng)注意以下7點(diǎn)：

1)首節(jié)立柱安裝后應(yīng)及時(shí)校正垂直度、標(biāo)高和軸線位置。垂直度偏差不應(yīng)大于立柱高度的1/600，且不得大于35mm；2)首節(jié)以上的鋼柱定位軸線應(yīng)從地面控制軸線直接引上，不得從下層鋼管柱的軸線引上[1]；3)立柱與基礎(chǔ)采用法蘭盤連接，設(shè)置加勁肋。安裝牢固后，進(jìn)行二次灌漿，保證預(yù)埋件與基礎(chǔ)、立柱與預(yù)埋件密貼；4)立柱接長(zhǎng)主要采用法蘭盤連接，若有空隙，使用薄厚相宜的鋼板填塞緊密，輕微調(diào)整高差，保證鋼管立柱的垂直度，對(duì)法蘭盤四周進(jìn)行焊接密封；5)對(duì)焊縫數(shù)量進(jìn)行抽樣檢查，按規(guī)范要求，抽樣數(shù)量不合格點(diǎn)率小于2%時(shí)，該焊接縫定位合格；6)相鄰立柱接頭應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開距離大于1.5m；7)下層立柱安裝完成后，需先行安裝立柱連接鋼構(gòu)件，在下層立柱穩(wěn)定后，再進(jìn)行上層立柱的安裝。

3.3.2 立柱連接系的安裝

平聯(lián)、斜桿采用現(xiàn)場(chǎng)加工，橫向雙拼主梁焊接成整體。連接系安裝注意以下7點(diǎn)：1)平聯(lián)應(yīng)跟隨鋼管立柱安裝同步安裝，安裝順序由下至上進(jìn)行，平聯(lián)安裝應(yīng)盡快進(jìn)行，保證鋼管立柱的抗風(fēng)穩(wěn)定；2)斜桿可在其上層平聯(lián)施工前進(jìn)行安裝，避免上層平聯(lián)影響斜撐的吊裝，平聯(lián)及斜桿連接焊縫要求與鋼管立柱對(duì)接焊縫等同；3)吊裝就位后，作業(yè)人員使用高空作業(yè)車用對(duì)工字鋼進(jìn)行定位焊接，定位焊縫厚度應(yīng)大于3mm，長(zhǎng)度不宜小于40mm，間距宜為400mm，復(fù)核后，進(jìn)行正式焊接；4)平聯(lián)及斜桿施工完畢，在立柱頂端焊接方板，在方板和鋼管立柱之間均焊接三角形加勁板，所有加勁板焊縫均滿焊連接；5)橫梁雙拼工鋼需在施工平臺(tái)拼裝成整體后，再進(jìn)行整體吊裝；6)安裝前應(yīng)復(fù)核立柱頂部標(biāo)高，進(jìn)行定位放樣，確定安放位置，保證橫梁中心線與立柱中心線重合，減少鋼管立柱偏心受壓；7)立柱頂端方板和橫梁之間接縫處滿焊連接，另焊接三角形加勁板，限制橫梁受力后發(fā)生位移。

3.3.3 貝雷梁安裝

貝雷梁根據(jù)跨度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在場(chǎng)地上拼裝成整體，兩端及支撐位置應(yīng)設(shè)置通長(zhǎng)橫向連接系，采取臨時(shí)穩(wěn)定措施后進(jìn)行吊裝。調(diào)整貝雷梁支撐位置位于其主節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)支撐位置無(wú)法位于主節(jié)點(diǎn)上時(shí)，應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)豎桿或V形斜桿對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)。放置好貝雷梁，在支撐位置設(shè)置限位裝置，不得將貝雷梁直接與工字鋼進(jìn)行焊接。吊裝時(shí)應(yīng)逐跨由中間向兩側(cè)安裝。

