李光林（濟(jì)南鐵路局，山東濟(jì)南　250001）

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軟基高墩現(xiàn)澆梁制式鋼管支架法施工技術(shù)

李光林
（濟(jì)南鐵路局，山東濟(jì)南250001）

摘要基于青（島）榮（城）城際鐵路婁山特大橋現(xiàn)澆連續(xù)梁制式鋼管支架法施工實(shí)踐，結(jié)合軟基地區(qū)高墩現(xiàn)澆梁施工工程特點(diǎn)，闡述制式鋼管支架的設(shè)計(jì)、施工工藝和驗(yàn)算方法，形成了一套軟基高墩現(xiàn)澆梁制式鋼管支架法施工技術(shù)方案。該方案施工進(jìn)度快，材料利用率高，可供類似高墩現(xiàn)澆梁施工借鑒。

關(guān)鍵詞軟基；高墩；現(xiàn)澆梁；制式鋼管；支架法；施工技術(shù)

1　工程概況

青榮城際鐵路婁山特大橋4×20 m連續(xù)梁跨越青榮青連鐵路上行聯(lián)絡(luò)線，下部結(jié)構(gòu)采用樁基、承臺、門式墩形式，墩高23. 5 m。箱梁截面采用單箱單室、變截面斜腹板形式，箱底寬5. 64 m，梁面寬12. 2 m，箱梁腹板厚0. 45 m，頂?shù)装搴?. 3 m，單孔梁質(zhì)量676 t，采用支架法現(xiàn)澆施工。

2　施工方案

2. 1施工方案比選

現(xiàn)澆梁支架主要有滿堂支架和梁柱式支架2種。滿堂支架現(xiàn)澆施工法一般多用于簡支梁橋或橋墩較低的中、小跨連續(xù)梁橋。其優(yōu)點(diǎn)是搭設(shè)靈活，易于落架，裝拆方便。但對于目前城際鐵路跨越既有鐵路的連續(xù)梁，由于梁體質(zhì)量大、凈空高（超過20 m），橋位一般位于軟弱地基地段，采用滿堂支架法施工存在以下缺點(diǎn)：①支架地基面積大，處理費(fèi)用高；②支架高度超過20 m后滿堂支架的整體穩(wěn)定性較差，失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)大；③常規(guī)滿堂支架鋼管桿件承載能力有限，在大質(zhì)量、大斷面箱梁，高墩等工況施工存在安全風(fēng)險(xiǎn)；④施工期間橋下無法通行。

梁柱式支架的立柱材料有鋼管、型鋼、萬能桿件等。其特點(diǎn)是：①支架立柱數(shù)量少，結(jié)構(gòu)連接簡單，施工速度快；②采用樁基或擴(kuò)大基礎(chǔ)，支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可適用于較大質(zhì)量箱梁現(xiàn)澆，對墩身超過20 m的現(xiàn)澆梁具有明顯優(yōu)勢；③能滿足通車、通航要求。

鋼管強(qiáng)度高，承壓能力強(qiáng)，塑性好，便于焊接和加工成型。比較2種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本工程軟基、高墩、梁體質(zhì)量大、有通車要求等特點(diǎn)綜合比選，采用制式鋼管支架法施工。

2. 2施工方案設(shè)計(jì)

為了保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，梁柱式支架材料選擇直徑429 mm、厚度10 mm的鋼管按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格加工（長4. 0，2. 5，2. 0，1. 5，1. 0 m）。鋼管技術(shù)參數(shù)相同，規(guī)模化生產(chǎn)，制式加工，并可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要特制部分調(diào)節(jié)件。以4 m制式鋼管為例，截取3 970 mm長鋼管，上下各1個(gè)15 mm厚的鋼板用作法蘭盤，與鋼管滿焊并在每端設(shè)4個(gè)加肋板（50 mm×100 mm）。因墩身較高，為保證鋼管支架的穩(wěn)定性，對鋼管焊接耳板（250 mm×600 mm），4個(gè)方向各1個(gè)，每2 m 1道。橫聯(lián)采用∠80 mm×8 mm角鋼連接（標(biāo)準(zhǔn)長度2 270 mm），斜桿采用∠90 mm×8 mm角鋼連接（標(biāo)準(zhǔn)長度2 780 mm），呈梅花形布置。結(jié)構(gòu)構(gòu)造見圖1。

圖1　結(jié)構(gòu)構(gòu)造（單位：mm）

支架布置：順橋向設(shè)4排鋼管，步距為8 m + 2 m + 8 m；橫橋向設(shè)10根鋼管，步距1. 3 m；一次分配梁采用I45a工字鋼，二次分配梁采用貝雷梁，三次分配梁采用I25a型工字鋼。支架立面見圖2。

