張 文

(1.廣西路建工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530001；2.南寧市筑路技術(shù)與筑路材料工程技術(shù)研究中心，廣西 南寧 530001)

0 引言

山區(qū)公路和城市立交中，如設(shè)計(jì)小半徑橋梁，多數(shù)設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆?，F(xiàn)澆高度>15 m時(shí)，常規(guī)支架施工基礎(chǔ)處理要求高，面臨大面積開挖山體，施工難度大，易破壞山體穩(wěn)定性等問題，危及橋梁安全與質(zhì)量。隨著搭設(shè)高度的逐步增加，重體力活容易發(fā)生安全事故。為減小工程安全和質(zhì)量隱患，筆者所在公司開發(fā)了一套新的施工方法，即裝配式大管徑鋼管支架施工方法。

采用裝配式大鋼管支架施工方法，能減少開挖山體，保證山體穩(wěn)定及橋梁質(zhì)量安全。施工中各構(gòu)件采用栓接，不需要焊接作業(yè)，各標(biāo)準(zhǔn)節(jié)構(gòu)件可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用，有極高的通用性，具有規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、高效、安全等優(yōu)勢(見圖1)。

本施工方法已獲得實(shí)用新型專利1項(xiàng)[1]：現(xiàn)澆梁裝配式大管徑鋼管支架結(jié)構(gòu)(專利號(hào)：ZL 2018 2 0802861.5)；取得自治區(qū)級(jí)工法1項(xiàng)：裝配式大管徑鋼管支架施工工法(GXGF339-2019)。

本文結(jié)合梧州至柳州高速公路六巷互通、三江縣良口至梅林公路浪泡大橋、融水至河池高速公路全村互通等多個(gè)工程實(shí)踐，論述裝配式大鋼管支架在高架橋箱梁現(xiàn)澆中的應(yīng)用，供同行參考。

1 裝配式大鋼管支架的特點(diǎn)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化程度高

克服了焊接式鋼管支架外觀焊縫多、立焊焊縫質(zhì)量得不到保證等缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化制造及裝拆。施工時(shí)裝拆方便，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，裝拆過程無須焊接作業(yè)，支架鋼管立柱采用大鋼管標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，水平、斜向支撐采用鋼管。材料來源便捷，工廠里集中加工，加工條件好，加工尺寸精度高，安裝成型的支架外觀規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)化程度高。

1.2 周轉(zhuǎn)利用率高

各構(gòu)件間為栓接，支架裝拆過程對(duì)各構(gòu)件無損壞，各標(biāo)準(zhǔn)節(jié)構(gòu)件拆除完成后，可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用，大大提高了材料周轉(zhuǎn)利用率。

圖1 裝配式大鋼管支架整體構(gòu)造圖

1.3 質(zhì)量安全性能高

采用廠家加工生產(chǎn)帶有法蘭盤的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管立柱及水平、斜向支撐，裝拆方便，機(jī)械化作業(yè)程度高，不需要強(qiáng)體力勞動(dòng)。支架體系具有很強(qiáng)的豎向承載力和剛度，同時(shí)整個(gè)支架底部通過擴(kuò)大基礎(chǔ)或者樁基礎(chǔ)和預(yù)埋首節(jié)大鋼管連接加固，基礎(chǔ)施工不需要大面積開挖山體，能有效防止地面基礎(chǔ)失穩(wěn)造成事故。搭設(shè)完成的整體支架體系穩(wěn)定性好、質(zhì)量安全性能高。

1.4 適用性強(qiáng)

結(jié)構(gòu)簡單，力學(xué)性能優(yōu)越，施工方便，實(shí)用性強(qiáng)，尤其在陡峭山坡、沿河等特殊地質(zhì)條件下，減少了對(duì)山體的擾動(dòng)和支架基礎(chǔ)開挖工作，有效保護(hù)了山體穩(wěn)定，且不受地質(zhì)、雨季影響，具有較高的豎向承載能力、抵御變形能力以及整體穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)各種惡劣工況。

2 適用范圍

本工藝適用于各種現(xiàn)澆梁支架施工，尤其是小半徑高架橋箱梁現(xiàn)澆。

3 工藝流程圖(圖2)

圖2 工藝流程圖

4 施工操作要點(diǎn)

