低高度拱形桥梁双自由端碗扣架支撑施工技术

王 田 闫国卿 王 溯 白小强

中建一局集团第五建筑有限公司 北京 100024

1 工程概况

万安南40路位于四川省成都市天府新区梓州大道东侧、香山小区北侧，全线长547.143 m。规划七里沟左支渠与本道路相交于桩号K0＋066.746处，在靠近起点处跨七里沟左侧支渠设单跨21.5 m变截面简支梁桥，桥梁全长29.5 m，宽35 m，横断面布置与道路一致，横向分左右两幅设计。桥梁平面位于线路直线段，与规划七里沟左支渠正交（图1）。

本桥梁工程下部结构桩基接台帽、轻型桥台，盖梁尺寸为1.8 m×1.5 m×36 m，在分幅位置断开；桩基采用φ1.2 m钻孔灌注桩，共18根，采用嵌岩桩，嵌入中风化岩层的深度不小于2.5d（d为桩径）。

上部结构采用变截面简支桥梁，桥梁梁体截面设计为箱形，梁长21.5 m。箱梁跨中梁高为1 m，根部梁高为2 m，端横梁宽1.2 m，不设置悬臂。桥梁腹板宽0.5 m，端部4.5 m范围内由0.5 m加厚为0.8 m。

图1 桥梁立面布置（单位：cm）

2 工程特点与安全管理控制重点

1）桥梁平面位于线路直线段，与规划七里沟左支渠正交。

2）现浇箱梁尺寸为21.5 m（纵向）×35 m（横向），在桥台桩基、盖梁施工完毕后进行，采用全幅整体施工。

3）支撑架尺寸为36 m（横向）×18 m（纵向），搭设高度1.7～2.7 m。

4）双自由端碗扣支撑架体跨度大于18 m，混凝土浇筑阶段的沉降观测为施工重点之一。

5）低高度拱形桥梁双自由端碗扣架支撑强度、刚度需提前进行安全验算，搭设完成后对支撑架体进行预压施工，确保架体的安全[1-4]。

3 低高度拱形桥梁双自由端碗扣架支撑施工

3.1 支架基础

对于支架基础位于黏土和全风化泥岩交界区域，淤泥质黏土、软塑黏土等处，地基承载力无法满足受力要求的情况下需对地基进行特殊处理。处理时先将支架基础范围内淤泥质黏土、软塑黏土全部清挖（厚度约0.7 m），然后采用泥岩进行换填，面层浇筑厚200 mm的C30素混凝土。回填材料及硬化结构形式为厚50 cm泥岩＋厚20 cm的C30混凝土。

3.2 支架基础排水

在支架四周布设排水沟，排水沟断面为300 mm×300 mm土沟（梯形沟），沟底及墙面采用M7.5水泥砂浆抹面，厚度为5 cm（图2）。

在桥梁右侧布设2个集水坑，尺寸为1.5 m×1.5 m×1.5 m，底面采用厚50 mm的C15素混凝土，四周采用M10水泥砌砖厚120 mm（图3、图4）。

图2 排水沟大样

图3 集水坑大样

图4 基础排水沟平面设计

每个集水坑内放置2台污水泵，一用一备；水泵选用口径50 mm、扬程25 m带浮球自动开关的污水泵，若遇大雨则及时增加水泵数量。

3.3 支架施工技术

本工程支架由碗扣式脚手架、可调底座与可调托撑组成。支架立柱的总尺寸为36 m（横向）×18 m（纵向），搭设高度1.7～2.7 m。立柱横向间距为60 cm，总长36 m；立柱的纵向间距分为加密区和非加密区，在现浇箱梁两端3.6 m的范围为加密区，纵向间距为60 cm，剩余部分为非加密区，纵向间距为90 cm，总长18 m；在高度方向以0.6 m的步距设置一排纵横向连接钢管使所有立杆连成一体。

底层纵、横向水平杆作为扫地杆，距地面高度≤350 mm，立杆底部设置可调式底座；立杆上端可调螺杆伸出顶层水平杆的长度≤700 mm。

模板支架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距≤4.5 m；剪刀撑的斜杆与地面的夹角应在45°～60°之间，斜杆应每步与立杆扣接。

