淺談支架現澆簡支箱梁施工技術

摘要：隨著中國高鐵的快速發展，為滿足無法廠制箱梁區域的高鐵建設，從地質條件和施工條件的工期、安全、經濟性等方面考慮，支架現澆簡支箱梁施工工藝尤為突出。對于部分簡支箱梁需采用支架現澆法施工，通過對比滿堂支架方法和鋼管柱貝雷梁梁柱式支架施工方法的優缺點，綜合考慮經濟、安全的原則，對于支架高度較低梁體的采用滿堂支架體系；支架高度較高的梁體采用鋼管柱貝雷梁體系；對支架體系的搭設方法、注意事項、施工要求進行了詳細闡述；同時對現澆梁主體模板搭設、鋼筋綁扎、混凝土澆筑、混凝土養護、張拉等主要施工工藝進行闡述。為確保現澆簡支箱梁施工安全、質量發揮積極作用。

關鍵詞：高鐵建設；滿堂支架；鋼管柱貝雷梁；簡支箱梁；現澆

1.工程實例

新建北京至張家口鐵路是設計時速350公里的高寒、大風沙高速鐵路，也是2022年冬奧配套工程。京張高鐵的一項控制性工程南口高架特大橋箱梁施工全部采用支架原位現澆施工。綜合考慮經濟、安全、實用的原則，此標段部分低于11m的用滿堂支架體系；高于11m的用鋼管柱貝雷梁體系。

2.主要施工方法

與傳統的廠制箱梁，原位現澆箱梁施工難度更大，對箱梁全過程施工都是一種考驗，施工的每個環節都要精心考慮，做到技術方面可行、經濟方面合理、安全方面有保障，按照傳統的現澆箱梁施工方法，采用滿堂支架現澆施工，在架體搭設高度過高時，額外的輔助措施相應增加，不僅安全性不高，而且不經濟、搭設費時費力，在支架搭設高度不高時，滿堂支架具有較好的穩定性；采用傳統的支撐體系雖然能保證安全但經濟上不合理，因此支架較高時采用一種鋼管柱貝雷梁支撐體系，可節約施工操作空間使箱梁下方空間能夠充分利用，既能節約成本，又能減少搭設時間。

2.1滿堂支架體系

2.1.1地基處理

滿堂支架法適用于地基條件較好，對部分原地面進行推平碾壓，地基承載力不小于300kpa，如果原地面推平用震動碾碾壓承載力達不到要求，則將梁體下方支架基礎范圍內將原有地面以下0.5m土層采用砂卵石換填并分層碾壓整平，用動力觸探儀檢測承載力，達到檢算要求后，澆筑C25混凝土墊層做支架基礎。在支架設置排水溝，防止因雨水浸泡地基引起支架沉降。因地基高低差較大，在跨中位置設置高度為50cm基礎錯臺，可以利用立桿0.5m節點位差配合可調底座進行調整。

2.1.2支架搭設方法

滿堂支架分為32m和24m兩種支架體系。

1.立桿布置方式：

箱梁箱室下方：90cm（橫距）×150cm（步距）

箱梁腹板下方：90cm（橫距）×150cm（步距）

箱梁翼緣板下方：120cm（橫距）×150cm（步距）

縱距：箱梁縱距均為90cm。

2.主、次龍骨布置方式如下：

底板下方主楞采用150*75mmH型鋼，間距按0.9m布置，橫向鋪設，H型鋼單根長度4.8m；翼緣板下方縱向鋪設150*75mmH型鋼，橫距1.2m，上方搭設次龍骨，次龍骨采用同型號的H型鋼，單根長度5m，間距為1.5m，與側模所用螺旋千斤頂相對應。翼緣板下橫梁與底板下橫梁高度一致。H型鋼和頂托之間采用方木卡死，保證H型鋼穩固。

3.頂托：直接插入立桿頂端，支架搭設時頂托調整范圍控制在25cm以內；

4.斜桿：架體高度小于8m時底層頂層滿布水平扣件式剪刀撐，架體順橋向豎向斜桿隔跨按照格構式布置，架體高度大于8m時滿布豎向斜桿，水平扣件式剪刀撐4-6個標準跨距滿布設置。

