軟基及跨公路的大跨度連續梁現澆支架設計

雷海斌 LEI Hai-bin

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030000）

1 工程概況

1.1 設計概況

黃驊南至大家洼鐵路漳衛新河特大橋位于海興縣辛集鎮。橋梁起訖里程為GD2K35+005.54～GD3K42+089.31，全長7083.77m。于GD2K40+344.71～+566.41上跨辛霞公路。線路與公路方向夾角145°，公路瀝青路面寬度為7m，路基寬度12m。于164～167#墩間設置（60+100+60）m預應力單箱單室砼連續梁跨越辛霞公路。下構為矩形承臺，鉆孔樁基礎，圓端形實體橋墩。

1.2 水文情況

工點地下水為第四系潛水，主要賦水地層為第四系沖積、海陸交互相沉積的粉土、粉砂。埋深0.8～3m，受大氣降水及地表徑流補給，多為咸水，礦化度較高，水質差，對圬工具有硫酸鹽侵蝕性和氯鹽侵蝕性。

1.3 橋址地質

橋址位于第四系沖積和海陸交互沉淀層上。

2 連續梁施工方案的比選

2.1 掛籃懸臂澆筑

原方案為采取掛籃懸臂法澆筑，但因受到多種外部因素的影響，導致連續梁開工時間滯后，為了確保達到開通工期，僅能支架現澆法施工連續梁。

2.2 鋼管式滿堂支架

滿堂支架采用碗扣式或盤扣式較多，具有構件規則統一、拼裝簡便、組架形式靈活、易于保證質量及施工管理等優點。

但橋位處地基條件差，地表上覆土層松軟，且厚度大。為了確保達到滿堂支架的基底支承強度，地基處理工程量巨大，不僅耗時，且工程造價高；另外，連續梁與辛霞公路大角度斜交，鋼管式桿件受其尺寸及承載能力的限制。難以組拼成符合承載要求的大跨度門洞結構。故鋼管式滿堂支架從工期、技術可行性及造價方面均滿足不了目標要求。

2.3 鋼管柱+貝雷梁與盤扣式支架組合方案

沿連續梁縱向在橋下利用鋼管柱+貝雷梁形成支架的搭設平臺及辛霞公路的通行門洞。然后在平臺上搭設盤扣式支架，形成模板支撐系統。

由于采用一定距離的鋼管柱形成上部支架的支撐，大幅減少了地基處理的工程數量，降低了對辛霞公路正常通行的影響，也減少了人員及施工材料的投入。采用貝雷梁作支架的承載縱梁，是一種安全可靠性及經濟可行性均較為突出的支架方案。特別是在本項目重荷載、大跨度及較高墩柱的不利條件下，在實際方案設計時，根據荷載大小、地形條件的變化，通過增加貝雷梁的組數、層數和臨時支墩以降低貝雷梁承受的剪力、彎矩和撓度，進而確保其承載能力滿足施工要求。

3 支架體系設計方案及施工組織安排

3.1 主要施工技術方案及技術參數

結合工程施工特點及工期安排，采用鋼管立柱+貝雷梁支架體系，曲線調整以及翼緣板采用滿堂盤扣式腳手架。

支架體系由下自上的結構為：條形基礎（C30鋼筋砼）+鋼管柱（φ630）+2I45a工字鋼橫梁+貝雷梁+工字鋼分配梁（2I20a）+盤扣式鋼管支架+工字鋼墊梁（2I10a）+木方。各區段支架斷面如圖1-圖3所示。

圖1 跨公路段支架斷面圖

圖3 變截面段支架斷面圖

鋼管支架處條形基礎尺寸為10.0m（長）×1.2m（寬）×0.7m（高）。在條形基礎對應鋼管的位置上預埋厚12mm的鋼板（80cm×80cm）。鋼管柱與預埋鋼板通過焊接固定，并沿鋼管柱環向均布加焊4道加勁板。

