联合支撑工艺在天古崖渡槽肋拱施工中的应用

张俊峰

（山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006）

1 工程简介

天古崖渡槽工程，为山西省中部引黄工程输水主干线的主要组成部分。渡槽槽身全长127.2 m，槽底纵坡1/3 000，总高度45.5 m。渡槽下部基础设混凝土灌注桩；上下游岩坡设拱脚支座各一座，与中墩构成拱肋梁两跨，肋拱采用等截面悬链线拱，单跨净跨度40.0 m，矢高10.0 m，矢跨比1/4，总宽度为5.2 m，跨中至地面最大高度达30.5 m；拱肋梁由主梁、横系梁、加强梁组成，其主梁断面尺寸为1.0 m×2.0 m，横系梁断面尺寸为0.6 m×0.8 m，加强梁断面尺寸为0.4 m×0.6 m。其施工场地狭窄，河谷较深，两岸边坡陡峭，汛期洪峰流量大。施工支架应满足强度、刚度、稳定性要求，同时还应满足其下部交通、安全渡汛，使肋拱施工及安全不受影响，因此解决好渡槽肋拱模架的支撑方案，是保证施工进度及安全的关键。

2 支撑方案的确定

2.1 施工技术难点

由于河谷窄且深，汛期洪峰流量大，采用常规满堂红脚手架进行支撑无法保证汛期度汛安全；施工场地狭窄，只能从渡槽处河道下游修筑进场道路，采用常规满堂红脚手架进行支撑时，渡槽处河道上、下游无法通行，单工作面施工，施工工作面狭窄，施工困难，施工周期长；两岸边坡陡峭，岸坡上脚手架落脚困难，整体脚手架基础面处理面积大且施工困难；由于河谷深，渡槽宽度相对较窄，脚手架高宽比较大，支撑整体稳定性较差，存在安全风险。

2.2 联合支撑方案优点

联合支撑方案的优点：采用条型钢筋混凝土基础，占地面积小，减少了两岸坡石方开挖量和基础处理面积，降低了施工难度和工程造价；联合模架支撑安装拆卸简便，机械化施工程度高，大大提高了施工速度；有效解决了常规脚手架支撑无法满足河道上、下游施工通行的要求，有效缩短了施工工期；满堂红脚手架支撑只能在非汛期进行施工，而肋拱组合模架支撑能够安全度汛，不受汛期影响。

2.3 联合方案确定

经过认真研究分析和方案对比，决定采用由下部钢管柱支撑结构、中部贝雷梁结构和上部盘扣式支撑架结构组成的联合肋拱模架支撑方案。

2.4 支撑结构的布置

钢管柱、贝雷梁和盘扣架联合支撑方案，结构由下至上依次布置为：在拱脚及跨中，各设C 30钢筋混凝土条形基础，条形基础尺寸11.0 m×2.0 m×1.0 m，并按设计位置埋设边长1 m的4块钢板，钢板上安装直径609 mm×16 mm螺旋管钢管柱，钢管柱间用C 20槽钢及钢板进行剪刀撑焊接加固，钢管柱顶横向搭设双拼I 45b工字钢钢梁，钢梁上纵向安装国产321型加强贝雷梁，贝雷梁上按盘扣架纵向间距安装I 20b工字钢做为盘扣架基础，在工字钢上按盘扣架纵横间距及高度进行盘扣架搭设，在盘扣架顶部安装顶托，顶托上横向安装双拼12.6槽钢，槽钢上纵向铺设直径48 mm×3.2 mm钢管，横向间距10 cm，钢管上横向铺设10 cm×10 cm方木，纵向间距20 cm，在方木上铺设15 mm竹胶板为肋拱底模，15 mm竹胶板与方木、钢管加固为侧模。其各构件之间利用型钢、钢板进行焊接加固。其中盘扣模架高度为1.5～12 m，模架搭设的高宽比小于3。

3 施工工艺

3.1 测量放线

根据联合支撑设计平面图，用全站仪及钢尺精确放出管柱条形基础位置，平面位置允许误差±10～±20mm，高程允许误差±20 mm。

3.2 钢管柱条型基础

条形基础尺寸为11.0 m×2.0 m×1.0 m，采用PC 330挖掘机开挖至设计基础面，并夯实；进行钢筋绑扎，竹胶板支模，并按设计要求埋设边长1 m的4块钢板预埋件；60泵进行C 30混凝土浇筑，要求混凝土顶面平整，强度达到80%后进行钢柱安装。

3.3 钢管柱门架搭设

门架立柱采用直径609 mm钢管，壁厚16 mm。钢管柱与基础预埋螺拴连接，钢管柱之间采用法兰盘螺拴对接，接头强度不得小于钢管自身强度；确保上下同轴心。钢管立柱间距3.0 m，采用25 t汽车吊进行安装，专人指挥操作。

3.4 下部工字钢安装

两根I 45b工字钢组成一根钢梁，采用搭接板连接成整体，整体吊装，工字钢与钢管立柱顶固定在一起。采用25 t汽吊进行安装，专人指挥操作。工字钢安装过程中应保证水平，各排高度应统一，保证贝雷梁与其接触各点不悬空，受力均匀。

