大跨度連續梁貝雷梁鋼管柱式支架現澆施工技術

徐仕龍

（中交路橋建設有限公司,北京 100027）

0 引言

為改善交通道路條件，加快區域經濟發展，大跨度橋梁工程項目數量增多。從施工方法來看，常用工藝有支架現澆法、懸臂澆筑法等。其中，支架現澆法使用的支架，一類是滿堂支架，另一類是貝雷梁鋼管柱支架。在地形地勢條件差、墩身較高的橋梁中，滿堂支架因地基處理有難度、材料和人員投入大，不適宜在工程中應用。相比之下，貝雷梁鋼管柱支架適用于重荷載、高墩身、大跨度的橋梁工程，不會干擾地面繁忙的交通，因此技術優勢更加突出[1]。以下結合工程實踐，探討了貝雷梁鋼管柱支架在大跨度連續梁現澆工程中的應用。

1 工程概況

某橋梁工程，全長610 m，橋面寬度單幅14.5 m，橫坡設置為2%，最大高度為13.5 m。該橋梁路面采用雙向四車道，設計時速70 km/h，與河道交角70°。其中，10#～13#墩的上部結構，采用預應力混凝土連續箱梁，截面為單箱三室，頂部、底部寬度分別是14.5 m 和9.2 m，頂板和底板厚度分別是25 cm 和45 cm。下部結構采用鉆孔灌注樁基礎+鋼筋混凝土墩柱，10#、13#墩身高度為10.2 m，直徑為150 cm；11#、12#墩身高度10.8 m，直徑為180 cm。

橋下河床常年有水，不僅地下水位高，而且汛期存在不確定因素。若使用滿堂支架，基礎在水的長期浸泡作用下，因承載力降低易造成不均勻沉降。綜合分析地形特點、施工方法、工期進度等因素，最終決定采用貝雷梁鋼管柱支架。該支架體系使用鋼管柱制成排架，作為支撐墩；使用貝雷梁制成支架，通過墊木、碗扣架等完成標高調整。該工程的施工重點，包括貝雷梁鋼管柱式支架設計與預壓、支座與模板安裝、混凝土澆筑施工、預應力張拉施工等。

2 貝雷梁鋼管柱式支架設計與預壓

2.1 支架設計

貝雷梁鋼管柱式支架體系，依據單幅箱梁的中心線和橫截面進行設計，主要包括鋼管柱Z1～Z4、橫向一次主梁N 和N1、貝雷梁N2、邊跨斜支撐柱等。整個支架的高度，按照貝雷梁與中跨橋墩頂部平齊進行控制。

2.1.1 鋼管柱Z1～Z4

Z1～Z4 支撐柱位于邊跨，使用φ500×12 mm 的鋼管，每排橫向設置3 根，間距為450 cm，在貝雷梁下弦節點處設置支撐點。中跨Z1 支撐柱，按照平均荷載計算，鋼管規格和安裝情況同邊跨。梁底呈拋物線曲面，因考慮到有一定高差，不在柱頂設置落架支座，而是設置模板支撐楞、墊木，方便高程調整和后期拆除。

2.1.2 橫向一次主梁N 和N1

橫向一次主梁N1 使用2 根I56b 工字鋼，支撐長度為17 m；橫向一次主梁N 使用4 根I56b 工字鋼，支撐長度為15 m。每根工字鋼均外伸1 m，方便和斜支撐架焊接起來。

2.1.3 貝雷梁N2

貝雷梁N2 單排、單層設置。順橋向支撐長度26.6 m，標準節每節長3 m，共用8 節；非標準節長2.6 m，共用1 節。橫橋向支撐長度41.3 m，標準節每節長3 m，共用13 節；非標準節長2.3 m，共用1 節。

2.1.4 邊跨斜支撐柱

邊跨部位的斜支撐柱，會產生較大水平推力，為抵消該推力，在斜支撐柱的頂部設置水平撐桿，底部設置水平拉桿，材質均是φ350×12 mm 的鋼管。

2.2 支架驗算

2.2.1 荷載計算

以箱梁橫斷面為準，計算荷載面積為9.36 m2，梁頂寬14.5 m。結合相關參數，計算得到橫斷面的結構恒載為243 kN/m，模板重量荷載為36 kN/m，支架重量荷載為36 kN/m，人員和機械活載為14.5 kN/m，支架設計荷載共計（243+36+36）×1.2+14.5×1.4=398.3 kN/m，最終取值400 kN/m。

