軟基高墩現澆梁制式鋼管支架法施工技術

李光林（濟南鐵路局，山東濟南　250001）

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軟基高墩現澆梁制式鋼管支架法施工技術

李光林
（濟南鐵路局，山東濟南250001）

摘要基于青（島）榮（城）城際鐵路婁山特大橋現澆連續梁制式鋼管支架法施工實踐，結合軟基地區高墩現澆梁施工工程特點，闡述制式鋼管支架的設計、施工工藝和驗算方法，形成了一套軟基高墩現澆梁制式鋼管支架法施工技術方案。該方案施工進度快，材料利用率高，可供類似高墩現澆梁施工借鑒。

關鍵詞軟基；高墩；現澆梁；制式鋼管；支架法；施工技術

1　工程概況

青榮城際鐵路婁山特大橋4×20 m連續梁跨越青榮青連鐵路上行聯絡線，下部結構采用樁基、承臺、門式墩形式，墩高23. 5 m。箱梁截面采用單箱單室、變截面斜腹板形式，箱底寬5. 64 m，梁面寬12. 2 m，箱梁腹板厚0. 45 m，頂底板厚0. 3 m，單孔梁質量676 t，采用支架法現澆施工。

2　施工方案

2. 1施工方案比選

現澆梁支架主要有滿堂支架和梁柱式支架2種。滿堂支架現澆施工法一般多用于簡支梁橋或橋墩較低的中、小跨連續梁橋。其優點是搭設靈活，易于落架，裝拆方便。但對于目前城際鐵路跨越既有鐵路的連續梁，由于梁體質量大、凈空高（超過20 m），橋位一般位于軟弱地基地段，采用滿堂支架法施工存在以下缺點：①支架地基面積大，處理費用高；②支架高度超過20 m后滿堂支架的整體穩定性較差，失穩風險大；③常規滿堂支架鋼管桿件承載能力有限，在大質量、大斷面箱梁，高墩等工況施工存在安全風險；④施工期間橋下無法通行。

梁柱式支架的立柱材料有鋼管、型鋼、萬能桿件等。其特點是：①支架立柱數量少，結構連接簡單，施工速度快；②采用樁基或擴大基礎，支架結構穩定，可適用于較大質量箱梁現澆，對墩身超過20 m的現澆梁具有明顯優勢；③能滿足通車、通航要求。

鋼管強度高，承壓能力強，塑性好，便于焊接和加工成型。比較2種方法的優缺點，結合本工程軟基、高墩、梁體質量大、有通車要求等特點綜合比選，采用制式鋼管支架法施工。

2. 2施工方案設計

為了保證結構穩定，梁柱式支架材料選擇直徑429 mm、厚度10 mm的鋼管按標準規格加工（長4. 0，2. 5，2. 0，1. 5，1. 0 m）。鋼管技術參數相同，規模化生產，制式加工，并可根據現場實際需要特制部分調節件。以4 m制式鋼管為例，截取3 970 mm長鋼管，上下各1個15 mm厚的鋼板用作法蘭盤，與鋼管滿焊并在每端設4個加肋板（50 mm×100 mm）。因墩身較高，為保證鋼管支架的穩定性，對鋼管焊接耳板（250 mm×600 mm），4個方向各1個，每2 m 1道。橫聯采用∠80 mm×8 mm角鋼連接（標準長度2 270 mm），斜桿采用∠90 mm×8 mm角鋼連接（標準長度2 780 mm），呈梅花形布置。結構構造見圖1。

圖1　結構構造（單位：mm）

支架布置：順橋向設4排鋼管，步距為8 m + 2 m + 8 m；橫橋向設10根鋼管，步距1. 3 m；一次分配梁采用I45a工字鋼，二次分配梁采用貝雷梁，三次分配梁采用I25a型工字鋼。支架立面見圖2。

