羅連成

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司)

論滿堂腳手架在現(xiàn)澆梁施工中的應(yīng)用

羅連成

(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司)

介紹橋梁施工中現(xiàn)澆箱粱的支架選用、主要施工注意事項(xiàng)、計(jì)算要點(diǎn)及施工工藝。

橋梁;現(xiàn)澆箱梁;施工

1 工程概況

YK26+210仕望河大橋全橋布置為4×20 m+3×20 m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆變截面連續(xù)箱梁。橋梁的上部結(jié)構(gòu)采用單箱四室斷面箱梁，梁高1.2 m，頂板厚為22 cm，底板在每一跨的厚中間段是20 cm厚，兩端是40 cm厚，腹板厚60 cm，設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力。

2 施工工藝流程

現(xiàn)澆梁施工采用就地搭設(shè)滿堂支架，分段綁扎鋼筋，分段、分層澆筑混凝土，其施工工藝流程如下:

地基處理→搭設(shè)支架→底模、側(cè)模加工及安裝→堆載預(yù)壓→綁扎鋼筋(底、腹板、橫梁)→安裝內(nèi)模→綁扎頂板鋼筋→澆筑混凝土→預(yù)應(yīng)力張拉→拆除模板和支架。

2.1 地基處理

將原地面泥土碎渣等軟弱地層進(jìn)行清理，在其上鋪厚50 cm的石渣并壓實(shí)，鋪厚10 cm的石粉進(jìn)行整平形成雙向橫坡，便于排水。在石粉上再鋪一層塑料布進(jìn)行防水處理，并在地基兩邊預(yù)留縱向排水溝。

(1)地基承載力驗(yàn)算過程

把基礎(chǔ)認(rèn)定為剛性基礎(chǔ)，驗(yàn)算上述方案是否滿足要求;其驗(yàn)算過程如下:

①基礎(chǔ)頂面平均附加應(yīng)力

上部荷載包括支撐體系重量、上部箱梁鋼筋混凝土重量、施工人員和機(jī)具行走運(yùn)輸或堆放荷載及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載等。根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)特征，取斷面最大的第七跨為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)算，主梁每延米自重按寬度22.661 m計(jì)算。

a主梁每延米自重+擬定的模板、支架自重+施工靜荷載+混凝土澆筑的沖擊力，則:

ρ靜+ ρ動(dòng)=29.17 kN/m2×23.4 m=682.6 kN/m

b每延米基礎(chǔ)頂面荷載

N=k1× k2(ρ動(dòng)+ρ靜)=1.1 ×1.5 ×682.6=1 126.29 kN

其中:k1為不均勻系數(shù)，取為1.1;k2為安全系數(shù)為1.5。

②基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力計(jì)算

基礎(chǔ)認(rèn)為是剛性，擴(kuò)散角為θ=45°，則基礎(chǔ)的受力計(jì)算寬度

b=23.4+0.6 ×tan45°×2=24.6 m

基頂壓力視為均勻擴(kuò)散;

每延米洞渣 G=23.4×0.6×2 500×10÷1 000=357.9 kN/m(洞渣的密度取2 500 kg/m3)

因此，基礎(chǔ)底面附加應(yīng)力為:

ρ0=(N+G)/A=(1 126.29 kN/延米 ×1 m+357.9 kN/延米×1 m)÷24.6=60.33 kPa＜fk

式中:N為每延米基頂面壓力;G為每延米回填的土石方自重;A為每延米地基受力面積;fk為地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，砂礫層取600 kPa。

根據(jù)以上驗(yàn)算，地基處理方案滿足施工要求。

2.2 搭設(shè)支架

支架采用滿堂式Ф 48 mm碗扣支架作為連續(xù)箱梁施工的支撐。支架縱向(順橋向)排距選擇0.6 m，橫向碗扣支架間距0.9 m，層間距為1.2 m。要在支柱下面鋪墊15 cm×10 cm的方木。

(1)支架方案的驗(yàn)算

①現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁體的自重:按鋼筋混凝土的容重r=26 kN/m3及其體積確定。

②滿堂支架的自重:只考慮現(xiàn)澆梁的橋墩最高高度，取11.0 m的高度進(jìn)行考慮，其計(jì)算方法如下:

搭設(shè)滿堂碗扣支架現(xiàn)澆連續(xù)梁時(shí)，其主要荷載有以下幾種:

支架、支承架及模板荷載:

碗扣支架立桿順橋向距離按60 cm布設(shè)，橫橋向按90 cm布設(shè)，按11.0 m高計(jì)算，每一層均設(shè)水平橫桿和縱向連接桿(以20 m跨徑為例計(jì)算)°

a支架計(jì)算

順橋向排數(shù)20÷0.6+1=34排

橫橋向列數(shù) 27列，26 ×0.9=23.4＞22.661 滿足要求

總數(shù)量為:34×26=884副

根據(jù)墩高及實(shí)際地面標(biāo)高，除去底托、頂托、模板、方木等可擺放9層支架(底托+頂托+模板+方木=1.15 m)°共為:884×9=7 956副

