钢管柱与碗扣支架相结合的支架体系在现浇箱梁中的应用

唐智勇

摘 要：该文结合京承高速（三期）松曹路分离式立交桥现浇连续箱梁施工，介绍钢管柱与碗扣支架相结合的支架体系在施工中应用，重点介绍了支架施工的施工工艺以及施工过程的现场控制技术。

关键词：钢管柱 碗扣支架 现浇箱梁 施工工艺 过程控制

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0082-03

随着我国桥梁设计、施工的发展，预应力混凝土连续箱梁以其结构整体性好、大跨度，减少桥面伸缩缝个数使行车变得舒适，而在高速公路和城市快速路工程中得到广泛应用。预应力混凝土连续箱梁的施工在我国都一般采取满堂式碗扣支架体系进行施工。但由于其支架体系对地形条件（地基的平整、压实度、承载力）、自身搭设高度（一般不允许超过20m，超过20m的满堂支架由于其弹性、非弹性变形量大而容易造成梁体开裂）等局限性的限制往往又不能满足现在施工工艺的要求，特别是在山区（地势不平）、高净空的现浇箱梁中的要求。该文结合京承高速（三期）松曹路分离式立交桥现浇连续箱梁施工，介绍了钢管柱与碗扣支架相结合的支架体系的施工工艺以及过程控制措施。

1 支架体系介绍

钢管柱的基础采用C20钢筋混凝土，对于地势平坦位置采用条形基础（1.2×1.2×0.6m），对于地势较陡的地方采用独立基础（2.1×2.1×0.6m）。钢管柱采用格构形式，采用Ф610mm（壁厚11mm）钢管用作支撑墩。格构体系的纵向上最大跨距不超过8.25m，横向上跨距名分别为3.6m、4.0m。6个钢管柱构成一个格构体系，纵向间距3.0m、横向间距4.0m。采用I20工字钢与[16号槽钢焊接连接系，连接系的净距控制在10m以内（根据稳定性验算结果）。钢管柱上面的横梁使用3I45工字钢（采用钢板连接成整体）。纵梁采用I56工字钢，横向布置距离根据上部箱梁结构形式分别为45cm（腹板处）、80～100cm（底板处）、150cm（翼缘板处）。I56工字钢上方满铺1层安全网（防止上层碗扣支架的人员及各种构件掉落到下方引起安全事故）。在安全网上铺设I20工字钢，工字钢的布置纵向布置距离即为上层满堂式碗扣支架的布置距离。工字钢上面搭设满堂式碗扣支架，支架横向布置：在腹板处为30cm、在底板处为60cm、在翼缘板处为90cm，指甲纵向布置：在横隔板处为60cm、在墩顶箱梁变截面处为60cm、其它位置处为90cm。满堂碗扣支架上纵向设置12×14cm的承重方木，其横向间距与碗扣支架的横向间距一致。承重方木上方布置10×10cm的肋木，纵向间距为25cm。肋木上方就可以进行箱梁模板以及箱梁钢筋、混凝土等工序的施工。支架具体布置形式如图1。

2 施工工艺及过程控制

2.1 钢管柱地基处理

钢管柱基础是整个支架体系的关键所在，所有支架的验算都是在钢管柱地基承载力满足要求的设计基础之上。如果在钢管柱基础施工中由于各种原因导致其承载力能力不满足要求，轻则由于其承载力不够导致支架不均匀沉降而引起梁体开裂、重则会导致整个支架体系坍塌而造成重大安全质量事故。因此，钢管柱基础的过程施工必须严格控制。

（1）钢管柱基础基槽开挖完成以后，必须进行地基承载力检测，钢管柱地基承载力必须满足设计要求，否则必须对其进行处理。

（2）当钢管柱基础基槽开挖好以后（挖至原状土以后），经过实验室检测基底承载力无法满足设计要求，可以采取换填1m厚（松铺）的炮渣石或砂砾石。分两层压实（每层松铺厚度50cm），采用18T压路机振动压实。

（3）钢管柱基础的钢筋布置必须按照设计要求进行安装，混凝土施工必须满足《公路桥涵施工技术规范》的要求，若在冬季进行施工，必须采取必要的冬季施工措施。

（4）支撑墩的冬季施工地基处理措施：

①鋼管柱基础的开挖与换填必须及时，不能让基底土层受冻。开挖前，必须将填料及机械准备好，对地基承载力不满足要求的及时进行换填。防止基坑受冻、基底土层无法挤密，从而影响整个支撑墩的载能力。

②钢管柱基础混凝土施工必须在正温条件下进行及环境温度必须≥0℃。

③钢管柱基础的养护严格按照墩柱的养护措施进行养护，养护时做好测温记录（实验室负责监督执行），养护的内部温度必须≥10℃，养护时间不少于7d。

（5）钢管柱基础的施工一定要注意钢管柱预埋法兰盘的施工，其平面位置及标高必须满足设计要求，特别是在横向上必须保证其同轴性（防止钢管柱上层荷载偏压）。

2.2 钢管柱支架的连接、安装

（1）钢管柱支架体系的布置一定要科学合理，必须通过严格的力学检算，并留置必要的安全保证系数（一般取1.5～2.0）。采用不用的验算方法对结果进行佐证。

（2）在钢管柱的安装施工中，必须保证每排（横向）钢管柱在同一轴线上，防止由于偏压而引起支架体系失稳。

（3）立钢管柱时，必须搭设支架进行钢管柱的对接以及钢管柱上连接系焊接等施工项目，搭设的支架的防护及安全措施必须严格按照要求进行。

（4）钢管柱的连接方式一般有2种：法兰盘连接，直接采用对焊（外加抱箍），钢管柱的垂直度控制在0.5H%范围内（H为钢管柱的高度），采用线锤或经纬仪进行垂直度量测。

