鋼管貝雷梁柱式支架法整體現(xiàn)澆箱梁施工技術

1、鋼管貝雷梁柱式支架法整體現(xiàn)澆箱梁施工技術 近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴大及機動車的快速增長，城市交通狀況也日趨嚴峻，為緩解城市交通壓力,城市立交得到了迅速的發(fā)展,城市橋梁在向主、次干路的連接建設中采用現(xiàn)澆箱梁的比例越來越遠大,高架橋現(xiàn)澆箱梁支架施工質量的好壞對結構的安全性能影響很大,對工程的整體進展制約很大。以重慶市一橫線西段二標張家梁立交橋高墩現(xiàn)澆箱梁施工為例, 結合現(xiàn)場實際施工情況，詳述鋼管貝雷梁柱式支架法整體現(xiàn)澆箱梁的施工工藝。采用鋼管貝雷梁柱式支架法施工不僅施工簡便、速度快，而且具有施工安全、操作簡單等特點，能取得良好的效益，可為類似工程的施工提供借鑒1 工程概況重慶市

2、一橫線西段二標張家梁立交橋，為城市立交橋，立交主線左幅橋長480米，立交主線右幅橋長547.466米，橋梁共設8個匝道橋，總長約3379米,合計115跨現(xiàn)澆箱梁。全橋上部結構均采用預應力混凝土箱梁，匝道橋部分橋梁位于變寬段上，部分橋梁縱坡達5%以上，且橋梁墩柱均較高，最高墩柱達47.6米。立交橋地形復雜，橋梁縱坡較大且密集，匝道橋墩柱高，曲線半徑小，梁跨大，最大梁跨40米，施工控制和技術能力要求高，現(xiàn)澆梁施工難度大為主要施工難點。圖1 張家梁立交平面圖2 工程重點及難點本橋合同工期為24個月，工期緊，地理條件特殊，施工難度大，主要技術難題體現(xiàn)在：高墩整體現(xiàn)澆箱梁鋼管貝雷梁柱式支架安裝控制難度大

3、，施工安全風險高。3 施工方案的選擇根據(jù)以往的經(jīng)驗及工地實際情況，本橋整體現(xiàn)澆箱梁采用鋼管貝雷梁柱式支架施工工藝。 4 主要施工技術及關鍵控制點4.1支撐系統(tǒng)的設計方案支撐系統(tǒng)的設計及施工是整體現(xiàn)澆箱梁施工的關鍵，需具有：足夠的剛度和承載能力；結構受力明確；能準確測定出結構彈性變形和非彈性變形；施工偏差符合規(guī)范要求；便于施工操作。因張家梁立交橋橋墩高達47.6m，如采用鋼管腳手架，需要大量鋼管和扣件，且穩(wěn)定性差，下沉變形量大。使用牛腿方案則難以承受上部荷載。根據(jù)橋墩高度、現(xiàn)場施工條件及結構設計情況，經(jīng)過多方案比選，綜合考慮技術的可行及經(jīng)濟性，決定以墩柱周圍的巖石作為依托，采用鋼管柱支撐系統(tǒng)，其

4、具有結構穩(wěn)定、剛度大、變形小、承載能力大、適合高墩等優(yōu)點。且鋼管柱支撐施工簡便，搭設及拆除周期快，利于縮短工期。根據(jù)箱梁自身特性及地形特點，采取貝雷梁柱式支架配合滿堂碗口腳手架法逐段施工匝道連續(xù)箱梁。每跨橋正中間和橋墩旁各布設一個臨時鋼管墩柱，一跨內共布3個臨時墩柱。其中中墩由2排3列D800x8鋼管構成，為綴板式格構承重柱。靠橋墩的邊墩由1排3列D800x8鋼管構成，為獨立柱，其穩(wěn)定性通過附著相鄰砼墩柱提供。臨時承重鋼管柱底端通過=1.6 cm的120cm×120鋼板錨固于獨立混凝土基礎內,頂端焊接=2cm的120cm×120cm鋼板作頂托，在頂托上搭設橫向2I56承重梁

