聯合支撐工藝在天古崖渡槽肋拱施工中的應用

張俊峰

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 工程簡介

天古崖渡槽工程，為山西省中部引黃工程輸水主干線的主要組成部分。渡槽槽身全長127.2 m，槽底縱坡1/3 000，總高度45.5 m。渡槽下部基礎設混凝土灌注樁；上下游巖坡設拱腳支座各一座，與中墩構成拱肋梁兩跨，肋拱采用等截面懸鏈線拱，單跨凈跨度40.0 m，矢高10.0 m，矢跨比1/4，總寬度為5.2 m，跨中至地面最大高度達30.5 m；拱肋梁由主梁、橫系梁、加強梁組成，其主梁斷面尺寸為1.0 m×2.0 m，橫系梁斷面尺寸為0.6 m×0.8 m，加強梁斷面尺寸為0.4 m×0.6 m。其施工場地狹窄，河谷較深，兩岸邊坡陡峭，汛期洪峰流量大。施工支架應滿足強度、剛度、穩定性要求，同時還應滿足其下部交通、安全渡汛，使肋拱施工及安全不受影響，因此解決好渡槽肋拱模架的支撐方案，是保證施工進度及安全的關鍵。

2 支撐方案的確定

2.1 施工技術難點

由于河谷窄且深，汛期洪峰流量大，采用常規滿堂紅腳手架進行支撐無法保證汛期度汛安全；施工場地狹窄，只能從渡槽處河道下游修筑進場道路，采用常規滿堂紅腳手架進行支撐時，渡槽處河道上、下游無法通行，單工作面施工，施工工作面狹窄，施工困難，施工周期長；兩岸邊坡陡峭，岸坡上腳手架落腳困難，整體腳手架基礎面處理面積大且施工困難；由于河谷深，渡槽寬度相對較窄，腳手架高寬比較大，支撐整體穩定性較差，存在安全風險。

2.2 聯合支撐方案優點

聯合支撐方案的優點：采用條型鋼筋混凝土基礎，占地面積小，減少了兩岸坡石方開挖量和基礎處理面積，降低了施工難度和工程造價；聯合模架支撐安裝拆卸簡便，機械化施工程度高，大大提高了施工速度；有效解決了常規腳手架支撐無法滿足河道上、下游施工通行的要求，有效縮短了施工工期；滿堂紅腳手架支撐只能在非汛期進行施工，而肋拱組合模架支撐能夠安全度汛，不受汛期影響。

2.3 聯合方案確定

經過認真研究分析和方案對比，決定采用由下部鋼管柱支撐結構、中部貝雷梁結構和上部盤扣式支撐架結構組成的聯合肋拱模架支撐方案。

2.4 支撐結構的布置

鋼管柱、貝雷梁和盤扣架聯合支撐方案，結構由下至上依次布置為：在拱腳及跨中，各設C 30鋼筋混凝土條形基礎，條形基礎尺寸11.0 m×2.0 m×1.0 m，并按設計位置埋設邊長1 m的4塊鋼板，鋼板上安裝直徑609 mm×16 mm螺旋管鋼管柱，鋼管柱間用C 20槽鋼及鋼板進行剪刀撐焊接加固，鋼管柱頂橫向搭設雙拼I 45b工字鋼鋼梁，鋼梁上縱向安裝國產321型加強貝雷梁，貝雷梁上按盤扣架縱向間距安裝I 20b工字鋼做為盤扣架基礎，在工字鋼上按盤扣架縱橫間距及高度進行盤扣架搭設，在盤扣架頂部安裝頂托，頂托上橫向安裝雙拼12.6槽鋼，槽鋼上縱向鋪設直徑48 mm×3.2 mm鋼管，橫向間距10 cm，鋼管上橫向鋪設10 cm×10 cm方木，縱向間距20 cm，在方木上鋪設15 mm竹膠板為肋拱底模，15 mm竹膠板與方木、鋼管加固為側模。其各構件之間利用型鋼、鋼板進行焊接加固。其中盤扣模架高度為1.5～12 m，模架搭設的高寬比小于3。

3 施工工藝

3.1 測量放線

根據聯合支撐設計平面圖，用全站儀及鋼尺精確放出管柱條形基礎位置，平面位置允許誤差±10～±20mm，高程允許誤差±20 mm。

3.2 鋼管柱條型基礎

條形基礎尺寸為11.0 m×2.0 m×1.0 m，采用PC 330挖掘機開挖至設計基礎面，并夯實；進行鋼筋綁扎，竹膠板支模，并按設計要求埋設邊長1 m的4塊鋼板預埋件；60泵進行C 30混凝土澆筑，要求混凝土頂面平整，強度達到80%后進行鋼柱安裝。

3.3 鋼管柱門架搭設

門架立柱采用直徑609 mm鋼管，壁厚16 mm。鋼管柱與基礎預埋螺拴連接，鋼管柱之間采用法蘭盤螺拴對接，接頭強度不得小于鋼管自身強度；確保上下同軸心。鋼管立柱間距3.0 m，采用25 t汽車吊進行安裝，專人指揮操作。

3.4 下部工字鋼安裝

兩根I 45b工字鋼組成一根鋼梁，采用搭接板連接成整體，整體吊裝，工字鋼與鋼管立柱頂固定在一起。采用25 t汽吊進行安裝，專人指揮操作。工字鋼安裝過程中應保證水平，各排高度應統一，保證貝雷梁與其接觸各點不懸空，受力均勻。

