津秦客運專線簡支箱梁支架現澆施工方案比較

趙成貴

(中鐵大橋局股份有限公司，南京 210031)

1 概述

我國客運專線鐵路簡支梁標準跨徑絕大多數為31.5、23.5 m，主要采用預制、架設的施工方法，但由于受地形、特殊橋跨或運架設備限界等限制，局部區段簡支梁需要采用現場澆筑的方法施工。現場澆筑的方法有多種，當橋跨數量較多且相對較為集中時，又以采用移動模架現澆為主要考慮方案。

當橋跨數量較少、不連續布置且中間間隔移動模架過孔困難的橋式，或因拆遷等原因不能從一端往另一端逐孔施工時，以及異形梁等，往往需要采用支架法現澆。根據地質條件和橋梁高度、橋下是否有水、通行需要等，現澆支架往往又分為墩梁式支架和滿堂支架［1］。以31.5 m跨為例，墩梁式支架一般采用鋼管樁作為支墩，貝雷梁為縱梁，滿堂支架則主要是碗扣式支架為主。

下面以津秦鐵路客運專線豐南跨津山鐵路特大橋施工為例，介紹幾種支架法現澆施工簡支箱梁方案，以及各方案的特點及適用條件。

2 施工總體方案

2.1 2支點雙層貝雷梁支架

支架采用兩端在承臺上安裝鋼管樁和橫向分配梁，搭設雙層貝雷梁支承模板，實現對混凝土箱梁原位現澆。該方案具有支架搭設快捷，不需另外進行地基處理，操作方便、占用施工場地少、節約支架設備投資及縮短工期等特點。

箱梁現澆支架自下而上由鋼管立柱→落梁砂箱→樁頂分配梁→貝雷梁→底模分配梁→底模→側模支架等組成［2］，支架布置如圖1所示。

圖1 2支點雙層貝雷梁支架布置(單位:mm)

2.2 4支點單層貝雷梁支架

為了縮小支架貝雷梁跨度，降低支架撓度，除箱梁現澆支架采用兩端在承臺上安裝鋼管樁和橫向分配梁作為支點外，再在跨中設置支墩，變支架1跨為2跨或3跨，實現對混凝土箱梁原位現澆。該方案與2支點支架方案相比較，除支墩搭設增加工程量外，因貝雷梁由雙層減少為單層，橫向片數也相對減少，支架數量更少，搭設更快捷，但需預先加固處理中支墩處地基。

現澆支架自下而上組成與雙層貝雷梁支架相同，4支點單層貝雷梁支架布置如圖2所示。

圖2 4支點單層貝雷梁支架布置(單位:mm)

2.3 碗扣支架

碗扣支架均采用外徑φ48 mm標準桿件進行組裝，每根立桿下端均設定型鐵盤支座和底托，立桿頂端安裝可調式U形支托，頂、底托可調范圍為5～200 mm，支架立面縱、橫向及水平方案斜向剪刀撐鋼管通過扣件與碗扣支架連接形成整體［3］，支架橫斷面布置如圖3所示。

圖3 碗扣支架斷面(單位:mm)

碗扣鋼管的整體穩定性是由基礎的不均勻沉降、支架結構的穩定性控制。橫橋向按照支架的拼裝要求，嚴格控制豎桿的垂直度以及掃地桿和剪力撐的數量和間距。順橋向支架和墩身連接，以抵消順橋向的水平力。

3 各支架結構及比較

3.1 2支點雙層貝雷梁支架

雙層貝雷梁支架主要采用在承臺上設置鋼管立柱支承貝雷梁，箱梁底模置于貝雷梁上橫向分配梁上。

3.1.1 鋼管立柱

鋼管立柱起著將支架荷載和施工工作荷載傳到基礎的作用，CRTSⅡ型板式無砟軌道跨徑31.5 m的雙線鐵路簡支箱梁重約8 300 kN，根據承臺及箱梁底板寬度尺寸，鋼管柱每排設置4根，規格一般為 φ800 mm。鋼管立柱柱頂設置分配梁共同受力，鋼管立柱間設置剪刀撐及連接系，根據墩身高度，墩高較高時，鋼管柱需與墩身作附著連接以增加順橋向穩定。

