少支點支架法施工整體現(xiàn)澆箱梁中的關(guān)鍵技術(shù)

潘怡宏

（中國市政工程中南設(shè)計研究總院有限公司，湖北武漢 430010）

0 引言

目前，城市高架橋上部結(jié)構(gòu)多為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，一是箱梁整體性能好，二是可以分聯(lián)整體現(xiàn)澆，減少伸縮縫的數(shù)量，提高行車的舒適度。對于此類城市高架橋的上部結(jié)構(gòu)，施工上多采用滿堂支架、整體現(xiàn)澆的施工方法，但高架橋跨越現(xiàn)狀道路時，在保證原有道路交通正常通行的前提下，則不能采用滿堂式支架體現(xiàn)施工。采用少支點支架體系是解決該類問題的有效方法。本文結(jié)合武漢歡樂大道高架橋的施工，重點介紹少支點施工整體現(xiàn)澆箱梁的關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

歡樂大道為武漢總規(guī)規(guī)劃的城市快速路，工程位于武漢市楊春湖城市副中心、東湖風(fēng)景區(qū)北側(cè)，其西起二環(huán)線紅廟立交，東至三環(huán)線青化立交。道路由兩層構(gòu)成：上層為全線高架橋，承擔(dān)快速路功能；下層為輔道，銜接地面區(qū)域交通，上下層均為雙向6車道。該工程一標(biāo)段現(xiàn)澆箱梁段共34跨10聯(lián)，主線橋長1 200 m，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁高2.0 m，頂寬26～50 m。由于該標(biāo)段地面層為現(xiàn)狀道路，路上現(xiàn)承擔(dān)周邊其它工程建設(shè)的施工車輛及社會車輛，交通量大，因此該標(biāo)段橋梁施工期間不能中斷交通，同時受征地因素的影響亦不能拓展現(xiàn)狀道路、鋪設(shè)通行便道，故箱梁整體現(xiàn)澆不能采用滿堂支架法施工。根據(jù)交管部門要求，該標(biāo)段箱梁施工必須留出6 m×4.5 m（寬×高）的通道，以保障地面道路的正常通行。

該標(biāo)段高架橋橫斷面布置：高架橋橋墩布置在地面道路路中8 m中央分隔帶內(nèi)，地面輔道雙向6車道。高架橋標(biāo)準斷面寬為26 m，主線橋與匝道橋交匯處主線橋箱梁頂寬出現(xiàn)變化，橋?qū)掃_55 m。高架上部結(jié)構(gòu)采用等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑22～40 m，梁高2.0 m，標(biāo)準橋?qū)?6 m，整幅布置。單箱五室，箱頂寬26.0 m，箱底寬16.0 m，頂板厚25 cm，底板厚23 cm，腹板厚45 cm，懸臂長 3.0 m（見圖1）。

圖1 道路標(biāo)準段橫斷面圖

2 支架體系選擇

該標(biāo)段在橋墩施工完畢后，參建各方就上部箱梁施工方法進行了多次研究。根據(jù)該工程的斷面設(shè)計特點，結(jié)合業(yè)主對經(jīng)濟性的要求，確定箱梁模板支架采用少支點支架+碗扣式滿堂架相結(jié)合的支架體系。該形式有以下幾點好處。

（1）中央分隔帶無行車通道的要求，可在該8 m的寬度內(nèi)布置碗扣式滿堂架支架體系；

（2）少支點支架有利于交通組織，通過少支點形成6 m×4.5 m（寬×高）的車行通道。

（3）安全文明施工有保障，少支點形成的通道把施工區(qū)域和行車區(qū)域進行了分離，安全文明施工可控。

（4）便于地面道路的管線遷改的施工。

支架體系橫斷面布置見圖2。

3 支架體系結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

根據(jù)工程特點，初步設(shè)計箱梁模板選材及厚度、木枋尺寸及間距、工字鋼型號及間距、滿堂架支架的水平間距和步距。根據(jù)箱梁箱室處、橫隔梁處以及翼緣處的不同特點，設(shè)置不同的支架，并對其進行驗算。

4 支架體系設(shè)計

經(jīng)驗算，該工程主線橋及匝道橋箱梁支撐體系最終組成如下。

（1）主線標(biāo)準斷面形式

箱梁的底模板采用15 mm厚的高強高韌竹膠板，次龍骨采用100 mm×100 mm的木枋，主龍骨采用12.6#的工字鋼，下布碗扣滿堂架；對于橋梁的兩側(cè)通道采用型鋼+鋼管柱形成行車通道，其結(jié)構(gòu)形式如圖3、圖4。

（2）變寬聯(lián)斷面形式

箱梁的底模板采用15 mm厚的高強高韌竹膠板，次龍骨采用100 mm×100 mm的木方，主龍骨采用12.6#的工字鋼，下布碗扣滿堂架；對于橋梁的兩側(cè)通道采用型鋼+鋼管柱形成行車通道，其結(jié)構(gòu)形式如圖5。

