公路橋梁高墩現澆蓋梁支架施工技術探討

黃模鎮

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州511400）

1 引言

蓋梁是橋梁梁體的重要受力構件之一，梁體自重及上部車輛活荷載等外力通過支座傳遞給蓋梁，再傳遞給墩柱、樁基等下部結構。在高速公路橋梁的建設過程中，高墩蓋梁施工方法仍以現澆施工為主，蓋梁支撐架施工技術比較成熟，在保證質量及安全的前提下，選擇可靠的蓋梁支撐方式對工程的建設及管理非常重要。

2 高墩蓋梁施工方法選擇

大潮高速公路地處山嶺重丘區，沿線地形陡峭，橋梁高墩眾多，高墩的高度基本在45 m 以上，均采用空心薄壁墩，薄壁墩及蓋梁的尺寸根據墩高的不同采用多種尺寸，其中，設計圖中采用比例較高的薄壁墩尺寸為6 m×2.8 m，與之對應的蓋梁尺寸為11.7 m×3 m×2.2 m，本文采用該尺寸的蓋梁施工支架進行技術分析探討。

該項目施工工期緊張，高墩施工安全要求高，受地形及工期限制，蓋梁支架采用傳統的落地式支架施工周期長，搭設風險極大，鋼管等周轉材料使用多，山區道路運輸極為不便。對于圓柱墩，使用頻率較高的抱箍法又不適用于薄壁墩蓋梁施工，采用鋼棒法需通長預留鋼棒穿孔，對薄壁墩的截面受力極為不利，且使用的鋼棒較長，所需費用較高。經過多次方案論證及技術分析，該項目薄壁墩現澆蓋梁采用錨固牛腿安裝貝雷梁托架法，利用錨固牛腿的抗剪及精軋螺紋鋼的抗拉性能解決整個蓋梁混凝土及托架的荷載，如圖1 所示。

圖1 錨固牛腿安裝貝雷梁托架法示意圖（單位：cm）

3 高墩現澆蓋梁錨固牛腿托架法簡介

3.1 錨固鋼筋及牛腿預埋盒安裝

在墩身鋼筋安裝完成后，由測量人員精確定位預埋牛腿鋼盒預留槽孔和對拉精軋螺紋鋼筋的位置，根據蓋梁支撐系統的總設計高度，推算出預埋鋼盒頂面及精軋螺紋鋼預留孔中心位置距離蓋梁底部分別為193 cm 及199 cm，鋼盒距離蓋梁底部距離按從上到下計算為蓋梁底模總高度9 cm+工字鋼分配梁高度16 cm+貝雷梁高度150 cm+砂箱高度18 cm。預埋鋼盒尺寸為14 cm×24 cm，預埋鋼盒采用5 mm 厚鋼板在現場焊接制作。錨固筋采用φ32 mm 精軋螺紋鋼筋對兩側牛腿對拉，錨固筋穿過鋼盒，正對小牛腿開孔位置，兩鋼盒間的φ32 mm 精軋螺紋鋼直接與墩身混凝土一同澆筑。對于寬度較大的薄壁墩，對拉精軋螺紋鋼無須通長埋設，但應保證錨固于混凝土內的長度不小于1 m[1]。預埋牛腿鋼盒及錨固筋預埋位置必須按照項目部技術部門提供的設計圖由測量人員精確定位，保證預埋位置準確。預埋鋼盒必須與墩身面平齊、垂直，同時，需在內部加設支撐，并采用泡沫劑等材料進行填充，防止混凝土澆筑過程中鋼盒變形或漏漿堵塞，鋼盒底部需加設鋼筋網，以加強牛腿底部混凝土的抗壓性能，預埋錨固筋需保證平直并垂直于墩身。

3.2 安裝傳力牛腿

錨固牛腿法在最后一節薄壁墩墩身拆除模板露出預留孔槽后，拆除鋼盒內臨時支撐，清理孔槽內填充物，然后進行牛腿安裝。承重牛腿采用1 cm 及2 cm 鋼板焊接制作，一般需在鋼結構加工廠家進行定做，以保證加工質量。單個牛腿質量約為55 kg，可采用人工方式配合塔吊或汽車吊輔助安裝，將牛腿凸起端開孔位置對準錨固筋并插入預留孔槽，然后，用螺帽將錨固筋擰緊，檢查牛腿下墊板是否貼緊預留槽底，下部側板是否與墩身面貼緊。若因錨固牛腿預埋鋼槽預埋不合格造成墊板翹曲或無法貼緊墩身，則優先調整牛腿凸起端下部墊板貼緊槽底，下部側墊板通過加墊鋼板等形式保證與墩身面頂緊。檢查調整無誤后再次擰緊錨固筋螺帽。同一側2 個牛腿安裝完成后，用槽鋼將2 個錨固牛腿連接為整體，牛腿頂面應保持水平，如圖2 所示。