鋼管立柱頂設置砂箱，作為支架拆除卸落架裝置［2］，砂箱頂面找平后安裝橫向分配梁，支架兩端鋼管柱下部支承在承臺上。

3.1.2 分配梁

鋼管立柱柱頂分配梁起著將支架荷載和施工工作荷載分配到φ800 mm鋼管立柱上。柱頂分配梁采用2根I56b型鋼，型鋼用綴板并焊連成整體，安裝分配梁時鋼管柱上砂箱頂面需調整在同一水平面，并設置限位和固定裝置。

3.1.3 貝雷梁

現澆支架主梁由兩層疊合在一起的貝雷梁組成，上、下兩層貝雷梁之間采用弦桿螺栓連接，用于承受制梁時的施工載荷，完成簡支箱梁的澆筑。按跨度為27.0 m計，為控制跨中撓度，經計算雙層貝雷梁橫向需設置26片，貝雷梁橫向間采用水平支撐架及豎向支撐架連接，以增強自身側向穩定和抗扭能力［4］。根據設計的橫向間距，有標準支撐架和非標支撐架，標準間距一般有450、900 mm兩種，非標準間距的支撐架一般需要工地現制。貝雷梁安裝就位后，在柱頂分配梁上焊接擋塊將各組貝雷梁固定。

3.1.4 底模分配梁

現澆支架箱梁底模分配梁采用I14型鋼，通過U形螺栓與貝雷梁牢固連接。

3.1.5 翼緣支架鋼管

箱梁翼緣支架搭設于貝雷梁平臺上，采用φ48 mm×3.5 mm鋼管，支架鋼管要符合規范要求，搭設間距按設計圖紙布置，一般縱橋向間距為600 mm或900 mm。

3.2 4支點單層貝雷梁支架

3.2.1 鋼管立柱及中支墩基礎

4支點單層貝雷梁支架兩端支點及鋼管柱與2支點雙層貝雷梁支架相同，并在跨度中間設置2排鋼管柱支墩，中間鋼管柱支墩基礎根據地質條件選用打入樁或擴大基礎。增加了中間2個支墩，支墩每排鋼管樁數量可由4根調整為3根，為落架需要，中間支墩鋼管柱頂同樣要設置落架用砂箱。

3.2.2 單層貝雷梁支架

4支點支架橫向共由14片單層貝雷梁組成，各組之間按照設計間距分別由不同規格橫向連接系連接成整體，除貝雷梁為單層外，其貝雷梁頂面底模橫向分配梁、底模以及側模支架均與雙層貝雷梁相同。

單層貝雷梁跨度減少后，跨中撓度明顯減小，預拱度設置調整工程量也大大減小，底模平整度控制簡單、方便［5］。

3.2.3 2種貝雷梁支架工程量比較

結合津秦鐵路墩身寬度2.3 m雙線流線形橋墩，一般承臺尺寸10.4 m×7.1 m，一般采用簡支梁橋墩基礎，以跨徑31.5 m整孔簡支箱梁現澆支架為例，主要工程量見表1。

表1 31.5 m跨墩梁式支架數量

與2支點支架相比，4支點支架貝雷梁數量減少到不到1/3，因在跨中增加布置了2個支點，需要對地基進行處理，當地質條件較好基礎處理工程量不大時，與2支點方案比較，具有較明顯的優越性。

3.3 碗扣式支架

3.3.1 地基處理

先用推土機將表層耕植土清除推平后碾壓實，再在其上填筑厚300 mm的砂土，并選擇最佳含水量時用振動壓路機進行輾壓，輾壓次數不少于3遍，然后在處理好的土層上鋪設200 mm碎石，采用人工鋪平，用振動壓路機進行輾壓。在碎石層上按照安裝滿堂支架腳手鋼管立桿所對應的位置鋪設枕木，若在碎石墊層上澆筑地坪混凝土，可不設置枕木，底板范圍內地坪混凝土厚度不宜小于150 mm。

