承插型盤扣式鋼管支架在現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用

吳海軍

(漳州市通順交通建設(shè)有限公司， 漳州 363000)

以往現(xiàn)澆混凝土箱梁施工常用碗扣式鋼管腳手架。 碗扣式腳手架僅有橫桿及立桿，構(gòu)造加固措施只能采用剪刀撐等，支架的節(jié)點(diǎn)抗扭能力不足，結(jié)構(gòu)間穩(wěn)定度也較為不足，而且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，現(xiàn)場檢查人員檢查上碗扣時不能僅憑肉眼進(jìn)行觀察，增加了檢查難度。 隨著科技的發(fā)展進(jìn)步， 新型的盤扣式鋼管腳手架憑借穩(wěn)定性及安全性更加優(yōu)越的特點(diǎn)， 逐漸被應(yīng)用到現(xiàn)澆箱梁施工中。 本文結(jié)合漳州市東環(huán)城路跨迎賓路互通主線橋現(xiàn)澆箱梁施工，從地基處理、支架搭設(shè)、壓載試驗(yàn)3個方面介紹承插型盤扣式鋼管支架的設(shè)計與施工要點(diǎn)，以供同類工程參考。

1 工程概況

漳州市東環(huán)城路跨迎賓路互通主線橋上部采用等截面預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁和全焊接等高度簡支鋼箱梁結(jié)構(gòu)。 主線橋現(xiàn)澆混凝土箱梁共九聯(lián)30 跨，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)形式為單箱六室截面， 標(biāo)準(zhǔn)段橋面寬34 m，底板寬27.2 m，箱室最大凈距3.7 m，梁高2.0 m，頂、底板厚25 cm，腹板厚50 cm；端橫梁寬1.8 m，中橫梁寬2.5 m。橋面橫坡通過半幅斷面繞路線中心線旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。

2 支架方案的選擇

(1)根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮施工質(zhì)量、支架基礎(chǔ)安全、施工成本及工期等因素，擬定搭設(shè)高度在12 m以內(nèi)無軟弱下臥層的滿堂支架，搭設(shè)高度在12 m 以上及墩間有軟弱下臥層的采用鋼管立柱加貝雷梁支架。 本互通主線橋現(xiàn)澆箱梁施工結(jié)合水文地質(zhì)、跨徑、結(jié)構(gòu)形式、搭設(shè)高度等情況采用支架方案見表1。

(2)支架各種構(gòu)配桿件的材質(zhì)、型號規(guī)格及物理特性見表2。

表1 現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)及支架方案選擇匯總表

表2 構(gòu)配件的材質(zhì)及規(guī)格

3 基底處理

主線橋下為地面輔道， 按路基設(shè)計要求填筑至路床修整壓實(shí)， 再填筑15cm 砂碎石用18t 振動壓路機(jī)壓實(shí)，然后在砂碎石墊層上澆筑15cm 厚C20 混凝土面層。

為避免處理好的地基受水浸泡造成不均勻沉降，混凝土基礎(chǔ)頂面設(shè)置1.0%排水橫坡，并在基礎(chǔ)四周設(shè)置排水明溝，保證將地面水能順利排入城市排水系統(tǒng)內(nèi)。

4 支架設(shè)計

4.1 設(shè)計計算方法

木質(zhì)材料、 盤扣鋼管等成品構(gòu)件采用容許應(yīng)力法設(shè)計計算。

4.2 立桿承載力計算

以最不利工況中腹板為例， 腹板下立桿橫向間距Li=90 cm，縱向間距Le=120 cm，單根立桿承載的面積S=1.08 m2，根據(jù)《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》JGJ231-2010 及 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012 的規(guī)定，荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算如下：

(1)模板及主次龍骨自重

G1=1.00 kN/m2×1.08 m2=1.08 kN

(2)支撐架體自重

(3)鋼筋及砼自重

G3=26 kN/m3×1.08 m2×2 m=56.16 kN

(4)施工人員及設(shè)備荷載

Q1=3.00 kN/m2×1.08 m2=3.24 kN

(5)振搗荷載

Q2=2.00 kN/m2×1.08 m2=2.16 kN

(6)風(fēng)荷載

①風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：

wk=μzμsw0=0.82×1.0×0.5=0.41 kN/m2

②風(fēng)荷載作用下立桿荷載：

Q3=0.41×1.2×1.5=0.74 kN

③立桿段風(fēng)荷載作用彎矩設(shè)計值：

(7)支架單立桿軸力設(shè)計值計算

①不組合風(fēng)荷載時

N=1.2×(G1+G2+G3)+1.4×(Q1+Q2)=77.42 kN

②組合風(fēng)荷載時

N=1.2×(G1+G2+G3)+0.9×1.4×(Q1+Q2+Q3)=77.60 kN

(8)立桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算

①組合風(fēng)荷載時立桿穩(wěn)定性

②不組合風(fēng)荷載立桿穩(wěn)定性

經(jīng)驗(yàn)算可知， 立桿穩(wěn)定性在不組合和組合風(fēng)荷載的情況下均滿足要求。

4.3 支架布設(shè)

