現澆箱梁盤扣式支架體系的設計與施工

丁 凱， 高 華

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

近年來，在國家大力推行裝配式建筑的形勢下，橋梁行業的預制小箱梁、節段拼裝箱梁等裝配式箱梁在一定范圍內得到了應用；而傳統的現澆箱梁因其具有整體性好、斷面形式靈活、工程造價低等顯著優點仍具有廣泛的應用前景。

迎賓大道工程(濱河東路-青州大道)位于鄭州航空港經濟綜合實驗區(鄭州新鄭綜合保稅區)中部，西起濱河東路西，東至青州大道東，全長7 880 m，設計為城市快速路，含豫州大道互通立交一座，全線采用高架形式，主線設73聯箱梁，其中66聯為預應力混凝土連續箱梁，呈單箱多室截面，采用支架現澆法施工。豫州大道以西段高架橋采用雙向八車道布置，橋面寬度為33.2 m，豫州大道以東段高架橋采用雙向六車道布置，橋面寬26.2 m。

該工程主線包含66聯、長約6.6 km的現澆預應力鋼筋混凝土連續箱梁，該現澆箱梁體量大、施工周期長、安全風險高，支架體系平均搭設高度約為10 m，最高一聯搭設高度為22.5 m。鑒于施工現場場地平整開闊，項目部結合工程條件，經過與傳統碗扣式支架體系、貝雷梁式支架體系進行對比分析，為保證施工安全，縮短搭設周期，節約施工成本，最終選用承插型盤扣式鋼管支架作為該工程箱梁模板支撐體系。

筆者以標準聯A為例進行了闡述：標準聯A為跨距30 m的3跨連續箱梁結構，梁高2 m，為多箱室C50預應力鋼筋混凝土梁。標準聯A的橫斷面和縱斷面見圖1和圖2。現澆箱梁采用承插型盤扣式鋼管支架作為模板支撐體系，支撐體系搭設高度為8～22.5 m。

2 支架體系的設計

圖1 標準聯A橫斷面圖

圖2 標準聯A縱斷面圖

施工采用標準型承插型盤扣式鋼管支架，承插型盤扣式鋼管支架由立桿、水平桿、斜桿、可調底座及可調托座等構配件構成[1]。立桿采用套管承插連接，水平桿和斜桿采用桿端扣接頭卡入立桿連接盤用楔形插銷快速連接形成結構幾何不變體系的鋼管支架。立桿選用φ60×3.2 mm型Q345A鋼管，豎向桿斜桿選用φ48×2.5 mm型Q195鋼管，水平橫桿和水平斜桿選用φ48×2.5 mm型Q235B鋼管，可調底座和頂托絲桿選用φ48×6.5 mm×600 mmQ235B鋼制作，可調底座底板和頂托托板選用邊長為150 mm×150 mm，15 mm厚Q235B鋼板。

模板支架體系的設計根據現行國家標準和相關規范采用概率極限狀態設計法中的分項系數的設計表達式[2]。主要進行模板支架的穩定性、桿件承載力、連接盤抗剪承載力、地基承載力以及超過規定高寬比的抗傾覆驗算5項計算。通過計算確定地基處理工藝、立桿的縱橫向間距與橫桿步距等施工參數。

2.1 計算荷載的確定

支架承受的荷載主要有：新澆混凝土和鋼筋的自重、模板及附件自重、支架自重；施工活載、混凝土澆筑時產生的水平荷載及風荷載等(表1)。

計算支架承載力時的荷載設計值應取表1中的荷載標準值乘以荷載的分項系數。設計模板支架承重構件時，應根據使用過程中可能出現的最不利荷載效應組合進行計算；荷載標準值的分項系數及荷載效應組合可根據JGJ 231-2010《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程》確定。