4.1 支架主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

裝配式大鋼管支架體系主要通過貝雷梁、工字鋼、大鋼管立柱依次從上到下將箱梁荷載傳遞至地基上，最終都是以基巖作為最終持力層抵消豎向荷載。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管作為支架承受豎向荷載主要構(gòu)件，鋼管作為水平及斜向支撐，所有的接頭均采用螺栓連接。

4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管立柱每節(jié)設(shè)計(jì)長度為6 m，為了便于調(diào)節(jié)陡峭山體上相鄰鋼管立柱的高差及縮短預(yù)埋節(jié)的長度，搭配長度為3 m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管。大鋼管立柱縱向、橫向間距為5 m，管口兩端用φ900×20 mm的鋼板封閉，焊接為法蘭結(jié)構(gòu)，并在四周焊接12道加筋板。加筋板為厚16 mm鋼板，距端口30 cm處四向設(shè)置水平、斜向支撐鋼管連接節(jié)點(diǎn)板，連接節(jié)點(diǎn)板為厚20 mm鋼板(見圖3)。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管立柱設(shè)計(jì)圖

4.1.2 水平支撐、斜撐鋼管設(shè)計(jì)

水平支撐每節(jié)設(shè)計(jì)長度為4.11 m，斜撐每節(jié)設(shè)計(jì)長度為5.706 m，管口兩端設(shè)計(jì)有厚20 mm的連接鋼板。連接鋼板與鋼管焊接在一起并采用厚8 mm的鋼板封頭，距端口1 m處設(shè)置吊環(huán)(見圖4～5)。

圖4 鋼管水平支撐設(shè)計(jì)圖

圖5 鋼管斜撐設(shè)計(jì)圖

在工廠按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行零部件加工時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管立柱、水平支撐和斜撐鋼管、連接夾板等各構(gòu)件尺寸需按圖加工，加工好的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管與鋼管水平支撐、斜撐通過夾板和螺栓連成整體，連接好的結(jié)構(gòu)單面成“Z”形狀(見圖6)。

(注：1.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)大鋼管；2.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水平支撐鋼管；3.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)斜向支撐鋼管；4.立柱法蘭；5.加筋板；6.節(jié)點(diǎn)板；7.水平連接夾板；8.斜向連接夾板；9.吊環(huán))

4.2 基礎(chǔ)施工

根據(jù)地質(zhì)和地形的特點(diǎn)，基礎(chǔ)可采用樁基礎(chǔ)和擴(kuò)大基礎(chǔ)。

4.2.1 樁基礎(chǔ)

施工時(shí)要嚴(yán)格保證樁孔最小直徑、豎直度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖安裝固定樁基鋼筋籠和埋設(shè)聲測管，保證鋼筋籠上端中心點(diǎn)與樁基設(shè)計(jì)中心點(diǎn)的偏位不大于規(guī)范要求并保證樁身完整，保證樁身混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的評(píng)定要求。樁基檢測合格后應(yīng)按樁檢數(shù)據(jù)將頂面松散混凝土鑿除，再在樁基上接等徑樁柱。

4.2.2 擴(kuò)大基礎(chǔ)

用挖機(jī)開挖至堅(jiān)硬實(shí)土，觸探儀檢測基坑承載力，符合設(shè)計(jì)承載力要求后停止開挖，采用人工鏟出松散土石，加工及安裝鋼筋，澆筑混凝土，振搗密實(shí)?；A(chǔ)頂面應(yīng)略高于原地面，在斜坡上的基礎(chǔ)需設(shè)置好臺(tái)階，盡量減少對(duì)原地面的破壞?；A(chǔ)周圍應(yīng)設(shè)置排水溝、截水溝，防止雨水浸泡基礎(chǔ)造成失穩(wěn)。

4.3 首節(jié)鋼管安裝定位

為保證鋼管立柱與地基連接穩(wěn)定性，在基礎(chǔ)中預(yù)埋入50 cm長度的鋼管，并在鋼管中填充混凝土。預(yù)埋鋼管樁位要準(zhǔn)確并保證豎直度，同時(shí)栓接節(jié)點(diǎn)板方向也要準(zhǔn)確。安裝過程中要嚴(yán)格檢查鋼管中心點(diǎn)位置及高程是否偏差，首節(jié)鋼管長度由鋼管支架總長度反算得出。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架預(yù)拼裝

