大跨径变截面现浇梁施工工艺——基于钢管桩贝雷梁+满堂碗扣叠合型支架

游才生

(中铁十七局集团第六工程有限公司 福建厦门 361000)



大跨径变截面现浇梁施工工艺
——基于钢管桩贝雷梁+满堂碗扣叠合型支架

游才生

(中铁十七局集团第六工程有限公司 福建厦门 361000)

以某一实际工程为例，介绍了钢管桩贝雷梁+满堂碗扣叠合型支架在大跨径变截面现浇连续梁中的运用，阐述了钢管桩及满堂碗口支架的施工方法及质量控制要点，综合考虑了地质水文、跨度、经济性等因素，施工运用灵活便捷，梁体外观线型美感。

叠合型支架；大跨径；变截面；施工预拱度

0 引言

随着国内桥梁设计及施工水平不断提高，线路跨越各种复杂环境也给现浇梁支架的设计及施工带来了一定的难度。设计时不仅需考虑桥梁跨度、地基基础、桥梁净空、经济性等要求，还需要考虑地质水文等因素[1]。

本文主要讲述大跨度、变截面现浇梁支架设计及施工。该工程采用钢管桩基础，避免了水流冲刷的影响，保证了支架的稳定，钢管桩可重复利用，经济性合理；满堂碗口支架可以根据梁体截面变化调整搭设高度，施工灵活、便捷，保证了梁体的外观和线型。

1 工程概况

西溪大桥第三联跨越西溪河流，墩柱均位于河道内，为(40+60+40)m变截面三箱室预应力砼连续梁，墩顶梁高3.6m，跨中梁高1.8m底板宽12m，桥面宽16m，悬臂长2.0m，悬臂根部厚40cm，顶板厚为25cm，底板厚一般为24cm，支点过渡到49cm，腹板厚为50cm，边支点处过渡到70cm，支点处过渡到70cm。

桥址区原始地貌跨越冲洪积阶地及残坡积台地，岩土层主要由填筑土、卵石、粉质粘土、中粗砂、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、中风化花岗岩构成。属东南沿海亚热带海洋性气候，全年温湿多雨，河道过水断面较宽，多年平均降雨量为1 059.8mm～2 011.1mm，5月～9月是同安雨季，同时受台风影响，造成河流洪水暴涨，流速较快。

2 方案设计

2.1 方案比选

现浇梁支架一般采用扩大基础和钢管桩基础，综合考虑桥址处水文及地质条件，为确保支架的安全稳定，防止水流对基础的浸泡和冲刷，选定钢管桩贝雷梁+满堂碗口组合型支架施工。

钢管桩基础优点：可根据钢管的入土深度和贯入度控制桩尖地质情况，支架稳定性高，不受水流冲刷的影响；缺点：施工工艺较复杂，施工周期长，材料损耗较大，地质复杂增加了打设难度[2]。

2.2 支架设计

支架采用钢管桩贝雷梁+满堂碗扣叠合型支架，下部为钢管桩贝雷梁支架，上部为满堂碗扣支架，碗扣支架间距根据梁体重量调节间距为90cm和60cm，碗扣支架采用Φ48×3.5mm钢管，分配梁采用I18a工字钢，纵梁采用32I加强型贝雷梁组成，横梁采用3拼I45a工字钢，钢管立柱采用Φ630×8mm螺旋管，立柱连接系采用[18a槽钢焊接连接，组拼翼缘板及内模采用碗扣支架。底模、内模、外模均采用15mm厚竹胶板，带木采用10cm×10cm方木。腹板下底模带木间距30cm，底板下底模带木间距40cm；内模、外模带木间距均为40cm，支架设计详见图1～图2。

2.3 支架荷载情况

根据支架设计图取最不利工况对支架进行受力计算得知，贝雷梁最大弯矩Mmax=1 464.26t·m，最大剪力Qmax=403.75t，挠度为1.7cm；单根钢管桩最大荷载为87.8t，均满足相关规范及要求。

3 支架施工

3.1 试桩

由于河道内地质条件复杂，为确保支架的安全稳定，先进行试桩，确定各项参数。用DZ90型振动锤打设一根钢管桩，并记录入土深度及贯入度，由于桩尖地质为残积性砂性土，根据现场实际情况取贯入度2cm/3min，入土深度为9.3m，在两侧1.5m各打设一根钢管桩，做单根钢管桩承载力试验(图3)，千斤顶施加力为单根立柱最大受力的1.2倍105.4t，试验合格后打设其余钢管桩。