2. 3支架承載力驗(yàn)算

各類荷載取值：①梁體自荷載為6 760 kN；②臨時(shí)結(jié)構(gòu)恒載（包括支架、模板）按主結(jié)構(gòu)的20％估算，為1 352 kN；③支撐部分箱梁頂面面積249 m2，施工人員及設(shè)備荷載標(biāo)準(zhǔn)值取均布活載1. 0 kN/m2，則人機(jī)活載為249 kN；④）澆筑和振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值采用1. 0 kN/m2，則計(jì)算得混凝土澆筑沖擊荷載為249 kN；⑤組合荷載經(jīng)計(jì)算為10 432 kN，換算成線荷載為51. 1 kN/m。

由于支架為超靜定結(jié)構(gòu)，受力比較復(fù)雜，采用Civil 2006建模計(jì)算。計(jì)算得鋼管截面應(yīng)力為73. 1 MPa，＜210 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

圖2　支架立面

3　施工技術(shù)

施工工藝流程見圖3。主箱梁采用在鋼管、工字鋼搭設(shè)的支架上現(xiàn)澆的方法施工。箱梁一次整體澆筑。在澆筑箱梁混凝土前須進(jìn)行支架加載預(yù)壓，以消除地基及支架的非彈性變形。各施工步驟要點(diǎn)如下。

1）支架基礎(chǔ)處理

清除地表泥土，并根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行開挖，基礎(chǔ)采用50 cm厚C30混凝土（長28. 5 m、寬1. 0 m），在澆筑前打設(shè)長28 m的C80預(yù)應(yīng)力管樁，基礎(chǔ)兩側(cè)5 m范圍內(nèi)加寬50 cm，采用雙層配筋，鋼筋直徑16 mm（橫向間距10 cm，層距80 cm）。

2）拼裝制式鋼管

考慮全線墩高情況，選用長4. 0，2. 5，2. 0，1. 5，1. 0 m的預(yù)制鋼管，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇搭配；拼裝預(yù)制鋼管須提前在基礎(chǔ)上做好預(yù)埋，做到精確無誤。

3）鋪設(shè)I45a工字鋼墊梁

鋼管拼裝完畢后，在鋼管頂加焊蓋板，布設(shè)橫橋向雙拼I45a工字鋼墊梁，工字鋼與蓋板焊接。墊梁頂面須水平。

4）鋪設(shè)貝雷梁

采用單層雙拼貝雷梁，擺放在制式鋼管頂部墊梁上，與墊梁用U形卡卡緊，并保證制式鋼管中心受力。根據(jù)梁型及腹板位置貝雷梁間距在1. 0～3. 0 m。

5）鋪設(shè)I25a分配梁

貝雷梁上橫橋向擺放I25a型工字鋼分配梁，間距60 cm。兩者之間采用U形卡連接。

圖3　施工工藝流程

6）鋪設(shè)2層木板

頂托上鋪10 cm×10 cm方木，順橋向布置，間距60 cm，與頂托位置一致。上層繼續(xù)鋪設(shè)第2層10 cm ×10 cm方木，橫橋向布置，間距30 cm，腹板處加密（間距20 cm）。

7）安裝底模和側(cè)模

支架搭設(shè)完成后，用全站儀進(jìn)行底模測量放樣，根據(jù)放樣結(jié)果調(diào)整底模。箱梁的底模采用黑色的2 cm厚木膠板拼裝，模板間縫隙粘貼聚乙烯膠布，并用方木加固支撐。先進(jìn)行底模的安裝再進(jìn)行側(cè)模的安裝。

8）預(yù)壓支架

為保證施工安全并達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)對支架進(jìn)行預(yù)壓使支架體系及地基基礎(chǔ)充分變形并達(dá)到穩(wěn)定。預(yù)壓采用100 cm×100 cm×100 cm的C30混凝土預(yù)制塊，從梁中心到兩端根據(jù)設(shè)計(jì)荷載及梁體質(zhì)量分布依次加載，加載過程為20％→40％→80％→100％→120％（卸載反向）。

9）綁扎鋼筋、安裝內(nèi)模及預(yù)應(yīng)力體系

先進(jìn)行底板普通鋼筋綁扎及豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋梁底錨固端（包括墊板、錨固螺母及錨下螺旋筋）的安裝，再進(jìn)行腹板鋼筋的綁扎、豎向波紋管及預(yù)應(yīng)力鋼筋的接長、腹板內(nèi)縱向波紋管的安裝，最后進(jìn)行頂板普通鋼筋的綁扎、頂板內(nèi)縱向波紋管的安裝、橫向鋼絞線及波紋管的安裝。所有梁體預(yù)留孔處均增設(shè)相應(yīng)的環(huán)狀鋼筋。橋梁泄水孔處鋼筋可適當(dāng)移動，并增設(shè)斜置的井字形鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)。施工中為確保腹板、頂板、地板鋼筋位置準(zhǔn)確，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加強(qiáng)架立鋼筋的設(shè)置，可采用增加架立鋼筋數(shù)量或增設(shè)W形或矩形架立鋼筋等措施。

