互通式立交橋小半徑現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展與開發(fā)戰(zhàn)略的實施和深入，我國在山區(qū)修建的高速公路也越來越多，橋梁施工受地形、地質(zhì)和水文影響的情況更加突出，本文結(jié)合工程實例與作者的工作實踐，互通式立交橋小半徑現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)進行了分析探討，對所提及的施工技術(shù)與工藝可在以后類似的橋梁工程中運用。

關(guān)鍵詞：互通式立交橋;小半徑;現(xiàn)澆箱梁

公路互通立交工程中，多采用曲線橋梁和匝道橋這此橋梁線型變化多端，結(jié)構(gòu)受力比較復(fù)雜，特別是小半徑曲線梁橋，除承受彎矩、剪力外，還有較大扭矩和翹曲雙力矩的作用。本文一座互通立交匝道橋施工經(jīng)驗，從場地處理、支架設(shè)計及搭設(shè)、支架預(yù)壓等方面簡述了小半徑曲線現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)。

一、工程概況

A互通式立交大橋跨徑布置為21+25+25+25+21m，橋梁總長為133m。上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆連續(xù)預(yù)應(yīng)力砼箱梁，箱梁梁寬10m，為單箱雙室結(jié)構(gòu)，箱梁高1.4m，頂板厚0.15m，腹板厚度在支點位置為0.6m，跨中為0.4m。大橋夾于丘陵、山地中間，施工場地狹窄，橋跨原地面高差達20余米。橋梁位于緩和曲線上，半徑較小，僅為80m，這給安全施工、技術(shù)管理工作帶來很大的難度。

圖1：橋型立面圖

圖2：橋型平面圖

二、工程特點

1、地面高差大

大橋夾于丘陵、山地中間，施工場地狹窄，坡面陡峭，橋跨原地面高差達20余米，施工難度較大。

2、橋梁半徑小

大橋位于緩和曲線上，最小半徑僅為80m，橋梁半徑小，給支架設(shè)計和施工帶來不小難度。

三、支架方案選擇

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，大橋上部結(jié)構(gòu)采用支架現(xiàn)澆法進行施工。目前，支架現(xiàn)澆箱梁工藝可分為滿堂支架與少支點支架。滿堂支架其中包括普遍腳手架鋼管、碗扣式腳手架鋼管等。針對本橋地質(zhì)、地形等特點，從安全、經(jīng)濟等方面綜合考慮，最終選擇滿堂支架作為本橋支架方案。

不同方案比選如下表所示：

表1 不同方案比選表

支架類型

經(jīng)濟性

安全

工期

適用性

普遍腳手架支架

本橋橋長133m，凈高平均為10m，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，每立方米需要投入腳手鋼管40kg，共約投入532t噸鋼管

承載力較大。當腳手架的幾何尺寸及構(gòu)造符合規(guī)范要求時，單管立柱的承載力可達15KN-35KN。但對基礎(chǔ)整體性要求較高

拆裝方便，搭設(shè)靈活，但由于扣件、鋼管數(shù)量較多，工期較長

對各種地形、地質(zhì)情況均適用，范圍較廣，但支架高度超過20m以后，安全性能降低

碗扣式腳手架

鋼管用量與普遍腳手架支架基礎(chǔ)相同

承載力大，立桿連接是軸心承插，橫桿同立桿靠碗扣接頭連接，接頭具有可靠的抗彎、抗剪、抗扭力學性能，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，承載力比同情況的扣件式腳手管提高15%以上

鋼管均為通用桿件，拼拆快速省力，僅用鐵錘即可完成全部作業(yè)，相比普遍腳手架基礎(chǔ)節(jié)省時間

適用范圍較廣，但如果支架位于曲線上時，適用性較差，且支架高度超過20m以后，安全性能降低

少支點鋼管支架

采用鋼管樁作為基礎(chǔ)，型鋼、貝雷架以及分配梁組成支撐體系，用鋼量相對較少

鋼管體系相對腳手架比較穩(wěn)定，由于支點少，對基礎(chǔ)要求相對較高

采用吊裝設(shè)備進行安裝，施工時間較短

適用范圍相對較廣

結(jié)論：由于本橋處于曲線上，且半徑較小，碗扣式腳手管適用性較差，且橋址處場地較狹窄，起重設(shè)備進出難度較大，故綜合考慮各種因素，最確選擇普遍腳手架支架方案

