大跨度連續箱梁邊跨現澆段支架施工技術研究

張 同 文

(湖南高速鐵路職業技術學院，湖南 衡陽 421002)

1 工程概況

主橋采用(70+120+70)變高度預應力混凝土連續箱梁，引橋上部結構采用30 m PC簡支T梁，全橋跨徑布置為6×30+(70+120+70)+7×30 m，橋長659.06 m，引橋寬度為35 m和44.5 m，主橋寬44.5 m；下部結構連續梁主墩采用墻式墩配樁基礎，邊墩和引橋橋墩采用柱式墩配樁基礎，U型樁基礎，橋平面處于直線上，立面處于3.90%～3.50%的變坡段。邊跨現澆段采用碗扣式滿堂支架進行施工，在懸澆塊件施工至11號塊前后時開始邊跨現澆段基礎的處理硬化工作及支架的搭設工作，支架搭設完成后需對支架進行預壓，然后進行現澆段的施工。

2 邊跨現澆段施工方案

2.1 地基處理

由于兩邊的現澆部分都在原地面上，為了保證原地基的承載力以不擾動原地基為原則，進行一般的壓實平整，地基上部處理方法如下：支架基礎(從上往下)采用20 cm C25混凝土、40 cm礫石壓實層，碾壓密實度達到93%以上。用18 t振動壓路機碾砂礫層密實。地基加固處理范圍為支架搭設范圍向外2 m。地基處理時各層頂面橫坡為2%，縱坡為1%，以及時排除地面水，并且對支架處理地基在兩側挖溝(0.8 m×0.6 m)，確保排水順暢，以利下雨時排水，避免雨水浸泡支架基礎，防止雨水流入地基而降低承載力。

2.2 支架及底模搭設

支架鋼管頂托縱向均鋪設8號槽鋼，槽鋼上面橫橋向鋪設10 cm×10 cm方木，間距為25 cm。支架采用WDJ型碗扣式多功能腳手架作為梁體支撐的滿堂支架，根據梁體自重,考慮施工荷載后選用支架布置形式為:箱梁下立桿設橫向間距為60 cm,腹板位置橫向間距為30 cm。縱向間距為60 cm(橫梁處縱向間距為30 cm)；翼板下立桿設橫向間距為90 cm,縱向間距為60 cm；縱、橫向水平橫桿步距120 cm。

碗扣支架底座采用15 cm×15 cm底托，頂部設U形頂托，以調整支架高度及立模標高。考慮到支架的整體穩定性，在縱向每5跨設通長剪刀撐1道，橫向每3跨設剪刀撐1道，并在支架的上中下設置三層水平剪刀撐以保證支架的整體穩定。采用砂袋預壓進行支架超載預壓，消除支架非彈性變形，同時測定彈性變形和沉降，若連續3 d累計沉降量不大于3 mm，可認為沉降已穩定。對預壓后變形較大，不符合規范要求的進行調整，使各部位尺寸滿足設計及施工要求。

2.3 邊跨現澆段模板工程

邊跨現澆段底模、側模和內模均選用15 mm厚優質竹膠模。底模則在支架的U型頂托上橫向布置8號槽鋼，在槽鋼上縱向布置10 cm×10 cm方木，方木在腹板處中心間距15 cm～20 cm，在底板處中心間距為30 cm～33 cm，在方木上鋪設竹膠板；內模采用鋼管作為支架并支撐在底模上；橫隔板處預埋PVC管，內穿φ20 mm對拉螺桿加固，內模與外模采用φ20 mm拉桿對拉，橫、豎向間距80 cm。

2.4 立桿穩定性與地基承載力計算

2.4.1立桿穩定性計算

通過分析，在腹板和橫梁處受力最大，該處立桿縱向間距60 cm,橫向間距30 cm，橫桿步距1.2 m，受力分析如下：

1)恒載。

竹膠板、次楞方木、主楞槽鋼、立桿鋼管：

0.6×0.3×0.015×9+0.1×0.1×2.4×0.6×9+0.1×0.6+2×0.033=0.3 kN。

混凝土自重：3×0.6×0.3×26=14 kN。

2)活載。

施工人員、材料、機具荷載：

0.6×0.3×2.5=0.45 kN。

振動混凝土產生荷載：

0.6×0.3×2.0=0.36 kN。

N=1.35×(Q1+Q2)+1.4×(Q3+Q4)=1.35×(0.30+14)+1.4×(0.45+0.36)=20.4 kN。

鋼管容許承載力為：壁厚按3 mm計，橫桿步距1.2 m,λ=1 200/15.94=75.3。

N<[N]=30 kN。

通過以上計算：現澆箱梁支架橫梁、腹板位置，支架縱向間距除橫梁下30 cm其余均為60 cm，腹板位置橫向間距30 cm,底板位置橫向間距60 cm,翼板下橫向間距為90 cm，橫桿步距120 cm滿足要求。