（5）钢管柱连接系施工时，严禁直接在钢管柱上进行焊接（防止焊接损坏钢管柱的自身受力），连接系的焊接必须在钢管柱上先焊接抱箍。一定注意I20工字钢（水平弦杆）与钢管柱上的结点板之间必须进行双面焊接，结点板与[16槽钢（斜杆）必须进行围焊，所有焊缝高度必须>10mm。如图2（钢管柱支架格构体系连接系构造图）所示。

（6）钢管柱上的横梁（3I45工字钢）的施工必须严格按照设计图纸进行施工，根据施工经验，一般在钢管柱顶设置加劲肋（采用[16槽钢）。连接形式图如图3（钢管柱顶横梁连接图）所示。

2.3 碗扣支架

（1）支架安装必须按施工阶段荷载验算其强度、刚度及稳定性，现场施工严格按图纸进行搭设。

（2）支架安装可从箱梁一端开始向另一端推进，也可从中间开始向两端推进，工作面不宜开设过多且不宜从两端开始向中间推进，应从纵横两个方向同时进行，以免支架失稳。

（3）用于支撑的所有杆件，必须经检验合格后方可使用。

（4）碗扣式支架的底层组架最为关键，其组装质量直接影响支架整体质量，要严格控制组装质量；在安装完最下两层水平杆后，首先检查并调整水平框架的方正和纵向直顺度（对曲线布置的支架应保证立杆的正确位置）；其次应检查水平杆的水平度，并通过调整立杆可调底座使水平杆的水平偏差小于L/400（L为水平杆长度）；同时应逐个检查立杆底脚，并确保所有立杆都不悬空或松动；当底层架子符合搭设要求后，检查所有碗扣接头并锁紧，在搭设过程中应随时注意检查上述内容，并予以调整。

（5）当箱梁为曲线梁时，通过调整纵向水平杆长度而使支架成曲线型布置。

（6）支架搭设严格控制立杆垂直度和水平杆水平度，支架垂直度偏差不得大于h/500（h为立杆高度），但最大不超过100mm；水平杆水平度符合本款（5）项的规定；对于直线布置的支架，其纵向直线度应小于L/200（L为纵向水平杆总长）。

（7）顶排水平杆至底模距离不宜大于500mm，天地托的伸长量不能超过其本身长度的1/3。

（8）剪刀撑在纵向上布置5道：支架外侧各1道、3道腹板下各一道；横向上每5排布置1道剪刀撑。由于梁体高度较高，为有效防止腹板及翼缘板涨模，现场支架搭设采取下列措施：

①立杆接头不应设置在箱梁底板下，第一道横杆以上的位置；

②在距离顶板一下1m位置处，在支架外侧设置纵向钢管，每排立杆用钢管斜插自底板后与纵向钢管紧锁。

（9）碗扣支架的搭设高度应控制在5m（根据验算结果）范围以内。

3 安全技术控制措施

（1）安全组织机构健全，人员到位。成立专职安全领导小组，由分管领导具体抓安全工作。另外，项目经理部设专职安全员，队兼职安全员，并做到人员到位，上班要佩戴胸章、袖标。

（2）健全安全教育制度。新工人要进行“三级教育”和“三工”教育，单项工程开工要对员工进行一次安全教育。项目经理部每周召开一次安全总结分析会，每月对员工进行一次安全教育，安全教育要做到人员、时间、教材和内容有保证，记录清楚。

（3）在岗关注支架施工前，要对担负施工的员工进行一次全面的安全教育及安全技术交底，明确交代安全注意事项，使员工做到心中有数。

（4）凡从事高空作业的人员必须佩戴好防护用品（安全帽、安全绳、安全带、防滑鞋等）。

（5）施工场所设有安全标志，危险部位有安全警示牌，夜间设有红色警示灯。

（6）施工人员严禁穿拖鞋、高跟鞋、易滑的硬底鞋上班和酒后上班。严禁嘻笑打闹。

（7）施工道路平整、排水畅通。机械设备停放有序，材料堆放整齐，标识清楚，并保证安全距离。

（8）高处作业的规定（凡是离地面2m以上）：

①作业人员必须定期进行身体检查，对不适宜高处作业的人员，如患有精神病、高血压、严重贫血、颠痫、眩晕、心脏病等人员，不得从事此项工作。②作业人员上下脚架要安设爬梯，不得攀登脚手架上下，更不允许乘座非乘人的升降设备上下。③脚手架临空处应设置栏杆或挂安全网等防护设施。④安全网在使用前，应按规定进行试验，合格后方准使用。⑤高处作业区的风力为六级（包括六级）以上时，在攀登和高处等作业中，必须佩戴安全带并有牢靠的挂钩设施，严禁在腰间佩戴安全带，而不在固定的设施拴挂钩环。

4 结语及建议

通过在松曹路分离式立交桥约30 000m3现浇箱梁的施工，钢管柱与碗扣支架结合的支架体系获得了成功。此支架体系与军用梁支架、圆盘支架等支架体系在经济、工期、安全质量等方面相比都有其优越性。它在山區（地质、地形条件复杂的地方）现浇桥梁、跨越既有线的现浇桥梁、高净空现浇桥梁等工程施工中值得广泛推广运用。

由于支架本身是两种支架体系的结合，在施工过程中如何抓好每个安全质量关口、如何强化作业人员的安全质量意识、避免出现安全质量事故值得进一步研究和讨论。

参考文献

[1] 路桥集团第一公路工程局.JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2000.

[2] 周永兴，邹毅松等.路桥施工计算手册[S].北京：人民交通出版社，2001.

[3] 交通部第一公路工程总公司.公路施工手册（桥涵）[S].北京：人民交通出版社，1999.