台阶式满堂支架在大跨度箱板拱施工中的应用

伍小辉

（中铁二十四局集团西南建设有限公司，四川成都 610052）

1 工程概况

莲花路上跨三贤路拱桥，全长236.288m，道路宽约10m，不设置随路管线；中间设置拱桥一座，桥梁起点桩号K0+083.84m，终点桩号K0＋210.84m，长127m，桥面宽14.2m。

主拱圈为钢筋混凝土箱板拱，净跨径70m，矢高14m，矢跨比为1/5，拱轴系数为2.24，按无绞拱设计。主拱采用单箱8 室板拱，箱高1.5m，横向宽度13.45m，腹板厚0.25m，顶底板厚0.22m。拱座位置设置1.5m 宽端横梁，拱上立柱对应位置设置一道0.5m 宽横隔板。拱圈混凝土762.8m3，拱圈钢筋191.2t。

2 拱圈支架方案

2.1 方案比选

该拱桥拱圈矢高14m，拱圈下方为挖方路基，地质情况良好，主要为中风化泥岩。经研究有以下两种施工方案。方案一：先将拱圈位置土方开挖至拱脚支架平面（起拱点以下1.5m），整平场地，然后施工拱圈支架基础、搭设满堂支架。支架最大搭设高度将达15.5m，高宽比为0.89，且拱圈支架在拱脚位置要承受较大的纵向水平推力；按此方法钢管满堂支架安、拆工程量大，安全风险高，整体稳定性差，竖向变形量大不利于拱圈线性控制。方案二：从拱圈中心里程对称分台阶开挖，分台阶施工拱圈支架基础、搭设满堂支架。此方案支架最大搭设高度可降至7.74m，高宽比为0.44，且拱圈支架所承受的纵向水平荷载可有效传递至各台阶侧墙上，可有效降低施工安全风险，支架变形量小，节省经济成本并缩短支架安拆施工周期[1]。莲花路上跨桥拱圈满堂支架搭设方案经济比选如表1 所示。

表1 莲花路上跨桥拱圈满堂支架搭设方案经济比选

综上所述，结合地质情况及现场实际，经研究拟采用方案二，分台阶搭设满堂支架，作为钢筋混凝土箱板拱支撑架。图1 为盘扣支架布置。

图1 盘扣支架布置

2.2 施工工艺流程

施工流程如下：施工准备→测量放样→地基与基础处理→安装盘扣支架→安装剪刀撑→安装底模板→搭设安全通道→支架预压→支架验收→模板支架监测→浇筑混凝土→支架拆除。

3 地基处理

从拱圈中心里程对称开挖台阶，开挖完成后，检测地基承载力（要求200kPa 以上），满足要求后再施工混凝土垫层。平台水平投影面浇筑20cm 厚C25 混凝土垫层，台阶立面浇筑0.5m 厚C25 混凝土挡墙，垫层横向宽度为比支架每侧宽0.5m。台阶处土质较为松散，为增强垫层承载力，在距离台阶边缘1m 范围内设置φ10 的钢筋网片，间距为10cm×10cm；在台阶立面范围内设置φ10 的钢筋网片，间距为50cm×50cm。

拱圈支架横桥向宽度17.45m，中间支架主体部分13.45m，两边各加宽2m 作为工作平台，支架垫层混凝土在此基础数据上两边各加宽0.5m。并在垫层外施工临时排水沟，防止地表积水浸泡地基[2]。

4 台阶式满堂支架搭设

钢筋混凝土箱板拱浇筑方量大、混凝土质量要求高、拱圈线性控制严、对支架稳定性要求高，因此采用盘扣支架搭设现浇箱板拱支撑架。

4.1 材料参数

现浇箱板拱支撑架体主要由立杆、横杆、斜杆、可调底托、可调顶托、主龙骨梁、次龙骨梁等组成，其中立杆为φ48.3mm，3.25mm 壁厚的Q355 钢管；水平杆采用φ48.3mm，2.75mm 壁厚的Q235 钢；竖向斜杆采用管径为φ42.4mm，2.5mm 壁厚的Q195 钢，均经过热镀锌处理[3]。

4.2 支架技术参数

（1）安装前，技术人员根据现场各台阶尺寸及立杆间距定出排底的中心线，用白石灰画线标记。根据标线向两侧依次搭设盘扣支架。

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（2）支撑架搭设时立杆均设可调底座，按先搭立杆、然后水平杆再加斜杆的顺序搭设，形成基本的架体单元，以此扩展，搭设成整体支撑架。底托距离台阶外边线大于30cm，再在上面安装立杆和横杆。支撑架底层立杆应采用不同长度的立杆水平错开布设，避免立杆接头处在同一水平面。

（3）相邻两台阶处立杆高度，利用立杆节点位差并配合可调底座进行高度调整，但支撑架可调底座丝杆插入立杆长度不得小于15cm，丝杆外露长度不宜大于30cm；若连接盘无法调整至同一标高，在相邻两台阶处立杆间采用φ48.3×2.75mm 钢管进行纵向水平连接，且纵向水平杆延伸至各平台支架不少于两跨。

