单箱四室现浇箱梁施工技术研究

梁炳和

摘要：文章结合单箱四室现浇箱梁实例，介绍了桥梁基本情况及总体施工方案，对钢管支架现浇体系的设计及验算进行研究，并探讨了施工中的关键工艺，为同类型现浇箱梁施工提供参考。

关键词：单箱四室;现浇箱梁;支架设计;施工技术

0 引言

为朝着建设交通强国的目标不断努力，目前我国的桥梁建设技术突飞猛进，不断向跨径更大、桥宽更宽的方向发展。相较于常用装配式桥梁，箱梁因其跨越能力好、桥宽适应度强、结构稳定性好等优点被广泛应用到桥梁建设中。但由于其跨径较大，在跨越河流时通常会采用悬臂浇筑和支架施工两种方案。对于桥梁较宽、梁高变化较大的单箱四室箱梁而言，采用支架施工更具有优势[1]。因此，本文就单箱四室箱梁的施工技术开展研究，探讨支架施工的方法，以供参考。

1 工程概况

某桥梁主桥为（33+56+33）m变截面预应力连续箱梁、引桥采用25 m预应力简支箱梁，截面形式为单箱四室。主桥梁高变化为1.7～6 m，梁底按抛物线变化，腹板厚度为0.45～0.75 m，引桥梁高为1.7 m，箱梁顶板宽均为20 m、底板均为15 m，桥墩高度范围为10～13 m。由于主桥下跨河流，且桥梁宽度达20 m宽，对主桥和引桥均采用支架现浇的施工方法，其中引桥考虑采用落地满堂支架，主桥采用满堂支架+贝雷片+钢管桩。见图1。

根据地质勘察报告，揭示桥位处地形起伏较大，自上而下分别为人工素填土（2～5 m）、强风化泥质砂岩（2～2.5 m）和中风化泥质砂岩。

2 总体施工方案

考虑到主桥主跨两个桥墩位于河道中间，且主跨跨径达到56 m，桥位处常年水位较高，对于主跨施工方案影响较大，施工时考虑采用改河道的方式以便下部结构和支架体系钢管桩施工。

同时根据改河道的位置做了两种施工方案：方案一将改河道位置放置在5#桥台处，对河道表层换填硬化后采用满堂支架浇筑主桥箱梁，等下部结构及主桥箱梁施工完成后恢复河道位置;方案二将改河道位置放置在3#、4#墩间，即设置临时引水沟渠，对主桥主跨下部结构和钢管桩基础进行施工，恢复河道位置后，进行主桥边跨下部结构和钢管桩施工，最后浇筑主桥箱梁。

方案一的优点在于满堂支架结构简单、施工成本低，但是该方案导致征地面积增大、施工工期较长、有可能导致桥台位置不均匀沉降;方案二的优点在于征地小、工期短，但是成本更高、对复合式支架的施工要求较高。考虑到项目工期紧、任务重、征地困难等实际困难，最终选择方案二进行施工。

3 支架体系设计

3.1 支架体系布置

主桥支架体系为碗扣式支架+贝雷梁+钢管桩，引桥支架体系为落地碗扣式满堂支架。

碗扣式支架由上到下依次为15 mm胶合板、间距20 cm正方形横向方木、10纵向工字钢分配梁和碗扣式支架。碗扣式支架采用48 mm×3.5 mmWDJ碗扣架，全桥纵向间距均为0.6 m，引桥横向间距均为0.6 m，主桥腹板处横向间距为0.3 m、其余为0.6 m，横杆步距为120 cm。支架的纵、横向均设置剪刀撑，间距为2.4 m，并距立杆底部30 cm设置扫地杆。

对于引桥，在碗扣式支架底部地面进行地基处理后采用20 cm厚C30混凝土进行地面硬化。对于主桥，在碗扣式支架底部设置20a工字钢分配梁与标准单层贝雷片连接，在贝雷片底部设置45b双拼工字钢横梁与底部609 mm×16 mm钢管桩连接。

主桥贝雷片跨径分9 m、12 m、15 m三种，其中12 m、15 m跨径设置于1.7 m梁高段，贝雷片横向共布置21组、间距0.9 m布置。钢管桩横向间距为3.6 m，横向采用双拼槽18联结。钢管桩靠近桥墩处设置在承台上，在临时改渠处采用1.3 m桩基基础，其余采用条形基础设置在强风化泥质砂岩层中。支架标准断面如图2～3所示。

