論滿堂腳手架在現澆梁施工中的應用

羅連成

(中鐵隧道集團二處有限公司)

論滿堂腳手架在現澆梁施工中的應用

羅連成

(中鐵隧道集團二處有限公司)

介紹橋梁施工中現澆箱粱的支架選用、主要施工注意事項、計算要點及施工工藝。

橋梁;現澆箱梁;施工

1 工程概況

YK26+210仕望河大橋全橋布置為4×20 m+3×20 m預應力混凝土現澆變截面連續箱梁。橋梁的上部結構采用單箱四室斷面箱梁，梁高1.2 m，頂板厚為22 cm，底板在每一跨的厚中間段是20 cm厚，兩端是40 cm厚，腹板厚60 cm，設縱向預應力。

2 施工工藝流程

現澆梁施工采用就地搭設滿堂支架，分段綁扎鋼筋，分段、分層澆筑混凝土，其施工工藝流程如下:

地基處理→搭設支架→底模、側模加工及安裝→堆載預壓→綁扎鋼筋(底、腹板、橫梁)→安裝內模→綁扎頂板鋼筋→澆筑混凝土→預應力張拉→拆除模板和支架。

2.1 地基處理

將原地面泥土碎渣等軟弱地層進行清理，在其上鋪厚50 cm的石渣并壓實，鋪厚10 cm的石粉進行整平形成雙向橫坡，便于排水。在石粉上再鋪一層塑料布進行防水處理，并在地基兩邊預留縱向排水溝。

(1)地基承載力驗算過程

把基礎認定為剛性基礎，驗算上述方案是否滿足要求;其驗算過程如下:

①基礎頂面平均附加應力

上部荷載包括支撐體系重量、上部箱梁鋼筋混凝土重量、施工人員和機具行走運輸或堆放荷載及振搗混凝土產生的荷載等。根據本橋的結構特征，取斷面最大的第七跨為標準進行驗算，主梁每延米自重按寬度22.661 m計算。

a主梁每延米自重+擬定的模板、支架自重+施工靜荷載+混凝土澆筑的沖擊力，則:

ρ靜+ ρ動=29.17 kN/m2×23.4 m=682.6 kN/m

b每延米基礎頂面荷載

N=k1× k2(ρ動+ρ靜)=1.1 ×1.5 ×682.6=1 126.29 kN

其中:k1為不均勻系數，取為1.1;k2為安全系數為1.5。

②基礎底面附加應力計算

基礎認為是剛性，擴散角為θ=45°，則基礎的受力計算寬度

b=23.4+0.6 ×tan45°×2=24.6 m

基頂壓力視為均勻擴散;

每延米洞渣 G=23.4×0.6×2 500×10÷1 000=357.9 kN/m(洞渣的密度取2 500 kg/m3)

因此，基礎底面附加應力為:

ρ0=(N+G)/A=(1 126.29 kN/延米 ×1 m+357.9 kN/延米×1 m)÷24.6=60.33 kPa＜fk

式中:N為每延米基頂面壓力;G為每延米回填的土石方自重;A為每延米地基受力面積;fk為地基承載力標準值，砂礫層取600 kPa。

根據以上驗算，地基處理方案滿足施工要求。

2.2 搭設支架

支架采用滿堂式Ф 48 mm碗扣支架作為連續箱梁施工的支撐。支架縱向(順橋向)排距選擇0.6 m，橫向碗扣支架間距0.9 m，層間距為1.2 m。要在支柱下面鋪墊15 cm×10 cm的方木。

(1)支架方案的驗算

①現澆預應力連續梁體的自重:按鋼筋混凝土的容重r=26 kN/m3及其體積確定。

②滿堂支架的自重:只考慮現澆梁的橋墩最高高度，取11.0 m的高度進行考慮，其計算方法如下:

搭設滿堂碗扣支架現澆連續梁時，其主要荷載有以下幾種:

支架、支承架及模板荷載:

碗扣支架立桿順橋向距離按60 cm布設，橫橋向按90 cm布設，按11.0 m高計算，每一層均設水平橫桿和縱向連接桿(以20 m跨徑為例計算)°

a支架計算

順橋向排數20÷0.6+1=34排

橫橋向列數 27列，26 ×0.9=23.4＞22.661 滿足要求

總數量為:34×26=884副

根據墩高及實際地面標高，除去底托、頂托、模板、方木等可擺放9層支架(底托+頂托+模板+方木=1.15 m)°共為:884×9=7 956副

所有支架的質量:16×7 956=127 296 kg(每延米碗扣支架質量為16 kg)°

產生的力:P碗扣架=144 704×10÷1 000=1 273 kN

b連接桿計算

順橋向:20×27=540 m

橫橋向:23.4×34=796 m

按10層對應11層連接碗扣支架計算

所有連接鋼管的質量:(540+796)×11×3.97=58 343.12 kg(每米連接桿質量為 3.97 kg)°

產生的力:P連接鋼管=58 343.12×10÷1 000=583.43 kN

c頂托計算

托撐采用可調范圍為0～500 mm，每根重量為6.45 kg

所有托撐質量:884×2×6.75=11 934 kg

產生的力:P頂托=11 934×10÷1 000=119.34 kN

d方木計算

第一層方木采用10 cm×15 cm，第二層方木采用10 cm×10 cm

第一層:8 kN/m3×0.10 m ×0.15 m ×20 m ×27列 =64.8 kN(沿順橋向放在頂托上的方木)

第二層:20÷0.3=67排

8 kN/m3×0.1 m ×0.1 ×23.4 × 67=125.42 kN(橫橋向放在第一層方木上)

方木產生的力:P方木=64.8+125.42=190.22 N

e模板計算

覆膜竹膠合模板，模板厚18 mm，模板總面積1 567 m2

1 m2計算自重集度為0.14 kN/m2

拉桿、芯模支撐等按每平米10.4 kg計算

模板產生的力:P模板=(0.14+10.4×10÷1 000)×1 567=382.35 kN

支架與模板產生的力:

P1=1 273+583.43+119.34+190.22+383.35=2 548.34 kN

現澆混凝土自重產生的荷載:按有關規定采用26 kN/m3

混凝土的數量:310 m3，自重為:P2=310×26=8 060 kN

施工人員及設備荷載:P3按照有關規定采用2.5 kN/m2。

振搗混凝土產生的荷載:P4按有關規定采用2 kN/m2

傾倒混凝土產生的荷載:P5按有關規定采用2 kN/m2

每平方米總荷載:

P=(P1+P2)÷(20 ×23.4)+P4+P5+P6=(2 548.34+8 060)÷468+2.5+2+2=29.17 kN/m2

荷載主要是通過支架、枕木傳遞到地基上，下面檢算支架對地基的要求:

每根豎桿底所承受的力:

29.17 ÷［884 ÷(20 ×23.4)］=15.44 kN

每根豎桿與地面接觸的面積為:0.15 m×0.6 m(保守計算)

故要求的地基承載力為:15.44 ÷0.09=171.6 kN/m2=171.6 kPa

基底的容許承載力＞700 kPa，因此本方案可行。

3 預壓

3.1加載

現澆箱梁支架必須進行預壓，壓重為梁重的100%。支架預壓時因考慮到堆載的物品和施工過程中工人的操作誤差等因素，則取1.1的不均勻系數。

每跨用防水板橫橋向分為4個隔斷，縱橋向分2個隔斷，共計8個倉，倉內加水作預壓材料。每個倉內水的高度按梁體自重分布曲線圖變化取值，從而使預壓荷載的分布與梁體荷載的分布相吻合。

3.2 監測點布設

在堆載區設置系統測量點，其分布跨中、1/4處、1/8處、每跨兩端，每個斷面的底板邊線、底板1/4處、底板中線處各布置一個監測點，同時相應地在地基礎上設置監測點，在支架基礎上對應地再布設觀測點。

3.3 監測方法

預壓期間進行不少于每天三次的沉降觀測，預壓時間直至連續三次觀測值無變化后，支架沉降穩定，隨即卸載，應均勻卸載，卸載完成后，必須進行第二次預拱度控制測量，對底模進行高程精測，接縫必須重新處理，保證底模高程、線形與計算基本吻合。一般認定連續三天沉降不超過3 mm，即沉降已穩定。