5.支架搭設順序：立桿底座→立桿→橫桿→接頭鎖定→腳手板→上層立桿→橫桿→剪刀撐。

a.支架立桿位置放樣

用全站儀放出箱梁中心線，然后根據支架設計間距用鋼尺放出底座十字線，并標示清楚。

b.安放墊板與底托

按標示的底座位置先安放墊板與底托，然后將旋轉螺母頂面調整在同一水平面上。

底座的軸心線與地面垂直。安裝時先確定起始安裝位置，并根據地面標高確定立桿起始高度，利用可調底托將標高調平，防止局部不平導致立桿不平懸空或受力不均。

c.安裝立桿、橫桿和上托座

支架搭設按先立桿后橫桿的順序逐層搭設，搭設時每次上升高度控制在3m以內；確保接頭鎖緊，立桿與橫桿應保持垂直，豎向立桿豎直于地面，其傾斜度不超過1/500L，全高的垂直偏差不大于3cm。橫桿平直，橫桿兩端的高度偏差小于1/400L。橫桿接頭的弧面中心線同橫桿軸線垂直；支架底托可調節長度不超過全長的1/3，絲扣外漏長度不大于30cm。

d.安放主次龍骨、鋪底模

在上托座調整好后鋪設橫向鋪設150*75mmH型鋼，鋪設時注意使其兩橫向方木接頭處于U型上托座上，接著根據箱梁放樣中線鋼模板做為箱梁底模，箱梁底模尺寸分2.4m *2m和2.4m*1m組合拼裝。

e.保證支架下層龍骨在頂托中心位置擺放，下層龍骨兩側用木楔卡住或采用橫向鋼筋點焊連接牢固，間距不超過4m設置一道；為防止上層鋼龍骨在下層鋼龍骨移動，每上層鋼龍骨兩側焊接鋼筋頭固定在下層鋼龍骨上；龍骨搭接位置保證對心搭接于頂托中部，并龍骨兩端打孔，用連接鋼板夾住螺栓連接，若型鋼接頭不在頂托上方，縱向型鋼接頭處下放墊一道不小于1.1m型鋼。

圖2.2.2-1支架縱斷面圖

圖2.2.2-2支架平面圖

圖2.2.2-2支架橫斷面圖

2.1.3支架搭設要求

1.對剛進場的鋼管支架產品進行檢查，檢查其產品標示及產品質量合格證，并要有主要技術參數和產品使用說明書，對主要桿件進行試驗檢測，并出具檢測報告。

2.嚴格按設計方案及技術規程進行搭設，搭設過程中加強盯控。

3.支架搭設完成后，由技術負責人組織，技術員、施工員、質檢員及安全員參加對支架進行驗收，自檢驗收合格后報項目部安質部門，由項目部安質部門組織監理進行最后的驗收，合格后方可進行下道工序應用。驗收合格的支架懸掛合格牌，未經驗收合格的支架嚴禁進行下道工序施工。

2.1.3支架預壓

支架搭設好后，鋪設底模，進行預加載試壓，減小和消除支架的非彈性形變和地基不均勻沉降。

支架預壓采用重量為實際施工荷載1.1倍，采用預制的1.8m×1.2m×0.6m混凝土預制塊進行預壓。按照60%，100%，110%分三級預壓。支架預壓和卸載按照對稱、分層、分級原則進行，加載順序為從梁倆端向跨中依次進行，卸載與加載的順序相反。

施壓時分級施加荷載，加載偏差控制在當級荷載的±5%，加載采用分級加載。預壓按總荷載的0→60%→100%→110%→100%→60%→0進行加載及卸載，觀測點布設在梁跨的1/3，1/2，及2/3截面處，每個截面布設5個點，同時記錄加載施力和位移數據。