(1)支架自下而上設(shè)置：基礎(chǔ)墊層(混凝土滿鋪)→方木→盤扣式支架可調(diào)底座→盤扣式支架鋼管立桿→盤扣式支架可調(diào)托座→150H 型鋼橫分配梁→10# 槽鋼和10 cm×10 cm 方木縱向分配楞梁→膠合板底模， 構(gòu)成支架體系。

(2)支架平面布置：端橫梁(包括連續(xù)墩中橫梁)立桿間距90 cm×90 cm (橫橋向×順橋向)， 腹板部位立桿間距90 cm×120 cm (橫橋向×順橋向)， 箱室部位立桿間距150 cm×120 cm (橫橋向×順橋向)， 翼板部位立桿間距150 cm×120 cm(橫橋向×順橋向)，立桿步距為150 cm。架體整體效果如圖1 所示，盤扣節(jié)點(diǎn)效果見圖2。

圖1 架體效果圖

圖2 支架盤扣節(jié)點(diǎn)

(3)模板支架設(shè)置掃地水平桿，作為掃地桿的水平桿離地高度小于550 mm，可調(diào)底座調(diào)節(jié)螺母離地高度不得大于300 mm。 當(dāng)搭設(shè)高度超過8 m 的滿堂支架時，豎向斜桿應(yīng)滿布設(shè)置，水平桿的步距不得大于150 cm，沿高度每隔5 個節(jié)段設(shè)置水平層斜桿或扣件式鋼管剪刀撐。 架體最頂層的水平桿步距應(yīng)比標(biāo)準(zhǔn)步距縮小一個盤扣間距。

(4)施工人員上下通道：在每一聯(lián)兩端設(shè)上橋梯道，通道與箱梁支架分開搭設(shè)，并確保爬梯的搭設(shè)穩(wěn)固與安全。爬梯搭設(shè)自上而下成Z 字型，每200 cm 高設(shè)一個休息平臺。 通道立桿采用盤扣式鋼管， 踏步采用成品式防滑鋼板。 梯道兩側(cè)加綠網(wǎng)。

(5)操作平臺：在翼板兩側(cè)向外各延伸安裝一排90 cm寬支架， 上鋪腳手板作為操作平臺， 平臺外側(cè)搭設(shè)高150 cm 防護(hù)欄并懸掛綠網(wǎng)。

5 支架預(yù)壓及觀測

5.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

支架搭設(shè)完畢后進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)， 以檢驗(yàn)支架及地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形。

5.2 試驗(yàn)方法

5.2.1 材料選取

預(yù)壓材料采用混凝土預(yù)制塊板， 規(guī)格尺寸以2000 mm×1000 mm×300 mm 和2000 mmm×500 mm×500 mm 為主。

5.2.2 測點(diǎn)布置及測量方法

(1)為了更好地體現(xiàn)觀測效果，使預(yù)壓效果能代表全橋的情況，選擇第五聯(lián)第一跨31 m 做為預(yù)壓跨，可以很好地代表整橋的情況。

(2)按照支架方案搭設(shè)盤扣式鋼管支架，支架頂利用頂托按設(shè)計梁體標(biāo)高調(diào)平， 用吊車吊放材料對支架進(jìn)行預(yù)壓，要求預(yù)制塊對稱堆放整齊，注意留出標(biāo)高觀測點(diǎn)位置。 沿梁跨結(jié)構(gòu)縱向每隔1/4 跨徑布置一個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面上的監(jiān)測點(diǎn)位于腹板下并應(yīng)對稱布置， 每個斷面7 個測點(diǎn)。 支架沉降監(jiān)測點(diǎn)在支架頂部和底部對應(yīng)位置上分別布置(圖3)。