3.2 支架体系验算

为保证支架结构施工安全，采用Midas Civil有限元软件对主桥主跨支架体系进行建模验算。

支架整体模型如图4所示，模型中考虑的荷载[2，3]有：①新浇混凝土荷载，根据不同梁高将荷载分成4段，又根据横向位置分翼板、腹板、顶底板三种荷载值加载至模型;②自重由模型自动考虑;③底模荷载2 kN/m2;④施工荷載（包括振捣荷载）6.5 kN/m2;⑤支架风荷载0.2 kN/m;⑥水流冲击荷载8 kN，作用于0.3倍水位处。

考虑强度和刚度两种荷载工况，其中强度工况：1.2×（①+②）+1.4×（3+4+5+6）;刚度工况：1.0×（①+②）。计算后各部分的验算结果如表1所示，支架体系结构的强度、刚度及稳定性均满足要求。

4 现浇箱梁施工要点

针对桥梁编制了施工组织方案，桥梁施工的顺序为：（1）临时改渠;（2）主桥2#、3#桥墩桩基承台以及主跨区域内支架钢管桩及条形基础施工;（3）恢复改河;（4）施工1#、4#桥墩及引桥处钢管桩临时桩基;（5）搭设主跨贝雷体系;（6）施工两侧桥台，处理引桥支架基础;（7）分两次浇筑主桥箱梁，张拉预应力;（8）搭设引桥支架，浇筑引桥，张拉预应力;（9）拆除支架体系。其中地基处理和支架安装及预压是本项目的难点。

4.1 地基处理

引桥跨支架基础为硬化地面，但原地面为约4～5 m厚人工素填土，因此施工时采用级配碎石进行换填，换填厚度为0.6 m，分层压实后要求压实率>96%，之后再浇筑C30混凝土进行硬化，并应保证场地平整。

主桥支架钢管桩基础分为支撑在主桥承台、条形基础和临时桩基础三种。钢管桩支撑在承台上时，需提前在承台和桥台处预埋连接钢板。钢管桩条形基础施工前需复核地基承载力，应≥350 kPa，对河床处理时及时复核地质情况，应埋入强风化泥质砂岩≥1 m。主桥3#、4#墩临时改渠处采用临时桩基作为钢管桩基础，是由于临时改渠水流冲刷降低了岩层的承载力。

4.2 支架安装及预压

近年来，市场上碗口支架的质量普遍不高，主要表现在壁厚达不到要求，影响支架整体承载力跟稳定性，因此对支架构件的质量检验进行严格把关，必须满足标准且具有合格证明。支架安装严格按照图纸实施，由于箱梁跨度大、整体较宽，支架施工在纵桥向和横桥向的标高控制要求较高，安装支架前需再次核对图纸上的标高、控制点等信息，剪刀撑、顶底杆水平撑也需严格按照要求安装。支架体系安装完成后，需严格按照《支架验收规程》进行验收，验收合格后方可进行预压。

对支架体系进行预压，主要是为了消除非弹性变形、设置预拱度及检查安全度。采用沙袋进行加载，加载重量主要根据不同位置的梁高计算得到，梁体混凝土总重3 300 t，分布如表2所示。

在支架各区域及贝雷片跨中位置变形观察点，测量观察支架总体变形情况。加载时采用三级加载方式，即60%、100%、120%，并按照相反顺序卸载，加载后间隔6 h测量记录变形数据。加载、卸载需从两边向中间进行，同时要注意加载时支架周围设置安全隔离区，防止出现安全事故。

5 结语

本文以某单箱四室现浇箱梁为例，通过施工方案对比、支架的设计及验算和箱梁施工工艺几方面的介绍，对于大跨超宽现浇箱梁应根据桥位地形地质情况采用合理的施工方案，同时需对支架结构进行合理设计和正确验算，并在施工过程中做好地基处理、支架预压等措施，以便控制好单箱四室箱梁的施工质量。

参考文献：

[1]高安荣，张建军，李 松，等.鄂东长江大桥超宽箱梁现浇支架设计与施工[J].桥梁建设，2009，2009（S1）：23-26.

[2]黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3]JGJ 166-2016，建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].

收稿日期：2020-05-27