2.1.3預壓橫斷面圖

1.根據預壓成果及設計提供的反拱值設置預拱度。

①支架在荷載作用下的彈性壓縮ζ1；

②預應力張拉產生的上拱ζ2，根據設計提供的跨中反拱值按線性內插取值取12mm，其他位置按照二次拋物線過渡，按二次拋物線法分配（支座處預拱度為0）：

③.預拱度設置：預拱度：ζ=ζ1-ζ2，根據計算得出的支架彈性變化量通過支架頂托對預壓后的箱梁底模標高重新進行調整。

2.2鋼管柱貝雷梁支架體系

2.2.1適用范圍

鋼管柱貝雷梁支架法適用于軟基礎、沼澤雨水等地質條件相對較差、支架高度較高，不適用地基換填以及較多容易出現浸泡的地段。

2.2.2結構形式

支架采用鋼管支架+貝雷梁形式，每排單根的鋼管柱采用型鋼連接成整體。鋼管采用直徑630mm*10mm鋼管，每排鋼管上部設置雙I45a工字鋼作為橫向分配梁，I45a工字鋼橫梁上設置雙碼貝雷片，每節貝雷片之間采用銷栓連接。

貝雷梁中間支座需位于有豎桿位置，兩側支座沒有條件在貝雷梁有豎桿位置布置，增加I14a工字鋼作為豎向加強桿件，邊緣兩側各2榀貝雷梁中間支座處加強豎桿。加強桿件與貝雷梁上下弦桿及腹桿連接牢固。貝雷片上方設置I20a工字鋼分配梁橫梁，分配梁上方鋪設箱梁底模，箱梁側模下方采用液壓桿件支撐于下方縱向分配梁上。

鋼管柱支架組成從下至上依次是：承臺（條形）基礎、鋼管柱（φ630*10mm）、脫模砂箱、橫向分配梁（雙拼I45a）、縱向貝雷片、I20a工字鋼分配梁@150cm（箱梁兩端變截面處加密@75cm）和箱梁底模系統。立柱基礎設在承臺（條形基礎）結構物，立柱與基礎預埋螺栓（φ26*700mm）連接，由于箱梁梁端存在高差，橫向分配梁頂與貝雷梁間存在三角形縫隙，為克服此間隙，采用1cm厚鋼板制作成鋼楔塞至夾縫中打緊。

每跨箱梁共布置16根鋼管柱，每排鋼管立柱之間采用[14號槽鋼焊接牢固，每根鋼管立柱上布設一個落梁砂箱，砂箱上放置雙拼I45a橫向工字鋼，工字鋼上布設7組17片單層貝雷片，貝雷梁上再布設I20a的橫向工字鋼，間距為900mm（梁端變截面處加密間距@450mm），橫向工字鋼上鋪設箱梁底模系統。

2.2.2-1貝雷梁鋼管柱支架縱向布置圖

2.2.2-2貝雷梁鋼管柱支架縱向布置圖

條形基礎內橫、縱橋向需要配置兩層Φ18*Φ18鋼筋，鋼筋均為HRB400級，間距160*160mm，混凝土等級為C30，保護層厚度10cm。基礎施工時預埋800*800mm*16mm的鋼板。一根鋼管柱支架基礎需要8個預埋螺栓及配套螺母，螺母使用時雙螺母連接。承臺施工時，預先將螺栓穿于鋼管柱法蘭盤中，然后根據穿接后的位置螺栓互相連接，固定，保證位置不偏移，然后將互相螺栓組與承臺鋼筋滿焊連接。

2.2.3鋼管支架安裝及加固

1.安裝

鋼管柱按照不同長短節段搭配完成，并用水平尺調整其鋼管柱的垂直度，保證鋼管柱在施工時安全，在底部與預埋螺栓栓接牢靠，用雙螺母固定保證穩定性。

2.加固

嚴格按設計方案及規范要求進行各部位的連接加焊接，鋼管柱橫向、縱向加固連接牢固，焊接部位焊縫長度滿足檢算要求，焊縫飽滿；鋼管柱頂面2根I45a工字鋼，與鋼管柱焊聯成整體，并三角型鋼板做為防傾倒裝置；貝雷梁安裝就位后，在工字鋼橫梁設置U型纖維裝置，防止貝雷梁滑移，在貝雷梁下底面沿支架縱向每2.0m使用I10工字鋼橫聯，以保證貝雷梁整體受力。如工字鋼橫梁未與貝雷梁豎桿對應，需采用I14a工字鋼設置臨時豎桿，臨時豎桿與上下貝雷片綁扎牢固，縫隙處采用薄鋼板擠死。