圖3 沉降觀測點(diǎn)布置示意

(3)成立觀測小組負(fù)責(zé)觀測，觀測精度按4 等水準(zhǔn)測量控制。

5.2.3 荷載堆載及卸載

按照腹板、箱室、橫梁將梁體劃分為3 個預(yù)壓單元，每個預(yù)壓單元按該單元自重的110%對支架施加荷載，以達(dá)到預(yù)壓效果。 支架預(yù)壓按預(yù)壓單元荷載分3 級進(jìn)行加載，分別為60%、80%、100%。 每級加載完，先停止下一級加載，并每間隔12 h 對支架沉降量進(jìn)行監(jiān)測。 當(dāng)支架頂部監(jiān)測點(diǎn)12 h 的沉降量平均值小于2 mm 時， 可進(jìn)行下一級加載。 堆載所用的荷載需采用25 t 汽車吊運(yùn)至箱梁模板上，但必須保證下放荷載時要輕放，不得沖撞底模，為防止預(yù)壓塊損壞底板模板，在模板上先鋪一層舊模板，并按照荷載配重圖均勻分層加載， 吊車將荷載運(yùn)至底模上不得在同一處出現(xiàn)集中堆載。支架預(yù)壓可一次卸載，但應(yīng)對稱、均衡、同步作業(yè)。

5.3 觀測要求

在加載前觀測測點(diǎn)的初始標(biāo)高，并記錄下來，每級加載同時進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的沉降觀測， 滿足要求時方可進(jìn)行下一級加載。 滿載后每間隔24 h 應(yīng)監(jiān)測一次并記錄各監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)高， 當(dāng)各監(jiān)測點(diǎn)最初24 h 的沉降量平均值小于1 mm 或最初72 h 的沉降量小于平均值小于5 mm 時，可進(jìn)行支架卸載。 卸載6 h 后，再觀測監(jiān)測點(diǎn)的標(biāo)高，算出支架的彈性和非彈性變形量。

5.4 數(shù)據(jù)整理

根據(jù)試驗(yàn)所測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 對本工程所設(shè)計的預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁模板支架進(jìn)行混凝土澆筑時產(chǎn)生的變形進(jìn)行有效控制。 可依據(jù)變形量調(diào)整箱梁的底標(biāo)高，實(shí)現(xiàn)混凝土澆筑完成后能達(dá)到設(shè)計所要求的梁底標(biāo)高。 如發(fā)現(xiàn)立桿下沉比較明顯，需對地基處理進(jìn)行加強(qiáng)，同時在立桿增加墊塊的厚度以及面積等有效措施來保證。

6 施工注意事項(xiàng)

(1)各種桿件拼裝前必須認(rèn)真仔細(xì)地檢查每個桿件和扣件的完好性，對有損傷、變形等不合格的桿件和扣件堅決杜絕使用；

(2)采用全站儀在支架基底上進(jìn)行放樣，按支架設(shè)計圖測放出立桿的位置控制點(diǎn)，支架長度、寬度、布設(shè)間距等必須滿足支架設(shè)計施工圖要求；

(3)支架搭設(shè)過程中不得隨意改變原設(shè)計、減少材料使用量、配件使用量或卸載。節(jié)點(diǎn)搭設(shè)不得混亂、顛倒?，F(xiàn)場確實(shí)需要改變搭設(shè)方式時， 必須經(jīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或支架設(shè)計人員認(rèn)可；

(4)支架搭設(shè)完成后混凝土澆筑前應(yīng)由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織模板支架設(shè)計及管理人員進(jìn)行驗(yàn)收， 符合專項(xiàng)施工方案后方可澆筑混凝土；

(5)支架拆除遵循先支后拆，后支先拆，從上而下的原則，不得上下雙層作業(yè)。拆除的腳手架用人工傳遞或吊機(jī)吊送，嚴(yán)禁隨意拋扔。

7 結(jié)語

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架的設(shè)計與施工是整個現(xiàn)澆箱梁施工的一個非常重要的、基礎(chǔ)性的工藝環(huán)節(jié)。地基的承載力是否滿足要求，強(qiáng)度和穩(wěn)定性是否符合要求，支架壓載試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、真實(shí)，這些環(huán)節(jié)將直接影響到施工安全和工程質(zhì)量。經(jīng)觀測，盤扣式支架在預(yù)壓及混凝土澆筑期間，基礎(chǔ)和架體總沉降量均小于3 mm，且未發(fā)現(xiàn)桿件歪斜變形現(xiàn)象。經(jīng)濟(jì)效益方面，每聯(lián)箱梁承插型盤扣式腳手架比扣件式腳手架進(jìn)度加快15 d，人工成本節(jié)約15%，且有提高的空間。

盤扣式腳手架具有承載力更大、 功能性強(qiáng)、 安全可靠、維修少、運(yùn)輸方便、裝修便捷、省時省料、外形美觀、施工技術(shù)要求低等多種優(yōu)點(diǎn)， 是目前橋梁上部現(xiàn)澆連續(xù)箱梁推廣使用且應(yīng)用較多的一種支撐體系。 漳州市東環(huán)城路跨迎賓路互通主線橋現(xiàn)澆箱梁施工應(yīng)用承插型盤扣式鋼管支架法的成功案例， 可為同類型橋跨結(jié)構(gòu)施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。