任志遠

（貴州橋梁建設(shè)集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

在公路橋梁項目施工中，滿堂支架法的應(yīng)用廣泛，是橋梁預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆混凝土箱梁施工環(huán)節(jié)的重要手段，但由于該方案需要使用大量模板且施工工期長，所以在山區(qū)橋梁項目施工中應(yīng)用受限。為解決山區(qū)橋梁施工中難以應(yīng)用滿堂支架法的弊端，擬選取鋼管樁支架法進行施工，能有效控制工程造價，節(jié)約材料消耗并降低地基沉降對施工質(zhì)量的影響，合理控制現(xiàn)澆混凝土箱梁施工線形。

1 工程概況

某公路橋梁項目設(shè)計長度379m，橋梁跨徑24.3m，橋梁上部結(jié)構(gòu)包括現(xiàn)澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和預(yù)制混凝土小箱梁。箱梁橋面寬度27m，設(shè)計梁高1.6m，腹板為鉛垂結(jié)構(gòu)，墩頂設(shè)橫梁，現(xiàn)澆混凝土箱梁連續(xù)梁頂板和底板處均設(shè)置橫坡。

2 支架受力計算

在公路橋梁現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁施工前，需通過現(xiàn)場勘測獲取支架受力情況，模擬支架受力范圍，確定具體數(shù)據(jù)后方可進行后續(xù)施工[1-3]。

2.1 施工荷載計算

現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁的施工荷載來源多，主要包括施工人員、施工機械設(shè)備、鋼筋混凝土荷載、混凝土振搗荷載、模板荷載、風荷載等，其計算公式如下：

g 為現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁施工荷載；g1為鋼筋混凝土荷載水平，現(xiàn)場勘測結(jié)果顯示其水平為42kN/m2；g2和g3為混凝土振搗荷載與施工人員、施工機械設(shè)備荷載，取值分別為2.0kN/m2和2.5kN/m2；g4和g5為模板荷載、風荷載，取值均為0.3kN/m2。

2.2 鋼管樁支架受力計算

該項目鋼管樁高度12m，支架高度6m，貝雷梁高度1.5m，以項目設(shè)計要求為基礎(chǔ)確定寬度與高度比為2，寬度30m，鋼管樁橫向布置情況如圖1 所示。項目施工需嚴格執(zhí)行現(xiàn)行建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范工藝要求，以施工實踐為基礎(chǔ)，可忽略風荷載的影響。確定鋼管樁樁徑為0.63m，樁高為12m 時，對應(yīng)的風荷載均布水平為0.27kN/m2。選取現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁中間部位為測量點，結(jié)合目標監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建受力模型[4-5]，詳見圖2 所示。

圖1 鋼管樁的橫向布置示意(單位：cm)

圖2 鋼管樁受力計算模型中的構(gòu)件示意

水平方向的鋼管樁借助焊接槽鋼牢固連接，鋼管樁立桿連接嚴格執(zhí)行操作規(guī)范，進行縱向剪切撐搭設(shè)并滿焊連接部位，以1.2 倍自重為基礎(chǔ)計算豎反向作用力水平為1680kN，橫向支撐極限值為58kN，彎矩影響下的縱向作用力極限值為49kN，剪切極限值為76kN。借助模型計算鋼管樁體受力面積和剪力值，結(jié)果顯示兩項指標均符合Q235 鋼各項要求，性能符合規(guī)范要求。

該項目支架體系選用現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁支架，模型結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性情況為：外部荷載P 為73MPa，小于限定值140MPa，鋼管樁支架構(gòu)件長細比為54，小于標準值150，各項性能均符合設(shè)計要求。截面軸心受壓構(gòu)件對應(yīng)的彎曲系數(shù)值為90MPa，小于標準值215MPa，系統(tǒng)穩(wěn)定性達標。

3 鋼管支架法施工技術(shù)要點

3.1 地基處理

平整并碾壓地基，以項目設(shè)計方案為基礎(chǔ)進行沉樁，施工環(huán)節(jié)加強現(xiàn)場勘測，實時監(jiān)控樁身垂直度及位置，并與設(shè)計值相比較，出現(xiàn)偏差時及時調(diào)整。沉樁到位后及時進行樁頂標高測量，根據(jù)設(shè)計方案指標進行樁頂切割與平整，保持鋼筋混凝土頂部平齊，在合適位置埋設(shè)鋼板，確保支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，夯實平整地基，以提高結(jié)構(gòu)的牢固程度[6]。