5、、縱向321貝雷梁和橫向I12.6分配梁，以構成貝雷梁柱式支架，作為其上滿堂腳手架的基礎。為適應箱梁縱坡、橫坡和平面彎曲變化劇烈的特點，在貝雷梁柱式支架上搭設滿堂腳手架，如此可以方便的精確調整模板標高和拆卸模架，為箱梁施工線形控制提供便利。支架結構見圖2、圖3所示。 圖2  鋼管柱支架結構橫斷面圖 圖3  鋼管柱支架結構縱斷面圖 4.2 施工工藝流程鋼管貝雷梁柱式支架法現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程參見圖4拆除底模、支架立柱之間連接灑水、養(yǎng)護支架預壓箱梁內支架、模板安裝支撐基礎施工鋼管立柱安裝支架及底模、側模安裝鋼筋半成品加工底板、腹板混凝土澆筑頂板鋼筋安裝頂板混凝土澆筑拆內模、養(yǎng)護

6、張拉、壓漿、封錨預應力管道及腹板內模安裝雙拼工字鋼橫梁安裝施工準備貝雷梁分組拼裝、吊裝立柱與工字鋼限位工字鋼分配梁安裝工字鋼與貝雷梁扣接 底板、腹板鋼筋綁扎 圖4  鋼管貝雷梁柱式支架法現(xiàn)澆箱梁施工工藝流程圖支架的傳力途徑為：荷載傳給模板 碗扣支架 工字鋼分配梁 U型螺栓 貝雷片縱梁 工字鋼橫梁 鋼管立柱 混凝土基礎地基。 4.3 施工方法設備配置鋼管貝雷梁柱式支架法現(xiàn)澆箱梁施工的主要設備是塔式吊機和吊車，分別用于鋼管貝雷梁柱式支架的安裝及材料、機具的垂直運輸。勞動組織按照支架班組、模板班組、鋼筋班組、混凝土班組及輔助班組分別進行合理的人員配置。支架基礎擴大基礎采用C30素混凝土結構

7、，平面尺寸2mx2m，厚0.6m，基礎上下層分別設置一層防裂20*20cm12鋼筋網(wǎng)片。擴大基礎開挖完成后，需進行地基承載力試驗（要求>250KPa），擴大基礎底部地基為相對較軟的土層時，地基應作換填處理，換填深度150cm，換填寬度不少于250cm，分層厚度為30cm，換填料分層碾壓，壓實度>95%，換填材料可采用砂礫石或碎石，滿足承載力要求后，預留1.0% 的橫向排水坡。擴大基礎頂面與立柱鋼管交界處，設構造預埋鋼板，板厚16mm，鋼板通過22構造錨筋連接于基礎混凝土(圖5)。鋼管通過角焊縫固結在預埋鋼板上，鋼板與鋼管相接位置用六塊三角肋板加強,由此實現(xiàn)立柱與基礎的可靠連接(圖6

8、)。 圖5 鋼支撐擴大基礎預埋鋼板圖 圖6 鋼管與預埋鋼板連接加固圖 支架安裝.1鋼管立柱安裝待擴大基礎混凝土強度達到設計強度的90%后方可進行鋼管立柱安裝。根據(jù)各排支撐柱高度的下料長度，在加工場一次焊接加工成型，立柱鋼管頂端同立柱底座一樣設置構造鋼板，板厚16mm，鋼板與鋼管相接位置用六塊三角肋板焊接加固。鋼管柱安裝前先在加工場檢查平整度及垂直度，其兩端中心連線的偏差度控制在20mm以內，經(jīng)檢查合格的鋼管柱按部位進行編號使用。采用吊車將加工好的鋼管柱吊放到預定位置和標高處，安放在支撐預埋底座上，鋼管柱安裝時測量技術人員全程旁站觀測控制，采取全站儀（或人工吊線法）控制垂直度。單排鋼管

9、立柱焊接完成后及時進行橫向平聯(lián)的焊接連接，采取直徑600mm，壁厚8mm螺旋鋼管作為水平撐的措施以增加鋼管支架的穩(wěn)定性。雙排鋼管立柱焊接完成后，進行縱向平聯(lián)的連接，采取直徑600mm，壁厚6mm螺旋鋼管作為水平撐的措施以增加鋼管支架的穩(wěn)定性。鋼管立柱橫聯(lián)豎向間距不超過10m。 圖7 鋼管柱安裝4.3.4.2 橫梁安裝橫梁采用2I56工字鋼，長度為10m。橫梁安裝采用吊車吊裝進行。橫梁傳力中心線與鋼管立柱中心線重合，橫梁需放置水平，為防止工字鋼出現(xiàn)橫向滑移現(xiàn)象，在鋼管頂面鋼板上大小里程側用小鋼板將橫梁與鋼管柱頂端焊接牢固。為保證橫梁傳力重心線與鋼管立柱中心線重合，事先在鋼管頂鋼板上用粉筆標出橫梁

