连续梁现浇支架组合方案在现场的应用与分析

杨 峰 （中铁四局集团南京分公司，江苏 南京 210000）

0 前言

近年来，随着我国交通基础设施建设的不断加快，铁路和公路桥梁施工能力不断增强，各类连续梁支架现浇施工得到了普遍应用。连续梁支架形式也是多种多样，选择何种支架形式需要综合考虑地基承载力、道路交通净空、与道路边坡相互关系、支架搭设高度、经济性比较等因素。本文结合某特大桥跨S243省道连续梁支架施工，对螺旋钢管支墩+工字钢横梁+贝雷片纵梁的形式、满堂碗扣支架体系（根据地质情况和地形地貌的不同，支架基础分别采用了扩大基础、片石混凝土台阶状基础和打入螺旋钢管桩基础等多种形式）以及跨既有公路预留门洞部分考虑车辆通行净空的要求等进行了阐述，希望能为同类工程施工提供借鉴。

1 工程概况

某特大桥于DK28+605～DK28+653处跨越S243省道，与线路夹角80。。为1-（32+48+32）m现浇连续梁，连续梁梁高3.278m，底宽5.5m，顶宽12m，墩跨布置为33#～36#墩，其中34#及35#墩位在公路两侧处。34#墩距路基8.0m，路基到35#墩13.5m，S243省道路总宽26m，梁底与S243路面间净高5.2m。根据地质勘察结果，桥址区表层覆盖第四系粉质黏土、淤泥质黏土、粉土、粉砂、细砂、砾砂及细圆砾土，下伏基岩为白垩系上统赤山组泥质粉砂岩、含砾泥质砂岩以及侏罗系上统大王山组安山岩等，其中35#～36#墩边跨存在软弱下卧层。

2 总体方案简述

桥址区地形平坦，墩台身高度在9～11m之间，原状土地基承载力为180kPa。根据桥位处地形地貌、交通和墩身高度等特点，该连续梁采用支架法现浇，行车通道内采用钢管立柱加贝雷梁门洞式支架结合碗扣式支架，行车通道以外采用钢管立柱加贝雷梁支架现浇方案。道路上方门洞式支架通行净高确保不小于4.5m，共设4排条形基础、4排支墩，纵梁采用贝雷梁，平行桥位、与道路中心呈斜交布置，纵梁下采用2根I32a工字钢作为横向分配梁，分配梁下采用φ530×10mm钢管桩立柱支撑，立柱采用C30钢筋混凝土基础。

边跨采用支墩法搭设：采用C30钢筋混凝土条形基础+φ530螺旋钢管支墩+双I36a工字钢+贝雷片方案；中跨采用φ530螺旋钢管立柱门洞式满堂支架法：跨S243长26m，中间预留2个净宽4m、净高4.5m的车行门洞，两侧边跨各预留1个净宽1.5m、净高4.5m的人行门洞，保证省道通行的需求，两侧门洞为人行道及非机动车道共用。详见图1。

图1 连续梁组合支架总平、立面图

2.1 基础施工

2.1.1 支架基础施工

φ530螺旋钢管支墩基础采用C30钢筋混凝土条形基础，基础尺寸为1.5×2.0×12m；条形基础下地基承载力根据静力触探试验确定，如果其承载力小于180kPa，则采用挖除换填改良土或AB组填料，以确保其地基承载力不小于180kPa；条形基础纵向布置间距 33#～34#墩之间为 8.8+9.0+8.8m；35#～36#墩之间螺旋钢管间距设置同33#～34#墩，打入深度按照19.24m控制。

2.1.2 中跨地基施工

中跨地基为既有公路路面，考虑到道路恢复，在门洞立柱利用既有路面上设置条形基础然后再搭设，在立柱（杆件）底部铺设15mm厚钢板。

2.1.3 中跨边坡地基

中跨边坡地基要挖除表面虚土，分台阶进行夯实并浇筑混凝土，混凝土厚度不小于40cm。台阶高度按60cm，宽度按60cm、90cm设置考虑。

2.2 支墩法支架搭设

支墩采用φ530mm螺旋钢管搭设；横向设置7根螺旋钢管，间距按（2.0+1.0+2.0+2.0+1.0+2.0）m布置；在条形基础上预埋750mm×750mm厚20mm钢板与螺旋钢管联结，同排立柱间采用[16槽钢联结，保证立柱稳定。螺旋钢管顶部采用两根I36a工字钢作为分配梁，工字钢与螺旋钢管连接牢固，分配梁上采用贝雷片作纵梁。

贝雷片纵梁布置：采取单排单层排列，采用专用45型及90型支撑架连接，间距不标准时需特制支撑架连接；布置间距在箱梁腹板处横向间距0.45m，在底板处横向间距为0.6m，在翼缘板处工字钢横向间距为0.9m，纵向共计设置20片。在贝雷梁上铺设I16工字钢作横梁，间距0.6m；I16工字钢上铺设10cm×10cm的方木作为纵梁，间距按0.3m布置。