2. 3支架承載力驗算

各類荷載取值：①梁體自荷載為6 760 kN；②臨時結構恒載（包括支架、模板）按主結構的20％估算，為1 352 kN；③支撐部分箱梁頂面面積249 m2，施工人員及設備荷載標準值取均布活載1. 0 kN/m2，則人機活載為249 kN；④）澆筑和振搗混凝土時產生的荷載標準值采用1. 0 kN/m2，則計算得混凝土澆筑沖擊荷載為249 kN；⑤組合荷載經計算為10 432 kN，換算成線荷載為51. 1 kN/m。

由于支架為超靜定結構，受力比較復雜，采用Civil 2006建模計算。計算得鋼管截面應力為73. 1 MPa，＜210 MPa，滿足設計要求。

圖2　支架立面

3　施工技術

施工工藝流程見圖3。主箱梁采用在鋼管、工字鋼搭設的支架上現澆的方法施工。箱梁一次整體澆筑。在澆筑箱梁混凝土前須進行支架加載預壓，以消除地基及支架的非彈性變形。各施工步驟要點如下。

1）支架基礎處理

清除地表泥土，并根據設計進行開挖，基礎采用50 cm厚C30混凝土（長28. 5 m、寬1. 0 m），在澆筑前打設長28 m的C80預應力管樁，基礎兩側5 m范圍內加寬50 cm，采用雙層配筋，鋼筋直徑16 mm（橫向間距10 cm，層距80 cm）。

2）拼裝制式鋼管

考慮全線墩高情況，選用長4. 0，2. 5，2. 0，1. 5，1. 0 m的預制鋼管，根據設計要求選擇搭配；拼裝預制鋼管須提前在基礎上做好預埋，做到精確無誤。

3）鋪設I45a工字鋼墊梁

鋼管拼裝完畢后，在鋼管頂加焊蓋板，布設橫橋向雙拼I45a工字鋼墊梁，工字鋼與蓋板焊接。墊梁頂面須水平。

4）鋪設貝雷梁

采用單層雙拼貝雷梁，擺放在制式鋼管頂部墊梁上，與墊梁用U形卡卡緊，并保證制式鋼管中心受力。根據梁型及腹板位置貝雷梁間距在1. 0～3. 0 m。

5）鋪設I25a分配梁

貝雷梁上橫橋向擺放I25a型工字鋼分配梁，間距60 cm。兩者之間采用U形卡連接。

圖3　施工工藝流程

6）鋪設2層木板

頂托上鋪10 cm×10 cm方木，順橋向布置，間距60 cm，與頂托位置一致。上層繼續鋪設第2層10 cm ×10 cm方木，橫橋向布置，間距30 cm，腹板處加密（間距20 cm）。

7）安裝底模和側模

支架搭設完成后，用全站儀進行底模測量放樣，根據放樣結果調整底模。箱梁的底模采用黑色的2 cm厚木膠板拼裝，模板間縫隙粘貼聚乙烯膠布，并用方木加固支撐。先進行底模的安裝再進行側模的安裝。

8）預壓支架

為保證施工安全并達到設計要求，應對支架進行預壓使支架體系及地基基礎充分變形并達到穩定。預壓采用100 cm×100 cm×100 cm的C30混凝土預制塊，從梁中心到兩端根據設計荷載及梁體質量分布依次加載，加載過程為20％→40％→80％→100％→120％（卸載反向）。

9）綁扎鋼筋、安裝內模及預應力體系

先進行底板普通鋼筋綁扎及豎向預應力鋼筋梁底錨固端（包括墊板、錨固螺母及錨下螺旋筋）的安裝，再進行腹板鋼筋的綁扎、豎向波紋管及預應力鋼筋的接長、腹板內縱向波紋管的安裝，最后進行頂板普通鋼筋的綁扎、頂板內縱向波紋管的安裝、橫向鋼絞線及波紋管的安裝。所有梁體預留孔處均增設相應的環狀鋼筋。橋梁泄水孔處鋼筋可適當移動，并增設斜置的井字形鋼筋進行加強。施工中為確保腹板、頂板、地板鋼筋位置準確，應根據實際情況加強架立鋼筋的設置，可采用增加架立鋼筋數量或增設W形或矩形架立鋼筋等措施。