3.3.4 滿堂支撐架的安裝

1)架子工應(yīng)持證上崗，搭設(shè)前應(yīng)告知架子工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，按專項(xiàng)施工方案的具體要求對(duì)架子工進(jìn)行技術(shù)和安全交底；2)支架進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)按照規(guī)范要求對(duì)支架進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)不合格的桿件與扣件應(yīng)及時(shí)清除，不得使用不合格桿件及配件，合格的桿件按規(guī)格分類碼放，懸掛銘牌，方便轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)用；3)底部工字鋼按計(jì)劃布設(shè)，同時(shí)在工字鋼的空隙處滿鋪腳手板，并對(duì)腳手板做固定處理；4)立桿搭設(shè)前應(yīng)對(duì)照平面布局進(jìn)行放樣，確定搭設(shè)控制線，分設(shè)搭設(shè)區(qū)，嚴(yán)格控制搭設(shè)支架平立面參數(shù)；5)立桿底座布設(shè)，應(yīng)放置平整、牢固，底部無(wú)懸空現(xiàn)象；6)將水平桿銷子插入對(duì)應(yīng)方向的立桿圓盤孔內(nèi)，調(diào)整水平桿位置，縱橫方向必須拉線進(jìn)行，保證桿位置及分布間距均勻一致使第一層水平桿處在同一平面上；7)水平桿及斜桿插銷安裝完成后，應(yīng)采用錘擊方法抽查插銷，連續(xù)下沉量不應(yīng)大于3mm[2]；8)可調(diào)托撐盤扣式支架頂部支撐采用Ф38mmU型可調(diào)頂托，盤扣式支撐架可調(diào)托撐距離最上面一道水平拉桿中心線的懸臂長(zhǎng)度不大于650mm，且絲桿外露長(zhǎng)度不大于400mm，可調(diào)托撐插入立桿長(zhǎng)度不小于150mm[3]；9)水平剪刀撐至架體底平面距離與水平剪刀撐間距不宜超過6m，剪刀撐寬度應(yīng)為3～5m。應(yīng)沿高度每間隔4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步距應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐；10)支撐架搭設(shè)完成后，應(yīng)檢查立桿的垂直度，偏差不應(yīng)大于支撐總高度的1/500，且不得大于50mm；11)在支撐架架體內(nèi)設(shè)置人行通道，形成專用進(jìn)出通道，通道上部放置雙層防護(hù)板；12)支撐架兩側(cè)橫向增設(shè)1.2m寬的作業(yè)架，作業(yè)層滿鋪腳手板，對(duì)腳手板進(jìn)行固定；13)作業(yè)架與支撐架同步搭設(shè)，并應(yīng)在作業(yè)架外側(cè)滿掛密目安全網(wǎng)。

3.3.5 支撐架的預(yù)壓

支撐架整體搭設(shè)完畢，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后，在正式進(jìn)行鋼筋混凝土澆筑前應(yīng)進(jìn)行堆載預(yù)壓實(shí)驗(yàn)。

1)模板拼裝完成后進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量為支撐架所承受全部荷載之和的120%；2)支撐架施加荷載和后續(xù)卸載時(shí)，應(yīng)按照對(duì)稱、分層、分級(jí)的原則進(jìn)行，嚴(yán)禁由一端向一端逐步加載或卸荷；3)支撐架預(yù)壓、卸載時(shí)應(yīng)對(duì)豎向及水平位移、基礎(chǔ)的沉降變形等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；4)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置未加載前，記錄初始值，每加載一層，監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形量，按6h/次的頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)支撐架穩(wěn)定后，方可進(jìn)行后續(xù)加載或卸載；5)支撐架的堆載預(yù)壓結(jié)束后，分析沉降量和變形量數(shù)據(jù)，判斷支撐架安全性并且根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整支撐架的預(yù)拱度和標(biāo)高。

3.4 支撐架的拆除

3.4.1 盤扣式鋼管滿堂支架的拆除

1)拆除區(qū)段沿拱圈中心縱向分兩個(gè)區(qū)段，嚴(yán)禁上下同時(shí)拆除作業(yè)。遵循先支后拆，后支先拆，自上而下，先拆非承重部位和后承重部位原則；2)松頂托，拆除頂部高度1.5m左右空間，并打磨混凝土面，漆工涂裝跟上，形成拆模-打磨修補(bǔ)、底板涂裝流水作業(yè)。拱圈下面層工序完成且驗(yàn)收合格后正式拆架；3)拆除過程中，桿件掉落可能性大，應(yīng)封閉橋下通道，在橋梁周邊設(shè)置安全警示標(biāo)志及安全防護(hù)欄桿，并且由專人值守，嚴(yán)禁非操作人員進(jìn)入拆架作業(yè)范圍；4)每個(gè)區(qū)段內(nèi)所有水平桿和剪刀撐必須隨步層拆除，同步進(jìn)行下降，不準(zhǔn)先行拆除；5)拆卸后的桿件應(yīng)采用傳遞的方式，嚴(yán)禁整體推到、拋擲等損壞桿件的行為。歸整后，由吊車吊運(yùn)至作業(yè)平臺(tái)，分類碼放，轉(zhuǎn)運(yùn)至指定地點(diǎn)。

