南琴路改造工程扣件式钢管满堂高支模施工技术

文｜广东省建筑工程机械施工有限公司 刘志强

1.工程概况

珠海市南琴路南洪段跨线桥第三联为30+40+30m现浇变截面预应力砼连续箱梁。单幅桥宽13.75m，采用直腹板单箱双室断面，其中箱宽为8.75m，两侧悬臂翼缘板宽2.5m，梁高采用变截面，主墩中支点截面梁高2.2m，跨中及过渡墩边支点截面高1.6m。本桥现浇梁中间40m跨跨过保北路，而保北路车流、人流较密集，为了确保施工期间人流、车流畅通，在保北路中间必须留两个车道。跨线桥搭设满堂高支模必须占道施工，对交通导行会造成一定程度的影响。

2.方案选择

本桥除门洞外陆地上其余梁体浇筑施工全部选用满堂支架。支架材料选用φ48×3.5普通型钢管，支架基础要经过碾压并硬化达一定程序后，依施工图纸放线施工，枕木沿纵桥向铺好，便能搭设支架。搭设的支架采用普通脚手架钢管满堂脚手架，钢管架高度为6米，支架材料为φ48×3.5普通钢管，在桥墩柱两侧各2m长度范围按照60×40cm（纵向×横向）布置立杆，其余范围按照60×60cm（纵向×横向）布置立杆；翼板下支架纵横向步距均为90cm，纵距保持不变。为保证支架整体稳定，竖向每隔120cm处纵横向联接脚手钢管，并且每隔3.6m各设置一道剪刀撑。支架搭好，在测量好的位置放几个控制点，接着带线，用割刀将多余的脚手管切除，在修理平整的的立杆上口安装可调顶托。可调顶托可调范围为20cm左右。钢管上下均采用可调节顶托、底托支撑，支架底托下延横桥向垫10x10cm方木，顶托上铺设二层方木，第一层顺桥向铺设10x15方木，间距为40或60cm，根据支架布置来布设，第二层面板肋木为横桥向铺设10x10cm的方木，间距为30cm，上铺244cm×122cm×1.8cm的胶合板。

＞＞图1 支架搭设总体布置图

由于门洞范围箱梁底离保北路路面最高处是6.1m，最低处是5.75m，高度比较低，所以设置门洞高为5.4m，预留30cm左右用方木调节箱梁高度。门架基础采用C25素混凝土浇筑，宽100cm、高60cm，沿横桥向长15m，基础上设8根Ф300mm×8mm钢管立柱，立柱间距2.0m，每隔两跨设一道剪力撑；混凝土基础上要按立柱间距预埋500mm×500mm×10mm厚钢板，柱底与条形基础预埋钢板满焊连接。立柱顶部横梁用单根36b工字钢并与钢管焊接成一整体；主梁上设25b工字钢纵梁，单根长度6m，间距40cm，纵梁要设横向斜撑，增强纵梁的稳定性；纵梁上铺设10#钢槽，间距60cm。支架总体搭设见图1。

3.设计计算

3.1 满堂支架计算（除门洞）

3.1.1最不利位置计算

综合考虑该跨连续梁的结构形式，在中墩横梁的位置最重，为荷载最不利位置，按箱梁底宽计算，该断面面积为8.75×2.2=19.25m2，该位置长度为2m。

经计算立杆强度σ=41.64 N/mm2＜[σ]=205 N/mm2，满足要求。

经计算稳定性f=71.8N/mm2＜[f]=205 N/mm2，满足要求。

经计算立杆压缩变形ΔL=1.2mm，小于400/150与10mm，满足要求。

3.1.2一般不利位置

距中墩2m处，腹板和底板比较厚，钢筋和混凝土比较集中，为一般不利位置；仍按按箱梁底板宽计算，该截面梁高为2.14m。

经计算立杆强度 σ=37.5 N/mm2＜[σ]=205 N/mm2，满足要求。

经计算钢管支架稳定性f=63.8N/mm2＜[f]=205 N/mm2，满足要求。

经计算立杆压缩变形ΔL= 1.1mm，小于400/150mm与10mm，满足要求。

3.1.3翼板位置

翼板为外侧厚20cm，内侧厚45cm，宽2.5m。

经计算立杆强度 σ=28.4 N/mm2＜[σ]=205 N/mm2，满足要求。

经计算钢管支架的稳定性f=49N/mm2＜[f]=205 N/mm2，满足要求。

经计算立杆压缩变形ΔL=0.8mm，小于400/150mm与10mm，满足要求。

3.2 门洞方案计算

3.2.1 对梁下工字钢进行验算。

经计算抗弯强度：

满足要求。

经计算抗剪强度：

满足要求。

经计算跨中挠度：

满足要求。

3.2.2 横梁工字钢验算

横梁用36b工字钢且与立柱钢管焊接成整体。

经计算抗弯强度：

满足要求。

经计算抗剪强度：

满足要求。

经计算跨中挠度

满足要求。

3.2.3 门洞立柱验算

立柱采用Ф300mm×8mm钢管，立柱间距2.0m由于采用了60cm高C25混凝土扩大基础，加上36b工字钢横梁和25b工字钢纵梁，立柱高4.3m即可，见图2。

门洞与工字钢横梁按简支设计，故立柱只验算轴心受压和稳定性，验算荷载取平均值。

根据计算立柱强度

经计算轴心受压构件的稳定性

故立杆稳定性满足要求。

3.3 地基承载力计算

南琴路南洪段跨线桥现浇箱梁支架搭设范围为第8～10跨，第9跨为既有道路，第8、10跨为现有路基填筑，分层碾压，地基比较稳定。先用平地机刮平后，然后拟浇筑10cm厚C20的混凝土调平。