2.2.2 結構內力計算

根據荷載計算結果，列出三彎矩方程；利用力矩平衡法，求出各個支點的反力，從而得到支架結構的內力。見表1。

表1 支架結構的內力統計表

2.2.3 結構設計檢算

分別對支撐柱材料、一次主梁N1 材料、貝雷梁N2進行檢算，結果顯示安全系數、抗彎強度、最大截面剪切應力等指標均滿足設計要求。

2.3 支架預壓

支架體系在使用前，預壓是一個重要環節，對正式施工荷載逐漸增加進行模擬。該工程使用碼土袋進行堆載預壓，實際加載荷載是設計荷載的120%。順橋向從邊墩支座橫向中心線開始，每間隔5 m 為一個斷面，每個斷面上設置5 個觀測點，分別位于翼緣板（2 個）、腹板（2個）和底板（1 個）。分級加載，施加荷載分別是60%、100%和120%，每級加載完成1 h 后，觀察沉降變形情況，準確記錄觀測數據。經計算，分級預壓荷載見表2。通過預壓，其一檢驗支架體系的剛度是否達標，評價支架體系的穩定性；其二消除地基沉降，避免后續施工中支架發生形變；其三根據觀測值，計算支架的彈性形變，從而調整模板標高[2]。

表2 分級預壓荷載布置表

3 支座與模板安裝施工

3.1 支座安裝

該工程使用球形支座，安裝前先檢查連接部位是否完好，看連接螺栓有無松動。安裝技術要點如下：

（1）對墊石進行鑿毛，清理預留孔中的積水和雜物。然后對灌漿用模板進行安裝，在墊石上分別順橋向、橫橋向彈墨線。

（2）使用起重設備將支座吊至墩頂，先將鋼楔塊楔入四角，對支座進行找平，調整標高達到設計值。然后在支座底與墊石之間預留一定空隙（20～30 mm），安裝楔形調平鋼板。

（3）采用重力灌漿法，復核支座中心和標高無誤后，使用高強度灌漿料進行灌漿，其抗壓強度≥50 MPa。對支座下部、錨栓孔間隙進行灌漿時，按照從中心向四周的順序注漿[3]。

（4）準確計算灌漿量，終凝后將模板、四角楔塊拆除，看有無漏漿部位，若有及時進行補漿操作。楔塊拆除后的空隙，使用砂漿填補，將支座板上的錨栓擰緊。

（5）以上作業完成，檢查支座情況，對預埋板、錨栓外部部位進行防銹涂裝。支座安裝時，由測量人員監測指導，對頂面標高進行調整。

（6）在溫度應力、張拉應力的影響下，支座中心可能偏移，因此要根據設計圖紙、支座型號設置預偏心，使用千斤頂調節偏心方向和具體數值。

3.2 模板安裝

模板安裝順序是：底模→側模→內模→端模，安裝技術要點如下：

（1）底模安裝時，先放出中心線，使用高強竹膠板釘在貝雷梁頂部的方木上。竹膠板與竹膠板之間，使用單面膠條填塞，避免出現空隙。底模安裝完成，復核底板標高，調整至設計標高。

（2）側模安裝時，使用方木在背后加固，設置間距為50～60 cm，普通扣件連接加固。然后布設底板、腹板部位的鋼筋，綁扎后安裝預應力波紋管，復核定位是否準確。

（3）內模安裝時，使用方木加固、鋼管對撐。模板接縫要求嚴密，相鄰板的高差＜2 mm；模板和鋼筋之間使用混凝土塊支墊，復核保護層厚度是否達標。內模倒角部位使用鋼模，底板壓模使用木模，頂板和底板之間設置鋼管支撐，橫向、縱向間距均為90 cm，呈井字形布設[4]。

（4）端模安裝時，此處有大量的鋼筋和預應力管道，使用鋼模。根據鋼筋和預應力管道的位置，對孔眼進行精準定位、切割；為預應力管道編號，以便后續施工時快速定位。

（5）所有模板均安裝完成，對整個模板體系的線形、標高進行全面檢測，確保指標精確、線形美觀，驗收標準見表3。

表3 模板安裝工程的驗收標準和允許誤差

4 混凝土澆筑施工

4.1 人機料配置

該工程中，箱梁混凝土澆筑量大，采用4 輛泵車連續澆筑、一次完成，每輛泵車的澆筑能力達到30 m3/h。澆筑過程中，結合現場條件劃分為2 個作業面，每個作業面安排20 名振搗人員、10 名收面人員、20 名輔助工。