2.4.2地基承載力計算

基礎(混凝土厚20 cm+礫石土取厚40 cm)計算厚度為60 cm,混凝土擴散角取40°，礫石土擴散角取30°。地基承載計算面積為：

A=(20×tan45°+40×tan30°+6)2=2 410.2 cm2。

σ=N/A=20.4×103/2 410.2×102=84.6 kPa<[σ]=120 kPa。

因此地基承載力符合要求。

2.5 支座安裝

邊跨現澆段底模安裝前，進行永久支座安裝，安裝方法見0號塊段支座安裝施工，但不同點在于安裝時即要將支座的鎖定解開，以保證邊跨現澆段在張拉鋼束拆模時能活動。

2.6 支架預壓

支架預壓的目的是消除非彈性變形和測定彈性變形量，模板初步安裝完畢后及時進行預壓。現澆段扣除端橫梁在蓋梁處后的重量為425.5 t,預壓重量為該重量的1.1倍，即468.1 t。預壓采用砂袋加載,砂袋按每個1.8 t計算(每個砂袋具體重量根據施工現場實際秤稱為準)。根據觀測結果，對支架和模板精確測量定位后進行模板鎖定和預拋高調整。

2.6.1預壓時各部分布置砂袋數量

1)單側翼緣板混凝土量經計算為11.1 m3，在7.62 m縱向長度范圍內布置，每側布置砂袋數量：11.1×2.65×1.1÷1.8=19，設置砂袋數量19個。

2)支架上箱梁懸臂段混凝土數量經計算為138 m3，需設置的預壓荷載量為：138×2.65×1.1=402.8 t，主墩以外單側支架上設置砂袋數量為：402.8÷1.8=224，設置砂袋數量224個。

2.6.2沉降觀測點設置

翼緣板8個點，底板12個點，合計20個觀測點。邊跨現澆段支架預壓觀測點布置圖見圖1。

2.6.3加載及觀測方案

配備專門測量人員負責支架預壓沉降觀測，建立專門的觀測記錄臺賬。預壓前先測量每個觀測點原始標高，預壓時用吊車將砂袋吊到現澆段兩側底板及翼板上，加載程序為20%→40%→80%→100%→110%,對稱加載。用人工配合堆碼，隨著荷載的增加，不斷進行觀測，直至所需壓重噸位。每個觀測點在全部加載完成后每天觀測2次，早上7：00和晚上6：00各測量一次。以1 d為一個觀測單位，壓載不少于7 d，若連續3 d總沉降量在3 mm以內，則可認為支架沉降基本穩定，可以進行卸載。

2.6.4預拱度設置

支架預拱度的設置，預拱度值與支架彈性變形值(F1)、支架非彈性變形值(F2)及基礎彈性變形值(F3)有關。模板控制標高(H)=設計理論標高(H0)+預拱度(F)。

施工過程中，將通過以下步驟進行控制觀測：

1)等載預壓前，測量支撐點處模板標高H1。

2)預壓沉降穩定后，測量相應控制點模板標高H2。

3)卸載后，再次測量相應控制點模板標高H3。

則彈性變形值=H3-H2。

非彈性變形值=H1-H3。

由于預壓消除了大部分非彈性變形值，因此預拱度只計入了彈性變形值。在卸載后模板控制標高(H)=設計理論標高(H0)+彈性變形值(H3-H2)。

根據以往的施工經驗結合本工程的支架結構形式，支架搭設時在設計標高的基礎上抬高1.5 cm，以便于消除支架的沉降值。如沉降值在1.5 cm范圍內支架標高不做調整。超出范圍在支架的卸載鋼管上墊鋼板調整標高。

2.6.5撓度設置

通過支架預壓，可以得出支架的非彈性及彈性變形值；卸載后,根據觀測到的支架的彈性變形值，結合設計給定的施工階段圖中提供的撓度值最終確定邊跨現澆段施工的模板標高，重新調整模板和檢查支架，進行箱梁施工。

2.7 混凝土澆筑

邊跨現澆段橫截面混凝土均分兩次澆筑，第一次澆底板和腹板混凝土(至箱梁頂板加腋以下)，第二次澆頂板混凝土。混凝土澆筑采用混凝土泵車，自邊跨梁端向另一端延伸分層澆筑。第一次澆筑混凝土時先澆筑底板部分混凝土至底板牛腿處底模壓板處(此時底板厚度不必澆足，待澆筑腹板時流出的混凝土來補足)。然后澆筑腹板混凝土，兩邊對稱分層澆搗，用插入式振搗器振搗密實。澆筑腹板混凝土流向底板、壓板處時，振搗壓板、收平底板。箱梁混凝土第一次澆筑初凝后鑿毛，清理浮漿、露出石子；第二次澆頂板混凝土前對施工縫再進行沖洗處理，一方面使施工縫濕潤；另一方面使施工縫清潔。待沖洗后方可進行頂板混凝土澆搗。

3 結語

連續箱梁邊跨現澆段施工應保證支撐體系的安全性和可操作性，支撐體系需要進行設計以及驗算。該工程邊跨現澆段采用鋼管支撐結構體系。通過對鋼管支撐體系施工荷載的計算，能夠滿足施工安全穩定的要求，具有可操作性，可為同類橋梁的施工提供參考。