（1）按最不利位置计算荷载组合，单根钢管轴向力为：

荷载组合：

N=1.2NGK+1.4NQK=1.2×15.57+1.4×1.2=20.36KN根

（2）由于钢管以60×40cm 布置，单位面积荷载为：

即为：85KPa。

（3）支架基础经过整体换填处理后，地基承载力超过200kPa，亦即安全系数K=200/85=2.35，满足要求。

4.地基处理

现浇箱梁支架搭设范围为第8-10跨针对支架施工范围内不同土类进行施工面整体换填，对沟渠及软基地带首先清淤，然后用软基处理方法按道路施工要求进行换填砂砾或天然三合土处理，一般性土类可换填砂砾、碎石，换填厚度为30～100cm。用压路机分层压实，然后浇筑20cm厚C20的混凝土调平。在脚手架各支点下铺设两排10x10cm方木分布承压面积，然后搭设支架。

为了防止支架基础遇水浸泡下沉，必须将支架基础表面作成2%横坡以利排水。并在顺桥向支架设置排水沟，防止雨水或养护水浸泡基础。

5.支架搭设顺序

在地基打好后，依施工图纸要求放线，枕木沿纵桥向铺设，便可搭设支架。扣件式外脚手架的搭设顺序为：搭设准备阶段→依图纸放线→排放底座→放置扫地杆→扫地杆扣牢立杆→第一步安装大横杆→第一步安装小横杆→第二步安装大横杆→第二步安装小横杆→第三、四步安装大横杆和小横杆→接立杆→剪刀撑加设。

6.预压支架

＞＞图2 门洞示意图

钢管支架安装完毕，接着要做预压试验，以检查支架稳定性等。现场根据实际情况选用了1×1×2米的编织袋装土进行预压，预压时间根据实测沉降量控制，约为3～7天，直到满足要求为止。预压面积按梁底宽8.75米×长度100米，压重荷载按自重的110%加载。按荷载总重的0→50%→80%→110%→0进行加载及卸载，并测得各级荷载下的测点的变形值。荷载施加110%后，每24小时观察一次，并记录测量各测点数据；根据JGJ/T194-2009钢管支架预压验收规范规定：24小时平均沉降小于1mm或连续72小时平均沉降小于5mm，可判定为合格。支架上按桥梁纵向每5米一个断面，每个断面设置3个测点，均设在左、中、右腹板处，按照加载及卸载步骤分别测的各级荷载下的支架下沉量及地面下沉量，并在卸载6小时后全面测得每个测点的回弹量。

7.检查验收

(1）脚手架搭建完成后，由施工负责人组织相关人员，按照施工设计方案和标准规范进行逐项逐段检查验收，确认符合标准后，方可投入使用。

(2）要定期检查杆件的设置和连接，底座是否松动，立杆是否悬空；扣件螺栓是否松动。

(3）钢管立杆纵距偏差为±50mm。

(4）钢管立杆垂直度偏差不大于60mm。

(5）扣件紧固力矩为：范围控制在40～ 50N·m， 小 于 65N·m。 抽 查 安 装数量的5%，扣件不合格数量少于抽查数量的10%。

(6）检查验收时必须严格按标准规范要求操作，凡不符合要求的的需立即整改，对验收的结果和整改的详细情况及测得的数据要记录，并且参加检查验收人员都要签字。

(7）砼浇筑阶段安全检查

当预应力砼箱梁钢筋绑扎完毕后，在浇筑砼之前，必须对箱梁架体结构进行检查，如有支架变形部位及时查明原因，加固支架结构。在箱梁上跨中位置做定位标记，在砼浇筑过程中实时检查支架架体结构变化。

(8）张拉阶段安全检查

在砼强度达到设计要求后，对砼箱梁进行张拉，张拉之前对箱梁支架整体结构进行检查，如有支架变形异常，及时加固，在预应力张拉过程中实时检查架体结构变化如有异常，立即停止张拉，排除险况后重新开始，因为在预应力张拉过程中进行箱梁整体应力的转换，所以重点检查施工缝及支座处位置的变化架体结构的变化。

8.结束语

(1）对高支模系统的计算是按规范要求在高支模极限受力状态下进行的，必须以架体稳定为指导思想进行设计施工。

(2）在设计与施工过程中，必须重视搭设支架的专业架子工班组与搭设模板体系的木工班组的工作协调，只有这样才能设计出既安全又方便施工的支模系统。

(3）高支模的设计与施工应当结合工程特点和实际情况，同时加强施工监测，最大限度减少安全事故发生。