少支点支架法施工整体现浇箱梁中的关键技术

潘怡宏

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉 430010）

0 引言

目前，城市高架桥上部结构多为预应力混凝土箱梁结构，一是箱梁整体性能好，二是可以分联整体现浇，减少伸缩缝的数量，提高行车的舒适度。对于此类城市高架桥的上部结构，施工上多采用满堂支架、整体现浇的施工方法，但高架桥跨越现状道路时，在保证原有道路交通正常通行的前提下，则不能采用满堂式支架体现施工。采用少支点支架体系是解决该类问题的有效方法。本文结合武汉欢乐大道高架桥的施工，重点介绍少支点施工整体现浇箱梁的关键技术。

1 工程概况

欢乐大道为武汉总规规划的城市快速路，工程位于武汉市杨春湖城市副中心、东湖风景区北侧，其西起二环线红庙立交，东至三环线青化立交。道路由两层构成：上层为全线高架桥，承担快速路功能；下层为辅道，衔接地面区域交通，上下层均为双向6车道。该工程一标段现浇箱梁段共34跨10联，主线桥长1 200 m，预应力混凝土箱梁高2.0 m，顶宽26～50 m。由于该标段地面层为现状道路，路上现承担周边其它工程建设的施工车辆及社会车辆，交通量大，因此该标段桥梁施工期间不能中断交通，同时受征地因素的影响亦不能拓展现状道路、铺设通行便道，故箱梁整体现浇不能采用满堂支架法施工。根据交管部门要求，该标段箱梁施工必须留出6 m×4.5 m（宽×高）的通道，以保障地面道路的正常通行。

该标段高架桥横断面布置：高架桥桥墩布置在地面道路路中8 m中央分隔带内，地面辅道双向6车道。高架桥标准断面宽为26 m，主线桥与匝道桥交汇处主线桥箱梁顶宽出现变化，桥宽达55 m。高架上部结构采用等高度预应力混凝土连续箱梁，跨径22～40 m，梁高2.0 m，标准桥宽26 m，整幅布置。单箱五室，箱顶宽26.0 m，箱底宽16.0 m，顶板厚25 cm，底板厚23 cm，腹板厚45 cm，悬臂长 3.0 m（见图1）。

图1 道路标准段横断面图

2 支架体系选择

该标段在桥墩施工完毕后，参建各方就上部箱梁施工方法进行了多次研究。根据该工程的断面设计特点，结合业主对经济性的要求，确定箱梁模板支架采用少支点支架+碗扣式满堂架相结合的支架体系。该形式有以下几点好处。

（1）中央分隔带无行车通道的要求，可在该8 m的宽度内布置碗扣式满堂架支架体系；

（2）少支点支架有利于交通组织，通过少支点形成6 m×4.5 m（宽×高）的车行通道。

（3）安全文明施工有保障，少支点形成的通道把施工区域和行车区域进行了分离，安全文明施工可控。

（4）便于地面道路的管线迁改的施工。

支架体系横断面布置见图2。

3 支架体系结构力学分析

根据工程特点，初步设计箱梁模板选材及厚度、木枋尺寸及间距、工字钢型号及间距、满堂架支架的水平间距和步距。根据箱梁箱室处、横隔梁处以及翼缘处的不同特点，设置不同的支架，并对其进行验算。

4 支架体系设计

经验算，该工程主线桥及匝道桥箱梁支撑体系最终组成如下。

（1）主线标准断面形式

箱梁的底模板采用15 mm厚的高强高韧竹胶板，次龙骨采用100 mm×100 mm的木枋，主龙骨采用12.6#的工字钢，下布碗扣满堂架；对于桥梁的两侧通道采用型钢+钢管柱形成行车通道，其结构形式如图3、图4。

（2）变宽联断面形式

箱梁的底模板采用15 mm厚的高强高韧竹胶板，次龙骨采用100 mm×100 mm的木方，主龙骨采用12.6#的工字钢，下布碗扣满堂架；对于桥梁的两侧通道采用型钢+钢管柱形成行车通道，其结构形式如图5。