2.3 门洞满堂支架搭设

支墩采用φ530mm螺旋钢管搭设，支墩纵向间距为4.0m（机动车道）+2.2m（绿化带）+4.0m（机动车道）；横向支墩设置7根螺旋钢管，间距按2+1+2+2+1+2m布置；支墩上部设两根I36a工字钢作为分配梁；分配梁上采用20根I36a作纵梁。纵梁布置腹板处0.3m，底板处0.6m，翼缘板0.9m，工字钢底每50cm垂直设一道固连钢筋与工字钢焊接，确保工字钢稳定。工字钢与方木接触处必须紧密，通过加大头楔处理；门洞两侧为碗扣杆件搭设，端横梁及中隔梁处纵向间距0.3～0.6m，其他地段0.9m；横杆间距为1.2m。支架上部铺设I16工字钢作横梁，间距0.6m；I16工字钢上铺设10cm×10cm的方木作为纵梁，间距按0.3m布置。

3 支架设计情况

3.1 中跨碗扣支架基础设计

先将支架搭设范围内路基边坡上松软土清除，然后浇筑40cm厚C20片石混凝土，基础外边缘必须超出最外排支架20cm以上。在地基处理四周挖设排水沟，并确保积水能流出施工场地外。对于沥青路面处直接铺设通长方木，然后搭设碗扣支架。门洞支墩基础采用C30混凝土条形基础，基础平行于既有道路中心线布置，基础尺寸为12m×1m×0.8m。

3.2 碗扣支架

跨S243门洞式支架两侧至梁端范围采用碗扣支架，碗扣支架采用标准规格φ48×3.5mm的钢管。碗扣支架腹板底纵横间距0.3m×0.3m，其余底板底纵横间距0.6m×0.6m，翼板底纵横间距0.6m×0.6m，横杆每1.2m设置一道。

由于碗扣支架与既有道路方向成一定的夹角，故在靠近人行通道门洞边处采用0.3m×0.3m纵横间距异型加密布置，并采用普通钢管沿桥纵向与整体支架牢固相连。详见图2。

图2 碗扣支架布设大样图

为了增强支架的整体稳定性，采用φ48×3.5mm钢管对支架进行加固，确保每根立杆上至少有一层横杆连接，纵、横向剪刀撑每4排碗扣架设置一道。水平连接杆每1.2m设置一层，在碗扣架四周设置封闭式剪刀撑。在立杆距地面不大于30cm处设置一排扫地杆，扫地杆采用φ48×3.5 mm的钢管，扣件与立杆连接。顶、底托的丝杆伸出长度不大于20cm。剪刀撑、扫地杆、水平连接杆设置时均应同时与一个杆件连接。支架设置详见图3。

图3 碗扣支架设置图

3.3 门洞式支架

道路上方门洞式支架在道路中心设支墩，两机动车道净宽4m。门洞支架立柱采用φ530×10mm螺旋钢管制作，共设置4排，每排7根，钢管之间采用I16工字钢焊接成剪刀撑和横向连接系。钢管桩顶分配梁采用2根I32a工字钢焊接而成，分配梁长度12m。分配梁顶架设I36a工字钢作纵梁，共20根，工字钢间采用φ16钢筋连接。门洞式支墩立面见图4。

图4 门洞支墩立面布置图

3.4 边跨支墩设计

边跨支墩采用φ530×10mm螺旋钢管制作，共设置4排，每排7根，纵向间距为8.8+9.0+8.8m布置，横向钢管之间采用I16工字钢焊接成剪刀撑和横向连接系。钢管桩顶分配梁采用2根I32a工字钢焊接而成，分配梁长度12m。分配梁顶架设20片贝雷片作纵梁，贝雷片间采用专业45型及90型支撑架连接。

4 基础及支架施工工艺

4.1 基础施工工艺

4.1.1 碗扣支架基础

挖除路基边坡上松软土表面虚土，分台阶进行开挖，台阶向内侧倾斜2%～4%，经夯实后浇筑混凝土。S243省道施工时采用石灰改良土分层碾压密实的，先人工刷除50cm厚的边坡虚土，经土体基底承载力检测得知大于200kPa，分台阶再次夯实后立模浇筑C20片石混凝土。

混凝土厚度不小于40cm。台阶高度按60cm，宽度按60cm、90cm进行。上下台阶平面互相搭接不少于20cm，以保证整体边坡的稳定性。详见图5。

图5 公路路基边坡加固处理示意图

4.1.2 门洞支墩基础

为减小对既有道路的破坏、便于后期基础拆除，浇注前在基础底设置油毡隔离层。门洞支墩采用C30混凝土条形基础，并在顶面预埋钢板，基础平行于既有道路布置，尺寸为12m×2m×0.8m。详见图6。

