李德華

（中鐵二十局集團(tuán)有限公司，陜西 西安710016）

0 引言

碗扣式滿堂支架施工是膠濟(jì)客專一大重難點(diǎn)工程，施工難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，具有多功能、高攻效、承載力大、工序相對簡單等特點(diǎn)。碗扣式滿堂支架施工設(shè)計(jì)及載荷計(jì)算，可以積累施工經(jīng)驗(yàn)，并為今后類似工程進(jìn)行技術(shù)人員儲備。

1 工程概況

膠濟(jì)客運(yùn)專線馬尚雙線特大橋48#-51#墩跨越淄博市張店區(qū)西八路，為40+64+40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，梁部結(jié)構(gòu)采用單箱單室變截面箱梁，梁全長145.2m，中支點(diǎn)梁高5.2m，端支點(diǎn)及跨中梁高為2.8m，邊支座中心線至梁端0.60m，邊支座橫橋向中心距4.6m，中支座橫橋向中心距4.40m。橋面寬按人行道欄桿內(nèi)側(cè)12.8m，橋面板寬13.0m。線路中心至擋碴墻內(nèi)側(cè)2.2m，軌底至梁頂高度為0.71m，軌底枕以下道碴厚0.35m。

梁體為單箱變高度、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂板厚度34-60cm，腹板厚度50-70-90cm，底板厚度44-100cm。在端支點(diǎn)、中支點(diǎn)、中跨中共設(shè)5個(gè)橫隔板，隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過。

2 支架架設(shè)方案

2.1 總體方案

本橋（40+64+40）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁為跨越西八路而設(shè)，原設(shè)計(jì)采用掛藍(lán)懸灌施工方法，因當(dāng)年基礎(chǔ)設(shè)施投入較大，掛籃及模板生產(chǎn)廠家定做周期長，為方便施工及加快施工進(jìn)展，經(jīng)設(shè)計(jì)變更采用滿堂支架法(碗扣式腳手架作為支架)分段現(xiàn)澆施工。按地方交通主管部門要求，跨越西八路快車道時(shí)單向各予留凈寬6.5m凈高5m的車道,跨越西八路慢車道時(shí)單向各予留凈寬2.3m凈高3m的車道,采用大直徑鋼管為立柱、H型鋼為縱橫梁搭設(shè)門式架跨越西八路快車道及慢車道。其他地段均直接采用碗扣式腳手架搭設(shè)支架。具體見布置圖1。

圖1

2.2 具體架設(shè)方案

2.2.1 基礎(chǔ)處理方案

地基發(fā)生整體或局部沉降是支架倒塌的重要原因。因此本工程支架搭設(shè)前根據(jù)場地地質(zhì)條件先對地基進(jìn)行處理，確保地基具有良好的承載力。墩身（臺）間原地面鏟除厚40cm表層土，使用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，填筑40cm厚碎石墊層。壓路機(jī)碾壓密實(shí)后澆筑20cm厚C20混凝土作為腳手架基礎(chǔ)，同時(shí)在腳手架基礎(chǔ)順橋方向挖設(shè)排水溝。

門式支架采用C30鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度為120cm、厚度為80cm。在條形基礎(chǔ)頂面按立柱間距預(yù)埋80×80×1.5cm的鋼板。

2.2.2 支架方案

（1）確定組裝順序：立桿底座→立桿→橫桿→接頭鎖緊→上層立桿→立桿連接鎖→橫桿。支架組裝時(shí),要求到多面層的同一方向,或由同向向兩邊推進(jìn),不得從兩邊向中間合龍拼裝,否則,中間橫桿因兩側(cè)支架剛度太大而不好安裝。當(dāng)現(xiàn)澆梁混凝土澆筑需用混凝土輸送泵上料時(shí),應(yīng)在支架側(cè)面縱向搭設(shè)輸送泵管道的專用支架。（2）支架加固。本工程現(xiàn)澆梁具有一定的縱、橫坡度,現(xiàn)澆梁支架要承受上部荷載一定的縱、橫分力，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)支架高度,及時(shí)加設(shè)剪刀撐加固斷面。剪刀撐鋼管要與其經(jīng)過的每一根支架立桿全部用鋼管扣件鎖緊。（3）支架調(diào)整。支架的高度在達(dá)到設(shè)計(jì)現(xiàn)澆梁板頂部高度之前,應(yīng)根據(jù)縱、橫坡度要求,逐個(gè)調(diào)整支架立桿頂桿的高度?？v方向的同一斷面上每個(gè)頂托的高度應(yīng)確定在同一平面位置,在調(diào)整立桿頂托時(shí),螺栓的外殼高度不宜超過螺栓全長的1/3。具體布置見布置圖2。

