跨線橋高墩現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架關鍵施工技術研究

摘要：模板支撐體系是用于在建筑施工中支撐混凝土澆筑的臨時結構系統(tǒng)，以保持構件形狀穩(wěn)定性并確保最終質量，在橋梁建設過程中起到至關重要的作用。本文旨在研究城市高墩立交橋梁現(xiàn)澆施工中盤扣式滿堂支架工藝的應用，以某項目為背景，設計計算支架系統(tǒng)，并詳細分析跨線橋高墩現(xiàn)澆連續(xù)箱梁盤扣式滿堂支架施工工藝及其關鍵環(huán)節(jié)。實踐驗證顯示，該支架系統(tǒng)在力學性能和經濟方面具備顯著優(yōu)勢，為跨線橋高墩現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架施工提供了堅實基礎。

關鍵詞：城市橋梁工程；現(xiàn)澆連續(xù)箱梁；盤扣式滿堂支架施工；技術研究

中圖分類號：TU111.4" "文獻標識碼：A" "文章編號：２０９６-2118（2024）04-0043-04

Research on Key Construction Technology of Cast-in-Place Continuous

Box Girder Support for High Pier of Overpass Bridge

ZHU Lin

（CCCC Construction Group Co.，Ltd.，Beijing 100010，China）

Abstract：Formwork support system is a temporary structural system used to support concrete placement in building construction，to maintain components shape stability and ensure final quality，it plays a vital role in the process of bridge construction.The purpose of this paper is to study the application of tray buckle full hall support technology in cast-in-place construction of urban high pier overpass bridge，in the context of a project，the support system is designed and calculated，and the construction technology and key links of tray buckle full hall support for cast-in-place continuous box girder of high-pier overpass bridge are analyzed in detail.The practical verification shows that the support system has significant advantages in mechanical properties and economy，and provides a strong foundation for the construction of cast-in-place continuous box girder support for high piers of cross-line bridges.

Keywords：urban bridge engineering；cast-in-place continuous box girder；tray buckle type full hall support construction；technical research

0 引言

橋梁現(xiàn)澆箱梁施工中，模板支撐體系作為整個現(xiàn)澆箱梁施工過程中的危險性較大的一個工程部分，其結構的安全性關系到整個橋梁建設的質量和安全[1-2]。保證模板鋼管支撐體系施工安全對建設工程順利完成至關重要。盤扣式滿堂支架施工技術具有施工簡單可靠、適應能力強、材料設備多次周轉等優(yōu)點，尤其是在高墩柱的條件下，合理選擇支架變得尤為重要[3]。合理選擇支架可以確保工程的進度、質量、安全和效益[4]。

1 工程概況

為了開展跨線橋高墩現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架關鍵施工技術研究，本文以?？谑行阌^(qū)長天路南延線二標項目為工程背景，該工程包括椰海大道跨線橋工程及長天路南延長線新建工程。項目起點位于永萬西路延長線，線路由北向南布線，終點位于長天互通立交分界點。線路起止點樁號為ZBK0+000～ZBK3+200，全長3.2 km。采用雙向4車道城市主干路設計標準，設計時速為60 km/h。其中椰海大道跨線橋路線長約801.25 m；長天路南延長線新建工程路線長約2 398.75 m。圖1為長天路南延線現(xiàn)場施工示意圖，圖2為椰海大道跨線橋主體完工圖。

2 支架的結構特點

傳統(tǒng)碗口式腳手架采用1.48 mm×3.5 mm的Q235鋼管，節(jié)間距通常為60 cm。然而，在經濟和結構安全性等方面存在一定的局限性。因此為了解決這些問題并確保結構的安全性和經濟的合理性，研發(fā)新型支架具有重要的理論和實踐意義。在該項目中，采用了創(chuàng)新的盤扣式滿堂支架（見圖3），現(xiàn)澆連續(xù)箱梁盤扣式滿堂支架系統(tǒng)選用48.3 mm×3.2 mm的Q355鋼管，并且桿件節(jié)間距最大可達到180 cm。與傳統(tǒng)碗口式腳手架相比，該支架在材料和結構形式上有較大差異，這一創(chuàng)新設計將對工程的實際施工產生積極影響。

3 支架的受力分析

3.1 荷載分析

支架所受荷載主要包括箱梁自重、模板所受的側向壓力荷載以及風荷載。其中，箱梁自重荷載在橫梁實心段與腹板段取值均為45 kN/m3。模板所受的最大側向壓力與模板自重、混凝土自重、振搗混凝土產生的荷載、支撐間距以及施工臺面寬度等5個參數(shù)有關，其計算公式如下：