為避免處理好的地基受水浸泡，在兩側開挖斷面為300 mm×300 mm的排水溝，排水溝分段開挖形成坡度，低點開挖集水坑［6］。

3.3.2 支架安裝

支架采用“碗扣”式滿堂腳手架，其結構形式為:縱向立桿間距為900 mm，橫向箱梁腹板所對應的位置立桿間距按300 mm布置，翼緣外側2排按900 mm布置，其余按600 mm左右間距布置，在高度方向每間隔1.2 m設置1排縱、橫向聯接腳手鋼管，使所有立桿聯成整體，為確保支架的整體穩定性，每4～6排縱、橫向立桿設置1道剪刀斜撐。

碗扣支架鋼管安裝好后，在可調頂托上鋪設I14型鋼，箱梁底板下方的I14型鋼橫向布置，長6 m和13 m兩種，間距為0.6 m交錯布置。

3.3.3 支架工程量

鋼管規格為φ48 mm×3.5 mm，除底、頂托范圍內按相關結構穩定等要求設置掃地桿、剪刀撐外，中間段一般按每1.2 m間距設置橫桿，每3.0～4.5 m設置1道水平剪刀撐［7］，表2為現澆高度約為9 m時支架工程量。

表2 31.5 m跨現澆支架數量(按凈空高度9.0 m計)

3.4 比較分析

(1)總體上墩梁式支架受力明確，搭設、拆除快捷，其中2支點支架充分利用橋梁承臺正式結構作為支柱基礎，基礎處理工程量最省，但貝雷梁跨度大，撓度大，底模設置反拱時調整工作量相對較大。

(2)4支點支架因增加了2個支點，貝雷梁跨度由1跨簡支狀態變為3跨連續結構，貝雷梁減為單層，同時橫向片數也相應減少，撓度相對也小，底模預拱、反拱調整工作量少，但因中間臨時支墩承擔較大荷載，需要對地基進行處理，本工程為鋼筋混凝土擴大基礎，因不能周轉倒用，基礎處理工程量相對較大。

(3)采用4支點方案時，在進行鉆孔樁施工時泥漿池布置要考慮避開臨時支墩基礎位置，以減少后期中支墩基礎處理工程量。

(4)碗扣式支架荷載分散在較大面積內，相對來說地基處理難度低，但處理面積較大，1孔32.6 m簡支箱梁支架地基處理面積約為390 m2;另外，支架搭設、拆卸機械化程度低，費勞動力多、周期長，支架立桿接頭、頂托、底托間隙較多，非彈性壓縮變形大，支架預壓及底模反拱調整不確定因素多。

4 結語

根據津秦鐵路對上述3種方案實際比較，墩梁式支架尤其是2支點1跨式貝雷梁等鋼結構支架，有較強的跨越性能，適用于有水或橋下有通行要求的現場澆筑支架;若中間支點具備采用擴大基礎條件，墩高4 m以上時，4支點方案支架工程量相對最小。但貝雷梁、落梁砂箱和鋼管柱等為相對專業或特殊的橋梁施工設備，碗扣支架為常用建筑設備，容易租賃或購置，當現澆梁數量少，支架高度低，且貝雷梁等專有設備缺乏時，碗扣支架具有一定優越性;當現澆支架高度超過15 m時，由于滿堂支架投入的鋼管量以及搭設、拆除工程量較大，其經濟性不如墩梁式支架。

［1］鐵道部經濟規劃研究院.TZ213—2005 客運專線橋涵工程施工技術指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［2］胡京平.客運專線簡支箱梁貝雷制架施工技術的應用研究［J］.鐵道標準設計，2010(2):103-106.

［3］楊成文.碗扣支架在高墩現澆箱梁施工中的應用［J］.中國科技縱橫，2010(4):105-106.

［4］姚璐.客運專線箱梁貝雷支架法施工技術［J］.鐵道建筑技術，2010(5):95-98.

［5］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2005］160號 客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［6］張立青.鐵路橋梁現澆支架設計技術研究及應用［J］.鐵道標準設計，2010(12):40-44.

［7］吳波.豐源河大橋現澆箱梁碗扣式支架受力計算書［J］.北方交通，2010(2):57-60.

［8］中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ166—2008 建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范［S］.北京:中國建筑工業出版社，2009.