10）混凝土生產(chǎn)

混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)用了計(jì)算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，做到不合格材料無法進(jìn)場，混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)則不得使用。

11）混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

混凝土通過現(xiàn)場攪拌站供應(yīng)，攪拌輸送車運(yùn)輸，混凝土輸送泵泵送入模，插入式振搗器搗固?；炷翝仓?yīng)水平分層，從中間向兩端澆筑。其澆筑順序?yàn)椋合葷仓装?，再澆筑腹板，最后澆筑頂板翼緣板。?dāng)混凝土自流高度＞2 m時(shí)，用溜槽或?qū)Ч茌斔停瑫r(shí)注意加強(qiáng)搗固，不得存在空洞或漏振。第1層澆筑底板至底板倒角以上50 cm左右，第2層澆筑腹板至頂板倒角交界處，第3層澆筑頂板及翼緣板。

梁體混凝土澆筑完畢后及時(shí)灑水并鋪設(shè)土工布養(yǎng)護(hù)，混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量直接影響到梁體混凝土強(qiáng)度，以及由于內(nèi)外溫差而引起的裂縫的發(fā)展。采用人工養(yǎng)護(hù)，并根據(jù)季節(jié)采取必要的保溫措施。

12）預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿

當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95％、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求、混凝土齡期＞10 d時(shí)方可進(jìn)行張拉。張拉時(shí)的強(qiáng)度要求以現(xiàn)場同條件養(yǎng)護(hù)混凝土試塊的試壓報(bào)告為準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力分階段一次張拉完成。預(yù)施應(yīng)力兩端同步、左右對稱張拉，最大不平衡束不超過一束。張拉順序?yàn)椋合雀拱迨?，后頂板束，從外?cè)到內(nèi)側(cè)左右對稱進(jìn)行。

為保證預(yù)應(yīng)力管道在張拉后的壓漿質(zhì)量，確保漿體飽滿、密實(shí)，采用了先進(jìn)的真空灌漿施工工藝，管道采用鍍鋅高強(qiáng)金屬波紋管。為保證梁體的耐久性，壓漿材料采用經(jīng)鐵道部鑒定過的高性能無收縮防腐灌漿劑。

13）落架、拆除模板和支架

張拉壓漿完成后即可進(jìn)入拆除程序。首先拆除內(nèi)模、側(cè)模，降低碗扣架高度10 cm左右后拆除底模，然后依次拆除方木、木板、碗扣架、分配梁、貝雷梁、墊梁、制式鋼管。拆除過程中要做好防護(hù)。

4　安全保障技術(shù)措施

①支架使用前須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，滿足施工要求后才能在上面支模。②做好地基處理，保證足夠的支撐承載力，并安排專人驗(yàn)收。③為保證鋼管支架能夠滿足受力要求，在支架搭設(shè)過程中，應(yīng)保證立桿的豎直度，不能用腐蝕的或有破損的彎管作為制式鋼管加工的材料。保持每一道剪刀撐前后、上下相連，避免剪刀撐在斷面內(nèi)出現(xiàn)空檔。整個(gè)支架按要求設(shè)置縱橫向水平連接桿件及剪刀撐，保證其穩(wěn)定性。④使用中不得拆除任意桿件。⑤支架體系應(yīng)做好臨邊防護(hù)，保證作業(yè)人員安全。

5　結(jié)語

結(jié)合本工程軟基、高墩、梁體質(zhì)量大、支架下要通車等特點(diǎn)，采用制式鋼管與碗扣架相結(jié)合的施工方式，優(yōu)化了滿堂支架法對高墩施工的不足，改善了梁柱式支架難于落梁的缺點(diǎn)，充分利用材料的特性，不僅節(jié)省了材料成本，而且極大地提高了材料的利用率。

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（責(zé)任審編李付軍）

Construction Technology of Standard Steel Pipe Scaffolding Method of Cast-in-place Girder System for High Bridge Piers on Soft Foundation

LI Guanglin
（Jinan Railway Administration，Jinan Shandong 250001，China）

AbstractT he construction of cast-in-place continuous girder of Loushan super-large bridge on Qingdao -Rongcheng inter-city railway was introduced in this paper. T he standard steel pipe scaffolding method was used for construction. T he construction requirement and difficulties of cast-in-place girder on high pier with soft foundation were addressed. T he design，construction and calculation of standard steel pipe scaffolding were demonstrated，forming a comprehensive package of this construction program. T his programs contributes shorter construction time and efficient material usage，and it is suggested to be widely applied to the similar engineering construction.

Key wordsSoft foundation；High bridge pier；Cast-in-place girder；Standard steel pipe；Scaffolding；Construction technology

中圖分類號U445. 46

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 12

文章編號：1003-1995（2016）06-0044-04

收稿日期：2016-03-11；修回日期：2016-04-23

作者簡介：李光林（1963—），男，高級工程師。