3.支架搭設完成后，由技術負責人組織，技術員、施工員、質檢員及安全員參加對支架進行驗收，自檢驗收合格后報項目部安質部門，由項目部安質部門組織監理進行最后的驗收，合格后方可進行下道工序應用。驗收合格的支架懸掛合格牌，未經驗收合格的支架嚴禁進行下道工序施工。

2.2.4箱梁預壓和預拱度設置

為保證箱梁標高位置準確，施工完成后線形美觀平順，施工時需進行預壓和預拱度設置，預壓采用預壓塊預壓，分別計算支架的彈性變形和非彈性變形，根據預壓布置點及成果與設計提供的反拱值設置預拱度與滿堂支架相同。

3.箱梁施工

3.1支座安裝

支座采用鐵路橋梁球形支座，圖號為（專橋TJQZ-8360），根據橋梁所處地震區的動峰加速度值確定，本工程按照Ag=0.2g設計。

在安裝支架前，對墩臺的中心線、高程進行復測，檢查螺栓孔的位置，對有問題的及時處理。

預偏量值應根據支座實際安裝溫度與設計安裝溫度之差、預應力施加引起的彈性壓縮量和梁體混凝土收縮、徐變量計算確定。

安裝支座嚴格按設計圖紙及規范要求進行安裝，保證支座安裝位置準確，同一梁端支座板應安裝在同一水平面上，平面高差不得大于1mm，支座底板四角相對高差不大于2mm。

3.2底側模安裝調整

底模采用定型鋼模拼接成型，按照支架圖紙在橫梁鋪設底模，底模安裝時要根據支架預壓成果及圖紙要求設置拱度。側模采用定型桁架鋼模板拼接成型，側模標高通過側模桁架手動千斤頂進行調整，對拉桿采用φ25精軋螺紋鋼，模板安裝完成后，涂刷脫模劑。

3.3鋼筋和內模安裝

鋼筋進場須經檢驗合格后才能使用，嚴格按圖紙及規范要求進行鋼筋綁扎、焊接、預應力波紋管道鋪設、預埋件安裝施工。為防止通風孔處產生收縮裂紋，在通風孔處增設防裂鋼筋網片，鋼筋網片采用直徑5mm、縱橫間距不大于5cm鋼筋制作，放置于主筋外側，每處通風孔處腹板內側外側各放置1片，尺寸50cm*50cm，與主筋綁扎牢固，通風孔位于防裂網片中間。內模采用分體式槽鋼鋼骨架，外覆竹膠板，在梁下分段拼接成型，吊裝就位，模板接縫處采用密封膠條加薄鐵皮進行密封加固，防止出現跑漿錯臺。

3.4混凝土施工

嚴格按照中心試驗室已批復的配合比進行混凝土拌制。混凝土強度級別：C50，坍落度180±20mm，混凝土入模溫度不高于30℃，冬季施工時混凝土出機溫度不低于10℃，入模溫度不低于5℃。凝土采用泵送入模，插入式振搗器振搗。由于梁體混凝土數量較大，為保證澆注質量，施工采取泵送混凝土連續澆注，一次成型，澆筑時間不宜超過6小時。

梁體澆注由跨中向兩端對稱進行，先澆注腹板倒角①，再澆注底板②，然后腹板③，最后澆注頂板混凝土④。混凝土采用水平分層、斜向分段，兩側對稱澆注。混凝土澆注時，先從腹板對稱下料，每層控制在30cm左右，每段長度不大于5m，待腹板倒角澆注完成時，停止從腹板下料，改用從頂板預留孔下料，澆注底板混凝土，混凝土底板澆注完成靜停半小時后，再澆筑腹板及頂板。混凝土澆筑過程中內箱表面及頂板頂面要按設計標高及坡度進行收面處理。