图6 公路沥青路面上条形基础示意图

4.2 支架施工工艺

4.2.1 碗扣式支架

根据支架计算得出支架的结构布置，并在支架搭设前严格进行放样定位。由于边坡浇筑混凝土台阶的方向与碗扣支架构成一定的角度，造成个别碗扣杆件不能较稳固的支撑于台阶面上，需要对出现此类情况的部位进行补充浇筑C30混凝土补强找平处理。部分支点悬空处理示意见图7。

图7 支点悬空处理示意图

底层支架必须在内外立杆底部设置扫地杆，不可使立杆直立在底座上，顶托必须距离下层横杆不大于60cm。在支架的外侧周边及腹板下每隔4m间距设置剪刀撑一道，剪刀撑的宽度不大于4个跨径，斜杆与地面倾角宜为45～60。满堂支架采用逐排逐列和逐层搭设的方法，并随搭随设剪刀撑、水平纵横加固杆。支架搭设高度满足箱梁模板底标高的要求。构件的连接应尽量紧密，以减少支架变形，使沉降变形符合预计数值。

4.2.2 门洞式支架

钢管桩标高控制：为确保S243行车安全，门洞式支架净高设置为4.5m，将各支墩承台及桩顶标高列表。为增加钢管支架之间的整体稳定性，钢管之间采用I32工字钢焊接剪刀撑和横向连接系。

钢管桩与承台、分配梁之间连接：钢管桩底部焊接720×720×10mm钢板，钢板上预留直径为25mm螺栓孔4个。钢管桩与承台之间采用螺栓连接。钢管桩顶部开槽16cm深、30cm宽，槽底面焊接6块5×8×1cm钢板加强分布应力，2根I32a工字钢安装完成后，采用5cm宽、8mm厚弧形钢板将工字钢与钢管桩之间焊接牢固。

分配梁施工：钢管桩顶分配梁采用2根I32a工字钢焊接，再在工字钢焊接面的上下各焊接1块10mm厚的钢板，制成横向分配梁，分配梁长度12m。分配梁直接放在安装好的钢管桩立柱上，调整完毕后分配梁与立柱之间采用弧形钢板焊接固定。

纵梁施工：纵梁共布置20列贝雷梁，单列贝雷梁用9片标准贝雷片连接而成，在钢管桩立柱处采用“U型”螺栓与分配梁连接成整体，贝雷片之间每6.0m用精加工的横联横向连接，梅花形布置。贝雷片与I32a工字钢横向分配梁之间采用螺栓连接。

5 支架、模板拆除

待连续梁混凝土强度达到100%设计强度并张拉后，拆除箱梁侧模；梁体完成终张拉且经压浆处理后进行支架卸落。落架时宜跨中向支点平稳对称进行松开解除支架的锲块，降低顶托标高，之后人工配合拆除模板，然后逐步拆除支架，自跨中向支点平稳对称进行。门洞式支架拆除应进行半幅封路，并设专人进行指挥，卸架时下方严禁站人，并禁止从上方投掷扣件、钢管等物品。

6 应用分析

该连续梁工程采用支架法施工，箱梁采用整体一次性浇注成型。组合支架系统采用了螺旋钢管支墩+工字钢横梁+贝雷片纵梁的形式以及满堂碗扣支架体系，同时根据地质情况和地形地貌的不同，支架基础分别采用了扩大基础（小里程边跨）、片石混凝土台阶状基础（中跨的边坡处）和打入螺旋钢管桩基础（大里程边跨）等多种形式。跨公路预留门洞部分考虑车辆通行净空的要求，采用了在既有沥青路面上浇筑混凝土条形基础+螺旋钢管立柱+工字钢横梁+工字钢纵梁的支架体系形式。

在支架组合方案施工中，对既有公路边坡两侧采用片石混凝土台阶状基础既满足了满堂碗扣支架基础承载力的需要，又对既有公路边坡进行了有力可靠的防护，并对后期的公路边坡恢复绿化做好了铺垫——直接培上土即可。该处连续梁支架共采用了5种形式，为我们对其进行对比分析提供了条件，通过分析发现：采用打入螺旋钢管桩基础+螺旋钢管支墩+工字钢横梁+贝雷片纵梁的形式，相比较满堂碗扣支架形式，不仅可以节省地基处理费用（当存在软弱下卧层时更加节省），还可以避免地面硬化所需的等强时间，而且梁下空间大，便于支架体系的拆除和钢管桩的拔出回收。在墩高大于10m时，前者所产生的综合费用要比后者节省20%，还能有效加快施工进度。

7 结语

通过以上的工程实例和应用分析，对连续梁主墩侵入公路边坡、桥位存在软弱下卧层以及公路行车净空对支架形式有所限制的情况下做好支架方案提供了借鉴；为连续梁现浇支架选择“摒弃非此即彼、推荐择优组合”提供了思路和参考。

[1]赫英龙.满堂支架在混凝土现浇连续梁施工中的方案设计与应用[J].铁道工程学报，2001（3）.

[2]JGJ166-2008，建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].

[3]张科辉.现浇连续梁钢管柱贝雷梁组合支架应用设计[J].铁道建筑技术，2015（08）.