10、工字鋼定位線，按定位線對橫梁進行定位安裝。圖8橫梁安裝.3 貝雷梁安裝在鋼管柱頂?shù)臋M梁上設置321貝雷梁，貝雷梁在現(xiàn)場進行分組拼裝。根據(jù)墩身間間距，40m跨箱梁順橋向采用3+15+4+15+3m標準貝雷梁跨徑，在墩處和跨中4m跨處，貝雷梁斷開，以適應彎道橋。25m箱梁順橋向采用3+7.5+4+7.5+3m的非標準貝雷梁跨徑，在墩處和跨中4m跨處，貝雷梁同樣斷開，以適應急劇變化的彎道橋?？v橋向布設10片貝雷梁，按照2片貝雷梁為一組，每組兩片貝雷梁間距為90cm，采用標準支撐架進行連接，增強穩(wěn)定性。貝雷梁沿順橋向和橫橋向均采用水平布置，箱梁自身的坡度由其上的碗口架調節(jié)，在貝雷梁的適當位置，高程上互

11、相錯開1.6m，以降低上面腳手支架的高度。貝雷梁每一組7（47）個標準節(jié)段作為一個吊裝單元，最大起重量4.2t。根據(jù)吊裝的具體位置，由一臺50t吊車吊裝。圖9貝雷梁安裝.4 橫向I12.6分配梁布設橫向I12.6分配梁是碗口架的擱置基礎，其間距由碗口腳手架立桿的間距確定。I12.6分配梁標準間距采用90cm，在箱梁跨中隔墻及端部漸變段部分，采用加密間距60cm。分配梁安裝完畢后，使用U形扣將I12.6分配梁與貝雷梁扣接，使之連接成一個整體，增強分配梁與貝雷梁的穩(wěn)定性。圖10橫向I12.6分配梁安裝.5 碗口腳手架布設碗扣支架搭設前需在I12.6分配梁上鋪設水平防墜網(wǎng)，水平網(wǎng)掛繩緊掛在分配梁上，

12、形成防墜層體系。碗口腳手架順橋向立桿標準間距為90cm，在梁端6m范圍內，以及在箱梁跨中橫隔板范圍內，局部加密至間距60cm。橫橋向立桿翼板下方處采用90cm，在底板下方范圍內加密至間距60cm。碗口架底板處高度為2.0m3.2m，翼緣處為4m5.2m。立桿底部設掃地桿，立桿底部布置在I12.6分配梁中部，其標高的調節(jié)由頂端的頂托實現(xiàn)。碗口腳手架按要求設置縱橫剪刀撐。圖11碗口腳手架安裝.6 模板布置模板由竹膠面板、木條和方木構成。竹膠面板板厚15mm，直接鋪設在底板橫向分布受力木條上，竹膠板與木條采用鐵釘固定。木條橫向布置，尺寸6x8cm，采用統(tǒng)一標準間距20cm。木方順橋向布置，尺寸10x

13、10cm，標準間距90cm，局部加密至60cm，與碗口腳立桿間距一致。圖12模板布置 支架預壓及預拱度設置.1 支架檢查支架搭設完成后，對支架平面位置、頂面高程及預設沉降值等進行全面復核，并對支架安裝的牢固性、整體性及安全性進行全面檢查和驗收，檢查支架搭設、安裝、受力的整體性、均勻性，保證支架的整體強度和剛度，確保支架在施工過程中的安全可靠，具體檢查項目及內容為：（1）支架搭設是否按要求的平面尺寸，各桿件尺寸及間距是否按設計要求；（2）支架基礎是否堅實、平穩(wěn)、牢固，可調托撐底板是否與基礎連接密貼，保證支架及各桿件受力的整體均勻性；（3）支架各桿件是否連接牢固，斜桿、剪刀撐是否按要求進行設置;（

14、4）支架頂縱、橫梁及模板之間應密貼并連接為整體；（5）支架周圍隔離、警戒措施是否齊備，施工專用上下通道及安全防落網(wǎng)是否設置完全，保證施工安全無事故；（6）支架周圍上下通道是否規(guī)范，必須確保夜間施工安全；（7）現(xiàn)場施工人員已接受安全教育培訓并通過考核。.2 支架預壓支架搭設完成經(jīng)檢查合格后方可進行加載試壓實驗，以獲取支架的非彈性變形和地基沉降等數(shù)據(jù)，為立模標高提供依據(jù)，同時可檢驗支架結構的承載能力，從而確?；炷亮后w的澆筑質量和安全。加載材料使用庫存鋼筋（也可用砂袋或預制構件）,加載時按分級加載進行，每級持荷時間不少于12h。 .3 加載方式考慮施工安全及設計要求，預壓重量為箱梁自重的120%，