钢管支架搭设完毕后，在可调节托撑上铺设纵、横向木方作为箱梁底模的受力骨架。主楞木方放置于托撑上，规格为15 cm×15 cm，间距与支架立柱一致；次楞木方铺设于主楞木方上，规格为10 cm×5 cm，间距为20 cm。所有木方必须经压刨加工处理后方可使用，木方的2个受力面必须加工平整、厚度均匀。横、纵向木方交叉点用铁钉、扒钉等连接构成受力整体，再铺厚15 mm的胶合板（胶合板与木方骨架用铁钉连接）作底模（图5、图6）。

图5 支架纵向大样示意

图6 支架横向大样示意

3.4 支架预压

3.4.1  预压目的

1）检验支架及地基的强度和稳定性。

2）消除整个支架的塑性变形。

3）消除地基的沉降变形。

4）测量支架的弹性变形。

3.4.2  预压材料、荷载及范围

1）预压材料：用砂袋对支架进行预压，考虑到混凝土振捣产生的动荷载及小型机具等荷载，预压荷载按支架上构件自重的120%考虑。

2）预压荷载：施工中应根据截面图计算砂袋和混凝土比值，并按照比值堆放配重。以现浇箱梁的钢筋混凝土质量（总重约1 950 t）加上各项施工荷载，作为预压荷载，预压重物为袋装砂石（总质量约2 340 t）。

3）预压范围：支架拼装时按设计纵距及横距布置立杆，支架顶利用托撑调平，铺设主楞和次楞木方，拼装梁底模板，用吊车吊放砂袋对支架进行预压 。

3.4.3  加载顺序

预压在支架搭设完成以后进行，分4级加载。第1次加载质量为梁体自重的60%；持荷稳定后进行第2次加载，加载质量为梁体自重的80%；持荷稳定后进行第3次加载，加载质量为梁体自重的100%；持荷稳定后进行第4次加载，加载质量为梁体自重的120%。每级加载完成后，应先停止下一级加载，并应每间隔12 h对支架沉降量进行一次监测。当支架顶部监测点12 h的沉降量平均值小于2 mm时，方可进行下一级加载[5-8]。

3.4.4  预压材料运输吊装

预压砂袋从取土点运至待压地，压重由2台25 t汽车吊从地面吊至支架顶，预压完成后从支架顶吊到运输车上运至弃地场。

预压时，应对砂袋进行随机抽样称重，以估算每个砂袋的平均质量，砂袋的堆放位置和顺序应与混凝土浇筑时顺序相同。采用汽车吊自箱梁两端向跨中位置进行分袋吊装到位，吊装时每台吊车应分别设1人进行专人指挥，对称均匀地进行吊装。

3.4.5  沉降观测点的设置

预压时沉降观测点沿桥梁纵向布设5个断面，每个断面对应的横向每5 m布设1个点，每个断面8个点。加载前，先准确确定点位置，再用红漆做记号（图7、图8）。

图7 纵向观测点布置

图8 横向观测点布置

3.4.6  支架预压合格判断

1）各监测点最初24 h的沉降量平均值小于1 mm。

2）各监测点最初72 h的沉降量平均值小于5 mm。

3.5 支架受力计算

支架的搭设高度和搭设间距有所不同，现将跨中处和桥台处2个截面进行支架受力分析。支架预压时荷载取支架上构件自重的120%，钢筋混凝土自重取30 kN/m3。

通过计算，跨中处和桥台处2个截面支架的整体强度、挠度、抗剪力均满足施工要求。

3.6 支架拆除

箱梁现浇混凝土施工完成7 d，混凝土强度达到设计要求90%，且完成预应力施工后进行支架拆除。拆除的顺序一般为：安全网→栏杆→剪刀撑→纵横向水平杆→立杆。

拆除过程应遵循由上而下、先搭后拆的原则，不准分立面拆架或上下两步同时拆架，做到一步一清，一杆一清。先松托撑，使底板、腹板与梁体分离，拆除时从两侧对称向跨中进行。支架拆除宜分两阶段进行，先从跨中向两侧对称松一次托撑，再对称拆支架。在拆除剪刀撑时，应先拆中间扣件，再解端头扣件。支架拆除工程中应有技术人员在现场指挥，以防拆架时产生过大的瞬时荷载引起不应有的施工裂缝[9-11]。

4 结语

低高度拱形桥梁双自由端碗扣架支撑架体由于采用上下两头自由端和标准碗扣件搭设，减少了因为拱形高度逐渐变化而需求各类长度钢管所造成的材料资源浪费和劳动力资源浪费，且便于控制拱形箱梁上口标高。经实践，碗扣支撑架加快了施工进度，降低了措施成本，且很好地保证了箱梁下口的成型效果。