（4）支架距离两侧拱座13.235m 范围内采用φ48.3×3.25mm 盘扣式支架，盘扣支架高度为1.7～8.2m，顺桥立杆间距0.6m，横桥立杆间距0.9m，步距1.5m。拱圈中部43.13m 范围内采用采用φ48.3×3.25mm 盘扣式支架，盘扣支架高度为3.3～5.6m，顺桥立杆间距0.9m，横桥立杆间距0.9m，步距1.5m。盘扣支架主楞为国标I10 工字钢，横桥向布置，间距同支架；次楞为10cm×10cm 方木，纵桥向布置，间距200mm；模板面板采用专业厂家1.5cm 竹胶板。

（5）为平衡拱圈混凝土对模板支架的纵向水平力，提高支架稳定性，在每处台阶增加纵向水平杆件（支撑于台阶侧墙上），杆件采用φ48.3×2.75mm 钢管，竖向从底层水平杆开始布置，间距1.5m，横向从拱圈边缘开始布置，间距2.7m。

（6）搭设安全通道，在拱圈两侧边缘设置宽度为2m 的施工通道，施工通道采用盘扣式支架搭设，使用密目网四周封闭牢靠严密，并设置安全警示宣传标语[4]。

5 支架预压

支架搭设完并铺设好底板和侧板后，支架采用砂袋预压，预压重量按拱圈底板、腹板的混凝土结构恒载与模板重量之和的1.1 倍进行预压。

（1）加载的目的。为消除支架的非弹性变形和地基的非弹性沉陷。获得支架在荷载作用下的弹性变形数据，根据弹性变形数据及设计要求确定施工时模板预拱度，确保拱圈线性满足设计要求。

（2）加载的方法。支架搭设完毕、底模和侧模安装完成后进行加载预压。采用人工装填砂袋，用25t 轮胎式汽车吊进行吊装，按要求的位置和高度依次对称堆码，预压重量按拱圈底板、腹板的钢筋混凝土重量与模板重量之和的1.1 倍，加载重量：419.16m3（底板、腹板混凝土方量）×2.5t/m3（1m3混凝土重量）×1.1=1152.69t。在距离拱脚处设置一个隔离挡板，防止砂袋滚落。顺桥向加载时，从拱脚开始向拱顶处对称布载，横桥向加载时，从钢筋混凝土结构中线向两侧进行对称加载。每一级加载完成后，先停止加载、进行观测，并每隔12h 对支架的沉降量进行再次观测。当各监测点12h 的沉降量平均值小于2mm 时，方可继续下一级加载。

预压分三级进行，加载最大预压荷载60%→沉降变形观测→加载最大预压荷载80%→沉降变形观测→加载最大预压荷载100%→沉降变形观测→卸载→变形观测→标高调整。

（3）观测点布设。在箱板拱底模上设置观测点，在拱脚处、1/4 跨、跨中处纵向布点，每个断面的底板边线、底板1/4 处、底板中线处各布置一个观测点。

（4）支架预压监测。预压荷载加载前监测各观测点初始标高H1。每级加载后监测各观测点标高H2。加载至预压荷载100%后监测各观测点标高H3 并计算沉降量。全部预压荷载加载完成后，每隔24h 进行观测一次，当最初24h 各观测点的平均沉降值小于1mm 时，或者最初72h 各监测点的平均沉降值小于5mm 时，视为为合格。卸载满6h 后监测各观测点标高H4，计算出各观测点的弹性变形数据。

非弹性变形值=H1-H4，弹性变形值=H4-H3。

加载过程中，连续监测36h 沉降量仍不能满足各监测点12h 的沉降量平均值小于2mm 要求时，重新对支架进行检算与安全检查，找出原因并对支架进行处理，处理完成后才可以进行下一级的加载。

（5）预拱度的设置。拱圈拱顶设计预拱度为10cm（不包括拱架的弹性及非弹性变形以及拱架基础下沉的影响）。根据弹性变形数据，及设计图纸提供数据计算出施工预拱度，按计算出的预拱度，近似按二次抛物线分配，调整底模高程。

（6）卸载。卸载要均匀进行，严禁一次性卸载整个断面的荷载，卸载从两端往中间，从两侧向中间分层进行。人工配合吊车均匀卸载[5]。

6 拱圈浇筑及卸落程序

6.1 拱圈浇筑程序

拱圈浇筑的原则是“均衡、对称”。拱圈要求分5 次对称浇筑，拱圈预留2m 后浇带进行合拢，合拢温度控制在10～15℃，亦不低于8℃。后浇带接缝面应与拱轴线垂直，在纵横向都必须对称浇筑。

总体浇筑顺序：端横梁→底板、腹板→底板、腹板后浇带（合龙）→顶板→顶板后浇带（合龙）。

6.2 满堂支架拆除

首先拆除人行道的支架。主拱圈应在全拱圈高度的闭合箱达到设计强度的100%后始可脱架。支架的拆除顺序应遵循先支后拆、后支先拆、由外向内、由上向下的原则顺序进行；具体先从中间台阶支架顶层开始拆除，再依次从两侧延伸，逐层拆除。

支撑架拆除顺序：顶托松动→次楞拆除→主楞拆除→斜杆拆除→横杆拆除→立杆拆除→扫地杆拆除→场地清理。

7 结语

随着现浇混凝土结构桥梁越来越多地应用在实际施工中，满堂支架体系在桥梁工程中的重要地位势必愈加凸显。使用台阶式满堂支架施工方法，降低了支架搭设高度，从而达到降低施工安全风险的目的，同时缩短了工期并取得了一定的经济效益，为上跨现浇桥梁施工提供了一个新的思路及参考。