15、并按預壓重量的60%、80%、100%分3級進行加載，單跨自重為848.6t，3級預壓荷載值分別為611t、814t、1018t。加載時注意加載重量的大小和加荷速率，使其與地基的強度增長相適應，待地基在荷載作用下，達到一定固結度后，特別是在加載后期，更要嚴格控制加載速率，防止因整體或局部加載量過大、過快而使地基發(fā)生剪切破壞。同時盡可能使預壓的加載順序與實際施工混凝土澆筑順序一致。因為翼板本身重量較輕，可根據(jù)實測的預壓效果，對翼板的預拱度作相應的調整。預壓方法：用鋼筋堆載，預壓前鋼筋應過磅。將分塊梁截面段，采用等量荷載換算的方法確定加載位置和加載大小。由于箱梁分兩次澆注；先澆注底板和部分腹板，安

16、裝內頂模、綁扎頂板鋼筋后再澆注頂板，所以加載按截面面積進行等量荷載計算。.4 監(jiān)測點布置為了加載后掌握地基和支架的變形情況，需要在預壓前先布好沉降觀測點。沉降觀測點設在兩個層面：下層在鋼支撐擴大基礎上，上層在箱梁底模板上(圖-1)。下層按每個鋼支撐擴大基礎布置一個測點；上層依據(jù)鋼支撐的跨度布置形式，順橋向分別在鋼支撐主跨跨中及支座處布設，橫橋向則在中腹板和2個外腹板處布點(圖5.2.5-2)，從而形成一個立體觀測網(wǎng)。圖13 支架沉降觀測點橫斷面布置圖 圖14 支架沉降觀測點縱斷面布置圖.5 支架沉降監(jiān)測記錄與計算預壓采用三等水準測量，每天安排專人負責進行沉降觀測，并做好沉降觀測記錄。（1）預壓

17、荷載施加前，監(jiān)測并記錄各監(jiān)測點初始標高，在首次加載前先觀測一次，作為起始觀測值，以后每加載完畢觀測一次，全部加載完畢，每2小時觀測一次，一天之后每6小時觀測一次，若每次觀測每點下沉量均不超過1mm,即認為支架已經(jīng)穩(wěn)定。然后根據(jù)觀測值繪制出支座預壓變化（時間-下沉量）關系曲線。（2）每級荷載施加完成后，應先停止下一級加載，并應每間隔12h對支架沉降量進行一次監(jiān)測，當各監(jiān)測點12h的沉降量平均值小于2mm時，可進行下一級加載。（3）全部預壓荷載施加完畢后，每間隔24h應監(jiān)測一次，并記錄各監(jiān)測點標高、計算沉降量，當各監(jiān)測點最初24h的沉降量平均值小于1mm或各監(jiān)測點最初72h的沉降量平均值小于5mm

18、時，則支架預壓合格。（4）對支架的代表區(qū)域預壓監(jiān)測過程中，當沉降量超出規(guī)定允許的范圍時，應查明原因后對同類支架全部進行處理，處理后的支架應重新選擇代表性區(qū)域進行預壓，達到合格為止。.6 預壓時間和卸載自加載完畢，確認支架已經(jīng)穩(wěn)定，即可卸載。卸載順序與加載順序相反，原則是后加載先卸，先加后卸。分級分批卸載。同時在卸載過程中，每批卸載后都應再次觀測一次支架變化，并繪制出支架卸載（時間-回彈）變化關系曲線。.7 預拱度設置卸載過程可一次性卸載，并沿混凝土結構縱橫向對稱進行，全部卸載6h后進行觀測，卸載完成后記錄觀測值以便計算支架及地基綜合變形，根據(jù)觀測記錄，整理出預壓沉降結果，根據(jù)支架變形值設置預拱