圖2 邊跨直線段、主墩直線段支架斷面圖

為保證公路交通，門洞際凈高大于4.5m。施工支架時，設置減速慢行、限速標志等各種告示牌。支架拼裝施工時，將道路進行臨時封閉。

3.2 連續梁施工組織安排及施工步驟

由于本項目連續梁跨度長，砼數量大，支架搭設的總體時間較多。為了加快施工進度，減少一次澆筑的砼數量。經分析及研究，將連續梁分成幾個大區段進行現澆，完成部分支架的搭設后進行該區段的梁段現澆，同時，進行其它區段的支架搭設。形成區段間流水作業。不僅加快了施工進度，也克服了資源一次高度集中投入的缺點。具體分段現澆組織如圖4所示。

圖4 現澆分段示意圖

3.2.1 步驟1：連續梁下部結構施工，支架搭設

①施工164#、167#墩頂帽時，簡支梁側加高部分頂帽需待連續梁施工完畢后澆筑。②分段搭設施工支架，對支架的基礎進行必要的處理，保證基礎具備足夠的承載力。③支架預壓，采取梁體自重1.1倍水袋荷載、砼塊進行預壓。

3.2.2 步驟2；1#節段施工

①在支架上施工連續梁現澆1#段。②待砼強度及彈性模量達到設計90%，且砼齡期超過10d時依次張拉T2、T3、F3、F3`鋼束。

3.2.3 步驟3：2#節段施工

①在支架上施工連續梁現澆2#段。②滿足條件后，依次張拉T5、T6、T6`、F6鋼束。

3.2.4 步驟4：3#節段施工

①在支架上施工連續梁現澆3#段。②滿足條件后，依次張拉T6、T8、F7鋼束。

3.2.5 步驟5：中跨合攏

①在支架上施工連續梁現澆跨中合攏段。②滿足條件后，依次張拉ZT1、ZD1～ZD6鋼束。

3.2.6 步驟6：邊跨合攏

①在支架上施工連續梁現澆邊跨合攏段。②滿足條件后，依次張拉BT1、BT2、BD3～BD5、ZD7鋼束。

3.2.7 步驟7：預應力鋼筋張拉

全橋合攏之后依次張拉BD6、BD2、BD1、F5、F5`、F4、F4`、T4、F2、F2`、F1、F1`、T1等鋼束。

3.2.8 步驟8：剩余作業

①拆除現澆支架。②澆筑164#、167#墩墩頂不等高墩帽加高部分。③整理場地，完成連續梁施工。

4 施工關鍵技術及方法

4.1 支架體系搭設

4.1.1 地基處理

為保證條形基礎下的地基承載力＞190kPa，需對原有地基處理，根據地質條件的不同分別采用換填和水泥攪拌樁加固兩種處理方法，其中165#墩至辛霞公路段采用水泥攪拌樁加固，施工時在條形基礎下打設5根直徑0.6m，長度16.5m的水泥攪拌樁。其余區段采用磚渣換填，施工時將條形基礎下1.2m范圍內的土層換填成磚渣，換填后做輕型動力觸探，確保滿足承載力要求。

4.1.2 條形基礎施工

基礎為C30鋼筋砼，尺寸為10m（長）×0.7m（高）×1.2m（寬），條形基礎上下兩層布置縱向22mm螺紋鋼筋，間距8cm。基礎頂面設置厚12mm的80cm×80cm預埋鋼板，預埋鋼板的頂面要安裝水平，且確保同一墩位的鋼板標高相同。

4.1.3 鋼管樁立柱施工

立柱為壁厚8mm的Φ630mm螺旋鋼管，螺旋鋼管與砼基礎的預埋鋼板焊接安裝，并于立柱底部焊接4道加勁板。跨公路處、變截面處管樁橫向間距3.9m，其余區段管樁間距3.0m。為確保軸向受壓的鋼管立柱承載穩固、受力均勻，需確保立柱鉛垂安裝。