3.2 鋼管樁支架施工

鋼管樁支架型號為長12m，厚10mm，直徑630mm，以載重量25t 汽車吊裝鋼管樁點，樁點布設(shè)需符合項目設(shè)計要求，于樁頂部位焊接65cm×65cm 鋼托，各樁間合理布設(shè)縱向剪力撐。鋼管樁安裝完畢后，于樁頂部位安裝工字鋼、肋板，進一步加固鋼管樁。布設(shè)完畢后，以項目方案為基礎(chǔ)，結(jié)合施工圖紙對鋼管樁貝雷梁進行現(xiàn)場調(diào)試，借助吊裝設(shè)備轉(zhuǎn)運至指定位置進行安裝。于貝雷梁上設(shè)置工字鋼分配梁，借助卡扣將貝雷梁與工字鋼緊密連接，并搭設(shè)支架。選擇不同型號的立桿組合，結(jié)合項目特點與施工實際情況妥善連接，確保不同連接區(qū)段的立桿接頭連接妥當，提升支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。選1.2m 和3.0m 立桿進行首層支架的搭設(shè)，利用立桿接長并于頂端位置進行頂托安裝，牢固連接[7-8]。

各構(gòu)件安裝完畢后，嚴格執(zhí)行技術(shù)操作規(guī)程與施工規(guī)范，完成縱向剪力撐與橫向剪力撐布設(shè)，提高支架系統(tǒng)的穩(wěn)定程度與安全性。完成支架搭設(shè)后，頂托上方橫向、縱向交錯布設(shè)方木并進行模板安裝，安裝拼接完畢后對其性能進行詳細檢查，避免出現(xiàn)松動、連接不牢等現(xiàn)象，實壓前全部檢查完畢確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.3 模板安裝

以規(guī)格為1.22m×2.44m×15mm 的整塊覆膜竹膠板作為箱梁外模板，縱向布設(shè)于支架體系上，頂托上布設(shè)方形槽鋼，使其與竹膠板交錯分布，上層鋪設(shè)方木并調(diào)節(jié)至適當位置。方木型號為l0cm×l0cm，間隔30cm 鋪設(shè)，將模板與方木牢固連接，再鋪設(shè)腹板側(cè)模、翼緣板底模，鋪設(shè)間距仍為30cm，中間設(shè)置加強肋提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

以加工好的型號為5cm×8cm 和l0cm×l0cm 方木鋪設(shè)于箱梁內(nèi)部并用木質(zhì)支架作為支撐，制作腹板模板時腳底部增加20cm 作為壓漿板，避免澆筑過程中混凝土泄漏。內(nèi)模合理布設(shè)20mm 直徑的鋼馬鐙、混凝土模塊，均勻布設(shè)在內(nèi)模支架立桿不同位置，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

3.4 支架預(yù)壓

施工過程中對支架彈性形變進行準確測量，同時檢測地基沉降值，采用水袋預(yù)壓法進行超載預(yù)壓試驗，預(yù)壓總荷載為綜合荷載的1.1 倍。

3.4.1 加載順序。以鋼管樁支架受力狀況為基礎(chǔ)，分5 級標準加載荷載，按照20%預(yù)壓總荷載—40%預(yù)壓總荷載—60% 預(yù)壓總荷載—80% 預(yù)壓總荷載—100%預(yù)壓總荷載的順序進行加載。

3.4.2 觀測點布設(shè)。在滿堂支架端部的左側(cè)、中間、右側(cè)分別設(shè)置三個沉降觀測點，三跨貝雷梁跨中位置設(shè)置沉降觀測點，觀測點位于頂托木上方。

3.4.3 預(yù)壓觀測。在上一層荷載加載完畢后，方可進行下一層荷載預(yù)壓，兩層荷載施加需間隔1h，并連續(xù)進行鋼管樁支架沉降量的監(jiān)測。支架頂端監(jiān)測點結(jié)果顯示，支架12h 沉降水平小于2mm 為質(zhì)量達標，可進行后續(xù)加載。連續(xù)測量高程差水平低于2mm表明沉降值可控，將記錄結(jié)果提交給總監(jiān)理工程師，經(jīng)其簽字確認后繼續(xù)增加荷載至100%預(yù)壓總荷載，記錄高程值并反復(fù)測量，對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行評估。日沉降量小于2mm，或連續(xù)3d 監(jiān)測結(jié)果顯示直接荷載水平累計值小于5mm，可將荷載逐步卸載[9]。