所有支架的質(zhì)量:16×7 956=127 296 kg(每延米碗扣支架質(zhì)量為16 kg)°

產(chǎn)生的力:P碗扣架=144 704×10÷1 000=1 273 kN

b連接桿計(jì)算

順橋向:20×27=540 m

橫橋向:23.4×34=796 m

按10層對(duì)應(yīng)11層連接碗扣支架計(jì)算

所有連接鋼管的質(zhì)量:(540+796)×11×3.97=58 343.12 kg(每米連接桿質(zhì)量為 3.97 kg)°

產(chǎn)生的力:P連接鋼管=58 343.12×10÷1 000=583.43 kN

c頂托計(jì)算

托撐采用可調(diào)范圍為0～500 mm，每根重量為6.45 kg

所有托撐質(zhì)量:884×2×6.75=11 934 kg

產(chǎn)生的力:P頂托=11 934×10÷1 000=119.34 kN

d方木計(jì)算

第一層方木采用10 cm×15 cm，第二層方木采用10 cm×10 cm

第一層:8 kN/m3×0.10 m ×0.15 m ×20 m ×27列 =64.8 kN(沿順橋向放在頂托上的方木)

第二層:20÷0.3=67排

8 kN/m3×0.1 m ×0.1 ×23.4 × 67=125.42 kN(橫橋向放在第一層方木上)

方木產(chǎn)生的力:P方木=64.8+125.42=190.22 N

e模板計(jì)算

覆膜竹膠合模板，模板厚18 mm，模板總面積1 567 m2

1 m2計(jì)算自重集度為0.14 kN/m2

拉桿、芯模支撐等按每平米10.4 kg計(jì)算

模板產(chǎn)生的力:P模板=(0.14+10.4×10÷1 000)×1 567=382.35 kN

支架與模板產(chǎn)生的力:

P1=1 273+583.43+119.34+190.22+383.35=2 548.34 kN

現(xiàn)澆混凝土自重產(chǎn)生的荷載:按有關(guān)規(guī)定采用26 kN/m3

混凝土的數(shù)量:310 m3，自重為:P2=310×26=8 060 kN

施工人員及設(shè)備荷載:P3按照有關(guān)規(guī)定采用2.5 kN/m2。

振搗混凝土產(chǎn)生的荷載:P4按有關(guān)規(guī)定采用2 kN/m2

傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載:P5按有關(guān)規(guī)定采用2 kN/m2

每平方米總荷載:

P=(P1+P2)÷(20 ×23.4)+P4+P5+P6=(2 548.34+8 060)÷468+2.5+2+2=29.17 kN/m2

荷載主要是通過支架、枕木傳遞到地基上，下面檢算支架對(duì)地基的要求:

每根豎桿底所承受的力:

29.17 ÷［884 ÷(20 ×23.4)］=15.44 kN

每根豎桿與地面接觸的面積為:0.15 m×0.6 m(保守計(jì)算)

故要求的地基承載力為:15.44 ÷0.09=171.6 kN/m2=171.6 kPa

基底的容許承載力＞700 kPa，因此本方案可行。

3 預(yù)壓

3.1加載

現(xiàn)澆箱梁支架必須進(jìn)行預(yù)壓，壓重為梁重的100%。支架預(yù)壓時(shí)因考慮到堆載的物品和施工過程中工人的操作誤差等因素，則取1.1的不均勻系數(shù)。

每跨用防水板橫橋向分為4個(gè)隔斷，縱橋向分2個(gè)隔斷，共計(jì)8個(gè)倉(cāng)，倉(cāng)內(nèi)加水作預(yù)壓材料。每個(gè)倉(cāng)內(nèi)水的高度按梁體自重分布曲線圖變化取值，從而使預(yù)壓荷載的分布與梁體荷載的分布相吻合。

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

在堆載區(qū)設(shè)置系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)，其分布跨中、1/4處、1/8處、每跨兩端，每個(gè)斷面的底板邊線、底板1/4處、底板中線處各布置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)相應(yīng)地在地基礎(chǔ)上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在支架基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)地再布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

3.3 監(jiān)測(cè)方法

預(yù)壓期間進(jìn)行不少于每天三次的沉降觀測(cè)，預(yù)壓時(shí)間直至連續(xù)三次觀測(cè)值無變化后，支架沉降穩(wěn)定，隨即卸載，應(yīng)均勻卸載，卸載完成后，必須進(jìn)行第二次預(yù)拱度控制測(cè)量，對(duì)底模進(jìn)行高程精測(cè)，接縫必須重新處理，保證底模高程、線形與計(jì)算基本吻合。一般認(rèn)定連續(xù)三天沉降不超過3 mm，即沉降已穩(wěn)定。

4 模板的加工與安裝

為使梁底部光滑美觀，側(cè)膜和底模均采用1.2 m×2.4 m×18 mm厚的大塊覆模竹膠板，端模采用制作整塊定型模板。內(nèi)模采用12 mm厚覆膜竹膠板進(jìn)行制作。