3.4.2 梁柱式支架的拆除

對(duì)支撐架進(jìn)行拆除作業(yè)時(shí)，按照“從梁體跨中向梁端的順序”和“縱橋向?qū)ΨQ均衡、橫橋向基本同步”的原則分階段循環(huán)進(jìn)行支撐架落架。

1)貝雷梁按安裝相反順序進(jìn)行拆除作業(yè)，即由橫向兩側(cè)向中部進(jìn)行拆除，先解除貝雷梁間聯(lián)系撐及外側(cè)貝雷梁與橫梁間的限位裝置，使用汽車吊整體吊離，現(xiàn)場(chǎng)將貝類梁拆除后，由平板車轉(zhuǎn)運(yùn)出場(chǎng)地；2)支架拆除應(yīng)從頂層開始，逐層向下拆除，不得上下同時(shí)作業(yè)，拆除后的模板及支架構(gòu)配件嚴(yán)禁亂拋亂擲，避免高空墜落而發(fā)生安全事故[4]；3)拆除前應(yīng)將支架上的工具、材料、雜物清理干凈，防止高空墜物；4)禁止高空拋擲，損壞構(gòu)件，造成不必要的損失和危險(xiǎn)；5)拆除的構(gòu)配件傳遞至地面，進(jìn)行進(jìn)一步切割，分類拆除堆放，運(yùn)出施工場(chǎng)地；6)條形基礎(chǔ)應(yīng)一同拆除，并且盡可能得恢復(fù)原狀，保證河道的自然風(fēng)光。

3.5 施工安全保證措施

1)高處作業(yè)人員應(yīng)正確佩戴安全帽、安全帶和防滑鞋等勞動(dòng)防護(hù)用品，并且在工作中能夠正確佩戴使用；2)滿堂支架上下游兩側(cè)應(yīng)采用密目網(wǎng)進(jìn)行全封閉，在操作層應(yīng)搭設(shè)1.5m高度防護(hù)欄桿；3)吊裝作業(yè)前應(yīng)設(shè)置安全保護(hù)區(qū)域及警示標(biāo)識(shí)，吊裝作業(yè)時(shí)應(yīng)安排專人監(jiān)護(hù)，防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入，嚴(yán)禁任何人在吊物或起重臂下停留或通過[5]；4)桿件、鋼結(jié)構(gòu)等物資垂直運(yùn)輸過程中，不應(yīng)集中堆放，荷載不得超過設(shè)計(jì)允許荷載；5)在施工期間，需安排專職人員進(jìn)行巡查，不得私自拆除支架構(gòu)件或增加其他設(shè)備；6)鋼管立柱周圍應(yīng)設(shè)置防撞欄桿，涂上警示顏色，懸掛警示標(biāo)語(yǔ)；7)機(jī)械在支撐架下方作業(yè)時(shí)，不得在其基礎(chǔ)影響范圍內(nèi)進(jìn)行土石方作業(yè)；8)混凝土澆筑全過程，均應(yīng)對(duì)支撐架進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，若有異常，應(yīng)立即停止施工，查明原因并且妥善處理后，方可繼續(xù)進(jìn)行施工；9)作業(yè)人員上下走行通道，設(shè)置扶手及出入口安全防護(hù)，并懸掛相關(guān)安全標(biāo)識(shí)標(biāo)牌標(biāo)語(yǔ)。作業(yè)人員不得攀爬模板、腳手架等臨時(shí)設(shè)施；10)所有高空作業(yè)人員，嚴(yán)格按照高處作業(yè)規(guī)定進(jìn)行執(zhí)行，遵守安全紀(jì)律，嚴(yán)格執(zhí)行安裝拆除工藝的順序；11)如遇大風(fēng)、雨、雪等惡劣天氣應(yīng)停止拆架，夜間實(shí)施拆架，必須具備良好的照明設(shè)施方能正常作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過細(xì)致的施工安排，支撐架在枯水期結(jié)束前順利拆除，且施工過程中未發(fā)生安全質(zhì)量事故。該支撐架的搭設(shè)方案安全、經(jīng)濟(jì)、快捷，為項(xiàng)目創(chuàng)造了較為客觀的利潤(rùn)，目前該項(xiàng)目已順利竣工。該橋梁橫跨河谷，施工過程中較好的保留了自然環(huán)境，不僅改善了某大學(xué)的交通環(huán)境，而且夜晚橋梁亮化后，為周邊居民提供了很好的納涼觀景平臺(tái)，是一項(xiàng)便民工程。該項(xiàng)目的順利完成，驗(yàn)證了該支撐架的可行性。