3.4.4 卸載及支架調(diào)整。按照荷載預(yù)壓相反的施加順序進行卸載，觀測支架形變量，同時以起拱度為基礎(chǔ)合理調(diào)整梁底桿高度。

3.5 鋼筋加工及安裝

現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁支架為鋼骨架，骨架鋼筋焊接中需嚴格把控質(zhì)量關(guān)，避免因結(jié)構(gòu)變形、彎曲、移位而影響施工質(zhì)量。根據(jù)項目需求提前在鋼筋料場內(nèi)，結(jié)合材料尺寸進行鋼骨架的制作，將型號合適的型鋼固定在骨架內(nèi)部，并完成放樣焊接。采用點焊對稱焊接的方案進行，且按照從中間向兩側(cè)的順序從上到下進行焊接，需注意焊接工序一次完工，同側(cè)同步對稱焊接焊縫，并借助22#鐵絲綁扎牢固，將鐵絲頭部彎向混凝土內(nèi)部，增強鋼筋骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。以塑料墊塊作為保護層并按照梅花形狀進行布設(shè)。

3.6 鋼絞線安裝

鋼絞線安裝需嚴格執(zhí)行施工圖紙方案，合理選擇波紋管放置位置，精確定位后以鋼筋井字架固定并焊接。施工中預(yù)應(yīng)力束長度大，易彎折，增加了混凝土澆筑后穿束工藝難度，為提高施工便捷性，采取后張法進行施工，安裝完波紋管后即進行穿束，根據(jù)項目特點和施工現(xiàn)場情況制作型號合適的鋼束，以人機配合方案進行施工。

3.7 混凝土澆筑

箱梁混凝土澆筑分兩次進行，首次澆筑高出腹板與翼緣板交界處2cm，頂板鋼筋綁扎完畢且鑿毛施工后，布設(shè)好標高控制點后進行二次澆筑[10]。

第一，縱向沿箱梁一端從高處向低處的順序進行澆筑，先澆筑中間后澆筑兩側(cè)，對稱施工從上到下分層、分段進行。

第二，監(jiān)測混凝土入模溫度，并嚴格控制工藝指標，30℃以下方可進行入模施工。以8m3商混車將混凝土運送至施工現(xiàn)場，并利用汽車泵輸送入模，選定合適型號的泵車，使其揚程符合條件?；炷翝仓^程中保持出料口與澆筑面之間的高程差不超過2m，嚴格按照施工順序有序澆筑，加強現(xiàn)場監(jiān)測并控制工藝參數(shù)。

第三，各施工作業(yè)面配備專業(yè)振搗人員進行操作，采用人機配合的方案施工，需使用的設(shè)備包括30型振動棒2 臺和50 型振動棒5 臺，小間距作業(yè)時選擇30 型振動棒進行振搗作業(yè)，其余情況下選擇50 型振動棒進行振搗作業(yè)。施工中嚴格控制作業(yè)時間，振搗施工需到位，不可觸碰預(yù)埋件及模板，不可觸碰鋼筋，防止振搗作業(yè)中出現(xiàn)振搗過度、漏振情況影響施工質(zhì)量。

3.8 安全管理保證措施

第一，建立健全機構(gòu)，明確崗位職責，是開展安全生產(chǎn)工作的基礎(chǔ)。遵循“建設(shè)單位主導、監(jiān)理單位督促、施工單位負責”的要求，與安全生產(chǎn)小組相結(jié)合，對其機構(gòu)設(shè)置與職責進行規(guī)范。

第二，為了保證安全監(jiān)管的有效性，安全管理部門要對工程建設(shè)的安全管理工作進行合理分工，使工程建設(shè)的安全管理更加有效。

第三，加強安全管理，做好安全生產(chǎn)和勞動防護工作。確保施工現(xiàn)場工作人員的人身安全，全面落實安全施工責任制，實行責任管理，責任到人。

第四，加強安全管理，對安全隱患進行排查，對違規(guī)指揮、違規(guī)操作堅決予以制止。做好安全宣傳、教育、培訓工作，嚴格遵守安全生產(chǎn)規(guī)定。

第五，在執(zhí)行施工技術(shù)措施時，也要執(zhí)行安全、文明施工措施。施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置顯著的安全標志、標識、標牌，車輛進出施工區(qū)時應(yīng)按照規(guī)定的路徑行駛。

4 結(jié)語

綜上所述，基于公路橋梁現(xiàn)澆混凝土箱梁鋼管樁支架施工實踐，借助鋼管樁、貝雷梁設(shè)計現(xiàn)澆箱梁鋼管樁支架支撐系統(tǒng)，并建立鋼管樁受力計算模型對支架受力情況進行分析，通過對地基處理、鋼管樁支架施工、模板安裝、支架預(yù)壓、鋼筋加工、鋼絞線安裝、混凝土澆筑等工藝要點進行分析，總結(jié)現(xiàn)澆箱梁鋼管樁支架施工的關(guān)鍵點。通過案例分析證實鋼管樁支架法能有效避免常規(guī)滿堂支架法的不足，在各類橋梁項目工程中適用性強。