10）混凝土生產

混凝土生產過程中應用了計算機綜合監控系統，做到不合格材料無法進場，混凝土強度不達標則不得使用。

11）混凝土澆筑及養護

混凝土通過現場攪拌站供應，攪拌輸送車運輸，混凝土輸送泵泵送入模，插入式振搗器搗固。混凝土澆筑應水平分層，從中間向兩端澆筑。其澆筑順序為：先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑頂板翼緣板。當混凝土自流高度＞2 m時，用溜槽或導管輸送，同時注意加強搗固，不得存在空洞或漏振。第1層澆筑底板至底板倒角以上50 cm左右，第2層澆筑腹板至頂板倒角交界處，第3層澆筑頂板及翼緣板。

梁體混凝土澆筑完畢后及時灑水并鋪設土工布養護，混凝土的養護質量直接影響到梁體混凝土強度，以及由于內外溫差而引起的裂縫的發展。采用人工養護，并根據季節采取必要的保溫措施。

12）預應力張拉、壓漿

當梁體混凝土強度達到設計強度的95％、彈性模量達到設計要求、混凝土齡期＞10 d時方可進行張拉。張拉時的強度要求以現場同條件養護混凝土試塊的試壓報告為準。預應力分階段一次張拉完成。預施應力兩端同步、左右對稱張拉，最大不平衡束不超過一束。張拉順序為：先腹板束，后頂板束，從外側到內側左右對稱進行。

為保證預應力管道在張拉后的壓漿質量，確保漿體飽滿、密實，采用了先進的真空灌漿施工工藝，管道采用鍍鋅高強金屬波紋管。為保證梁體的耐久性，壓漿材料采用經鐵道部鑒定過的高性能無收縮防腐灌漿劑。

13）落架、拆除模板和支架

張拉壓漿完成后即可進入拆除程序。首先拆除內模、側模，降低碗扣架高度10 cm左右后拆除底模，然后依次拆除方木、木板、碗扣架、分配梁、貝雷梁、墊梁、制式鋼管。拆除過程中要做好防護。

4　安全保障技術措施

①支架使用前須進行強度驗算，滿足施工要求后才能在上面支模。②做好地基處理，保證足夠的支撐承載力，并安排專人驗收。③為保證鋼管支架能夠滿足受力要求，在支架搭設過程中，應保證立桿的豎直度，不能用腐蝕的或有破損的彎管作為制式鋼管加工的材料。保持每一道剪刀撐前后、上下相連，避免剪刀撐在斷面內出現空檔。整個支架按要求設置縱橫向水平連接桿件及剪刀撐，保證其穩定性。④使用中不得拆除任意桿件。⑤支架體系應做好臨邊防護，保證作業人員安全。

5　結語

結合本工程軟基、高墩、梁體質量大、支架下要通車等特點，采用制式鋼管與碗扣架相結合的施工方式，優化了滿堂支架法對高墩施工的不足，改善了梁柱式支架難于落梁的缺點，充分利用材料的特性，不僅節省了材料成本，而且極大地提高了材料的利用率。

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（責任審編李付軍）

Construction Technology of Standard Steel Pipe Scaffolding Method of Cast-in-place Girder System for High Bridge Piers on Soft Foundation

LI Guanglin
（Jinan Railway Administration，Jinan Shandong 250001，China）

AbstractT he construction of cast-in-place continuous girder of Loushan super-large bridge on Qingdao -Rongcheng inter-city railway was introduced in this paper. T he standard steel pipe scaffolding method was used for construction. T he construction requirement and difficulties of cast-in-place girder on high pier with soft foundation were addressed. T he design，construction and calculation of standard steel pipe scaffolding were demonstrated，forming a comprehensive package of this construction program. T his programs contributes shorter construction time and efficient material usage，and it is suggested to be widely applied to the similar engineering construction.

Key wordsSoft foundation；High bridge pier；Cast-in-place girder；Standard steel pipe；Scaffolding；Construction technology

中圖分類號U445. 46

文獻標識碼A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 12

文章編號：1003-1995（2016）06-0044-04

收稿日期：2016-03-11；修回日期：2016-04-23

作者簡介：李光林（1963—），男，高級工程師。