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管立柱、水平支撐、斜向支撐在工廠加工完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場，在施工現(xiàn)場預(yù)先平整硬化場地，做好4個(gè)預(yù)拼裝基礎(chǔ)，基礎(chǔ)間距與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管立柱縱、橫向間距相同，預(yù)埋好螺栓。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架預(yù)拼裝時(shí)，用吊車將4根標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管立柱分別吊至4個(gè)預(yù)拼裝基礎(chǔ)上，固定好底部螺栓，再將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水平、斜向支撐鋼管通過連接節(jié)點(diǎn)板與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管立柱栓接連成整體，單面呈“Z”形狀。相鄰標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管立柱之間依次上滿水平、斜向支撐鋼管之后，就會(huì)形成一個(gè)類似“板凳”狀的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架，再將拼裝好的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊至平整好的場地存放。

4.5 吊裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架

首節(jié)鋼管立柱安裝定位完成之后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊裝。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊裝前，復(fù)核、調(diào)整水平、斜向支撐鋼管與立柱鋼管連接的螺栓及夾板是否打緊。將拼裝好的“板凳”狀標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊至首節(jié)鋼管立柱頂并調(diào)整好位置，使其上下法蘭盤螺栓孔相對(duì)應(yīng)，上緊螺栓。首節(jié)鋼管立柱與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架全部栓接完成后，再進(jìn)行相鄰標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊裝。同一平面上的相鄰兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊裝完成后，要及時(shí)對(duì)相鄰標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架之間的水平、斜向支撐進(jìn)行安裝；同一平面標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊裝完成后再進(jìn)行下一平面的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組合框架吊裝，如此反復(fù)循環(huán)接高至預(yù)定高度。鋼管頂部增加斜向水平支撐，即對(duì)角的鋼管柱拉一根水平斜向的鋼管撐，與縱橫向水平支撐鋼管形成穩(wěn)定“三角”，增加立柱群整體穩(wěn)定性。

4.6 上部支架搭設(shè)

4.6.1 鋼橫梁安裝

橫橋向每排鋼管立柱頂布置雙拼工字鋼，橫梁接長時(shí)雙拼的工字鋼斷口錯(cuò)開設(shè)置，預(yù)先在場地雙拼好形成整體橫梁再吊裝。橫梁底面與法蘭鋼板疊合范圍的焊縫要用砂輪機(jī)預(yù)先磨平，橫梁頂面與貝雷梁交合范圍的焊縫亦全部磨平，使橫梁整體均勻受力?，F(xiàn)場加工好后用吊繩將工字鋼組橫梁吊裝至柱頂法蘭鋼板上，每組工字鋼中心(焊縫處)與鋼管柱頂中心應(yīng)重合。在柱頂法蘭鋼板上焊槽鋼斜撐支撐工字鋼。

4.6.2 貝雷片縱梁安裝

縱梁采用貝雷梁搭設(shè)，每兩排一組，安裝時(shí)保證支撐架與桁架通過螺栓連接緊固。單跨貝雷梁在跨中向兩側(cè)對(duì)稱布置，為保證貝雷梁端盡量靠近蓋梁，貝雷梁在中間排臨時(shí)支墩頂斷開搭接，先按長度組裝好貝雷梁再吊裝。貝雷梁布置以蓋梁中心線為基準(zhǔn)點(diǎn)，放出貝雷梁在蓋梁邊上的投影點(diǎn)，按投影點(diǎn)從中間向兩側(cè)成組對(duì)稱布置貝雷梁。

4.6.3 橫向分配梁

由于現(xiàn)澆橋平曲線半徑較小，I14工字鋼分配梁從每聯(lián)中間墩向兩端依次布置，分配梁與蓋梁邊線平行。為避免浪費(fèi)，用工字鋼加工接長成通長設(shè)計(jì)長度的分配梁，現(xiàn)場加工好后用吊車吊裝。I14工字鋼分配梁按間距布置好后，在兩側(cè)I14工字鋼上用通長φ28 mm螺紋鋼筋與工字鋼點(diǎn)焊連接，使I14工字鋼分配梁形成整體，防止支架搭設(shè)過程中發(fā)生滑移。

4.6.4 扣件式鋼管支架搭設(shè)

在I14工字鋼橫向分配梁上搭設(shè)滿堂支架，采用扣件式鋼管支架。立桿橫向間距為60 cm，扣件式鋼管支架縱向搭設(shè)與I14分配梁對(duì)應(yīng)。立桿下口直接立在I14工字鋼上并點(diǎn)焊固定，上口采用可調(diào)頂托。