最大側壓力=（模板自重+混凝土自重+振搗產生荷載）×（支撐間距/施工臺面寬度）（1）

式（1）中：模板自重與混凝土自重均為0.75 kN/m3；振搗產生荷載為2 kN/m3，支撐間距為支架的橫向間距，m；施工臺面寬度為橋面板寬度，m。擬建項目場區(qū)屬熱帶海洋性季風氣候，每年7月—10月為臺風盛行季節(jié)，當?shù)氐娘L力風級取決于受臺風的影響程度。因此，工程項目在建設過程中，還需要綜合考慮風荷載的影響。

3.2 支架驗算

盤扣式滿堂支架與傳統(tǒng)碗口式支架在構造和材料上存在較大的差異。盤扣式滿堂支架采用可拼接式雙U型鋼模型，其中轉角底部可進行鎖緊連接，并且整根底模U型鋼是連續(xù)緊密連接，確保底部模型不會外移。同時，可調支撐鋼和兩對對拉螺栓被放置在模型外側，以防止模型的外移。荷載首先作用在底模板上，然后按照“底模→縱向方木→U型鋼→碗扣支架→基礎”的傳力順序傳遞。

為確保結構的安全性和使用性，在32 m高度最不利情況下，需要對立桿進行驗算，作為軸向受力構件。盤扣式滿堂支架DURALOK支撐系統(tǒng)中，立桿選用規(guī)格為Q355鋼管，回轉半徑i=1.598 cm。根據《鋼結構通用規(guī)范》（GB 55006—2021），Q355鋼管的折減系數(shù)為0.623。按照立桿穩(wěn)定條件驗算其結果見表1。

由表1可知：立桿的安全系數(shù)均＞1.5，表明立桿具備較強的安全穩(wěn)定性。同時，由于橋面距地面較高，立桿作為支架系統(tǒng)的重要承載構件，除了承受來自上部的軸向荷載之外，還需要考慮風荷載的影響。因此，在考慮風荷載的情況下，立桿處于壓彎狀態(tài)。

經過計算，立桿所受應力為204.83 MPa，＜300 MPa的允許應力，滿足要求。因此可以得出結論，在風荷載的作用下，立桿仍能滿足結構安全的要求。

4 分析施工工藝要點

4.1 處理地基

1） 清理干凈箱梁下方松軟土層，在回填施工時，使用承載力比較強的土壤，地基的承載能力得到了根本性的提升。在回填施工時，采取設置橫坡的方式，確保坡度能夠被控制在2%以內，使得雨水等能夠被及時地排除干凈，并避免積水導致地基松軟問題。如果縱向坡度較大，可通過設置臺階來平整底托支墊，并對縱向坡度進行分段管理，從而提高整個工程項目的施工質量和效率。

2） 將排水溝設置在便道側，以避免雨水等流向支架區(qū)域，從而有效解決支架下沉問題。通過設置水溝，可以有效控制水位標高，并及時排出支架區(qū)域的水流，顯著提升了支架的穩(wěn)定性，將施工風險問題發(fā)生的概率降至最低。

3） 在設置支架基礎的地基承載力時，要依托地質情況和設計標準，確保各項指標達標。在施工之前，需清理干凈地面表層雜質，確?；A層面的純凈度合格。在構建基礎層時，需使用素土分層碾壓回填施工的辦法，使得地基表層的穩(wěn)定性和均勻性得到保證，同時也會使地基的承載能力得到不斷提升。在檢測地基承載能力時，使用的主要方法為動力觸探法，準確獲取地基承載力信息，并可及時發(fā)現(xiàn)不合格的位置。在處理承載力不合格的位置時，主要采用片石換填法進行處理。通過使用片石換填法，可以最大程度提升地基的承載力和穩(wěn)定性，使其與設計標準相一致。在壓實支架基礎時，使用的主要方法為寬填筑法，需要比支架搭設寬度再增加2 m左右，基礎的承載力和穩(wěn)定性隨之升高，從而使得支架的穩(wěn)定性也得到保證。

4） 在支架基礎施工過程中，應將地面混凝土硬化工作放在核心位置上。地面混凝土硬化層厚度需達到20 cm以上，硬化范圍比支架搭設寬度再增加1.5 m以上。地面混凝土承載力提升以后，支架的基礎會變得更加牢固。地基高度需超出四周地面約0.2 m，以將雨水等給地基造成的侵蝕控制在最低限度，并確保地基能夠發(fā)揮應有的作用。

5） 做好臨時排水溝設置工作，在硬化場兩側挖掘臨時性排水溝，排水溝的標準設置為30 cm×30 cm，及時將積水全部排除干凈，使得支架的穩(wěn)定性得以保證。地基上出現(xiàn)積水后，排水溝能夠及時發(fā)揮自身作用，從而保證了地基的安全性。排水溝的設置，應全面考慮使其能夠及時將積水排除干凈，避免積水對地基穩(wěn)定性造成影響。在排水溝施工結束后，應將溝中存留的所有雜物清理干凈，確保沒有任何雜物存在，以防止對后續(xù)排水造成不利影響。排水溝出口位置應與城市排水系統(tǒng)連接起來，確保及時排除所有積水，使地基始終保持在良好運行狀態(tài)，避免任何損害。

