承插型盤扣式支架在現澆箱梁中的應用及安全管理

◎ 張堅榮 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

肇慶高新區麒麟湖片區發展綜合提升項目— 大旺大道快速化立體交通升級改造工程，改造后大旺大道總體按雙向十車道布置。工程中心區1號大橋采用現澆預應力混凝土箱梁結構，設計荷載為城-A級，全長385.08m，跨徑組合為4×30（第一聯）+(40+60+40)（第二聯）+4×30m（第三聯），橋梁前后縱坡坡度/坡長為前3.8%/288m和后3.801%/292m。上部結構第一、三聯為等高預應力混凝土連續箱梁：等梁高單箱雙室斷面，梁高1.6m，底板寬8.67m、厚0.22～0.42m，頂板寬13.25m、厚0.25～0.45m，腹板厚0.45～0.70m；第二聯為變截面預應力混凝土連續箱梁：變梁高直腹板單箱雙室斷面，連續梁中支點梁高3.7m，端支點及跨中梁高2.0m，底板厚度0.25～0.6m之間，腹板厚度0.6m～0.95m。

2.施工工藝

2.1 支架施工工藝流程

施工準備→測量放樣→基礎換填、平整（地基承載力檢測）→基礎硬化→滿堂支架搭設（支架檢查驗收）→底、側模安裝（基礎硬化）→支架逐級加載預壓（設置預拱度及測量放樣）→沉降觀測（穩定）→支架逐級卸載→鋼筋、腹板模板、混凝土澆筑等施工→支架拆除。

2.2 基礎平整硬化

本工程支架基礎處理重點是對承臺基坑和原泥漿池位置的處理。將基坑或泥漿池清理干凈，挖出松軟土層，按照路基施工要求對基坑進行分層回填并夯實，分層厚度不大于30cm。先去除表層腐質土，并平整場地，之后使用壓路機將地基碾壓密實。地基處理后，地基壓實度不小于94%，承載力不小于200KPa（地基承載力通過地基承載力檢測儀實測）。地基經檢測合格后，澆筑15cm厚C20混凝土基礎，混凝土基礎設置排水橫坡，以便排水。地基處理范圍寬出搭設支架之外0.5米以上。

2.3 測量放樣

測量儀器經具備相應資質的檢測單位進行檢測和標定并對提供的控制網進行同等級復測。用全站儀對支架搭設基準線及支架邊線進行放樣，同時提供基礎標高以便支架立桿布設。

2.4 支架搭設

滿堂支架立桿采用Q 3 5 5（強度3 0 0 N/m m2）材質鋼管：外徑60mm、壁厚3.2mm，水平桿及斜桿采用Q235（強度205N/mm2）材質鋼管：外徑48mm、壁厚2.7mm。標準步距長度為1.5m，扣件及頂底托均為標準件，標高調整增設部分調節件0.3～0.5m。標準立桿按縱距1.2m，橫距1.2m；在有墩橫梁及腹板處加密，橫向立桿間距在腹板處加密為0.6m，在其他底板及翼緣板處為1.2m，縱向立桿間距在橫梁至靠梁端腹板變截面段處加密為0.9m，在墩身兩側加密為0.6m。底層橫、縱向水平桿作為掃地桿，距離地面高度應小于或等于0.35m[1]。最外側兩排立桿需滿加斜撐，中間部分立桿縱、橫方向每間隔一排滿加一排斜撐。滿堂支架最大搭設高度6.7m，大于4.8m的架體在頂端和底端設置水平剪刀撐，小于4.8m的架體不設置水平剪刀撐。水平剪刀撐其跨度不超過6排支架（7.5m）。支架外側設置鋼管豎向剪刀撐（當高度小于4.8m，可設置八字型）。在鋼管頂托上橫向立放12#工字鋼（強度205N/mm2）作為主龍骨；順橋向在主龍骨上按照間距20cm安放10×10cm的木枋（強度16N/mm2）作為次龍骨；面板為16mm后的膠合板（強度35N/mm2）。支架荷載最大處剖面圖如圖1所示。