2.2 結構設計

根據表1中的荷載標準值參數可以看出：新澆混凝土自重是支架承受的主要荷載，其取值大小將直接影響到支架體系的布局。混凝土自重主要決定于單位長度的結構截面積，對圖1和圖2箱梁的橫、縱斷面圖進行分析可知，混凝土結構厚度縱向分為橫梁、箱室和腹板三種情況，橫向分為箱室和腹板兩種情況，故支架體系的設計可按橫梁、箱室和腹板3種情況分別進行計算。

根據盤扣式鋼管支架橫桿模數設計和箱梁結構參數，支架的間距先按橫、縱間距按0.9 m×0.6 m、0.9 m×0.9 m、1.2 m×0.9 m、1.2 m×1.2 m等組合模式進行設計并驗算立桿的承載力和穩定性。計算公式及要求按照JGJ 231-2010《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規程》確定。

表1 荷載標準值參數表

立桿底部的基礎平均壓力要小于GB 50007-2011《建筑地基基礎設計規范》中要求的地基承載力特征值。一般情況下，原地基承載力應不小于200 kPa，如小于該值須采取換填、改良、加固等處理措施[3]。然后澆筑20 cm厚C20混凝土以硬化支架基礎，并驗算最終地基結構的承載力。

經設計驗算，該工程3×30 m標準聯A的支架設計參數為：端橫梁、中橫梁、橫隔板下支架采用橫×縱為1.2 m×0.9 m布局，腹板及箱室截面下的支架采用1.2 m×1.2 m布局，垂直步距均為1.5 m。支架基礎采用原地面平整壓實后澆筑20 cm厚C20混凝土的基礎，其硬化寬度為橋梁寬度兩側各加1.5 m，基礎兩側設置30 cm×30 cm的排水溝。

3 支架搭設施工

盤扣式滿堂支架的施工流程：地基處理→支架測量定位→安放可調底托→支架立桿搭設→支架水平桿搭設→支架豎向斜桿搭設→水平斜桿→頂托安放→鋪設工字鋼主楞→鋪設方木次楞→箱梁外模鋪釘→支架預壓。

3.1 地基處理

施工人員根據施工方案對原地基進行了平整壓實，確保其承載力達到200 kPa，然后澆筑20 cm厚C20混凝土墊層。魚塘、考古區、房基及承臺回填區等軟弱地帶采用回填素土、灰土或磚渣等方法進行了地基處理，經處理后待其達到地基承載力要求后方可進行混凝土硬化處理。

為避免支架基礎受雨水浸泡，需在基礎兩側修建尺寸為30 cm×30 cm的排水溝，排水溝的縱坡與支架基礎保持一致，水平一致的支架基礎設置不小于0.3%的縱坡。排水溝分段開挖形成坡度，低點開挖集水坑(尺寸為100 cm×100 cm×100 cm)，將積水引至附近溝渠或市政排水管網。跨距不超過40 m，每跨設置1個集水坑，跨距超過40 m時每跨設置2個集水坑。

3.2 測量定位

支架體系安裝前，應利用CAD制圖軟件對支架體系進行預排，最終確定支架的縱橫向布局位置和支架搭設高度，然后用全站儀根據預排方案中支撐架縱向和橫向間距進行現場定位。可從跨中向兩側分布搭設，先在跨中將立桿安裝位置測量定位，定位點縱橫向均應不小于8排，以保證支撐架立桿位置準確[4]。跨中立桿點定位后，向兩側可采用拉線進行立桿定位控制。

3.3 支架的安裝

模板支架根據施工方案計算得出的立桿排架尺寸選用定長的水平桿，并根據支撐的高度組合套插立桿段、可調底座和可調托撐。根據立桿位置放置可調底座，然后按照先立桿、后水平桿、再斜桿的順序搭設形成基本的架體單元，然后逐步擴展搭設成支架體系。