4.2 搭設支架

1） 在設置盤扣式滿堂支架時，其搭設高度需依托板底標高和地面高程進行合理化設置。搭設支架時，主要采用滿堂支架式，將主龍骨、次龍骨和模板依次放置在頂托表面上。確定支架搭設高度時，需要事先確定好板底標高。板底標高是指地面與板頂面間的垂直距離，在排水需求和設計要求的基礎上進行合理化設置。根據現(xiàn)場勘察數(shù)據信息和設計圖紙信息來確定板底標高。結合板底標高和地面高程對支架搭設高度進行科學計算。支架高度要滿足主龍骨、次龍骨和模板的安裝需求，保證板頂標高符合設計要求。在搭設支架時，需要有效控制其高度以確保安全性和穩(wěn)定性。

2） 在搭設支架前，應根據實驗室所得數(shù)據信息進行原地面地基承載力測試，以確保地基承載力與支架設置要求保持一致。如果原地面地基承載力無法達到支架設計標準，需采用換填的方法進行處理，在換填施工時使用片石完成相關任務。通過換填片石后，地基的承載力將發(fā)生根本性改變，使得支架能夠發(fā)揮最佳水平。確定換填片石的深度時應以承載力檢驗深度為依據，并結合工程相關規(guī)范和設計標準來確定。

3） 搭設支架施工任務完成后，需要高效管理集中荷載的大小和位置，以確保支架系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。對集中荷載的大小要給予高度關注，將局部荷載或單點荷載施加到支架上，該荷載必須滿足相關規(guī)范和設計標準。當承載力超出支架受力范圍時，支架會發(fā)生變形，并且其穩(wěn)定性也會受到不同程度的影響。集中荷載應該均勻分布，避免過于集中在某一位置，以防止應力全部集中在一個點上。如果荷載過于集中在某一區(qū)域或者某個點上，支架就會發(fā)生變形甚至被損壞。在搭設和使用支撐體系時，需要對堆載集中的問題進行有效回避。集中堆載指將堆載比較大的物體集中堆放在支架某處，從而導致局部荷載過于集中，對支架系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性造成不同程度的影響。盤扣式麻糖支架搭設的相關信息見表2。

4.3 拆除支架

拆除支架和模板前，確保預應力管道壓漿漿體強度能夠達到設計標準，嚴格按照以下標準操作。

1） 在拆除支架時，遵循的施工順序從上而下。先拆除后搭設的支架和模板，再拆除先搭設的支架和模板，可以顯著提高整體拆除過程的安全性。

2） 拆架操作應按照相關施工標準進行，逐漸從跨中向兩端支點進行拆除，且不能在同一平面上進行。

3） 經過合理調節(jié)頂托位置，精確拆除頂托方木和模板，以確保相關施工任務有序進行。

4） 模板拆除施工應根據現(xiàn)場具體情況進行合理設置，如果過早拆除模板，將給施工帶來麻煩。

5） 在拆除支架前，要進行觀測點的設置工作，并準確測量標高。觀測點應設置在梁頂位置，在拆除前對標高進行測量，有效觀測標高變化情況。同時安排專人在梁底負責安全指揮工作，一旦發(fā)現(xiàn)異常問題，及時停止拆除工作，以防止出現(xiàn)安全事故問題。

6） 在拆除過程中，一旦出現(xiàn)異常情況，應立即停止施工，并找到出現(xiàn)問題原因，制定有效解決措施。在拆除施工時，如果有梁體沉降等異常情況發(fā)生，則必須立即停止拆除工作，并在解決問題后方可繼續(xù)施工。

5 結語

該工程項目中主梁使用的是16MN鋼材（碳錳鋼），與普通Q235碗口支架比較，其強度更高。經過全面的測算后發(fā)現(xiàn)，滿堂支架體系具有較高的安全性和承載能力，并且節(jié)間間距也能滿足最大施工要求，從而將節(jié)點數(shù)量控制到最少，將支架材料用量降至最低。在支架材料選擇上采用了內外鍍鋅處理技術，以避免損壞或變形的問題出現(xiàn)，并將整個工程項目的施工風險系數(shù)降至最低，同時縮短了腳手架搭建和拆除的時間，確保整個工程項目的經濟收益和施工速度。

參 考 文 獻

[1]韓勇.超高墩大跨徑連續(xù)剛構豎向預應力施工技術淺析[J].湖南交通科技，2013，39（4）：83-85.

[2]張理遠.高墩連續(xù)箱梁跨越高速鐵路現(xiàn)澆支架設計[J].鐵道建筑技術，2015（S1）：103-107.

[3]張永強.高架橋現(xiàn)澆箱梁施工工藝以及質量控制分析[J].中國住宅設施，2023（1）：121-123.

[4]李俊高.高墩大跨徑現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工技術[J].交通世界，2022（26）：110-112.

編輯：劉 巖