现浇箱梁模板支架设计及施工实例

陆培印

(江苏省丰县公路工程有限公司)

0 引 言

预应力混凝土现浇连续箱梁由于具有整体性好、刚度大、行车舒适、技术先进,易于做成复杂形状等优点,而被我国桥梁界广泛接纳,已被应用于跨线桥、立交桥以及曲线桥等中小跨径桥梁。但是,现浇连续箱梁桥模板支架的设计和施工一直是困扰该项技术推广的关键因素。以某工程模板支架设计和施工为实例,总结和探讨保证现浇箱梁模板支架设计和施工质量的关键技术。

1 工程概况

六合南互通立交桥是宁淮高速公路与宁蚌高速公路的交叉连接桥梁,地处南京市六合区大厂镇,整个互通有桥梁 7座,共计 2 643.26m。桥梁下部基础为钻孔灌注桩,桩径有Φ150 cm、Φ120 cm和 Φ100 cm,共计 486根。桥梁上部预应力混凝土现浇连续箱梁 12联,主线 1号特大桥 1座,共双幅五联,桥长 781.10m,孔跨布置为左幅:5×22m+9×22m,右幅:10×22 m+4×22 m钢筋混凝土现浇连续箱梁、5×26m预应力混凝土现浇连续箱梁、7×22m钢筋混凝土现浇连续箱梁、7×26m预应力混凝土现浇连续箱梁;桥址位于滁河高漫滩区,地面标高 7.00～14.00m不等,地形略有起伏,较为平坦,渠塘众多,河道纵横,村庄密集。地层以第四系亚粘土、亚砂土、中粗砂、软塑、硬塑状亚粘土及粘土为主。由于地质情况较复杂、混凝土现浇连续箱梁模板支架的施工条件较差,施工单位多次组织论证,确定了“地基处理——模板支架系统选择——模板支架施工——沉降观测——支架修正——模板设计与施工”的质量动态控制措施。

2 支架和模板的设计及施工

2.1 地基处理

支架地基作为上部梁体结构外加支架和施工荷载的全部重量的承载基础,它的承载能力及变形能力是现浇箱梁能否顺利实施的关键,如果地基处理不得当将引起上部箱梁沉降不均匀或沉降量超限,引起支架失稳变形甚至溃塌、梁体混凝土拉裂、梁体外型变形、梁体标高错误、混凝土表面缺陷等质量事故,因此必须重视地基处理环节,减少不必要的损失。

根据现场的地形、地质情况,施工方专家组最终确定了如下施工方案:抛石挤淤后再施工砂砾和混凝土垫层基础。具体如下:选择一孔跨径作为稳定性预压试验范围,在抛石挤淤的基础上,按 20 cm一层分层填筑总计 40 cm厚的砂砾垫层,压实度控制为≥93%,再将砂砾垫层表面划分为三个区的试验段,第一试验段现浇15 cm厚C15混凝土板,第二试验段现浇 10 cm厚 C15混凝土板,第三试验段设置为 5 cm厚的水泥砂浆找平层,并分别在三个试验段搭设支架高度大于3.0m,其上堆载 1.5倍箱梁自重,分时间段测量地基的沉降值,计算总的沉降值,如连续 3 d总沉降≤3mm,视为支架基础稳定,方可搭设模板支架系统。

2.2 现浇箱梁支架系统的选择

鉴于碗扣支架具有单个杆件轻、拆卸轻便、快捷、周转灵活、使用吊装机械少、承载力高等优点,专家组综合考虑了技术经济指标,决定采用碗扣式支架作为连续箱梁施工的支撑。该支架所用杆件由 Φ48mm钢管加工制成,有 30 cm、60 cm、90 cm、120 cm、150 cm、180 cm、240 cm、300 cm等长度的标准杆件,并在两端或连接处焊上特制的连接扣件。支架的顶部和底部配可调式顶托和底托,能根据地形的需要搭设成各种形式的支架。另外还配有Φ48mm×6m长的钢管和扣件,用作剪刀斜撑,以增强支架的整体稳定性。

