徐峰 武志明

中交四公局第二工程有限公司

摘 要：山区地形条件复杂，修建公路桥梁困难，且山区桥梁存在纵坡较大、半径较小等特点，现浇箱梁具有结构稳定、适用性广泛等特点被广泛应用。多数现浇箱梁桥横坡较大，曲线半径较小，支架施工管理要求高、施工工艺复杂。结合重遵高速公路项目现浇箱梁的施工重难点进行支架施工工艺的分析，阐述各关键环节的工作要点。

关键词：桥梁工程;现浇箱梁;支架;施工技术;

1 工程概况

重遵高速公路茅石互通E匝道桥设计采用现浇箱梁施工，本桥平面位于曲线上，圆曲线半径60 m, E匝道桥的最大横坡为6%,最大纵坡为2%。上部构造采用孔跨布置为3×20 m+3×20 m+5×20 m普通钢筋混凝土现浇箱梁，下部构造桥墩采用墩、桩结构形式，单箱双室箱梁顶宽9.75 m, 底宽5.751 m, 悬臂长2 m, 梁高1.5 m, 箱梁长度为18.582～21.168 m。最大墩高为39.15 m。

2 工程施工特点

(1)施工环境复杂，本项目场区位于山顶斜坡处，地形起伏变化大，植被较发育。场区海拔1 070.9～1 242.8 m, 相对高差171.9 m; 线路轴线通过地段海拔1 091.6～1 138.8 m, 相对高差47.2 m。地貌类型为溶蚀-构造低中山地貌。

(2)该桥最大横坡为6%,曲线半径60 m, 大横坡小半径施工过程整体支架的各项要求提高，支架材料资源配置多，施工过程周期长，成本较高。

(3)现浇箱梁支架搭设最大跨度21.0 m、最大高度32.76 m, 安全风险高，施工过程中需对桥梁各项目参数进行监测，且处于高空作业难度较大。

3 支架方案的比选

山区桥梁施工，存在地形条件复杂、场地地基处理难度大、支架搭设高度较大等情况，现浇箱梁施工的支架形式多样，比较常用的支架形式有：满堂支架盘扣式或碗扣式、钢管柱加贝雷梁组合支架、抱箍加贝雷支架等。如何根据地形地貌、结构特点选择最优方案安全地完成现浇箱梁施工，是首先要考虑的。方案要从技术可行性、安全性、经济性、工期要求、文明施工及环境保护以及所处地理位置材料情况综合比选(表1),以达到最优效果。

表1 支架施工方案比选 导出到EXCEL

根据以上对比，同时考虑项目现浇箱梁较多，从整体情况结合地形地貌、结构特点综合分析研判，现浇箱梁采用钢管贝雷支架法施工。

4 支架设计体系

设计清除桥跨内原地面表层腐殖土后，清理到达持力层；钢管柱基础设计不小于C20混凝土硬化，配筋形式为?12钢筋网片；基础混凝土顶埋设1.2 cm厚80 cm×80 cm钢板；立柱选用直径609 mm厚度10 mm钢管柱；钢管柱顶部横向主梁搭设2根45b型工字钢；贝雷片选用“321型3 m×1.5 m标准型；贝雷梁顶部设计10号工字钢横向搭设；设计使用盘扣支架；盘扣支架顶部选用横向I10工字钢分配梁；横梁上放置纵向8 cm×8 cm的方木；箱梁底模、侧模和内模都采用δ=15±1 mm的竹胶板，规格为1 220 mm×2 440 mm×15 mm。见图1。

图1 钢管柱贝雷支架典型横断面 下载原图

5 钢管柱贝雷支架施工

5.1基础施工

(1)钢管柱基础地基处理。

为防止地基的沉降变形，提高地基的承载能力，钢管柱基础地基承载力根据支架上部传力数值计算后进行控制，采用触探法对地基进行试验检查，要求承载力满足规范要求，以保证地基稳定性。为了防止地基被水浸泡，避免基础软化失稳，在钢管柱基础周围浇筑C20混凝土封水层。在基础顶面设置完好的排水系统，并沿基础四周开挖40 cm×40 cm的排水沟引流远离地基。

当桥梁在河道内或软基设置基础时，在钢管柱底部可设置桩基，桩基需入中风化岩层，以保证基础稳定性。总之必须采取工程措施确保基础的强刚稳，减少施工中的沉降量。

(2)钢管柱基础。

在桥跨内测定纵轴线和边线，测定各排钢管柱基础相应平面位置。

钢管柱基础采用不小于C20混凝土硬化，尺寸为2.0 m×2.0 m×0.7 m(配筋形式为：地面配间距0.1 m?12钢筋网片),地基承载力不低于设计要求，以保证地基稳定性。每排横向按设计要求进行设置，基础混凝土顶预埋1.2 cm厚80 cm×80 cm钢板，要求钢板水平。