3.5 貝雷架安裝

先將國產321型加強貝雷架，在地面上拼裝分組連接好。在橫槽身的工字鋼上，按設計用紅漆標出貝雷架位置。現場用70 t汽車吊，將已聯接好的貝雷架，按照先中間后兩邊的順序吊裝到位。貝雷架吊裝時，必須設置兩個起吊點，并且等距離分布，保持吊裝過程中貝雷梁平衡，以避免吊裝過程中產生扭曲應力。

3.6 上部工字鋼安裝

上部I 20b工字鋼安裝過程中應保證水平，各排高度應統一，按盤扣架立桿縱向間距安裝，保證與貝雷梁接觸各點不懸空，受力均勻。采用25 t汽吊車進行安裝，專人指揮操作。

3.7 盤扣架安裝

盤扣架間距為0.6 m、0.9 m，排距根據受力情況不同分別為0.9 m、1.2 m和1.5 m。主要材料包括可調底座、可調頂托，3 m、2 m、1.5 m、1 m立桿，0.5 m、0.2 m調節桿，0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m水平桿，2.030 m、1.848 m、1.700 m斜拉桿等。

盤扣架安裝順序依次為：調整座安設、標準基座安設、第一層橫桿安設、平主架安設、主架安設、第二層橫桿、第一層斜桿安設、第三、四層橫桿、第二、三層斜桿依次向上安設、U型調整座安設、最后按設計調整至所需高度。

3.8 龍骨安裝

龍骨安裝包括：雙肢12.6 cm槽鋼主龍骨、直徑48 mm鋼管副龍骨和10 cm×10 cm方木次龍骨安裝。

首先將雙肢12.6 cm槽鋼，橫向安設在U型調整座上；然后將彎制成型（按肋拱弧度彎制）的直徑48 mm鋼管，縱向安裝在槽鋼上；最后在鋼管上橫向鋪設方木。

龍骨與U型調整座、龍骨與龍骨之間全部采用鐵絲綁扎固定。

3.9 整體檢查

龍骨安裝完成后，由監理工程師按《建筑施工承插型盤扣式鋼管模架安全技術規程》（JGJ 231-2010）進行檢查驗收。

3.10 模架預壓及監測

模架預壓，在肋拱梁方木次龍骨安裝后進行。根據預壓規范要求，選取一跨采用裝砂袋預壓，預壓重量為肋拱梁荷載及動、靜各類荷載之和的1.2倍。先利用肋拱梁底模下面的可調頂托調整預拱度，完成后即可進行預壓試驗。預壓時先拱腳，再拱頂，后1/4拱跨處，最后其余各段逐級加載，加載時應輕放輕卸。加載和卸載施工時，采用25 t汽車吊進行砂袋放置。同時用水準儀觀測，順槽身方向在梁端、1/4、1/2、3/4、梁端位置設置觀測斷面，在每斷面的肋拱梁腹板中線，設置觀測點。每個斷面共設5個觀測點，地基或模架薄弱處、墩頂實心段也須適當增設。測點每天進行兩次觀測，遇強暴雨天氣時，加大觀測頻率，加載完成后預壓監測過程中，滿足下列條件之一的可判定模架預壓合格：一是各監測點最初24 h的平均沉降量小于1 mm；二是各監測點的最初72 h沉降量平均小于5 mm。

3.11 模架拆除

整聯現澆肋拱梁完成后，齡期不少于28 d，且混凝土強度達到100%，方可進行模架拆除，模架拆除遵循后搭設的先拆，先搭設的后拆原則。從頂層開始，逐層向下進行，嚴禁上下同時拆除，嚴禁拋擲，必須保證施工安全。

模板、支撐架拆除時，要依次松開支撐架上頂托，逐片拆除肋拱梁底模，嚴禁在拆除過程中拋投鋼管及膠木板。

盤扣架拆除。不準分立面拆架或上下兩步同時進行拆架。做到一步一清、一桿一清。拆立桿時，要先抱住立桿再拆開最后兩個扣。拆除大橫桿、斜撐、剪刀撐時，應先拆中間扣件，然后托住中間，再解端頭扣。分段拆除高差不應大于2步，如高差大于2步，應臨時增設斜撐加固。

貝雷片拆除。根據模架方案布置，將整組貝雷梁至中間鋼管柱處進行分為兩段，采用一臺25 t吊車對分段的貝雷片進行整體吊裝拆除，地面進行分解。

工字鋼拆除。使用氣焊將工字鋼與鋼管立柱的連接件斷開，采用25 t吊車對工字鋼進行兩點吊裝。吊點位置必須保證工字鋼能夠平衡吊裝。

連接系及鋼管柱拆除。采用25 t吊車配合，人工割斷與鋼管的連接，拆除連接系；將鋼管柱與基礎預埋螺栓松開，拆除鋼管柱。

4 結語

山西省中部引黃工程天古崖渡槽肋拱支撐，采用了鋼管柱、貝雷梁和盤扣架聯合支撐方案，共支撐兩跨，單跨40 m。有效解決了度汛安全問題，并且提供了上、下游通行條件；增加施工工作面，減少了基礎處理工作量；采用鋼管柱、貝雷梁和盤扣架聯合支撐，提高了安裝速度，加快了施工進度；機械化程度作業高，降低了勞動強度。肋拱聯合支撐方案成功應用在渡槽施工中，保證了度汛安全，縮短了施工工期、降低了工程造價，取得了良好的經濟和社會效益，為今后類似工程施工奠定了基礎。