四、主要施工工藝

1、場地處理

針對本工程原地面起伏較大的特點，首先根據(jù)原地面標高分為6段分別進行原地面處理。對于大型壓實機械設(shè)備能直接的到達的第4段，在清理地表腐植土后，將清表后原地面用20t壓路機碾壓密實，直到?jīng)]有輪跡為止。同時利用該段路基挖方區(qū)石方按40cm一層進行填筑，并碾壓密實，直至標高滿足要求。對于其余大型壓實機械無法到達的區(qū)域，先進行重力式擋土墻的施工，清表后采用小型夯實機具按20cm一層進行填筑并夯實，基礎(chǔ)處理寬度為每邊比橋面寬1m。基礎(chǔ)處理完畢后，其上澆筑15cm厚C20砼，基礎(chǔ)外側(cè)應(yīng)修筑排水溝，以利排水，避免基礎(chǔ)長時間積水，降低基礎(chǔ)承載力。

圖3：場地處理圖

2、支架設(shè)計及搭設(shè)

腳手管材料采用外徑48mm，壁厚3.5mm鋼管。位于正常段箱室底的支架橫向按照90cm布置;位于腹板位置的支架按照60cm布置;兩側(cè)翼板下間距按100cm布置，上下步距按1m進行布置，縱橋向間距均按照70cm布置，箱梁底角加勁撐鎖在兩根立桿上，翼板外側(cè)留0.3m作為操作平臺。同時，由于本橋半徑較小，橋梁外側(cè)縱向間距比內(nèi)側(cè)大，故支架搭設(shè)時，應(yīng)嚴格控制橋梁外側(cè)間距按設(shè)計進行放線，同時內(nèi)側(cè)間距根據(jù)外側(cè)支架進行調(diào)整。支架搭設(shè)前應(yīng)設(shè)置墊板，按照梁底與地面的高差布設(shè)腳手管支架，支架安裝時應(yīng)嚴格控制其垂直度，并注意剪刀撐的安裝。立柱頂托上縱橋向鋪設(shè)12×12cm方木，橫橋向鋪設(shè)12×12cm方木，間距中到中30cm。12×12cm方木上面鋪設(shè)18mm竹合板，作為底模。

圖4：支架橫斷面布置圖

3、支架預(yù)壓

為消除地基不均勻沉降和支架非彈性變形的影響，檢驗支架的穩(wěn)定性和安全性，同時也為取得彈性變形參數(shù)，為底模預(yù)拱度提供數(shù)據(jù)，保證成橋后線型美觀，支架搭設(shè)完畢后，應(yīng)進行堆載預(yù)壓，預(yù)壓荷載本次取1.2倍箱梁自重。預(yù)壓材料主要以砂石材料為主，根據(jù)混凝土容重與砂石容重比值，按照箱梁實際重量分布進行荷載加載，加載順序為20%→50%→80→120%，共分4極加載，每級架載后應(yīng)注意觀察支架變形情況。沉降觀測點的布設(shè)為：在每跨的跨中、1/4跨徑處設(shè)沉降觀測斷面，每個斷面在底板模板上各設(shè)置3個觀測點，每天進行觀測。加載前，每天當各監(jiān)測點最初72h的沉降量平均值小于5mm時，可以判定支架預(yù)壓合格。

圖5：支架觀測點設(shè)置

以第一跨為例，每階段觀測數(shù)據(jù)如下表。

表2" 各階段觀測數(shù)據(jù)

斷面

觀測點

原始標高

24h

沉降量

（mm）

48h

沉降量

（mm）

72h

沉降量

（mm）

L/4斷面

H1

545.395

545.383

12

545.380

3

545.379

1

H2

545.459

545.450

9

545.448

2

545.448

0

H3

545.334

545.324

10

545.323

1

545.323

0

L/2斷面

H1

545.713

545.700

13

545.696

4

545.695

1

H2

545.771

545.760

11

545.760

0

545.760

0

H3

545.649

545.637

12

545.635

2

545.634

1

3L/4斷面

H1

546.010

546.001

9

546.000

1

546.000

0

H2

546.072

546.062

10

546.060

2

546.059

1

H3

545.950

545.942

8

545.941

1

545.941

0

平均沉降量（mm）

10.44

1.78

0.44

沉降量隨時間變形曲線如下：

圖6：隨時間變形支架變形曲線

由以上圖表可知，72h小時的沉降量平均值小于5mm，支架預(yù)壓合格，可以進行卸載，卸載后及時進行標高數(shù)據(jù)采集，以取得彈性變形以及非彈性變形數(shù)據(jù)，為預(yù)拱度設(shè)置提供依據(jù)。

表3" 卸載后觀測數(shù)據(jù)