3.2 钢管桩打设

根据试桩数据控制钢管桩的打设，打设过程中控制桩身、锤在同一轴线上，避免偏心，钢管桩成桩后倾斜度≯0.5%H，桩位偏移≯5 cm；严格控制钢管桩的入土深度和贯入度。

3.3 支架搭设

钢管桩打设完成后焊接横撑和斜撑，材料为[18a槽钢，通缝满焊。横撑设置地面或高水位标高以上30cm处，上端设置在桩顶下20cm处，在每根钢管顶部焊接80cm×80cm×1cm的钢板，与钢管采用围焊。保证同一跨钢管顶面标高一致，横梁采用3拼I45a工字钢，工字钢每隔2m用10cm×20cm×1cm钢板贴焊连接，焊缝密实饱满，横梁与立柱顶面钢板之间进行点焊连接定位。

纵梁采用9组32I加强型贝雷梁，贝雷梁安装前需在地面提前拼装，为保证受力均匀、变形一致，贝雷梁拼装时必须拧紧螺丝，销子均上卡扣，花架连接牢固。安装前在横梁上划线做好标记，均匀对称布置，贝雷梁与横梁必须紧密接触，并在横梁上焊接U型钢筋或槽钢作为贝雷梁限位装置。

贝雷梁安装就位后，在贝雷梁顶横向铺设I18工字钢分配梁，间距随梁体截面变化而调整，间距为60cm、90cm。为了确保工字钢的整体稳定性，待分配梁铺设完成后，在左、中、右分别通长设置一条Φ20mm钢筋与工字钢点焊连接。

3.4 支架预压

为消除支架的非弹性变形，测出支架的弹性变形，得出可靠的经验数据来指导施工。

预压重量为箱梁混凝土自重、满堂碗扣支架重量、模板重量及施工荷载之和的1.2倍，采用钢筋和沙袋混合堆载预压，按60%、80%、100%三级逐级加载。纵向加载时，应从跨中开始向支点处进行对称布载；横向加载时，应从结构中心线向两侧进行对称布载。

每级加载完成后，应每间隔12h对支架沉降量进行监测；当支架测点连续2次沉降差平均值均小于2mm时，方可继续加载。全部荷载施加完毕后，每间隔24h观测一次，加载完成后，以各监测点最初24h的沉降量平均值小于lmm，各监测点最初24h的沉降量平均值小于5mm为标准判定支架预压是否合格。

卸载时应逐级进行，防止突然释荷的冲击并妥善放置重物以免影响正常施工。

结合混凝土结构自身挠度变形与支架预压变形量，经计算得知：40m跨1/4跨处预拱度为49.8mm、33.9mm； 60m跨1/4处跨预拱度为35.4mm、1/2处预拱度为47mm，详见图4～图5。

3.5 满堂碗扣支架搭设

满堂碗扣立柱由下而上依次为底托、Φ48×3.5mm碗扣脚手支架、顶托、分配梁和底模组成。纵向间距与分配梁间距一致；横向间距翼缘板及底板下采用90cm，腹板下采用60cm；垂直步距120cm；立杆托撑上面纵向设置10cm×15cm方木；横向设置10cm×10cm方木，腹板下间距30cm，底板下间距40cm。

方木之间的间隙用三角木楔垫实，为确保支架顶部自由端的稳定，可调顶托调整高度严格控制在20cm以内。纵、横向剪刀撑按每4跨由底至顶连续设置；靠近墩柱的支架，每隔2m增设一道纵、横向槽钢抱箍，以增强支架整体稳定。

支架搭设完成后全面检查以下项目：

立杆与横杆的碗扣节点是否锁紧；

立杆连接销是否安装、拧紧；

立杆底座与基础面的接触有无松动或悬空；

底托、立杆、顶托是否在同一垂直线上，避免顶托偏心，确保立杆轴心受力；

剪刀撑是否按要求设置[3]。

4 梁体施工

4.1 模板安装

模板采用2 440mm×1 220mm×15mm竹胶板，由于桥梁截面是变化的，根据满堂碗口支架的纵向位置计算出梁底设计标高，并结合施工预拱度曲线布置图计算立模标高，通过顶托调整，为防止漏浆可用腻子粉将模板接缝进行填充，模板与方木连接牢固。

为防止腹板浇筑振捣是产生的侧压力导致模板变形，在腹板底部外侧直立槽钢定型桁架，再用对拉杆锁住。

4.2 钢筋安装

根据设计图纸制作钢筋，钢筋安装前在模板对应位置做好钢筋的标线，摆好保护层垫块，钢筋安装完成后在指定位置预埋梁体通风口、泄水孔及下人孔，并设置加强钢筋，防止应力集中[4]。

