探讨现浇箱梁钢管桩支架施工技术

王蓓

（湖南高速工程咨询有限公司，湖南 长沙 410000）

1 工程概况

某大桥跨湘江流域，总长1423 米，主桥（双幅）宽38.00米，引桥（双幅）宽34.6 米。主桥跨径45 m+76m+4×105m+76m+45m 预应力混凝土可变截面连续箱梁。过渡墩有一个跨度为45 米的侧孔和76 米的辅跨。侧孔、辅跨施工完成后，安装钢管桩支架完成45m 边跨浇筑，边跨箱梁跨径大，施工难度大，地质条件复杂。为此，重点针对跨度为45 米的边跨连续箱梁的钢管桩支架施工技术进行探讨。

2 现浇箱梁钢管桩支架施工方案

钢管桩的横向布置见图1。

图1 钢管桩的横向布置（单位：cm）

2.1 地基处理

2.1.1 需对地基进行加固处治，以提高钢管桩支架的稳定性。对地基表面进行压实，确保地基土体承载力不低于250KPa。

2.1.2 钢扎好承台钢筋后，基于施工设计要求和测量放样定位在承台主筋部位焊接环形钢板，钢筋深入承台50cm。通过单面焊将承台主筋与环形钢板牢固焊接。

2.1.3 架设钢管桩后与环形钢板完全焊接。此外，在环形钢板周围区域焊接三角板，采用微膨胀水泥浆做压浆处理，以消除钢管桩与环形钢板之间的非弹性变形。

2.2 钢管桩支架施工

用长14m、钢管壁厚12mm、直径650mm 的钢管桩制作支架，借助30 吨级吊机将钢管桩吊运至指定位置。所有钢管桩顶部均焊接70cmx70cm 的方形钢板，单排钢管桩设置竖向的剪刀撑。完成单排钢管桩后，在桥墩顶部安装横向工字梁，焊接加强筋，用肋板加固工字梁，使其与钢管桩顶部的钢板牢固连接。

2.3 纵向贝雷梁及横向分配梁施工

基于施工图纸现场组装贝雷梁，再用吊车将贝雷梁吊装在横梁上，确保贝雷梁之间的距离满足施工设计要求。

2.3.1 将横向分配梁布设于贝雷梁上，并用扣环或螺栓将固定好。

2.3.2 立杆接头应交替布置，以确保支架的稳定性。首层支架用1.5、3.5m 的立杆交错搭建，再通过立杆增加长度，将顶杆设置在立杆顶部，以便安装可调节的顶托。

2.3.3 拼装好贝雷梁后，设置纵向、横向剪刀撑，以有效提高钢管桩支架结构的整体稳定性。将方木放置在可调顶托上，以方便立模。在预加载之前确保所有紧固件都已紧固。如松动，需要进行紧固。

3 现浇箱梁钢管桩支架施工技术要点

3.1 模板安装

现浇箱梁的外模25mm 厚、1.3m 长、2.5m 宽的竹胶合板构成。

3.1.1 安装好钢管桩支架后，在其顶部纵向设置10 型槽钢，在槽钢上横向设置方木，将支架调整到规定高度。

3.1.2 方木的尺寸15cm×15cm，间隔距离35cm，模板、方木之间必须连接牢固。

3.1.3 用尺寸15cm×15cm 的作为加强肋板，间隔距离35cm 制作腹板、翼缘板的模板。

3.1.4 箱梁内模采用木模板，支撑部件采用定型木，支撑框架由6cm*9cm、15cm*15cm 的方木钉构成。

3.1.5 为防止浇筑腹板混凝土时出现混凝土渗漏，腹板基础模板拓宽25cm 形成混凝土压浆板。

3.1.6 用直径为25mm 的钢筋焊接支撑钢板凳，在所有立杆下设置一个钢板凳。

3.2 支架预压

为有效去除地基和钢管桩支架的非弹性变形，以弹性变形值作为施工预留拱的基础参照，在施工过程中测量的钢管桩支架超载和预应力，采用水袋堆载预压方式进行支架预压，预压荷载设置为总载荷的1.1 倍。

3.2.1 加载级别。按钢管桩支架的受力情况进行模拟加载，加载级别分为5 个等级。总载荷等于箱梁的总重量，五个级别的加载载荷分别占总预压重量的10%、50%、75%、100%、110%。

3.2.2 测点布置。本次施工设置四个断面作为测点平面，单个断面分别设置左、中、右三个测点，测点位于方木或底模区域。

3.2.3 加载预压观测。第一级加载预压之前应该测量并记录每个测点的高程。第二级加载后观察测点的沉降值，1 小时后再次观测。第三级加载后测量沉降值，1 小时后再次测量沉降值。第四级加载后，每隔2 小时进行一次沉降测量。如果连续两次测得的沉降差异不超过2mm，则表示测点沉降趋于稳定。经监理工程师批准，可施加第五级加载，然后进行沉降测量，直至沉降稳定，3d 沉降值累计不超过5mm，单日沉降量不超过2mm，则可以卸下载荷