5.2钢管柱搭设

(1)钢管柱选择?609mm×10 mm规格，钢管柱底部与混凝土基础顶预埋钢板满焊，在钢管柱底部四周焊接200 mm×120 mm×12 mm三角钢板，对钢管柱柱脚进行加强。钢管柱吊装前要再次校核基础顶面高程、偏位以及钢管柱长度，确保柱顶面位于同一高度内。每隔4 m与墩柱采用14号槽钢连接加固，钢管柱之间每隔4 m采用剪刀撑槽钢连接，焊缝要饱满，防止偏移和倾覆。钢管柱之间选用法兰盘连接，对受压接触面加工处理后，在法兰盘穿孔进行高强螺栓栓接，以确保质量，见图2。

图2 钢管柱间连接加固 下载原图

对于主要支撑构件的钢管立柱，应与每排墩身平行布置，且多为双肢布置形式以增强其稳定性；间隔4 m与墩柱连接抱箍，应用槽钢加固，防止偏移和倾覆，以保证钢管稳定性。

(2)钢管柱强度验算。根据临时支墩布置及受力情况分析，20 m箱梁钢管柱上部荷载合计为2 261.25 kN,每根钢管柱受压力1 362.36 kN,钢管柱的最大高度为31.5 m, 构件参数：钢管柱为?609×10 mm, 净截面面积A=188.18 cm2,计算长度l=31.5 m, 竖向压力设计值为N=215 kN,容许长细比[λ]=150。

构件截面最大厚度为10 mm, 根据GB 50017-2017中参考，f=215.00 N/mm2,根据公式5.1.1-1进行计算：σ=N/A=1 362.36×103/(298.07×102)=45.71<f=215 N/mm2。

根据公式5.1.2-2进行计算，见表2。

表2 钢管柱参数及计算 导出到EXCEL

λ=L/i=31.5×103/211.808=148.7<[λ]=150。

计算结果与相关规范对比，满足要求。

5.3横梁的安装

钢管柱顶部横向主梁采用2根45b型工字钢，钢管柱顶部中心与双拼工字钢中心要重合，钢管柱竖直度要满足规范要求。工字钢采取双拼并进行满焊，其与钢管柱顶部接缝处满焊，吊装后在双拼工字钢与钢管柱顶部两侧满焊直径25 mm钢筋将工字钢两侧卡住，防止工字钢移位。同排钢管柱顶端高程不统一，可用钢板进行支垫。

5.4贝雷梁搭设

贝雷片选用“321型3 m×1.5 m, 腹板底选取单层三排加强型、其他位置选取单层双排加强型。贝雷片组与组之间采用交叉花架连接，将整跨贝雷梁联成整体，确保整跨贝雷梁受力均衡。贝雷梁拼装前应对其进行验收，全部验收合格方可拼接，有损伤必须退场处理，结合设计图纸在地面完成贝雷梁的拼装作业；贝雷梁吊装后应对其位置、高程进行复核，同时在横梁位置设置骑马螺栓，以保证贝雷梁与横梁稳定连接，在对端头采取横向连接加固措施。

贝雷梁顶部设置横向分配梁采用10号工字钢，间距根据盘扣支架设计间距进行搭设。横向分配梁架设完毕后，选用梅花形布置U型夹扣固定在贝雷梁顶。

5.5盘扣支架搭设

盘扣支架其余搭设要求按照规范要求执行。盘扣支架模板搭设要求：测放立杆位置布设底托，放置平整、牢固，立杆位置应放置在分配梁中心位置，防止对分配梁产生偏压，箱梁纵横向坡度均通过可调拖撑进行调整；水平杆最底端不大于35 cm, 水平杆标准步距为90 cm。在架体周边、内部纵向和横向满布设置竖向斜杆。

顶托高程调整完，安装横向I10工字钢(间距同立杆横向间距90 cm、120 cm),在横梁上安放纵向8 cm×8 cm的方木时，应将横向工字钢对接位置与方木的对接位置错开，任何相邻纵向方木接头不在同一平面上，确保同一断面上接头数量不超过50%,方木超出工字钢的悬臂不计入模板的有效支撑。