预应力管道按直线100cm，曲线50cm进行定位，底板及腹板内的预应力束每隔1m设置∩字形防崩钢筋。

波纹管接头采用胶带绑紧，为防止波纹管烧伤，钢筋焊接时对波纹管进行遮挡保护，钢筋与波纹管的位置冲突时，调整钢筋位置。

钢筋绑扎完成后用卷扬机穿预应力钢束，从一端往另一端拉，为防止钢绞线锈蚀和污染，预留千斤顶工作长度部分钢绞线用塑料袋包裹。

在穿束完成后检查波纹管线型是否产生变化并进行调整，管道轴线必须与锚板端面垂直。

4.3 混凝土浇筑

梁体采用两次分层浇筑，第一次浇筑底、腹板，第二次浇筑顶板。待底板混凝土终凝后可搭设内模支撑架，安装内顶模。

纵向浇筑顺序为先主墩位置，再往两边浇筑；横向浇筑顺序为先中间后两边。

在浇筑过程中派专人负责支架模板发生位移及沉降观测，预埋件及预应力管道的位置及漏浆情况，发现异常问题及时处理。

混凝土顶面标高控制方法：沿梁体方向每隔2m在腹板及边缘处设置一根Φ12mm的钢筋桩，并在钢筋上做好混凝土面标高的标记。

分仓浇筑砼，浇筑砼后及时采用木抹子分期搓平，利用拉线进行检查平整度。

砼最后一遍收水后用硬扫帚将其表面拉毛，浇筑完毕后及时采用土工布覆盖，洒水养生。

4.4 预应力张拉、孔道压浆

待混凝土强度达到设计要求后，进行预应力筋的张拉，预应力采用双控措施，以张拉力为准，预应力钢筋伸长值进行校核，实际伸长值与理论伸长值误差控制在±6%以内，先张拉长束后张拉短束，钢束采用两端张拉时，两端应保持同步。

张拉流程： 0 →10%(测伸长量)→20%(测伸长量)→100%张拉控制应力(持荷载5min锚固)。

张拉锚固后切除多余的钢绞线，锚环面以外保留3cm～5cm，且用砂轮切割机切割，并及时进行等强度封锚。

张拉完成后在48h内进行孔道压浆。压浆前用高压水灌压冲洗，防止输浆管和孔道堵塞，采用桥梁专用压浆料，每根孔道一次压浆完成，不得中断，流动度控制在14s～22s之间，压浆作业一次完成，压力达到0.5MPa～0.7MPa时持压2min，并相应地做好试块。

5 结语

叠合型支架施工，即利用贝雷梁、钢管桩、工字钢等承载力大、构件轻巧、拼装灵活快捷等优点，又利用满堂支架装拆方便、调节能力强的优点，解决了“大跨度、变截面、连续现浇”等技术难题，施工进度快、机械化程度高，排除了大面积的地基处理及汛期洪水冲刷的影响。通过现场实施及不断改进，取得了预期的目标，为以后类似工程施工提供了技术参数和经验。

[1] 李松报，李陆平.滠水特大桥连续梁支架现浇法施工[J].铁道标准设计，2008(4)：51-54.

[2] 陈保忠.大跨度连续箱梁支架法现浇施工技术[J].铁道标准设计，2009(9)：63-66.

[3] 刘海鹰.支架现浇连续梁混凝土施工技术[J].铁道建筑技术，2008：137-139.

[4] 韩占春.跨高速现浇梁施工技术[J].山西建筑2014(1).

[5] 孙新峰.支架现浇预应力混凝土连续梁施工[J].山西建筑，2007,33(12)：281-282.

Large span cast-in-place beam construction technology of steel pipe pile based on Bailey beam + full bowl superimposed bracket

YOUCaisheng

(China Railway 17th Bureau Group Co.Ltd.,Xiamen 361000)

This paper takes Xixi bridge cast-in-place continuous beam as an example, introduces the steel pipe pile of Bailey beam + full bowl superimposed bracket in long span cast-in-place continuous beam with variable cross section in, expounds the construction method of steel pipe pile and full sized support and quality control points, considering the geological hydrology, span, economic and other factors, the use of flexible and convenient construction, good linear beam appearance quality, aesthetic feeling.

Laminated stent; Large span; Variable cross-section; Camber construction

游才生(1984.12- )，男，工程师。

E-mail:278294109@qq.com

2016-06-17

U44

A

1004-6135(2016)10-0074-04