5 施工关键技术

5.1 条形基础下地基处理

条形基础下处理根据条形基础所处的位置不同，其处理方式有所不同，主要根据受力计算。

对于处于现有道路上的情况，把现有沥青清除，以沥青下的水泥稳定层作为地基承载层，水泥稳定层的受力已经满足地基承载要求。对于条形基础处于人行道或其他承载力较小的区域，地基承载力不能满足要求，需要进行地基处理，处理方式为下挖深度1 m，开挖宽度2 m；再进行土方回填，分层压实，压实系数不得小于90，承载力达到350 kPa为止，回填土方厚度为60 cm，土方浇筑C30混凝土，混凝土宽为2 m，厚度为40 cm的素混凝土。

图3 支架体系结构横断面布置图（单位：cm）

图4 支架体系结构纵向布置图（单位：cm）

图5 加宽联支架体系结构布置图（单位：cm）

5.2 支架条形基础施工

条形基础截面尺寸为80 cm×60 cm，采用C30混凝土钢筋混凝土。

条形基础施工前须进行植筋，加强条形基础与地面的黏结力，植筋用钢筋采用Ф20二级螺纹钢筋。条形基础施工采用15 mm的模板，采用50 mm×100 mm的木方作为纵向龙骨，采用钢管作为竖向龙骨，采用直径16 mm对拉螺杆。其形式见图6。

图6 条形基础结构加强图（单位：cm）

为加强钢管柱的稳定性在混凝土内预埋加固件，预埋件采用10 mm厚的钢板加工成型，预埋螺栓采用直径20 mm圆钢进行加固成型。

预埋件在安放时应注意平整度，应平行于大地，以防止为后续钢管立柱的安装带来不便，同时控制好预埋螺栓的间距，即预埋件的开孔位置。

5.3 立柱及工字钢的搭设

（1）钢管立柱安装

钢管立柱采用人工配合机械进行安装。首先利用吊车把钢管立柱吊放到指定地点，人工进行配合使得钢管立柱的螺栓孔从预埋螺栓中穿过；再次对钢管立柱进行垂直度的调整；再利用螺母对钢管立柱进行稳固工作，为防止出现螺栓因受力出现滑丝现象。

为加强钢管立柱的稳定性以及整个支撑体系的稳定性，间隔2个钢管立柱进行斜向十字撑的加固撑，其形式如同“X”，加固采用30号槽钢，与钢管立柱间采用焊接的形式，倾斜角度为45°角。横桥向4.8 m宽非行车道处增加横向剪刀撑，剪刀撑也采用30号槽钢，焊接在钢管立柱上，隔2个钢管柱设置1个剪刀撑，见图7。

图7 钢管立柱加固图（单位：cm）

（2）工字钢安装

支架钢管立柱安装好后，进行纵横向的工字钢的安装。纵向的工字钢采用50号的工字钢，横向分配梁采用50号的工字钢，工字钢的间距为50 cm。

（3）硬质顶棚安装

横向分配梁上铺设15 mm厚高强竹胶板进行，以防止施工坠物给车辆带来安全隐患。

（4）纵向槽钢安装

为防止碗扣架体对模板造成影响，采用18 a型号的槽钢做纵向分配梁。为防止少支点上方的碗扣搭设过程中出现因扣件掉落伤人，沿着碗扣架的外侧安装300 mm高的踢脚板。

5.4 碗扣架体搭设

（1）材料要求：满堂支架采用碗扣式脚手架，部分位置也可采用Φ48普通钢管加扣件连接，立杆上下端头设可调撑托和底座。碗扣架用钢管规格为Φ48 mm×3.5 mm。上碗扣、可调底座及可调托撑螺母应采用可锻铸铁或铸钢制造；下碗扣、横杆接头、斜杆接头应采用碳素铸钢制造，板材厚度不得小于6 mm。立杆连接外套管壁厚不得小于3.5～0.025 mm，内径不大于50 mm，外套管长度不得小于160 mm，外伸长度不小于110 mm。立杆上的上碗扣应能上下串动和灵活转动，不得有卡滞现象；杆件最上端应有防止上碗扣脱落的措施。碗扣节点上同时安装1～4个横杆，上碗扣均应能锁紧。

