低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐施工技術

王 田 閆國卿 王 溯 白小強

中建一局集團第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概況

萬安南40路位于四川省成都市天府新區梓州大道東側、香山小區北側，全線長547.143 m。規劃七里溝左支渠與本道路相交于樁號K0＋066.746處，在靠近起點處跨七里溝左側支渠設單跨21.5 m變截面簡支梁橋，橋梁全長29.5 m，寬35 m，橫斷面布置與道路一致，橫向分左右兩幅設計。橋梁平面位于線路直線段，與規劃七里溝左支渠正交（圖1）。

本橋梁工程下部結構樁基接臺帽、輕型橋臺，蓋梁尺寸為1.8 m×1.5 m×36 m，在分幅位置斷開；樁基采用φ1.2 m鉆孔灌注樁，共18根，采用嵌巖樁，嵌入中風化巖層的深度不小于2.5d（d為樁徑）。

上部結構采用變截面簡支橋梁，橋梁梁體截面設計為箱形，梁長21.5 m。箱梁跨中梁高為1 m，根部梁高為2 m，端橫梁寬1.2 m，不設置懸臂。橋梁腹板寬0.5 m，端部4.5 m范圍內由0.5 m加厚為0.8 m。

圖1 橋梁立面布置（單位：cm）

2 工程特點與安全管理控制重點

1）橋梁平面位于線路直線段，與規劃七里溝左支渠正交。

2）現澆箱梁尺寸為21.5 m（縱向）×35 m（橫向），在橋臺樁基、蓋梁施工完畢后進行，采用全幅整體施工。

3）支撐架尺寸為36 m（橫向）×18 m（縱向），搭設高度1.7～2.7 m。

4）雙自由端碗扣支撐架體跨度大于18 m，混凝土澆筑階段的沉降觀測為施工重點之一。

5）低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐強度、剛度需提前進行安全驗算，搭設完成后對支撐架體進行預壓施工，確保架體的安全[1-4]。

3 低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐施工

3.1 支架基礎

對于支架基礎位于黏土和全風化泥巖交界區域，淤泥質黏土、軟塑黏土等處，地基承載力無法滿足受力要求的情況下需對地基進行特殊處理。處理時先將支架基礎范圍內淤泥質黏土、軟塑黏土全部清挖（厚度約0.7 m），然后采用泥巖進行換填，面層澆筑厚200 mm的C30素混凝土。回填材料及硬化結構形式為厚50 cm泥巖＋厚20 cm的C30混凝土。

3.2 支架基礎排水

在支架四周布設排水溝，排水溝斷面為300 mm×300 mm土溝（梯形溝），溝底及墻面采用M7.5水泥砂漿抹面，厚度為5 cm（圖2）。

在橋梁右側布設2個集水坑，尺寸為1.5 m×1.5 m×1.5 m，底面采用厚50 mm的C15素混凝土，四周采用M10水泥砌磚厚120 mm（圖3、圖4）。

圖2 排水溝大樣

圖3 集水坑大樣

圖4 基礎排水溝平面設計

每個集水坑內放置2臺污水泵，一用一備；水泵選用口徑50 mm、揚程25 m帶浮球自動開關的污水泵，若遇大雨則及時增加水泵數量。

3.3 支架施工技術

本工程支架由碗扣式腳手架、可調底座與可調托撐組成。支架立柱的總尺寸為36 m（橫向）×18 m（縱向），搭設高度1.7～2.7 m。立柱橫向間距為60 cm，總長36 m；立柱的縱向間距分為加密區和非加密區，在現澆箱梁兩端3.6 m的范圍為加密區，縱向間距為60 cm，剩余部分為非加密區，縱向間距為90 cm，總長18 m；在高度方向以0.6 m的步距設置一排縱橫向連接鋼管使所有立桿連成一體。

底層縱、橫向水平桿作為掃地桿，距地面高度≤350 mm，立桿底部設置可調式底座；立桿上端可調螺桿伸出頂層水平桿的長度≤700 mm。

模板支架四周從底到頂連續設置豎向剪刀撐；中間縱、橫向由底至頂連續設置豎向剪刀撐，其間距≤4.5 m；剪刀撐的斜桿與地面的夾角應在45°～60°之間，斜桿應每步與立桿扣接。

鋼管支架搭設完畢后，在可調節托撐上鋪設縱、橫向木方作為箱梁底模的受力骨架。主楞木方放置于托撐上，規格為15 cm×15 cm，間距與支架立柱一致；次楞木方鋪設于主楞木方上，規格為10 cm×5 cm，間距為20 cm。所有木方必須經壓刨加工處理后方可使用，木方的2個受力面必須加工平整、厚度均勻。橫、縱向木方交叉點用鐵釘、扒釘等連接構成受力整體，再鋪厚15 mm的膠合板（膠合板與木方骨架用鐵釘連接）作底模（圖5、圖6）。