圖2 錨固牛腿及精軋螺紋鋼示意圖（單位：cm）

牛腿為整個支撐系統主要受力構件，采用16Mn 鋼加工，單個牛腿由2 塊腹板及連接板組成，腹板厚20 mm，高200 mm，受剪面積As=2×20 mm×200 mm=8 000 mm2，單個牛腿的抗剪承載力為125 MPa×8 000 mm2=1 000 kN（100 t），一個蓋梁支撐系統共設置4 個錨固牛腿，牛腿的承載力遠遠滿足設計要求。對于大懸臂或大體積的蓋梁，可采用增加牛腿個數的方法提高總承載力，可減少牛腿規格定做的數量。

3.3 安裝貝雷梁托架

錨固牛腿安裝完成后，在牛腿頂面吊放卸載用自制砂箱，然后在砂箱上方吊裝放置單排（雙排）貝雷梁。本工程墩身兩側各布置1 組貝雷梁，每組貝雷梁由單排貝雷桁架組成，貝雷梁均在現場拼裝好后一次性吊裝到位。吊裝完一側貝雷梁后，利用鋼絲繩配合手拉葫蘆與墩身外露主筋進行臨時固定，然后吊裝另外一側貝雷梁，待兩側貝雷梁吊裝完后，利用自制鋼花窗將兩側貝雷梁橫向連接成一個整體，并拆除臨時固定的鋼絲繩及倒鏈。貝雷梁安裝完畢后，鋪設16#工字鋼分配梁，吊裝蓋梁兩側端部三角架，并鋪設蓋梁底模，蓋梁模板為大塊異形鋼模板，由專業廠家定型制作，受力可靠，安裝方便。

3.4 鋼筋安裝

蓋梁底模安裝完成后，需測量蓋梁各控制點平面位置及標高并做好記錄，根據設計圖及現場實測標高調整模板。一般蓋梁兩側懸臂端會產生一定的撓度和非彈性變形，需對蓋梁端部底模設置預拱值。底模調整完后需對標高進行復核，確認無誤后再進行鋼筋骨架吊裝。蓋梁的鋼筋骨架在鋼筋場統一加工，運至現場后整體吊裝，安裝時，應采用多點位吊裝方法，防止鋼筋骨架在吊裝時產生變形，進行鋼筋安裝前，檢查墩頂位置的混凝土鑿毛情況和底模安裝情況，先將墩柱頂外露鋼筋調直，符合要求后方可進行鋼筋安裝。

3.5 側模安裝

鋼筋安裝完畢并經質檢工程師檢查驗收通過后，進行蓋梁側模的吊裝。在進行側模吊裝前，應先在蓋梁的鋼筋外側用鐵絲綁扎上混凝土保護墊塊，運至現場的側模經拼裝合格后，采用兩點吊裝的方式吊裝側模。側模吊裝過程中，采用臨時支撐的方法，用鋼絲繩配合倒鏈把側模與墩柱外露主筋臨時拉在一起進行固定，當兩邊側模均吊裝完后，用對拉拉桿進行固定。模板安裝完畢后，需對模板的垂直度進行調整，在模板頂面采用粗鋼筋對頂、長螺栓對拉加固模板。

3.6 混凝土澆筑

混凝土澆筑需嚴格按照施工方案和澆筑工藝進行，澆筑前需對支撐系統進行檢查后才可開盤。混凝土澆筑要分層進行，下料應均勻，每層澆筑厚度宜不超過30 cm。插入式振動器的振動棒直徑宜大于5 cm，軟管長度應不小于3 m，方便在工作平臺上進行混凝土振搗。靠近模板的邊角位置需適當加振，以保證澆筑混凝土的振搗質量，振搗過程應加強觀察振搗，防止漏振、泌水現象出現[2]。