（2）搭设要点：按施工方案弹线定位，放置可调底座后分别按先立杆后横杆再斜杆的搭设顺序逐层进行,每次上升高度不大于3 m。支架底座应准确地放置在定位线上，底座的轴心线应与地面垂直。模板支撑架搭设应与模板施工相配合，利用可调底座或可调托撑调整底模标高，但支架顶托和底座的丝杆外露长度不得大于20 cm。支架的搭设应分阶段进行，第一阶段的撂底高度一般为6 m，搭设后必须经检查验收后方可正式投入使用。支架拼装每三层检查每根立杆底座下是否浮动，否则应旋紧可调座或用薄铁片垫实，在支架拼装头三层，每层用经纬仪、水平仪、线坠随时检查立杆的垂直度及每层横杆的水平，随时检查随时调整。

5.5 支架预压和沉降观测

加载预压前首先布设沉降观测点，在底模上堆码砂袋至设计高度，砂袋的加载总重量为1.2倍的箱梁及未铺设模板重量之和，以消除支架的非弹性变形。加载采取分级进行，使加载过程尽量符合浇混凝土的状态。

该桥加载可分三级进行，依次施加的荷载应为单元内预压荷载的60%、80%、100%。箱室处支架预压三级加载砂重量依次为1 209.6 kg/m2、403.2 kg/m2、403.2 kg/m2；横隔梁处支架预压三级加载砂重量依次为3 829.2 kg/m2、1 276.4 kg/m2、1 276.4 kg/m2。

箱室处及横隔梁处每级加载同时进行。每级加载完成后，应每间隔12 h对支架沉降量进行监测；当支架测点连续2次沉降差平均值不小于2 mm时，方可继续加载。全部加载后，不可立即卸载，需等地基及支架观测稳定后再逐级卸载（主要是地基沉降值变化幅度稳定后才可卸载）。根据卸载前后观测数据计算出地基沉降、弹性变形及非弹性变形，并根据地基及支架的弹性变形设置预拱度。

5.6 支架体系限高、限宽、限速等安全措施

为了确保支架体系的安全性及车辆夜间行驶的安全性，对箱梁支架体系采取以下措施。

（1）为保证支架体系的安全，在进入支架体系内行车道入口前10 m设置标识。限速标识设立于支架体系入口前100 m位置，限速为30 km/h。

（2）限高设计：横梁采用I12 a工字钢，长8 m，限高4.3 m，横梁立柱采用Ф609钢管（t=16 mm），钢管立柱基础采用60 cm×80 cm基础（基础上预埋变长为a=80 cm的10 mm厚钢板法兰）。限高横梁上各设2个警示灯。

（3）限宽设计：支架体系行车道限宽采用限高处的钢管立柱设计，限宽为5.5 m。在钢管立柱上刷上闪光油漆及悬挂警示灯。

（4）为了防止车行道上架体出现坠落现象，危机行驶车辆及人行的安全，在I50 a横向工字钢上满铺15 mm厚双面腹模硬质防护。

（5）为了保证车辆夜间行驶安全，在行车道两侧的每根钢管立柱上设置反光漆，反光漆高度为2 m，并在每个行车通道内设置一排照明灯，照明灯间距为10 m。照明用电线采用3 mm×2.5 mm铜芯线。

6 结语

武汉市欢乐大道一标段采取少支点支架法施工，既保障高架桥下既有车辆与行人的安全通行，又确保了工程质量、施工安全，为完成工程的总体工期目标起到重要作用。从工程实例看，少支点支架法是城市现有道路改建为城市高架路的重要施工方法，值得深入研究及推广。