根據測放的立桿位置安放可調底座，采用水準儀現場測設控制底座標高，調整底座上的可調螺帽位置、保證架體的統一平面。底座調節絲桿外露長度不應大于300 mm。

首層相鄰兩支立桿宜采用不同長度規格，且其長度差應不小于500 mm，以保證立桿承插對接接頭不在同一水平面，如首層采用長3 m和2.5 m的立桿交錯布置。首層支架安裝時，橫桿插銷不宜先敲緊。將橫桿端頭套入圓盤小孔位置使橫桿頭前端抵住主架圓管，再以斜楔貫穿小孔敲緊固定，作為掃地桿的最底層，水平桿的離地高度不應大于550 mm，斜桿應與架體同步搭設。

每搭完一步支架后，應及時校正水平桿步距，立桿的縱、橫距，立桿的垂直度和水平桿的水平偏差。立桿的垂直偏差不應大于支架總高度的1/500，且不得大于50 mm。

支架搭設的高度采用現澆箱梁底面的標高減去控制標高即可算出各排支架的搭設高度。并可根據現澆箱梁底板模板及次楞方木的尺寸計算出可調節托撐頂面的標高。計算時，應考慮預壓測定的預抬量。可調脫撐懸臂長度嚴禁超過650 mm且絲桿外露長度嚴禁超過400 mm。

3.4 主、次楞的安裝

頂托頂面調至設計標高位置后，沿橫橋向在頂托上鋪設通長150H型鋼主楞，在H型鋼與頂托間的縫隙加入木楔或板條等使工字鋼位于頂托中心位置，確保支架立桿軸心受力。

主楞鋪設完并經檢查后在主楞上按間距20 cm鋪設100 mm×100 mm的方木作為次楞，次楞順橋向放置(圖3)。鋪設次楞時一定要嚴格按照預設間距進行，次楞鋪設應隨時檢查上口標高以保證現澆箱梁底板的線形，次楞鋪設完成后，應組織進行驗收，待驗收合格后方可在次楞上鋪釘模板。盤扣式支架搭設完成后的整體效果見圖4。

圖3 主、次楞的安裝

3.5 構造及驗收要求

(1)模板支架的搭設高度不宜超過24 m，超過24 m時應進行專門設計。對于搭設高度超過8 m的模板支架，其豎向斜桿應滿布設置，水平桿步距不得大于1.5 m，沿高度每隔4～6個步距應設置水平斜桿。周邊有結構物時，可與結構物形成可靠拉結。

圖4 盤扣式支架整體效果圖

(2)對于長條狀的獨立高支模架，其架體的高寬比不宜大于3。

(3)高大模板支架最頂層水平桿步距應比標準步距縮小一個盤扣距離。

(4)應檢查進場鋼管支架的質量合格證并對產品主要技術參數進行抽檢和試驗，如鋼管直徑、壁厚，連接盤厚度等。

(5)支架驗收共分3次進行。第一次驗收在基礎完工后、腳手架搭設前，第二次驗收在支架搭設至一半高度時，第三次驗收在支架搭設至設計高度后和澆筑混凝土前[5]。

(6)驗收內容主要包括：基礎處理是否符合設計要求；立桿與基礎間有無松動、懸空；底座、支墊是否符合規定；架體三維尺寸是否符合設計要求；搭設方法和斜桿、剪刀撐等設置是否符合規范要求；可調托撐和可調底座深處水平桿的懸臂長度是否符合限定要求；扣接頭與連接盤的插銷插入深度和松緊度是否滿足要求。

4 結 語

承插型盤扣式支架作為新型模板支撐體系具有承載力大、穩定性強、搭拆速度快等顯著優點，在現澆箱梁施工中已得到越來越廣泛的應用。而現澆箱梁模板支架體系主要根據不同的設計梁高分橫梁、腹板及箱室三種不同截面情況進行設計和施工。施工中做好技術交底和過程指導工作，可以充分發揮承插型盤扣式鋼管支架的優勢，達到縮短工期、增強安全性及提高經濟效益的效果。