5.6支架预压及预拱度设置

(1)支架堆载预压。

为了保证箱梁在浇筑落架后，满足设计要求，同时检验支架搭设的安全性和验证支架及支架基础的实际承载能力，消除整个支架的塑性变形，获取支架的非弹性变形值，同时测出弹性变形，绘制出荷载～变形曲线，并为预拱度设置提供依据，以克服混凝土浇筑过程中支架的不均匀沉降，避免出现裂缝，确保结构安全，在支架搭设完毕后，采用预压的方法解决以上存在的问题，并复核各个结构节点的稳定受力与支架的承载能力相匹配，预压采用堆砂袋的方式进行。按照规范和设计要求，支架基础预压为1.2倍系数，支架预压为1.1倍系数，主要包含结构永久荷载和临时荷载。按相关程序分级加载，并判定结果是否合格。

(2)预拱度设置。

通过支架预压判断支架的实际使用情况，掌握挠度沉降和预拱度的指标。基于上部结构自重和卸荷后一半载荷引起的纵向挠度，载荷作用下的弹性减小，载荷作用下的无弹性减小，载荷作用下的基板的无弹性地面沉降，混凝土收缩及温度转变引起的挠度，根据支架变形值及设计预拱度设置施工预拱度，为抵消支架的弹性变形计算各点的预拱度，即：距支点X的预拱度值δx:

δx=4δ×x×(L–x)/L2

δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5

式中：δ1为支架卸载后由上部构造自重及活载一半产生的竖向挠度；δ2为支架在荷载作用下的弹性压缩；δ3为支架在荷载作用下的非弹性压缩；δ4为支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷；δ5为由混凝土收缩、温度变化引起的挠度；δx为距左支点x的预拱度值；δ为跨中预拱度值；L为跨长；x为距左支点的距离。

5.7模板安装及混凝土浇筑

(1)模板安装。现浇箱梁模板分别需要安装底模、外模、内模和端模。

预压完成后，严格按照设计平曲线和竖曲线放样。桥梁的纵、横坡由箱梁的底模形成，设计要严格计算，按照箱梁线型调整底模高程，保证横截面梁高不变。做好对预拱度的控制。外模面板采用覆膜竹胶板，底模用钢钉钉在纵桥向木方上，侧模背楞选用木方做背楞，并做好支撑，确保侧模的强度和刚度满足要求。

内模施工一般顺序：支组合底侧模板→内模支架安装→顶模板铺设→设立顶、底板厚度标记。

(2)混凝土浇筑。

对于现浇箱梁的施工，采用连续浇筑混凝土的方式进行，根据整体情况，连续梁分2次浇筑，第一次浇筑箱梁至内上倒角下端，达到2.5 MPa强度后，凿毛清理，随后进行第二次浇筑。

现浇梁施工时，梁体混凝土在顺桥向从低处向高处进行浇筑。浇注混凝土时，应对以下几点进行测试：支撑框架的变形，水平偏差，连接点的变形以及无缝钢管柱的基础沉降。如果变形或位移超过规定值，应立即整改。

对箱梁而言，先浇注底板和腹板，然后浇注顶板混凝土。在浇注顶板之前，必须将接缝用砂浆打磨，清洗并用自来水清洗。浇筑前，复核腹板模板的坐标和结构加固措施应避免变形。并做好标记第一次浇筑的设计标高的工作。

5.8支架拆除

为了确保施工期间模板支撑体系自身的施工安全，由专职人员组成监控量测组，负责测点的设置、日常量测工作和数据处理、信息反馈工作，进行信息化施工，确保工程施工的安全。

拆除顺序：拆除翼板、腹板模板→调整顶托→脱底模→纵向方木→横向分配梁→盘扣支架→横向工字钢→贝雷架→双拼工字钢→钢管柱支架→破除支架临时承台基础→桥下复耕。

防止混凝土裂缝和边角破损，同时满足局部强度，侧模拆除需强度达到2.5 MPa。支架拆除需混凝土强度达到100%设计强度。

支架拆除顺序应逐层由上而下，从跨中间向桥墩两边进行，严禁上下同时作业；支架采用分段、分立面拆除，按一步一清的原则依次进行。

6 结语

山区现浇箱梁存在技术难度大、质量要求高等特点，通过项目的工程实践，结合现浇箱梁施工的多环节控制，充分验证了针对山区条件下大横坡小半径钢管贝雷支架法施工技术的可行性，支架体稳定性控制措施的可行、安全有效，且具有一定的经济适用性，箱梁的质量和施工进度得到保证，因此对其系统研究具有实用意义，可供同类箱梁施工借鉴。

参考文献

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