4.2 現澆技術要點

箱梁混凝土澆筑順序從兩端向跨中，分層、分段、對稱進行；在同一個斷面內，按照底板→腹板→頂板→翼緣板→橋面的順序進行。澆筑過程中，底板、腹板部位的混凝土坍落度控制在20 cm，頂板部位控制在16 cm。澆筑技術要點如下：

（1）從10#、13#墩開始，在腹板兩側均勻下料，同步進行振搗。下料過程中，每一層混凝土的厚度控制在30 cm 以下；腹板部位使用500 mm 振搗棒，每一個點位振搗時間20～30 s。錨墊板后方，因鋼筋和波紋管數量多，使用300 mm 振搗棒。位于倒角部位的混凝土，振搗時控制好力度，不宜長時間振搗[5]。

（2）澆筑內模混凝土時，在頂部預留若干個窗口，相鄰間距控制在3 m。當底板混凝土澆筑量不足時，通過該窗口進行補澆。

（3）底板混凝土澆筑長度達到30 m，或澆筑時間2 h后，使用1 號、4 號泵車澆筑腹板部位，2 號、3 號泵車繼續澆筑底板部位。

（4）澆筑頂板混凝土時，按照先兩側翼緣板、后中間部位的順序進行，將混凝土坍落度控制在16 cm。坍落度過小影響收面，過大會出現浮漿，均會影響結構質量。

（5）澆筑完成后，對頂板、底板的表面進行收光。委派專人養護，使用土工布覆蓋后，定時灑水保持表面濕潤，防止表面產生裂縫。

5 預應力張拉施工

該工程中，當混凝土強度達到設計值的60%，對腹板進行預應力張拉；當混凝土強度達到設計值的100%，且齡期＞10 d，即可進行終張拉。張拉施工技術要點如下：

（1）張拉前，測試管道的摩阻力，根據摩阻系數計算實際伸長值。張拉過程中，將連接螺栓松開，防止箱梁發生滑動；對張拉應力、伸長值兩個參數進行控制，實際伸長值和理論伸長值的偏差值≤6%。

（2）張拉作業順序是：腹板→頂板→底板，先外側后內側、左右對稱進行。張拉程序是：①張拉至初始應力，為終張拉控制力的10%，計算伸長值并標記；②繼續張拉至控制應力，對伸長值進行預測，以工具錨夾片的外露量為準進行控制；③停止5 min，對張拉控制應力進行校核；④主油缸回油錨固，此時油壓回零，測量總回縮量；⑤副油缸繼續供油，卸下千斤頂。

（3）張拉作業完成，在錨圈口處的鋼絞線進行標記，觀察有無滑絲。24 h 后復查，合格的話對鋼絞線頭切割，預留長度≥30 mm。

（4）壓漿時，按照先下后上的順序，同一根管道壓漿應連續進行、一次完成。從一端開始，壓力控制為0.6 MPa，向另一端壓送水泥漿。當出漿濃度與進漿濃度一致時，即可封閉出漿口，持續壓漿，保持0.5～0.6 MPa 壓力持續3 min。最后封閉進漿口進漿閥，進入下一個循環，水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間應≤40 min。

（5）封錨時，先進行鑿毛、清理，在錨具四周、鋼絞線端部，涂抹聚氨酯防水涂料。為保證涂刷效果，可刷到錨下墊板上方，但不能刷到混凝土表面上。在錨墊板上安裝一端帶螺紋、一端帶彎鉤的短鋼筋，使其與封錨鋼筋連為一體。然后放置鋼筋網片，網片的保護層厚度≥30 mm，并在鋼筋網片、錨墊板上安裝短鋼筋綁扎牢固，以加強后澆筑部分混凝土與梁端的連接強度。

6 結語

綜上所述，貝雷梁鋼管柱式支架在大跨度連續梁工程中具有諸多技術優勢，該文結合實際案例，從支架設計與預壓、支座與模板安裝、混凝土澆筑、預應力張拉等方面總結了施工技術要點。從施工效果看，機械設備配置簡單、利用率高，能加快施工進度；鋼管、貝雷梁等部位可周轉使用，經濟適用性高，安全質量可控；而且箱梁表面的混凝土光潔，整體線形滿足設計要求，實現了預期管控目標，順利通過質量驗收，可在類似工程中推廣應用。