3.2.4 载荷卸除以及钢管桩支架调整。随着荷载的逐渐升高，根据观测结果计算柱的变形值，并基于预拱度调整梁下垂线的高度。

3.3 钢筋加工及安装

焊接钢管桩支架主钢筋时，必须特别注意钢筋的变形和位置。

3.3.1 钢管桩支架主钢筋焊接由钢筋厂完成，预埋可以固定支架的型钢，根据支架结构尺寸放大样。

3.3.2 焊接钢管桩支架主钢筋时，先从支架中心向两侧对称点焊，先下后上。

3.3.3 每条焊缝必须一次性焊接成功，相邻焊缝必须为对称对接焊缝，不允许出现同一方向的连续焊缝。

3.3.4 运用单面顺扣法，采用22#铁丝进行支架捆扎，捆扎后的铁丝头在混凝土内侧弯曲。

3.3.5 保护层容纳点状塑料封条，呈梅花状错位排列。

3.4 钢绞线安装

3.4.1 安装波纹管时应该遵循施工图纸中确定的位置坐标进行，应采用钢架捆扎或焊接成型的钢架固定波纹管。

3.4.2 鉴于预应力钢绞线的束长和曲率因素，浇筑后的混凝土很难穿束，因此可先安装好波纹管，验收合格后可穿束，用卷扬机配合人工一次性完成穿束。

3.5 混凝土浇筑

连续箱梁混凝土浇筑分两次进行。

3.5.1 在腹板与翼缘板接缝上方2cm 处进行第一次浇筑后，完成凿毛处理，固定顶板钢筋，设置标高带，进行第二次混凝土浇筑。

3.5.2 按照混凝土浇筑行进方向，由低到高，从箱体一端浇注到另一端，从箱体中心依次向两侧浇注。

3.5.3 当环境温度超过30℃时，应停止混凝土浇筑。如需施工，应先进行降温。

3.5.4 混凝土在搅拌站搅拌好后由罐车运至施工现场，再通过泵车泵入模具。由于泵车泵送的混凝土冲击力大，出料口距混凝土表面高度不应超过2m，同时遵循上述施工顺序从一端到另一端调整分层浇筑，每层厚度应控制在30cm以内。

3.5.5 每个工作面配备5 名熟练的施工人员进行混凝土振捣，通过插入式振捣棒根据混凝土浇筑速度进行振捣。30型振捣棒用于密集腹板和梁，50 型振捣棒用于其他部位。

3.5.6 振捣密实度满足要求的主要表现是混凝土不下沉，表面泛浆，不产生气泡。振动器应避免直接接触波纹管、钢筋和模板。此外，振捣要充分，避免漏振或过度振动。

4 支架受力计算

4.1 施工荷载及组合计算

混凝土荷载g1=Hγ=1.80*30=54KN/m2；混凝土倾倒荷载和人员、机具堆放荷载g2=2.0KN/m2；模板承受施工荷载组合为g=（54＋2.0＋2.0）*1.5=87KN/m2。

4.2 钢管桩顶部横向工字钢受力计算

钢管桩高15m，贝雷梁高度1.6m，钢管桩支护高度最大值范围5.5～7.0m，宽30m，纵横比远小于2，风荷载作用不考虑。

4.2.1 查询基准风压分布系数，如钢管桩的直径为0.65m，高度15m，则其风荷载换算为0.28KN/m 的均布荷载，建立中排钢管桩受力模型，具体如图2 所示。

图2 钢管桩受力计算模型（单位：KN）

4.2.2 钢管桩之间的剪刀撑由槽钢焊接而成，支架的任何连接点都进行满焊，计算时以自重1.2 倍计算。图3 为钢管桩受力分析结果。由图3 可以看出，竖向支撑的最大反力为1680.7KN，最大横向水平反力为58.2KN，弯矩作用下最大纵向水平反力为49.1KN，横向剪切力为76.1KN。钢管桩面积为0.0185365m2，剪力τ=4.2MPa，远小于Q235 钢的剪应力承受范围。

图3 钢管桩受力分析结果

4.2.3 根据钢管桩受力模型分析，3I40a 梁实际挠度值符合要求，梁的最大应力耦合值为175.8 MPa，小于许用应力215MPa，受力满足施工设计要求。

5 结论

综上所述，钢管桩支架被广泛用于现浇混凝土箱梁施工，可以很好地适应复杂的地形和恶劣的地质条件。因此，需要针对钢管桩支架施工技术进行持续优化以不断提高其适用性。根据本工程现浇混凝土箱梁施工实际情况进行钢管桩支架施工，支架的受力情况及稳定性满足施工设计要求。