圖5 支架縱向大樣示意

圖6 支架橫向大樣示意

3.4 支架預壓

3.4.1 ?預壓目的

1）檢驗支架及地基的強度和穩定性。

2）消除整個支架的塑性變形。

3）消除地基的沉降變形。

4）測量支架的彈性變形。

3.4.2 ?預壓材料、荷載及范圍

1）預壓材料：用砂袋對支架進行預壓，考慮到混凝土振搗產生的動荷載及小型機具等荷載，預壓荷載按支架上構件自重的120%考慮。

2）預壓荷載：施工中應根據截面圖計算砂袋和混凝土比值，并按照比值堆放配重。以現澆箱梁的鋼筋混凝土質量（總重約1 950 t）加上各項施工荷載，作為預壓荷載，預壓重物為袋裝砂石（總質量約2 340 t）。

3）預壓范圍：支架拼裝時按設計縱距及橫距布置立桿，支架頂利用托撐調平，鋪設主楞和次楞木方，拼裝梁底模板，用吊車吊放砂袋對支架進行預壓 。

3.4.3 ?加載順序

預壓在支架搭設完成以后進行，分4級加載。第1次加載質量為梁體自重的60%；持荷穩定后進行第2次加載，加載質量為梁體自重的80%；持荷穩定后進行第3次加載，加載質量為梁體自重的100%；持荷穩定后進行第4次加載，加載質量為梁體自重的120%。每級加載完成后，應先停止下一級加載，并應每間隔12 h對支架沉降量進行一次監測。當支架頂部監測點12 h的沉降量平均值小于2 mm時，方可進行下一級加載[5-8]。

3.4.4 ?預壓材料運輸吊裝

預壓砂袋從取土點運至待壓地，壓重由2臺25 t汽車吊從地面吊至支架頂，預壓完成后從支架頂吊到運輸車上運至棄地場。

預壓時，應對砂袋進行隨機抽樣稱重，以估算每個砂袋的平均質量，砂袋的堆放位置和順序應與混凝土澆筑時順序相同。采用汽車吊自箱梁兩端向跨中位置進行分袋吊裝到位，吊裝時每臺吊車應分別設1人進行專人指揮，對稱均勻地進行吊裝。

3.4.5 ?沉降觀測點的設置

預壓時沉降觀測點沿橋梁縱向布設5個斷面，每個斷面對應的橫向每5 m布設1個點，每個斷面8個點。加載前，先準確確定點位置，再用紅漆做記號（圖7、圖8）。

圖7 縱向觀測點布置

圖8 橫向觀測點布置

3.4.6 ?支架預壓合格判斷

1）各監測點最初24 h的沉降量平均值小于1 mm。

2）各監測點最初72 h的沉降量平均值小于5 mm。

3.5 支架受力計算

支架的搭設高度和搭設間距有所不同，現將跨中處和橋臺處2個截面進行支架受力分析。支架預壓時荷載取支架上構件自重的120%，鋼筋混凝土自重取30 kN/m3。

通過計算，跨中處和橋臺處2個截面支架的整體強度、撓度、抗剪力均滿足施工要求。

3.6 支架拆除

箱梁現澆混凝土施工完成7 d，混凝土強度達到設計要求90%，且完成預應力施工后進行支架拆除。拆除的順序一般為：安全網→欄桿→剪刀撐→縱橫向水平桿→立桿。

拆除過程應遵循由上而下、先搭后拆的原則，不準分立面拆架或上下兩步同時拆架，做到一步一清，一桿一清。先松托撐，使底板、腹板與梁體分離，拆除時從兩側對稱向跨中進行。支架拆除宜分兩階段進行，先從跨中向兩側對稱松一次托撐，再對稱拆支架。在拆除剪刀撐時，應先拆中間扣件，再解端頭扣件。支架拆除工程中應有技術人員在現場指揮，以防拆架時產生過大的瞬時荷載引起不應有的施工裂縫[9-11]。

4 結語

低高度拱形橋梁雙自由端碗扣架支撐架體由于采用上下兩頭自由端和標準碗扣件搭設，減少了因為拱形高度逐漸變化而需求各類長度鋼管所造成的材料資源浪費和勞動力資源浪費，且便于控制拱形箱梁上口標高。經實踐，碗扣支撐架加快了施工進度，降低了措施成本，且很好地保證了箱梁下口的成型效果。