1）0#塊支架

墩頂采用型鋼搭設(shè)，頂部采用15×10cm方木為分配梁。墩頂以外部位采用碗扣式腳手架。因腹板處支架承受重量較大，于腹板中心線兩側(cè)1.2m(腹板厚及底板厚2倍之和)范圍內(nèi)立桿橫向間距60cm，順橋方向30cm，其余部位立桿縱橫間距60cm，全橋所有支架橫桿水平間距90cm。支架頂部安設(shè)頂托，縱向采用15×12cm方木為分配梁，分配梁上采用12×10cm方木為背楞，背楞上鋪設(shè)底模。

2）0#塊以外支架

邊跨位于田地上，支架高度平均為4m，高度較小，支架搭設(shè)方法同前。

門式支架立管采用Φ600mm無縫鋼管，立管頂部設(shè)400H型鋼作為橫梁，立管高度為4.5m，垂直鐵路方向立管之間采用16號槽鋼作為連接桿。沿鐵路方向于橫梁頂上安設(shè)400H型鋼為縱梁，縱梁間距600mm/1050mm（腹板下縱梁間距600mm）。橫梁上鋪設(shè)14#槽鋼作為分配梁，間距為60cm。碗口式腳手架立桿支設(shè)于槽鋼上。

3 支架檢算

圖2

混凝土容重27kN/m3，竹膠板及方木容重取8.5kN/m3，活載為3kN（按施工人員及設(shè)備、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載分別取1.0kN/m2、2.0kN/m2）,模板采用15mm厚竹膠板。

3.1 腹板下立桿驗(yàn)算

取0#塊處腹板支架為驗(yàn)算對象。該處梁高5.2m，支架立桿橫向間距60cm，縱向間距30cm，橫桿步距90cm，立桿外徑48mm，壁厚取3.25mm。

（1）載荷計(jì)算：

1）砼重量：5.2m×0.3m×0.6m×27kN/m3=25272N；

2）模板重量：0.3m×0.6m×0.015m×8.5kN/m3=23N；

3）活載：3kN/m2×0.3m×0.6m=540N；

4）方木：(0.3m×0.12m×0.15m+0.6m×0.12m×0.1m)×8.5kN/m3=107N。

5）荷載總計(jì)：1）+2）+3)+4)=25942N。

（2）單根立桿受力計(jì)算：

單 根 立 桿 軸 慣 性 矩：I=（D14-D24）×π/64=（484-41.54）×π/64=114917.7mm4；

截面積：A=（482-41.52）×3.14/4=456.7mm2；

回轉(zhuǎn)半徑i=sqrt（I/A）=sqrt（114917.7/456.7）=15.87mm；

橫桿步距為0.9m，長細(xì)比：λ=900/15.87=57.0；根據(jù)長細(xì)比，穩(wěn)定系數(shù)λ取0.829；Q235A鋼材抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取205N/mm2；單根立桿受力：N=f×A×λ=205N/mm2×456.7mm2×0.829=77614N。

（3）安全系數(shù)：79614N/25942=2.99

可靠性系數(shù)達(dá)到2.326時(shí)概率為99%，此方案符合要求。

3.2 普通底板下支架驗(yàn)算

取0#塊箱梁底板下支架為計(jì)算對象,該處立桿縱橫間距60cm,水平橫桿90cm.0#塊箱梁處底板100cm,頂板69cm.