圖1 中心區1號大橋第1聯第3跨支架搭設部面圖

1）支架安裝。盤扣式滿堂支架的施工程序為：放置墊木、底托、立桿、橫桿、斜拉桿、頂托安裝、防護欄、掛安全網。盤扣式滿堂支架由標準節和調節塊組成，各節塊之間通過上下承插及卡扣限位銷固定。墊木采用5cm厚的木板，寬度20cm，沿縱橋向布置，或底托鋼板15×15cm，木板放底托傳力桿。橫桿和立桿安裝好后，立即安裝斜撐桿，確保支架的穩定。斜桿接長采用搭接連接，搭接距離不小于1m，并用兩只旋轉扣件牢固連接，扣件距接頭位置不小于10cm，接長方向的桿件在被接長的桿件下方疊起。支架搭設相關構造應滿足現行標準要求[2]。

2）頂托安裝。在地面上預先大概調整好頂托的外伸量，再搬運到支架的頂部安裝。依據梁底高程變化確定橫橋向控制斷面間距，順橋向設右、中、左三個控制點，精確調出頂托標高。然后標明頂托伸出量，便于校驗[3]。再用采用拉線內插方法，依次調好所有頂托的標高，托絲與調節螺母嚙合長度大于6扣，插入立桿內長度大于15cm，托撐伸出量控制在0.3m以內，底座及托撐緊密貼合墊木或主龍骨架，不得懸空或托空。

3）主次梁（縱橫梁）安裝。頂托標高調整完畢后，在其上橫向立放12#工字鋼作為主（橫）梁；再在橫梁上安放10×10cm木枋@0.2m作為次（縱）梁。橫梁長度為橋梁寬度加每側寬出頂板0.8m，寬出部分作為后續行走平臺支撐。縱橫梁安裝完成后鋪設底模。

4）施工安全通道及臨邊防護。現澆箱梁施工利用盤扣支架作為施工平臺兩側縱向通道。支架搭設過程上下平臺設置安全爬梯，采用節段拼裝式鋼爬梯，爬梯與硬化場地錨固連接。支架搭設的縱橫梁安裝完成后翼板外側搭設安全操作平臺，平臺四周應設置防護欄桿，并滿掛過塑鋼絲網及安全標識牌，防護欄桿由上中下三道橫桿組成，上桿離平臺面1.5m，每道橫桿間距0.5m，立桿間距不小于2m，立桿采用鋼管制作，刷紅白或黃黑相間油漆，行人通道滿鋪木板綁扎固定并安裝防滑木條。人員上下通道使用梯籠作為上下通道。

5）支架搭設的注意事項。支架現澆箱梁所用的盤扣式支架由專門廠家供應并提供材料合格證書，材料必須符合現行國家標準，材料送檢驗收合格后進行支架搭設。支架搭設應由專業的架子工進行，搭設前對作業人員進行詳細的技術交底及安全交底。立桿的垂直度應該嚴格控制，本工程的支架按3/1000的垂直度進行控制。

支架搭設及后期拆除過程中設置警戒區，非工作人員及未佩戴安全防護用具的工作人員禁止進入支架搭設區域，同時支架周圍懸掛醒目的標示標牌、夜間警示燈等設施。

2.5 支架預壓

本工程支架體系采用密封水袋進行支架預壓，水袋規格尺寸為：6×8.5×2.5（m）。從安全和縮短周期的角度考慮，采用逐跨預壓法。結合設計圖紙箱梁的尺寸，分區設置預壓荷載分布，設計預壓重為箱梁重的120%。預壓荷載計算時去掉橫梁及翼緣板重量，鋼筋混凝土密度取2.6t/m3，系數取1.2倍。中心區1號大橋左幅第一聯混凝土方量為905.9m3，橫梁及翼緣板方量約為164.66m3。箱梁底板試壓荷載=（905.9-164.66）×2.6×1.2=2313t。使用20個水袋進行預壓，水袋最大配載為2550t，滿足預壓要求。采用全站儀進行測量，沿橋梁縱向每5m設置一個斷面，一個斷面設置5個測點，并對稱布置。

加載分三級逐級進行加載，依次為單元內荷載值的60%（間隔12h）、85%（間隔12h）、120%（間隔24h）。每級加載完成后，暫停下一級加載，每間隔6h監測一次支架沉降量；當監測點6h的沉降量平均值小于2mm時，再開始加載下一級荷載；加載完成后，持荷時間不小于24小時，每6小時觀測一次，直至沉降穩定（連續12h監測沉降量平均值之差不大于2mm）后分級卸載[4]。卸載的分級方法：120%→85%→60%→0（與加載過程相反）；每卸下一級荷載，對所有監測點進行一次檢監測，并做好記錄；加載完成后不再產生沉降后，即可進行卸載。