3.7 拆除模板及支撐體系、修補牛腿預留孔

蓋梁混凝土初凝后，要做好覆蓋保濕養護，養護時間宜不少于7 d。混凝土強度達到2.5 MPa 后方可拆除側模。拆模過程中，應注意保護蓋梁邊角線，宜采用小錘等工具輕敲側模使模板與蓋梁混凝土面脫離后，再將模板拆除。蓋梁混凝土強度達到設計強度的80%以上后，方可拆除底模支撐體系。拆除時，利用砂箱卸載，卸載應做到4 個砂箱均同步，不可單邊卸載，以免支架傾斜滑動。牛腿拆除后，采用砂輪鋸切除多余的對拉精軋螺紋鋼，采用混凝土修補預留孔。

4 與傳統支撐架對比

蓋梁支架采用落地式支架結構形式簡單，但在荷載的作用下，支架產生下沉變形較大，需耗用的周轉材料數量多，文明施工管理工作量較大，對于高墩施工，超過一定的高度基本不適用采取該方法。采用抱箍法在蓋梁施工過程中，無須占用下方工作面，便于現場管理，但墩柱與抱箍內側之間的摩擦系數取值難以準確把握，在螺栓擰緊不到位時，施工過程中易發生抱箍下滑事故，支架能承受的荷載不高，可采用抱箍法施工的墩柱范圍較小，一般只適用圓柱墩，其他類型的墩柱基本不會采用該方法。采用鋼棒法作為支撐能承受的承載力較大，施工時將整個現澆蓋梁及支撐架的重量通過鋼棒傳至墩柱，傳力途徑明了，基本不存在支架下沉的問題，但需在墩柱內埋設通長留預孔洞，處理預留孔洞費工費時而且修補質量極差，效果很難令人滿意。因孔洞過長且修補困難，經常發現工班只修補孔洞表面一小節，許多業主管理手冊已明確禁止采用該方法，此種體系現已較少采用。

結合上述蓋梁常用施工方法的優缺點，從技術性、適用性及經濟可靠性等多方面綜合考慮，大潮高速高墩蓋梁施工采用錨固牛腿安裝貝雷梁托架施工方法。該方法預留孔只是鋼盒所占小部分空間，對拉精軋螺紋鋼與混凝土一起澆筑，形成一個整體，不影響墩柱的整體受力。整個蓋梁及支撐架的重量通過錨固牛腿傳遞到薄壁墩，也不存在支架下沉的問題，后期預留孔修補采用與墩柱同等強度的微膨脹混凝土，修補面積小且深度淺，修補質量有保障。

5 施工注意事項

1）橋墩兩側貝雷梁須使用鋼花窗進行連接，連接從橋墩側邊開始，須對每一個花窗進行橫向連接，自制的花窗橫聯構件寬度需與墩身寬度一致，才能保證橫向連接后兩側貝雷梁與墩身抱緊箍死。

2）現澆蓋梁支撐系統安裝完畢后，吊裝鋼筋前后，必須對精軋螺紋鋼螺帽再次預緊，確保牛腿下端與墩身表面貼緊且受力均勻。

3）分配梁嚴格按照施工方案附圖中要求的長度及間距布置，工字鋼分配梁與貝雷梁通過鎖扣固定，嚴禁分配梁直接與貝雷梁進行焊接。

4）蓋梁混凝土的澆筑應從橋墩中間位置向兩端分層對稱澆筑，澆筑速度不宜過快，澆筑過程應經常檢查支撐架是否出現異常情況。

5）嚴格控制蓋梁頂面預埋件的位置和標高,對蓋梁兩側端部設置一定預拋值，首次預拋值大小可根據現場預壓進行確定，后續蓋梁施工根據實際下沉量進行調整。

6）蓋梁施工時，下方的施工范圍應設置警戒區，防止墜物傷人，在雷雨天氣和風力大于六級時不得進行蓋梁等高空施工作業。

6 結語

錨固牛腿安裝貝雷梁托架施工方法在大潮高速山區公路橋梁高墩蓋梁現場施工中取得了非常好的效果，因該結構簡單，安裝搭設快速方便且有利于材料周轉，經濟效益、可靠性均較高，現場的施工進度和蓋梁的整體質量都得到了很大的提升，該方法也在大潮高速全線各個標段進行了推廣使用。該托架不受地形墩高影響，承載力及穩定性較高，此方法對同類型蓋梁施工有較好的推廣運用價值。