3.5 贝雷架安装

先将国产321型加强贝雷架，在地面上拼装分组连接好。在横槽身的工字钢上，按设计用红漆标出贝雷架位置。现场用70 t汽车吊，将已联接好的贝雷架，按照先中间后两边的顺序吊装到位。贝雷架吊装时，必须设置两个起吊点，并且等距离分布，保持吊装过程中贝雷梁平衡，以避免吊装过程中产生扭曲应力。

3.6 上部工字钢安装

上部I 20b工字钢安装过程中应保证水平，各排高度应统一，按盘扣架立杆纵向间距安装，保证与贝雷梁接触各点不悬空，受力均匀。采用25 t汽吊车进行安装，专人指挥操作。

3.7 盘扣架安装

盘扣架间距为0.6 m、0.9 m，排距根据受力情况不同分别为0.9 m、1.2 m和1.5 m。主要材料包括可调底座、可调顶托，3 m、2 m、1.5 m、1 m立杆，0.5 m、0.2 m调节杆，0.6 m、0.9 m、1.2 m、1.5 m水平杆，2.030 m、1.848 m、1.700 m斜拉杆等。

盘扣架安装顺序依次为：调整座安设、标准基座安设、第一层横杆安设、平主架安设、主架安设、第二层横杆、第一层斜杆安设、第三、四层横杆、第二、三层斜杆依次向上安设、U型调整座安设、最后按设计调整至所需高度。

3.8 龙骨安装

龙骨安装包括：双肢12.6 cm槽钢主龙骨、直径48 mm钢管副龙骨和10 cm×10 cm方木次龙骨安装。

首先将双肢12.6 cm槽钢，横向安设在U型调整座上；然后将弯制成型（按肋拱弧度弯制）的直径48 mm钢管，纵向安装在槽钢上；最后在钢管上横向铺设方木。

龙骨与U型调整座、龙骨与龙骨之间全部采用铁丝绑扎固定。

3.9 整体检查

龙骨安装完成后，由监理工程师按《建筑施工承插型盘扣式钢管模架安全技术规程》（JGJ 231-2010）进行检查验收。

3.10 模架预压及监测

模架预压，在肋拱梁方木次龙骨安装后进行。根据预压规范要求，选取一跨采用装砂袋预压，预压重量为肋拱梁荷载及动、静各类荷载之和的1.2倍。先利用肋拱梁底模下面的可调顶托调整预拱度，完成后即可进行预压试验。预压时先拱脚，再拱顶，后1/4拱跨处，最后其余各段逐级加载，加载时应轻放轻卸。加载和卸载施工时，采用25 t汽车吊进行砂袋放置。同时用水准仪观测，顺槽身方向在梁端、1/4、1/2、3/4、梁端位置设置观测断面，在每断面的肋拱梁腹板中线，设置观测点。每个断面共设5个观测点，地基或模架薄弱处、墩顶实心段也须适当增设。测点每天进行两次观测，遇强暴雨天气时，加大观测频率，加载完成后预压监测过程中，满足下列条件之一的可判定模架预压合格：一是各监测点最初24 h的平均沉降量小于1 mm；二是各监测点的最初72 h沉降量平均小于5 mm。

3.11 模架拆除

整联现浇肋拱梁完成后，龄期不少于28 d，且混凝土强度达到100%，方可进行模架拆除，模架拆除遵循后搭设的先拆，先搭设的后拆原则。从顶层开始，逐层向下进行，严禁上下同时拆除，严禁抛掷，必须保证施工安全。

模板、支撑架拆除时，要依次松开支撑架上顶托，逐片拆除肋拱梁底模，严禁在拆除过程中抛投钢管及胶木板。

盘扣架拆除。不准分立面拆架或上下两步同时进行拆架。做到一步一清、一杆一清。拆立杆时，要先抱住立杆再拆开最后两个扣。拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应临时增设斜撑加固。

贝雷片拆除。根据模架方案布置，将整组贝雷梁至中间钢管柱处进行分为两段，采用一台25 t吊车对分段的贝雷片进行整体吊装拆除，地面进行分解。

工字钢拆除。使用气焊将工字钢与钢管立柱的连接件断开，采用25 t吊车对工字钢进行两点吊装。吊点位置必须保证工字钢能够平衡吊装。

连接系及钢管柱拆除。采用25 t吊车配合，人工割断与钢管的连接，拆除连接系；将钢管柱与基础预埋螺栓松开，拆除钢管柱。

4 结语

山西省中部引黄工程天古崖渡槽肋拱支撑，采用了钢管柱、贝雷梁和盘扣架联合支撑方案，共支撑两跨，单跨40 m。有效解决了度汛安全问题，并且提供了上、下游通行条件；增加施工工作面，减少了基础处理工作量；采用钢管柱、贝雷梁和盘扣架联合支撑，提高了安装速度，加快了施工进度；机械化程度作业高，降低了劳动强度。肋拱联合支撑方案成功应用在渡槽施工中，保证了度汛安全，缩短了施工工期、降低了工程造价，取得了良好的经济和社会效益，为今后类似工程施工奠定了基础。