4.1.4 I45a工字鋼橫梁安裝

鋼管立柱上的橫梁為2I45a工字鋼，雙拼工字鋼橫梁在加工廠內焊接成組后運至現場吊裝，擱置在立柱頂面的開槽內，并與立柱焊接加固。

4.1.5 貝雷梁安裝及加固

貝雷梁采用“321”公路鋼桁架（3×1.5m)。使用專用的支撐架將貝雷片橫向聯結成受力均勻的承載整體。用油漆在橫梁上按設計間距標識貝雷片的安裝位置。在地面拼裝貝雷片，并用支撐架聯接成組，隨后用25t汽吊吊裝，安裝順序為先中間后兩側。

設置U形螺栓聯結貝雷片的下弦桿與工字鋼橫梁，以增強貝雷梁支架結構的牢固性及整體承載能力。

4.1.6 工字鋼分配梁安裝

貝雷梁上按間距60cm橫向放置2I20a工字鋼分配梁。橫梁安裝完成后，安裝盤扣支架體系，支架安裝根據梁重考慮，在底板處縱向60cm間距，現澆1段翼緣板縱向間距為60cm，現澆2段翼緣板縱向間距為60cm，現澆3段翼緣板縱向間距為150cm。

4.1.7 頂托安裝

鋼管立柱安裝頂托，頂托可以調整標高，以控制箱梁底模安裝高度，頂托伸出量一般控制在30cm以內為宜。在頂托上鋪設底模系統，順橋向I10a工字鋼墊梁按間距60cm布置，其上方10cm×10cm方木小楞順橋向間距20cm布置。

4.1.8 箱梁底模安裝

箱梁底模為優質的竹膠板，底模竹膠板采用圓釘與方木小楞釘緊固定。

4.2 支架預壓

4.2.1 預壓荷載

支架的預壓對于高大模板體系而言，是必不可少的一道工序。通過模擬承載，以檢驗支架、地基等結構的強度、剛度及安全穩定性。且在消除支架系統非彈性形變的同時，收集其彈性形變數據，為連續梁線形控制提供依據。

4.2.2 觀測點設置

每個連續梁段設置5個觀測斷面，斷面設于連續梁段的兩端、1/4L、1/2L、3/4L處，每斷面設置5個觀測點。

相應的在支架觀測點垂直投影于地基面上也布設觀測點。

4.2.3 預壓方法、工藝及流程

本方案采用密封水袋與鋼筋砼塊相結合預壓的方法，其中鋼筋砼密度取2.5t/m3，安全系數1.2，計算預壓總重量為7690t。實際預壓過程中采用分三階段預壓，第一階段為現澆1#段預壓，第二階段為現澆2#段預壓，第三階段為現澆3#段預壓。累計布置水袋43個，尺寸為10.5m（長）×4.5m（寬）×2.0m（高），每個重量約95t，累計布置鋼筋砼塊3605t，預壓總重量約為7690t，預壓重量滿足要求。預壓流程如下：①首先鋪好水袋，調整好間距，模擬箱梁均勻受力狀態待檢測人員測量之后方可進行一級加載；②進行一級加載，加載時要求現場操作人員對水袋進行對稱均勻加載，待檢測人員測量之后應許進行下一級加載，加載人員方可進行下一級加載；③重復上述操作直至達到預計荷載方可停止加載。④對應梁體分段現澆的組織安排，采用分段預壓的方式進行加載，兩邊同時對稱預壓。

4.2.4 預壓觀測

全橋加載預壓順序與混凝土澆筑順序一致，即從主墩向兩邊對稱加載。預壓重量按計算荷載分3次（60%→100%→110%）逐級加載。沉降觀測的方法、頻率，數據分析處理，卸載、支架底模標高的預拱度計算和調整嚴格按設計及規范的要求進行。

5 結束語

本項目通過采用鋼管柱+貝雷梁與盤扣式支架組合方案進行大跨度連續梁的支架現澆，大幅減少了地基處理的工程量。同時，通過組織分段流水作業，加快施工進度的同時，避免了同時澆筑，資源高度集中投入的缺點。確保了本項目工期目標實現的同時，還取得了可觀的經濟效果。