5 鋼筋加工與安裝

工藝流程:作業(yè)準(zhǔn)備→鋼筋配料→鋼筋下料→鋼筋加工→標(biāo)識(shí)→鋼筋底板第一層、腹板鋼筋和中橫梁主筋綁扎→定位腹板預(yù)應(yīng)力鋼絞線→綁扎底板第二層鋼筋和中橫梁箍筋鋼→安裝內(nèi)模→綁扎翼緣板底層鋼筋→綁扎頂板底層鋼筋→定位頂板預(yù)應(yīng)力鋼絞線→綁扎頂板和翼緣板頂層鋼筋→澆筑混凝土。

6 混凝土澆筑澆筑順序和方法

每一聯(lián)混凝土由下坡端往上坡端澆筑，每孔澆筑應(yīng)從跨中向兩端進(jìn)行，以減少由于支架下沉及混凝土收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)在施工階段產(chǎn)生較大影響。水平分層一次澆筑完成時(shí)，第一次澆筑底板、腹板混凝土，在腹板混凝土初凝前第二次澆筑頂板混凝土，并對(duì)腹板混凝土進(jìn)行二次振搗。運(yùn)輸采用罐車，澆筑時(shí)用混凝土泵車泵送澆筑混凝土。

7 預(yù)應(yīng)力鋼絞線

7.1 波紋管安裝

預(yù)應(yīng)力管道采用內(nèi)徑90 mm和內(nèi)徑55 mm塑料波紋管。波紋管在安裝前應(yīng)截取2～3 m進(jìn)行灌水試驗(yàn)，檢查有無滲漏現(xiàn)象，合格后方可使用。波紋管安裝嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)，用“井”字形定位筋點(diǎn)焊在主筋上，定位筋基本間距直線段不大于1 m，曲線段不大于0.5 m。

7.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的施工

橋梁混凝土經(jīng)試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%，且混凝土齡期不小于10 d時(shí)，方可進(jìn)行腹板預(yù)應(yīng)力筋的張拉。腹板鋼束的張拉順序:N2→N3→N1，左右腹板束對(duì)稱張拉。

(1)鋼絞線的下料加工

經(jīng)檢驗(yàn)合格后的鋼絞線方能下料加工，下料長(zhǎng)度按照設(shè)計(jì)圖彎道曲線要素計(jì)算確定，并考慮錨夾具、千斤頂及預(yù)留工作長(zhǎng)度。

(2)鋼絞線的穿束

穿束方法:將鋼絞線束緊卡在推銷和小鋼管之間，鋼管外徑應(yīng)比波紋管內(nèi)徑小5～10 mm，先將引線(單根鋼絞線或φ10的鋼筋)穿入孔道，在另一端拉出，既完成穿束工作。

7.3 張拉機(jī)具

設(shè)計(jì)腹板束OVM-17張拉控制力為329.6 t，張拉采用YCW400B千斤頂，配50 MPa油泵;頂?shù)装宀捎肶CW150B千斤頂，配合50 MPa油泵。

7.4 張拉過程

(1)張拉采用兩端對(duì)稱張拉，采用應(yīng)力控制方法張拉，并以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。量測(cè)伸長(zhǎng)值時(shí)應(yīng)考慮錨具及構(gòu)件的壓縮影響。控制張拉應(yīng)力σcon=0.75fpk=1 395 MPa。在次記錄一壓力表讀數(shù)和伸長(zhǎng)量△2。

(2)按設(shè)計(jì)規(guī)定的編號(hào)及張拉順序進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力的張拉操作為:0→初應(yīng)力(0.1 ～0.15σk，持荷 3 min，并量測(cè)引伸量 Δ1)→0.2σk→0.5σk→0.8σk→σcon(持荷2 min)錨固。

(3)千斤頂工作程序:安裝工作錨→穿鋼絞線至工作錨→千斤頂對(duì)中就位→張拉施加預(yù)應(yīng)力→錨固→拆除千斤頂。

7.5 孔道壓漿

張拉后在24 h內(nèi)必須進(jìn)行壓漿，孔道壓漿順序?yàn)橄认潞笊稀?/p>

7.6 封錨

封端混凝土采用與梁體同標(biāo)號(hào)混凝土，澆筑后，帶模澆水養(yǎng)護(hù)。

8 混凝土養(yǎng)護(hù)

現(xiàn)澆箱梁頂板采用透水土工布覆蓋養(yǎng)生，腹板、翼緣板采用噴淋水裝置定時(shí)養(yǎng)生，箱室內(nèi)采用存水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7 d。

9 滿堂腳手腳應(yīng)用總結(jié)及建議

通過滿堂腳手腳在本工程的應(yīng)用，結(jié)合施工及觀測(cè)資料分析，滿堂腳手架設(shè)計(jì)承載力完全滿足要求，同時(shí)由于預(yù)壓采用水壓施工節(jié)省了施工時(shí)間，確保了工期。

U445.7

C

1008-3383(2013)03-0083-02

2012-12-25

羅連成，男，四川廣元人，助理工程師，研究方向:土木工程。