斷面

觀測點

原始標高

卸荷前

卸荷后

支架、地基彈性變形f1（mm）

支架、地基非彈性變形f2（mm）

L/4斷面

H1

545.395

545.379

545.383

4

12

H2

545.459

545.448

545.451

3

8

H3

545.334

545.323

545.325

2

9

L/2斷面

H1

545.713

545.695

545.7

9

9

H2

545.771

545.760

545.767

4

7

H3

545.649

545.634

545.636

7

8

3L/4斷面

H1

546.010

546.000

546.003

3

7

H2

546.072

546.059

546.063

4

9

H3

545.950

545.941

545.945

4

5

平均變形量（mm）

4.44

8.22

由上表可知，支架、地基彈性變形為f1=4.44mm，支架、地基非彈性變形為f2=8.22mm，施工預(yù)拱度=設(shè)計預(yù)拱度+f1+f2，因該橋設(shè)計未對預(yù)拱度作特別說明，則施工預(yù)拱度為f1+f2=12.66mm。根據(jù)相關(guān)要求，施工預(yù)拱度按二次拋物線進行分配，拋物線方程為。則梁底各點預(yù)拱度為

表4" 梁底各點預(yù)拱度調(diào)整值

序號

y（mm）

X（m）

序號

y（mm）

X（m）

1

4.36

2

6

12.40

12

2

7.81

4

7

11.25

14

3

10.33

6

8

9.19

16

4

11.94

8

9

6.20

18

5

12.63

10

10

2.30

20

根據(jù)上表將各點預(yù)拱度調(diào)整后，進行后續(xù)鋼筋、模板以及混凝土的施工。

五、結(jié)論

針對A互通式立交大橋跨越深谷且處于小半徑曲線上的特點，合理選擇支架施工方案，同時對支架進行預(yù)壓，取得相關(guān)參數(shù)，根據(jù)該參數(shù)確定了箱梁的施工預(yù)拱度，并加以調(diào)整。大橋安全、優(yōu)質(zhì)、高效完成了上部結(jié)構(gòu)的施工，箱梁外觀質(zhì)量、成橋線型均符合相關(guān)要求，獲得業(yè)主和監(jiān)理單位的認可和好評。

參考文獻：

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[2]周永興.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社.2001.1

[3]JTG F10-2006.公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S]

[4]DB33/1035-2006，J10905-2006.建筑施工扣件式鋼管模板支架技術(shù)規(guī)程[S]

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構(gòu)承擔，但要進行設(shè)計計算。高度超過24米的落地式鋼管腳手架，必須單獨編制專項施工方案，并由施工企業(yè)技術(shù)部門的專業(yè)技術(shù)人員及監(jiān)理單位專業(yè)監(jiān)理工程師進行審核，審核合格由施工企業(yè)技術(shù)負責人和監(jiān)理單位總監(jiān)理工程師簽字。腳手架的施工方案應(yīng)與施工現(xiàn)場搭設(shè)的腳手架相符，當現(xiàn)場因故改變腳手架類型時，必須重新修改腳手架方案并經(jīng)重新審批后，方可施工。腳手架搭設(shè)前，施工負責人應(yīng)按照施工方案要求，結(jié)合施工現(xiàn)場作業(yè)條件和隊伍情況，做詳細的技術(shù)交底和安全交底，并有專人指揮搭設(shè)。

2、吊裝作業(yè)的安全管理

計劃必須在具體施工之前進行，它是確保安全生產(chǎn)的第一步。具體的作業(yè)計劃應(yīng)該包括以下內(nèi)容：相近的任務(wù)描述;具體工作的實施步驟;各個環(huán)節(jié)的具體要求;負責人;作業(yè)環(huán)境和地點;所涉及到的設(shè)施設(shè)備與工具;約定的指揮信號;員工防護用品等。其中員工的防護用品包括安全頭盔、手套、防滑膠鞋、全身式安全帶、聽覺和視覺保護裝置。

在具體的實施過程中，可能會遇到一些突發(fā)的自然或者認為的情況，引起施工環(huán)境變得惡劣，影響正常施工。在這種情況下，會涉及到關(guān)鍵性起吊的規(guī)程。安全性起吊主要是指出現(xiàn)以下情況時所涉及到的起吊計劃：施工過程中使用多臺起重機;貨物總質(zhì)量高于最大負載;操作員無法目視起吊貨物時;毗鄰電線、管線1.5m之內(nèi);遇到嚴重惡劣天氣條件，如暴風雨、沙塵暴、雷電等。起吊計劃應(yīng)該有專業(yè)的起重技師和專業(yè)人員進行審核，并按照附錄中的檢查表逐一檢查，最后由生產(chǎn)單位負責人或項目負責人簽字批準（如圖）。

總之，在當前市場競爭日趨激烈的情況下，我們要嚴把建筑施工的各個環(huán)節(jié)，切實做好施工安全保證，促進建筑項目的順利建設(shè)，做到安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)。

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[3]黎凱旋.加強建筑施工安全管理[J].科技資訊.2010（22）

[4]李炳合.建筑施工安全管理之我見[J].價值工程.2010（27）