.5收面、養護

梁體混凝土澆注完畢后，箱梁頂板混凝土標高采用專用模具進行控制，最后趕壓成型，二次收漿抹面，以防止表面收縮裂紋的產生保證防水層基面平整及橋面流水坡度。

混凝土養護時間根據大氣濕度及環境溫度確定混凝土養護時間，但不應少于14天。

（1）嚴格落實混凝土養護措施和程序，成立混凝土養護小組。

（2）制定行之有效的養護方式

①箱梁頂板及梁端

采用土工布苫蓋，灑水養護，每天灑水次數以始終保持梁面濕潤為標準。

②箱梁側面及底面

在拆除側模及底模后，采用自動噴淋裝置進行養護，自動噴淋噴淋時間間隔根據氣溫和濕度進行調整，保證箱梁側面及底面始終保持濕潤為標準。

③箱梁梁體內部

養護期間嚴禁打開通風孔，混凝土澆筑完成后在梁體兩端采用苫布封堵，梁體內部在混凝土終凝后采用蓄水養護方式，蓄水深度10cm，并在箱梁內部安放蓄水桶，每天采用噴槍向箱梁內側頂板及腹板均勻灑水3次。

（3）養護用水要求

養護用水應提前一天儲存至現場，嚴禁現抽現用。

（4）、在梁體腹板處增設測溫線，由養護小組每天6：00、14：00、22：00進行梁體芯部、梁體表面、環境測溫，并形成測溫記錄，梁體養護時應保證混凝土內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環境溫度之差不大于15℃。混凝土芯部開始降溫前不得拆除側模，大風及氣溫急驟變化時不得拆除側模。

（5）在梁體箱內懸掛濕度計，梁端變截面處懸掛2個，檢測箱體內部濕度，濕度不得低于50%。由養護小組每天6：00、14：00、22：00進行觀察并記錄

3.6張拉、壓漿

施工前，應對孔道摩阻損失、錨口摩阻損失、管道偏差系數進行實際測定，并報設計院審核確認。

預應力張拉按三個階段進行（10%、20%、100%（預、初80%）），當梁體強度達到設計值60%后進行預張拉，張拉前內模松開，預張拉按順序排列為：2N1b、2N6、2N2a，預張拉完成后，拆除內模、側模；梁體混凝土強度達到80%后進行初張拉，初張拉按順序排列為：2N1a、2N9、2N4、2N7，初張拉完成后可拆除底模及支架體系；當混凝土強度及彈性模量達到設計值（100%）后、且在確保施工工藝和質量的前提下進行終張拉，終張拉束按順序排列為：2N2b、2N10、N1a、2N2a、2N5、2N1b、2N3、2N6、2N9、2N4、2N7、2N2c、2N8。

梁體強度以箱梁梁體內部同條件試件強度為標準，采用智能張拉及壓漿工藝，嚴格按照設計張拉力及張拉順序進行張拉作業。

4.社會效益分析

鋼管柱貝雷架梁柱式支撐體系搭設速度快，跨度大，在搞支架體系中使用經濟合理，并在跨越地面障礙方面具有明顯優勢；滿堂支架搭設便捷，承載力大，在低支架中經濟合理。鋼管柱貝雷梁支架體系和滿堂支架架體系將成為現代化支架施工現澆箱梁施工中不可缺少的一部分。

5.結束語

隨著城市現代化程度的提高，在橋梁工程中選擇合適的支架體系合理的施工工藝，關乎整個項目的經濟效益與施工進度，并能有效保證工程質量安全。以上現澆簡支箱梁的施工工藝也將廣泛應用于現代橋梁施工中，為現代化建設提供有力保證。

參考文獻

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[2]鐵路混凝土工程施工技術指南》（鐵建設【2010】241號）；

[3]《鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程》（TB10110-2011）；

[4]《高速鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》（TB10752-2010）；

[5]《高速鐵路標準化作業管理與實務》（中國鐵道出版社 楊適綜）；

[6]《建筑工程施工安全技術》（中國建筑工業出版社 李世蓉 蘭定筠）；

作者簡介：段金龍，男，工程師，2008年6月畢業于蘭州理工大學土木工程專業。

（作者單位：中鐵六局集團北京鐵路建設有限公司）