3.支架施工安全保障措施

支架施工前需對搭設基礎進行檢查驗收，基礎強度、承載力、平整度等滿足要求后方可進行作業。嚴格控制支架材料的進場質量，使用符合國家標準的鋼管材料。作業人員嚴格遵守高空作業安全操作規程，使用的各種物品應有防止墜落的防護措施。高空作業設置作業平臺的走道板、安全網、護欄、爬梯等安全設施。盤扣式腳手架搭設完成檢查鎖扣的緊鎖情況。

支架搭設完畢后，需對支架進行驗收及預壓，驗收合格后方能進入下一道工序。支架預壓按照預壓荷載分布對稱堆載，并全程監測支架沉降情況，及時分析數據，發現支架穩定性存在風險時及時停止預壓。施工作業期間，定期對支架進行檢查，檢查支架焊縫有無脫落、松掉等狀況，發現異常情況立即進行整改，整改完成后方能繼續投入使用。夜間或惡劣天氣（含6級以上風力）不進行腳手架搭設作業[5]。

4.支架安全驗算

4.1 支架體系安全驗算

以中心區1號大橋第1聯第3跨支架為例計算說明，根據現行規范及標準進行驗算。支架構造參數詳見表1。

表1 支架構造參數

荷載參數按照現行標準以及工程所在地氣象參數取值計算，膠合板取單位寬度（面板看做一“扁梁”梁寬1m）進行計算。經驗算，橫梁和腹板面板、箱室底面板、翼緣板底面板、小梁（橫梁和腹板底小梁、箱室底小梁、翼緣底小梁）、主梁（橫梁和腹板底主梁、箱室底主梁、翼緣板底主梁）的抗彎強度、抗剪強度、擾度變形，可調或固定托座（橫梁和腹板、箱室底、翼緣板底）最大承載力，立桿長細比、立桿穩定性（頂部立桿段和非頂部立桿段）考慮風荷載和不考慮風荷載均工況，架體抗傾覆等驗算均滿足要求。計算最不利工況最大支座反力Nmax=76.14kN。

4.2 底托下混凝土基礎驗算

根據支架體系驗算結果，最不利工況立桿最大反力為76.14kN。地基基層填筑壓實完畢后，在表面澆筑15cm厚C20砼，然后鋪上底托。根據現行規范規定，需對砼基礎進行局部受壓和抗沖切驗算[6]。

1）局部受壓驗算。

素砼局部受壓需滿足：

Fl≤ωβlfccAl

其中：ω=1.0，βl=3，

fcc=0.85×9.6=8.16MPa，

底托面積為Al=15×15=225cm2。

則ωβlfccAl=1.0×3.0×8.16×225/10=550.8kN＞Fl=76.14kN，滿足要求。

2）受沖切承載力驗算。

在局部荷載集中反力作用下，素砼板受沖切承載力應滿足

Fl≤（0.7βhft+0.25σpc，m)ηumh0，

其中：β h=1.0，f t=1.1M P a，σpc，m=1.0MPa，um=1.2m，η=1.0，h0=0.15m。

則（0.7βhft+0.25σpc，m)ηumh0=183.6kN＞Fl=76.14kN，滿足要求。

故采用15cm厚C20砼墊層局部受壓和受沖切承載力均滿足承載力要求，砼墊層受到壓力不會破壞。

4.3 地基驗算

底托坐落在1 5 c m 厚砼墊層上，考慮砼基礎未破碎，可認為由砼墊層傳遞到地基表面的應力分布是均勻的，按照力傳遞面積計算A=0.9×0.9=0.81m2。則地基應力σ=N/A=76.143/0.81=94kPa＜200kPa（按現場路基填筑壓實度達到94%對應地基承載力不小于200kPa考慮），故地基承載力滿足要求。

5.結論

現澆箱梁施工程序繁多、施工技術比較復雜，現澆箱梁支架的搭設質量不僅關系到項目的整體安全，還關系到箱梁的施工質量和進度。承插型盤扣式支架在本工程現澆箱梁中的實際應用，從支架設計、施工以及安全驗算、安全管理等方面全方位論證，表明應用是成功的，可行的，可為類似工程提供參考，應用經驗具有推廣價值。