4 模板的加工與安裝

為使梁底部光滑美觀，側膜和底模均采用1.2 m×2.4 m×18 mm厚的大塊覆模竹膠板，端模采用制作整塊定型模板。內模采用12 mm厚覆膜竹膠板進行制作。

5 鋼筋加工與安裝

工藝流程:作業準備→鋼筋配料→鋼筋下料→鋼筋加工→標識→鋼筋底板第一層、腹板鋼筋和中橫梁主筋綁扎→定位腹板預應力鋼絞線→綁扎底板第二層鋼筋和中橫梁箍筋鋼→安裝內模→綁扎翼緣板底層鋼筋→綁扎頂板底層鋼筋→定位頂板預應力鋼絞線→綁扎頂板和翼緣板頂層鋼筋→澆筑混凝土。

6 混凝土澆筑澆筑順序和方法

每一聯混凝土由下坡端往上坡端澆筑，每孔澆筑應從跨中向兩端進行，以減少由于支架下沉及混凝土收縮、徐變對結構在施工階段產生較大影響。水平分層一次澆筑完成時，第一次澆筑底板、腹板混凝土，在腹板混凝土初凝前第二次澆筑頂板混凝土，并對腹板混凝土進行二次振搗。運輸采用罐車，澆筑時用混凝土泵車泵送澆筑混凝土。

7 預應力鋼絞線

7.1 波紋管安裝

預應力管道采用內徑90 mm和內徑55 mm塑料波紋管。波紋管在安裝前應截取2～3 m進行灌水試驗，檢查有無滲漏現象，合格后方可使用。波紋管安裝嚴格按照設計要求布設，用“井”字形定位筋點焊在主筋上，定位筋基本間距直線段不大于1 m，曲線段不大于0.5 m。

7.2 預應力鋼絞線的施工

橋梁混凝土經試驗強度達到設計強度的95%，且混凝土齡期不小于10 d時，方可進行腹板預應力筋的張拉。腹板鋼束的張拉順序:N2→N3→N1，左右腹板束對稱張拉。

(1)鋼絞線的下料加工

經檢驗合格后的鋼絞線方能下料加工，下料長度按照設計圖彎道曲線要素計算確定，并考慮錨夾具、千斤頂及預留工作長度。

(2)鋼絞線的穿束

穿束方法:將鋼絞線束緊卡在推銷和小鋼管之間，鋼管外徑應比波紋管內徑小5～10 mm，先將引線(單根鋼絞線或φ10的鋼筋)穿入孔道，在另一端拉出，既完成穿束工作。

7.3 張拉機具

設計腹板束OVM-17張拉控制力為329.6 t，張拉采用YCW400B千斤頂，配50 MPa油泵;頂底板采用YCW150B千斤頂，配合50 MPa油泵。

7.4 張拉過程

(1)張拉采用兩端對稱張拉，采用應力控制方法張拉，并以伸長值進行校核。量測伸長值時應考慮錨具及構件的壓縮影響。控制張拉應力σcon=0.75fpk=1 395 MPa。在次記錄一壓力表讀數和伸長量△2。

(2)按設計規定的編號及張拉順序進行。預應力的張拉操作為:0→初應力(0.1 ～0.15σk，持荷 3 min，并量測引伸量 Δ1)→0.2σk→0.5σk→0.8σk→σcon(持荷2 min)錨固。

(3)千斤頂工作程序:安裝工作錨→穿鋼絞線至工作錨→千斤頂對中就位→張拉施加預應力→錨固→拆除千斤頂。

7.5 孔道壓漿

張拉后在24 h內必須進行壓漿，孔道壓漿順序為先下后上。

7.6 封錨

封端混凝土采用與梁體同標號混凝土，澆筑后，帶模澆水養護。

8 混凝土養護

現澆箱梁頂板采用透水土工布覆蓋養生，腹板、翼緣板采用噴淋水裝置定時養生，箱室內采用存水養護，養護時間不少于7 d。

9 滿堂腳手腳應用總結及建議

通過滿堂腳手腳在本工程的應用，結合施工及觀測資料分析，滿堂腳手架設計承載力完全滿足要求，同時由于預壓采用水壓施工節省了施工時間，確保了工期。

U445.7

C

1008-3383(2013)03-0083-02

2012-12-25

羅連成，男，四川廣元人，助理工程師，研究方向:土木工程。