4.6.5 縱向分配梁與雙鋼管設(shè)置

扣件式支架頂托上設(shè)I10工字鋼作為縱向分配梁，工字鋼在頂托上以搭接方式接長。在I10工字鋼縱向分配梁上面鋪設(shè)φ48×3.0 mm雙鋼管作為橫向分配梁，模板橫向接縫處用5 cm×12 cm方木代替雙鋼管。雙鋼管止滑措施為：在每組鋼管的下側(cè)面，用反扣的[8#槽鋼短節(jié)段與I10工字鋼縱向分配梁點(diǎn)焊牢固，防止鋼管向下滑滾。

4.7 梁板施工

梁板施工要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，模板安裝要求有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，模板安裝后對(duì)支架及鋼管立柱進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓的目的是檢驗(yàn)支架及地基的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性，消除整個(gè)支架的塑性變形和地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形，測算施工荷載時(shí)的彈性變形，計(jì)算預(yù)拱度。預(yù)壓完成后進(jìn)行鋼筋加工及安裝，同時(shí)進(jìn)行波紋管定位及安裝，各工序完成后需經(jīng)項(xiàng)目組織人員進(jìn)行自檢合格后，再經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格方可進(jìn)行混凝土澆筑。

4.8 拆除支架

上部支架拆架程序應(yīng)遵守“先支后拆、后支先拆、由上而下”原則，不準(zhǔn)分立面拆架或者上下兩層同時(shí)進(jìn)行拆架。在整個(gè)拆架過程中必須有技術(shù)人員跟班指揮與檢查，按拆架順序，依次拆除支架，所拆除下來的材料須堆放好，分批落地。

標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管支架拆除由上而下，即先拆除相鄰標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架之間的水平、斜向支撐鋼管，再將標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架吊出至地面，然后將其組合框架在地面拆散，以此類推拆除相鄰標(biāo)準(zhǔn)節(jié)鋼管組合框架，按照“一層一清”程序，直至整個(gè)大鋼管支架拆除完成。

5 工程應(yīng)用實(shí)例

梧柳7標(biāo)六巷互通E匝道1號(hào)大橋上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，梁板頂寬度為18.5 m，梁板底寬度為15 m，每聯(lián)現(xiàn)澆梁板長50 m，共兩聯(lián)。第一聯(lián)現(xiàn)澆混凝土工程量為623.081 m3，重量約為1 620 t，平面位于R=50 m的平曲線上，現(xiàn)澆高度為30.5 m。本橋?yàn)樯峡玳T頭河灣及斜坡路段而設(shè)，現(xiàn)場施工條件十分惡劣。現(xiàn)采用裝配式大鋼管支架施工，與國家住房城鄉(xiāng)建設(shè)部提倡采用的裝配式施工方法相符，同時(shí)施工完成的混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁質(zhì)量好、安全性能高，施工過程未發(fā)生質(zhì)量及安全事故，搭設(shè)完成的支架具有整體穩(wěn)定性好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、質(zhì)量安全性能強(qiáng)等特點(diǎn)。

梧柳7標(biāo)六巷互通C匝道大橋第二聯(lián)上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，梁板頂寬度為9.109 m，梁板底寬度為5.609 m，現(xiàn)澆梁板長50 m，現(xiàn)澆混凝土工程量為277.05 m3，重量約720 t，現(xiàn)澆段平面位于R=60 m的圓曲線上，現(xiàn)澆高度為34 m。本橋?yàn)樯峡玳T頭河及斜坡路段而設(shè)，現(xiàn)場施工條件十分惡劣?，F(xiàn)采用裝配式大鋼管支架施工，加快了施工速度，提高了施工效率，未發(fā)生質(zhì)量安全事故，安裝完成的裝配式大鋼管支架系統(tǒng)具有整體穩(wěn)定性好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、質(zhì)量安全性能強(qiáng)等特點(diǎn)。

6 結(jié)語

裝配式大鋼管支架的應(yīng)用范圍廣、使用效率高、安全性能強(qiáng)、受力明確、施工易控制、周轉(zhuǎn)率高、有利于成本控制，特別是在小半徑高架橋中更能體現(xiàn)其優(yōu)越性，值得推廣應(yīng)用。