1）砼重量：1.69m×0.6m×0.6m×27kN/m3=16427N；

2）模板重量（15mm竹膠板,考慮地板底模、頂模以及頂板底模）：0.6m×0.6m×0.015m×3×8.5kN/m3=138N；

3）活載：3KN/m2×0.6m×0.6m=1080N；

4）方木：(0.3m×0.12m×0.15m+0.6m×0.12m×0.1m)×8.5kN/m3=107N；

5）荷載總計(jì)：17752N；

6）單根立桿受力及安全計(jì)算：

單根立桿受力計(jì)算同4.1-（2），安全系數(shù)：77614N/17752N=4.37

可靠性系數(shù)達(dá)到2.326時(shí)概率為99%，此方案符合要求。

3.3 立桿下地基承載力計(jì)算

取0#塊下腹板下立桿為計(jì)算對象,立桿下為20cm厚砼和40cm厚的碎石墊層，按照45度擴(kuò)散角考慮，腹板下立桿于地基上受力面積：0.3m×0.6m=0.18m2；

地基受力：25942N/0.18m2=0.144N/mm2；

按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)撎幵瓲钔猎试S承載力0.15N/mm2，滿足要求。

3.4 立桿頂部15cm×12cm（豎向?yàn)?5cm）方木分配梁計(jì)算

計(jì)算跨度取0.6m；q=0.6m×5.2m×27kN/m3=84240N/m；

方木及模板重量較小，忽略不計(jì)，彎矩M=q×l2/8=84240×0.62/8=3790.8N·m；

4 門式架施工

由于道路路面鋪設(shè)氈布作為隔離層后立模澆注混凝土（為了防止門式架因不利因素產(chǎn)生位移，在條形基礎(chǔ)中心每3m設(shè)置一道1.5m長φ20錨固鋼筋，鋼筋錨入路面一下1m），澆注混凝土?xí)r將固定立管用的螺栓及底座鋼板預(yù)埋混凝土中。立管間距260cm，安裝立管時(shí)，立管的豎直度偏差≯1%。

立管頂部設(shè)400H型鋼作為橫梁，橫梁與立管頂座鋼板接觸面采用連續(xù)焊縫焊接。焊縫高度不小于10mm。

立管高度為4.5m，垂直鐵路方向立管之間采用16號槽鋼作為連接桿以提高立管側(cè)向剛度。

沿鐵路方向于橫梁頂上安設(shè)400H型鋼為縱梁，縱梁間距600mm/1050mm(腹板下縱梁間距600mm)，縱橫梁接觸面采用連續(xù)焊接，焊縫厚度不小于10mm。

5 支架預(yù)壓

支架預(yù)壓重量根據(jù)箱梁實(shí)際斷面計(jì)算平均到底模上。

測點(diǎn)布置：預(yù)壓前先在底模及支架基礎(chǔ)上布設(shè)觀測點(diǎn)，測量位置設(shè)在支點(diǎn)、梁跨的1/6、1/3、1/2、2/3和5/6處。每點(diǎn)橫向3點(diǎn)，預(yù)壓前，測量觀測點(diǎn)原始標(biāo)高，并做詳細(xì)記錄。

支架預(yù)壓采用砂袋進(jìn)行分段預(yù)壓，預(yù)壓荷載為該段支架實(shí)際承重的1.3倍。預(yù)壓的目的是為了測出支架的彈性變形和消除支架的非彈性變形，以及支架的穩(wěn)定性，以利于設(shè)置托架的預(yù)拱度。預(yù)壓荷載分三級進(jìn)行，第一級為0.5倍，第二級為1.0倍，第三級為1.3倍。