针对碗扣式支架布设,施工单位专家组对现浇箱梁支架的强度和稳定性进行检算,结论满足要求(验算过程略)。

2.3 支架搭设与加固

支架搭设先开一幅,逐孔进行。按立杆的精确位置摆放支架底托,并调整底托上的螺帽至同一计算高度平面内。先搭设纵向中间一排底层的立杆,连接好水平杆后以此为基础向两侧搭设。当底层支架搭设好后应调整立杆纵横向成排,竖向竖直。然后再根据计算所确定的立杆搭配高度将支架搭设至顶层,装上顶托,再将顶托螺帽顶面调至离设计标高相应位置。上、下工作场地的人行道从施工支架上扩展出来或从两头盖梁放斜坡搭设而成,纵向铺木板作为人行道,横向钉木条防滑。支架顶部加固用 Φ48mm钢管及扣件将顶托纵、横向连接起来。由于箱梁在墩顶前、后 3.0～3.2m范围内壁厚加大,荷载增加,因此支架应适当加固。方法是减小该范围内立杆的横向间距(即加密立杆)。碗扣支架搭设完毕后,再加拼斜向 45°角的中 Φ48mm钢管作为剪刀斜撑,斜撑从两侧底部向内斜拼至支架顶部,纵、横向每排均设,以增强支架的整体稳定性。

2.4 支架预压观测

为消除支架在搭设时接缝处的非弹性变形和地基的非弹性沉陷而获得稳定的支架,逐孔进行预压。为获得支架在荷载作用下的弹性变形数据,确定合理的施工预拱度,使箱梁在卸落支架后获得符合设计的标高和外形,应进行沉降观测。预压只对箱形部分的底模和支架进行,取每跨梁体箱形部分自重的 130%作为预压荷载,用编制袋装砂作预压材料,砂袋的堆积高度按梁体自重分布曲线图变化取值,从而使预压荷载的分布与梁体荷载的分布相吻合。因为满堂支架是整个梁体最重要的受力体系,所以钢管支撑的杆件有锈蚀,弯曲、压扁或有裂缝的严禁使用;使用的扣件有脆裂、变形等的扣件禁止使用。

2.5 模板的设计及施工

2.5.1 模板设计

(1)箱梁外模、箱梁侧模沿梁长置于构件的两侧考虑起吊重量,可分为几段,每段长可为 4～5m。底模支承在支架的底座上,底模构造除注意底模与侧模、端模的可靠联系外,底模还应有布置震动器的构造。底部震动器要能沿梁纵向移动,以使在不同部位进行震捣。

(2)箱梁内箱模采用组合钢模和木模板相结合,用短钢管和短木方支撑。内箱模分 2次支设,先支设腹板内模,再支顶板内模。箱梁的顶板内模在每跨的 1/3跨及跨中的每个箱室上留设天窗洞,作为拆除箱梁内模板的预留洞。

2.5.2 模板施工

(1)模板加工时尺寸一定要符合图纸要求的误差范围。模板安装时要注意一定要拼缝严密,模板表面要保持清洁。模板标高、桁架标高、预留孔中心线位置以及模板轴线要准确,符合要求的误差范围。模板表面要平整,相邻板高差不得大于 2mm。

(2)支架预压完毕、架体标高调整后,摆放模板背楞木方,箱梁的纵横坡及预拱度由可调顶托和木方进行调整。

(3)严格按模板拼装图摆放箱梁底模,作到拼缝一致、严密,拼板表面平整。建筑胶水封填拼缝后,用刮刀刮平。为防止模板表面污染,底模拼装完成后,在其上覆盖彩条布。

(4)箱梁内模板制作前先放出大样图,确保几何尺寸和形状无误后方可制作、安装。箱梁内模拆除后,顶板预留洞支设吊模封口。

(5)在翼板模板外边缘内 5 cm处通长设置梯形小木条作为翼板的滴水槽板。

(6)支座处模板支设时先将墩帽垫石或墩顶面清除干净,摆放橡胶支座,在其上随模板施工按设计要求架设调平钢板,钢板底面确保水平。

(7)施工缝处内模支设与已浇梁段重合 1～2m,保证线形顺直且不漏浆。

(8)张拉端封头模板加工与安装,张拉端模板应使用5mm钢板加工,并将靠混凝土的一面加工成与预应力钢绞线垂直的角度,这样可尽量减少张拉力损失,保证张拉力与伸长值双控吻合。另外,封头模板分 2次安装,先安装底板和腹板。

(9)内模底腹板钢筋绑扎好后再将翼板模板安装。这样既可方便施工,又能保证质量。模板表面清理干净后,然后涂刷脱模剂。

3 结 论

经过长期的监测发现,该工程桥面沉降量偏差最大值不超过 2mm,挠度和裂缝指标均符合规范要求,桥身整体性好,混凝土表面光滑,外观质量好。文章总结的“地基处理——模板支架系统选择——模板支架施工——沉降观测——支架修正——模板设计与施工”的质量动态控制措施在现浇箱梁模板支架设计施工中值得借鉴,更多新的实用方法有待各位继续探讨。

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[2] 杜荣军.扣件式钢管模板高支撑的设计和使用安全[J].施工技术,2002,(3).

[3] 陈辉文,夏鹏飞.现浇预应力连续箱梁施工监理质量控制[J].山西建筑,2005,(11).