5 施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 條形基礎(chǔ)下地基處理

條形基礎(chǔ)下處理根據(jù)條形基礎(chǔ)所處的位置不同，其處理方式有所不同，主要根據(jù)受力計算。

對于處于現(xiàn)有道路上的情況，把現(xiàn)有瀝青清除，以瀝青下的水泥穩(wěn)定層作為地基承載層，水泥穩(wěn)定層的受力已經(jīng)滿足地基承載要求。對于條形基礎(chǔ)處于人行道或其他承載力較小的區(qū)域，地基承載力不能滿足要求，需要進行地基處理，處理方式為下挖深度1 m，開挖寬度2 m；再進行土方回填，分層壓實，壓實系數(shù)不得小于90，承載力達到350 kPa為止，回填土方厚度為60 cm，土方澆筑C30混凝土，混凝土寬為2 m，厚度為40 cm的素混凝土。

圖3 支架體系結(jié)構(gòu)橫斷面布置圖（單位：cm）

圖4 支架體系結(jié)構(gòu)縱向布置圖（單位：cm）

圖5 加寬聯(lián)支架體系結(jié)構(gòu)布置圖（單位：cm）

5.2 支架條形基礎(chǔ)施工

條形基礎(chǔ)截面尺寸為80 cm×60 cm，采用C30混凝土鋼筋混凝土。

條形基礎(chǔ)施工前須進行植筋，加強條形基礎(chǔ)與地面的黏結(jié)力，植筋用鋼筋采用Ф20二級螺紋鋼筋。條形基礎(chǔ)施工采用15 mm的模板，采用50 mm×100 mm的木方作為縱向龍骨，采用鋼管作為豎向龍骨，采用直徑16 mm對拉螺桿。其形式見圖6。

圖6 條形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)加強圖（單位：cm）

為加強鋼管柱的穩(wěn)定性在混凝土內(nèi)預(yù)埋加固件，預(yù)埋件采用10 mm厚的鋼板加工成型，預(yù)埋螺栓采用直徑20 mm圓鋼進行加固成型。

預(yù)埋件在安放時應(yīng)注意平整度，應(yīng)平行于大地，以防止為后續(xù)鋼管立柱的安裝帶來不便，同時控制好預(yù)埋螺栓的間距，即預(yù)埋件的開孔位置。

5.3 立柱及工字鋼的搭設(shè)

（1）鋼管立柱安裝

鋼管立柱采用人工配合機械進行安裝。首先利用吊車把鋼管立柱吊放到指定地點，人工進行配合使得鋼管立柱的螺栓孔從預(yù)埋螺栓中穿過；再次對鋼管立柱進行垂直度的調(diào)整；再利用螺母對鋼管立柱進行穩(wěn)固工作，為防止出現(xiàn)螺栓因受力出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。

為加強鋼管立柱的穩(wěn)定性以及整個支撐體系的穩(wěn)定性，間隔2個鋼管立柱進行斜向十字撐的加固撐，其形式如同“X”，加固采用30號槽鋼，與鋼管立柱間采用焊接的形式，傾斜角度為45°角。橫橋向4.8 m寬非行車道處增加橫向剪刀撐，剪刀撐也采用30號槽鋼，焊接在鋼管立柱上，隔2個鋼管柱設(shè)置1個剪刀撐，見圖7。

圖7 鋼管立柱加固圖（單位：cm）

（2）工字鋼安裝

支架鋼管立柱安裝好后，進行縱橫向的工字鋼的安裝。縱向的工字鋼采用50號的工字鋼，橫向分配梁采用50號的工字鋼，工字鋼的間距為50 cm。

（3）硬質(zhì)頂棚安裝

橫向分配梁上鋪設(shè)15 mm厚高強竹膠板進行，以防止施工墜物給車輛帶來安全隱患。

（4）縱向槽鋼安裝

為防止碗扣架體對模板造成影響，采用18 a型號的槽鋼做縱向分配梁。為防止少支點上方的碗扣搭設(shè)過程中出現(xiàn)因扣件掉落傷人，沿著碗扣架的外側(cè)安裝300 mm高的踢腳板。

5.4 碗扣架體搭設(shè)

（1）材料要求：滿堂支架采用碗扣式腳手架，部分位置也可采用Φ48普通鋼管加扣件連接，立桿上下端頭設(shè)可調(diào)撐托和底座。碗扣架用鋼管規(guī)格為Φ48 mm×3.5 mm。上碗扣、可調(diào)底座及可調(diào)托撐螺母應(yīng)采用可鍛鑄鐵或鑄鋼制造；下碗扣、橫桿接頭、斜桿接頭應(yīng)采用碳素鑄鋼制造，板材厚度不得小于6 mm。立桿連接外套管壁厚不得小于3.5～0.025 mm，內(nèi)徑不大于50 mm，外套管長度不得小于160 mm，外伸長度不小于110 mm。立桿上的上碗扣應(yīng)能上下串動和靈活轉(zhuǎn)動，不得有卡滯現(xiàn)象；桿件最上端應(yīng)有防止上碗扣脫落的措施。碗扣節(jié)點上同時安裝1～4個橫桿，上碗扣均應(yīng)能鎖緊。