第一級加載1小時(shí)后即可進(jìn)行測量工作,采集數(shù)據(jù)，每集數(shù)據(jù)采集完后，即可進(jìn)行下一級加載。

三級加載且測量完成后，靜載24小時(shí)，每4小時(shí)測量一次,采集數(shù)據(jù)。靜載后即可進(jìn)行卸載。依次卸至1.0倍、0.5倍、0倍。每級同樣進(jìn)行觀測，并將卸載時(shí)的數(shù)據(jù)與加載時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，每級加載時(shí)的變形數(shù)據(jù)減去該級卸載時(shí)的數(shù)據(jù)，即為該級的彈性變形量，卸載完成時(shí)的變形量即為支架的非彈性變形量。根據(jù)支架預(yù)壓所收集的測量結(jié)果繪制出荷載-變形量曲線圖，指導(dǎo)施工需要。

支架預(yù)拱度設(shè)置：根據(jù)測出梁段荷載作用下支架產(chǎn)生的彈性變形量、地基下沉量、張拉以后的起拱量與施工控制中提出的因其它因素需要設(shè)置的預(yù)拱度疊加，算出施工時(shí)應(yīng)當(dāng)采用的預(yù)拱度，按算出的預(yù)拱度調(diào)整底模標(biāo)高以確保成橋后的梁體線性滿足設(shè)計(jì)要求。

為了減小梁體的伸縮磨阻力，支架可先搭設(shè)0-4號塊，隨拆隨搭設(shè)4-8號塊支架，支架拆除必須待該節(jié)段混凝土預(yù)應(yīng)力張拉完畢，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度并與支架脫離后方可進(jìn)行。

6 支架施工安全控制措施

6.1 施工準(zhǔn)備

（1）對進(jìn)入現(xiàn)場的腳手架構(gòu)配件，使用前應(yīng)對其質(zhì)量進(jìn)行復(fù)檢。

（2）構(gòu)配件應(yīng)按品種、規(guī)格分類放置在堆料區(qū)內(nèi)或碼放在專用架上，清點(diǎn)好數(shù)量備用。腳手架堆放場地排水應(yīng)暢通，不得有積水。

（3）腳手架搭設(shè)場地必須平整、堅(jiān)實(shí)、排水措施得當(dāng)。

（4）腳手架地基基礎(chǔ)必須按施工設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，按地基承載力要求進(jìn)行驗(yàn)收。

（5）地基高低差較大時(shí)，可利用立桿0.6m節(jié)點(diǎn)位差調(diào)節(jié)。

（6）腳手架基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)收合格后，應(yīng)按施工設(shè)計(jì)或?qū)ｍ?xiàng)方案的要求放線定位。

6.2 支架搭設(shè)及使用

（1）根據(jù)腳手架工程的特點(diǎn)，加強(qiáng)安全教育，設(shè)立專職安全員，堅(jiān)持安全檢查制度。

（2）在支架上操作時(shí)，必須在支架南北兩側(cè)設(shè)置人行上下梯道，梯道兩側(cè)設(shè)置1.5m高的鋼管護(hù)手，在上部翼板位置外側(cè)搭設(shè)1.2m高的鋼管護(hù)手，并掛安全圍網(wǎng)。

（3）確保底架支撐穩(wěn)固，方可上架作業(yè)。架子工作人員必須持證上崗，并佩戴安全帽、帶及穿防滑鞋。傳遞和安裝桿件時(shí)要求多人協(xié)調(diào)配合。要盡量創(chuàng)造安全的作業(yè)條件。剪刀撐及其這條性拉桿應(yīng)隨架子高度的上升及時(shí)安裝，確定整架穩(wěn)定；桿件的垂直度和水平度，各節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和緊固程度符合施工規(guī)范要求。

（4）起重指揮站在能顧全面的地點(diǎn)，信號統(tǒng)一、準(zhǔn)確。吊運(yùn)材料嚴(yán)格按安全制度執(zhí)行。

整體架拼裝完成后，檢查所有連接扣件是否松緊。施工期間隨時(shí)對支架進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)通報(bào)，必要時(shí)采取果斷措施。

（5）腳手架使用中，應(yīng)定期檢查下列項(xiàng)目：①桿件設(shè)置和連接是否符合要求？②底座是否松動(dòng)脫空？③扣件是否松動(dòng)？④立桿的沉降與垂直度偏差是否滿足要求？⑤安全防護(hù)措施是否滿足要求？⑥是否超載等？