19、度，并通過調整碗扣支架頂托的標高來控制箱梁底板和翼板的沉降值，檢查無誤后，即進入下一步工序。在卸載全部完畢后，在支架頂面上予以調整支架標高，消除非彈性變形，預留彈性變形上拱度。綜合考慮支架預壓所得的數(shù)據(jù)，對支架彈性變形(根據(jù)測量結果分析,貝雷梁彈性變形小于20mm)、非彈性變形(根據(jù)測量結果分析,非彈性變形小于5mm)進行分析，同時根據(jù)分析結果指導后面梁體段箱梁施工,同時預拱度設置還應包含設計圖紙給定的梁體本身預拱度設計值(根據(jù)預壓成果分析,后續(xù)箱梁施工中預拱度最大按照25mm進行考慮,根據(jù)斷面所在的位置按照二次拋物線函數(shù)進行合理分配)。圖15 支架預壓 鋼筋及預應力管道安裝.1 鋼筋安裝鋼筋

20、在后場加工，然后運輸至現(xiàn)場利用塔吊進行吊裝,人工配合安裝。鋼筋安裝根據(jù)混凝土澆注次數(shù)及工藝需要，分兩次進行安裝，一次安裝底板及部分腹板鋼筋，第二次綁扎剩余腹板及頂板鋼筋。.2 預應力管道及預應力筋安裝縱向預應力管道均采用圓塑料波紋管，波紋管按設計圖定制，且具有一定的強度，在搬運和澆筑混凝土過程中不損壞、不變形、不漏漿。鋼束管道位置用定位鋼筋固定，定位鋼筋牢固焊接在鋼筋骨架上，同時應注意主筋避免采用點焊。如管道位置與骨架鋼筋相干擾，保證管道位置不變，將鋼筋稍加移動。錨具墊板及喇叭管尺寸要正確，喇叭管的中心線要與錨具墊板嚴格垂直，喇叭管和波紋管的銜接要平順，不得漏漿、并杜絕堵孔道。波紋管接頭要連接

21、牢固，縱向波紋管道一次安裝到位，在接縫左右各10長度范圍內纏一層黑膠布，在黑膠布上包三層塑料薄膜，再纏一層膠布，并用20#鐵絲捆綁數(shù)道，以防漏漿。預應力管道安裝完成后進行預應力筋安裝。圖16 普通鋼筋及預應力管道安裝4.3.7 混凝土施工 梁體混凝土為C50混凝土，汽車泵泵送直接入模?；炷帘盟驮O備的選擇與布置：根據(jù)施工現(xiàn)場地形條件綜合考慮選用泵車或拖泵?；炷凉嘧⒑驼駬v：第一次澆注梁體內腹板上倒角位置，第二次澆注剩余部分混凝土。澆注時先底板、再腹板，最后頂板的澆注順序進行(圖-1)，澆注過程中制作與梁體同條件養(yǎng)護的試件，并詳細標記試件所代表的梁體部位。注:1/3腹板 底板中部 腹板 頂板及翼

22、板 圖17 箱梁澆筑作業(yè)順序圖混凝土澆筑作業(yè)注意事項： 圖18 箱梁混凝土澆筑作業(yè)混凝土澆筑作業(yè)注意事項：混凝土澆注要連續(xù)進行?；炷寥肽r避免大量混凝土集中沖擊鋼筋和預應力管道，以防管道偏位、斷裂。混凝土振搗宜采用70型插入式高頻振搗器為主，50型振搗器為輔，預應力管道密集處采用30型振搗器，并盡量避免振搗棒與預應力管道、錨墊板接觸，防止管道破裂或錨墊板偏位。各次混凝土的間隔澆注時間宜控制在7d內，同時托架應采取措施，減少托架對縱向墩間混凝土的收縮約束。箱梁的梁端錨墊板的螺旋筋位置應加強振搗，可在大直徑振搗棒搗固完成后由小振搗棒二次振搗?；炷凉嘧r必須有備用設備，防止設備故障造成混凝土灌注中斷而出現(xiàn)冷接縫?；炷翝沧⒅炼枕攦蓚葧r，宜采用對稱澆注，防止墩身偏心受力?；炷凉嘧⑦^程中隨時監(jiān)測底板標高，當實測標高低于設計標高超過10mm時進行調整。混凝土的養(yǎng)護：根據(jù)施工現(xiàn)場自然條件，混凝土的養(yǎng)護采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護,灑水次數(shù)根據(jù)能保持混凝土處于濕潤的狀態(tài)來決定?；炷翝菜B(yǎng)護時間符合規(guī)范有關規(guī)定。4.3.8 預應力筋張拉及灌漿箱梁共設兩種預應力筋，即縱向預應力束及橫向預應力束，根據(jù)設計圖紙的要求，混凝土強度必須達到設計強度95%方能張拉鋼束，張拉鋼束采用張拉力和伸長量雙控，以張拉噸位為主。張拉后宜在24小時內