（2）搭設(shè)要點：按施工方案彈線定位，放置可調(diào)底座后分別按先立桿后橫桿再斜桿的搭設(shè)順序逐層進行,每次上升高度不大于3 m。支架底座應(yīng)準確地放置在定位線上，底座的軸心線應(yīng)與地面垂直。模板支撐架搭設(shè)應(yīng)與模板施工相配合，利用可調(diào)底座或可調(diào)托撐調(diào)整底模標(biāo)高，但支架頂托和底座的絲桿外露長度不得大于20 cm。支架的搭設(shè)應(yīng)分階段進行，第一階段的撂底高度一般為6 m，搭設(shè)后必須經(jīng)檢查驗收后方可正式投入使用。支架拼裝每三層檢查每根立桿底座下是否浮動，否則應(yīng)旋緊可調(diào)座或用薄鐵片墊實，在支架拼裝頭三層，每層用經(jīng)緯儀、水平儀、線墜隨時檢查立桿的垂直度及每層橫桿的水平，隨時檢查隨時調(diào)整。

5.5 支架預(yù)壓和沉降觀測

加載預(yù)壓前首先布設(shè)沉降觀測點，在底模上堆碼砂袋至設(shè)計高度，砂袋的加載總重量為1.2倍的箱梁及未鋪設(shè)模板重量之和，以消除支架的非彈性變形。加載采取分級進行，使加載過程盡量符合澆混凝土的狀態(tài)。

該橋加載可分三級進行，依次施加的荷載應(yīng)為單元內(nèi)預(yù)壓荷載的60%、80%、100%。箱室處支架預(yù)壓三級加載砂重量依次為1 209.6 kg/m2、403.2 kg/m2、403.2 kg/m2；橫隔梁處支架預(yù)壓三級加載砂重量依次為3 829.2 kg/m2、1 276.4 kg/m2、1 276.4 kg/m2。

箱室處及橫隔梁處每級加載同時進行。每級加載完成后，應(yīng)每間隔12 h對支架沉降量進行監(jiān)測；當(dāng)支架測點連續(xù)2次沉降差平均值不小于2 mm時，方可繼續(xù)加載。全部加載后，不可立即卸載，需等地基及支架觀測穩(wěn)定后再逐級卸載（主要是地基沉降值變化幅度穩(wěn)定后才可卸載）。根據(jù)卸載前后觀測數(shù)據(jù)計算出地基沉降、彈性變形及非彈性變形，并根據(jù)地基及支架的彈性變形設(shè)置預(yù)拱度。

5.6 支架體系限高、限寬、限速等安全措施

為了確保支架體系的安全性及車輛夜間行駛的安全性，對箱梁支架體系采取以下措施。

（1）為保證支架體系的安全，在進入支架體系內(nèi)行車道入口前10 m設(shè)置標(biāo)識。限速標(biāo)識設(shè)立于支架體系入口前100 m位置，限速為30 km/h。

（2）限高設(shè)計：橫梁采用I12 a工字鋼，長8 m，限高4.3 m，橫梁立柱采用Ф609鋼管（t=16 mm），鋼管立柱基礎(chǔ)采用60 cm×80 cm基礎(chǔ)（基礎(chǔ)上預(yù)埋變長為a=80 cm的10 mm厚鋼板法蘭）。限高橫梁上各設(shè)2個警示燈。

（3）限寬設(shè)計：支架體系行車道限寬采用限高處的鋼管立柱設(shè)計，限寬為5.5 m。在鋼管立柱上刷上閃光油漆及懸掛警示燈。

（4）為了防止車行道上架體出現(xiàn)墜落現(xiàn)象，危機行駛車輛及人行的安全，在I50 a橫向工字鋼上滿鋪15 mm厚雙面腹模硬質(zhì)防護。

（5）為了保證車輛夜間行駛安全，在行車道兩側(cè)的每根鋼管立柱上設(shè)置反光漆，反光漆高度為2 m，并在每個行車通道內(nèi)設(shè)置一排照明燈，照明燈間距為10 m。照明用電線采用3 mm×2.5 mm銅芯線。

6 結(jié)語

武漢市歡樂大道一標(biāo)段采取少支點支架法施工，既保障高架橋下既有車輛與行人的安全通行，又確保了工程質(zhì)量、施工安全，為完成工程的總體工期目標(biāo)起到重要作用。從工程實例看，少支點支架法是城市現(xiàn)有道路改建為城市高架路的重要施工方法，值得深入研究及推廣。