（6）梁、板砼澆灌時(shí)，采用汽車泵，砼入模從跨中預(yù)拱度最大的地方先澆，以減小不均勻變形量。特別要求在澆筑砼時(shí)，在梁板的底部兩側(cè)檢查支架整體受力情況，若有意外，則必須立即通知處理。

（7）有六級以上的大風(fēng)和雨天時(shí)停止腳手架的搭設(shè)作業(yè)；雨后上架應(yīng)穿防滑鞋；身體狀況不適的施工人員，不得上架作業(yè)。

（8）在橋兩側(cè)搭設(shè)安全網(wǎng)，只有在確認(rèn)安全網(wǎng)可靠后，方可進(jìn)行上層作業(yè)。地面應(yīng)設(shè)圍欄和警示標(biāo)志，并派人看守。

6.3 支架拆除

支架拆除時(shí)設(shè)專人指揮，施工人員統(tǒng)一有序進(jìn)行，并配好相應(yīng)的安全防護(hù)用品；地面應(yīng)設(shè)圍欄和警示標(biāo)志，并派人看守；有六級以上的大風(fēng)和雨天時(shí)停止腳手架的拆除作業(yè)。

箱梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中混凝土強(qiáng)度的有關(guān)規(guī)定。方可拆除支架、完成現(xiàn)澆箱梁的施工。拆除施工前由項(xiàng)目部組織對支架進(jìn)行全面檢查批準(zhǔn)后方可實(shí)施拆除作業(yè)；碗扣支架拆除前現(xiàn)場工程技術(shù)人員對在崗操作工人進(jìn)行有針對性的安全技術(shù)交底。

拆除步驟：松動(dòng)頂托可調(diào)螺栓→撬動(dòng)格柵模板下落與頂托大格柵→抽出箱梁兩側(cè)托架外運(yùn)→抽出中間底模外運(yùn)→拆除縱向橫向剪刀撐→自上而下拆除碗扣支架橫桿和立桿，自上而下逐層拆碗扣式支架斜拉桿。

拆除順序：遵循全孔多點(diǎn)、對稱、緩慢、均勻的原則，拆除作業(yè)嚴(yán)格遵守拆除順序——自跨中向兩端梁對稱，由上而下逐層進(jìn)行，杜絕上下層同時(shí)拆除。全部頂托卸完后抽出底模膠合板、木板和槽鋼。拆除時(shí)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)施工安全，作業(yè)面下方嚴(yán)禁人員進(jìn)出；拆除的構(gòu)配件應(yīng)成捆用起重設(shè)備吊運(yùn)或人工傳遞到地面，輕拿輕放，以免沖擊變形，影響模板的平整度；拆除的構(gòu)配件應(yīng)分類堆放，以便于運(yùn)輸、維護(hù)和保管。

7 結(jié)束語

碗扣型多功能腳手架是在吸取國外同類型腳手架的先進(jìn)接頭和配件工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實(shí)際情況而研制的一種新型腳手架，接頭構(gòu)造合理，制作工藝簡單，作業(yè)容易，使用范圍廣，現(xiàn)代滿堂支架施工技術(shù)亦朝著大噸位、大跨徑方向發(fā)展，常規(guī)滿堂支架鋼管桿件本身承載能力有限，所以探討如何實(shí)現(xiàn)在特殊大噸位箱梁、高墩、大斷面現(xiàn)澆箱梁等工況條件下的現(xiàn)澆箱梁施工是橋梁建設(shè)者經(jīng)?？紤]的問題之一。筆者通過對馬尚特大橋滿堂支架計(jì)算的介紹，拋磚引玉，希望對類似工程起到一定的參考作用。

［1］江正榮.建筑施工計(jì)算手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2013.

［2］高秋利.碗扣式鋼管腳手架施工現(xiàn)場實(shí)用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012.

［3］余宗明.腳手架結(jié)構(gòu)計(jì)算及安全技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007.

［4］JGJ/T194-2009鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程[S].