论满堂脚手架在现浇梁施工中的应用

罗连成

(中铁隧道集团二处有限公司)

论满堂脚手架在现浇梁施工中的应用

罗连成

(中铁隧道集团二处有限公司)

介绍桥梁施工中现浇箱粱的支架选用、主要施工注意事项、计算要点及施工工艺。

桥梁;现浇箱梁;施工

1 工程概况

YK26+210仕望河大桥全桥布置为4×20 m+3×20 m预应力混凝土现浇变截面连续箱梁。桥梁的上部结构采用单箱四室断面箱梁，梁高1.2 m，顶板厚为22 cm，底板在每一跨的厚中间段是20 cm厚，两端是40 cm厚，腹板厚60 cm，设纵向预应力。

2 施工工艺流程

现浇梁施工采用就地搭设满堂支架，分段绑扎钢筋，分段、分层浇筑混凝土，其施工工艺流程如下:

地基处理→搭设支架→底模、侧模加工及安装→堆载预压→绑扎钢筋(底、腹板、横梁)→安装内模→绑扎顶板钢筋→浇筑混凝土→预应力张拉→拆除模板和支架。

2.1 地基处理

将原地面泥土碎渣等软弱地层进行清理，在其上铺厚50 cm的石渣并压实，铺厚10 cm的石粉进行整平形成双向横坡，便于排水。在石粉上再铺一层塑料布进行防水处理，并在地基两边预留纵向排水沟。

(1)地基承载力验算过程

把基础认定为刚性基础，验算上述方案是否满足要求;其验算过程如下:

①基础顶面平均附加应力

上部荷载包括支撑体系重量、上部箱梁钢筋混凝土重量、施工人员和机具行走运输或堆放荷载及振捣混凝土产生的荷载等。根据本桥的结构特征，取断面最大的第七跨为标准进行验算，主梁每延米自重按宽度22.661 m计算。

a主梁每延米自重+拟定的模板、支架自重+施工静荷载+混凝土浇筑的冲击力，则:

ρ静+ ρ动=29.17 kN/m2×23.4 m=682.6 kN/m

b每延米基础顶面荷载

N=k1× k2(ρ动+ρ静)=1.1 ×1.5 ×682.6=1 126.29 kN

其中:k1为不均匀系数，取为1.1;k2为安全系数为1.5。

②基础底面附加应力计算

基础认为是刚性，扩散角为θ=45°，则基础的受力计算宽度

b=23.4+0.6 ×tan45°×2=24.6 m

基顶压力视为均匀扩散;

每延米洞渣 G=23.4×0.6×2 500×10÷1 000=357.9 kN/m(洞渣的密度取2 500 kg/m3)

因此，基础底面附加应力为:

ρ0=(N+G)/A=(1 126.29 kN/延米 ×1 m+357.9 kN/延米×1 m)÷24.6=60.33 kPa＜fk

式中:N为每延米基顶面压力;G为每延米回填的土石方自重;A为每延米地基受力面积;fk为地基承载力标准值，砂砾层取600 kPa。

根据以上验算，地基处理方案满足施工要求。

2.2 搭设支架

支架采用满堂式Ф 48 mm碗扣支架作为连续箱梁施工的支撑。支架纵向(顺桥向)排距选择0.6 m，横向碗扣支架间距0.9 m，层间距为1.2 m。要在支柱下面铺垫15 cm×10 cm的方木。

(1)支架方案的验算

①现浇预应力连续梁体的自重:按钢筋混凝土的容重r=26 kN/m3及其体积确定。

②满堂支架的自重:只考虑现浇梁的桥墩最高高度，取11.0 m的高度进行考虑，其计算方法如下:

搭设满堂碗扣支架现浇连续梁时，其主要荷载有以下几种:

支架、支承架及模板荷载:

碗扣支架立杆顺桥向距离按60 cm布设，横桥向按90 cm布设，按11.0 m高计算，每一层均设水平横杆和纵向连接杆(以20 m跨径为例计算)°

a支架计算

顺桥向排数20÷0.6+1=34排

横桥向列数 27列，26 ×0.9=23.4＞22.661 满足要求

总数量为:34×26=884副

根据墩高及实际地面标高，除去底托、顶托、模板、方木等可摆放9层支架(底托+顶托+模板+方木=1.15 m)°共为:884×9=7 956副

所有支架的质量:16×7 956=127 296 kg(每延米碗扣支架质量为16 kg)°

产生的力:P碗扣架=144 704×10÷1 000=1 273 kN

b连接杆计算

顺桥向:20×27=540 m

横桥向:23.4×34=796 m

按10层对应11层连接碗扣支架计算

所有连接钢管的质量:(540+796)×11×3.97=58 343.12 kg(每米连接杆质量为 3.97 kg)°

产生的力:P连接钢管=58 343.12×10÷1 000=583.43 kN

c顶托计算

托撑采用可调范围为0～500 mm，每根重量为6.45 kg

所有托撑质量:884×2×6.75=11 934 kg

产生的力:P顶托=11 934×10÷1 000=119.34 kN

d方木计算

第一层方木采用10 cm×15 cm，第二层方木采用10 cm×10 cm

第一层:8 kN/m3×0.10 m ×0.15 m ×20 m ×27列 =64.8 kN(沿顺桥向放在顶托上的方木)

第二层:20÷0.3=67排

8 kN/m3×0.1 m ×0.1 ×23.4 × 67=125.42 kN(横桥向放在第一层方木上)

方木产生的力:P方木=64.8+125.42=190.22 N

e模板计算

覆膜竹胶合模板，模板厚18 mm，模板总面积1 567 m2

1 m2计算自重集度为0.14 kN/m2

拉杆、芯模支撑等按每平米10.4 kg计算

模板产生的力:P模板=(0.14+10.4×10÷1 000)×1 567=382.35 kN

支架与模板产生的力:

P1=1 273+583.43+119.34+190.22+383.35=2 548.34 kN

现浇混凝土自重产生的荷载:按有关规定采用26 kN/m3

混凝土的数量:310 m3，自重为:P2=310×26=8 060 kN

施工人员及设备荷载:P3按照有关规定采用2.5 kN/m2。

振捣混凝土产生的荷载:P4按有关规定采用2 kN/m2

倾倒混凝土产生的荷载:P5按有关规定采用2 kN/m2

每平方米总荷载:

P=(P1+P2)÷(20 ×23.4)+P4+P5+P6=(2 548.34+8 060)÷468+2.5+2+2=29.17 kN/m2

荷载主要是通过支架、枕木传递到地基上，下面检算支架对地基的要求:

每根竖杆底所承受的力:

29.17 ÷［884 ÷(20 ×23.4)］=15.44 kN

每根竖杆与地面接触的面积为:0.15 m×0.6 m(保守计算)

故要求的地基承载力为:15.44 ÷0.09=171.6 kN/m2=171.6 kPa

基底的容许承载力＞700 kPa，因此本方案可行。

3 预压

3.1加载

现浇箱梁支架必须进行预压，压重为梁重的100%。支架预压时因考虑到堆载的物品和施工过程中工人的操作误差等因素，则取1.1的不均匀系数。

每跨用防水板横桥向分为4个隔断，纵桥向分2个隔断，共计8个仓，仓内加水作预压材料。每个仓内水的高度按梁体自重分布曲线图变化取值，从而使预压荷载的分布与梁体荷载的分布相吻合。

3.2 监测点布设

在堆载区设置系统测量点，其分布跨中、1/4处、1/8处、每跨两端，每个断面的底板边线、底板1/4处、底板中线处各布置一个监测点，同时相应地在地基础上设置监测点，在支架基础上对应地再布设观测点。

3.3 监测方法

预压期间进行不少于每天三次的沉降观测，预压时间直至连续三次观测值无变化后，支架沉降稳定，随即卸载，应均匀卸载，卸载完成后，必须进行第二次预拱度控制测量，对底模进行高程精测，接缝必须重新处理，保证底模高程、线形与计算基本吻合。一般认定连续三天沉降不超过3 mm，即沉降已稳定。

4 模板的加工与安装

为使梁底部光滑美观，侧膜和底模均采用1.2 m×2.4 m×18 mm厚的大块覆模竹胶板，端模采用制作整块定型模板。内模采用12 mm厚覆膜竹胶板进行制作。

5 钢筋加工与安装

工艺流程:作业准备→钢筋配料→钢筋下料→钢筋加工→标识→钢筋底板第一层、腹板钢筋和中横梁主筋绑扎→定位腹板预应力钢绞线→绑扎底板第二层钢筋和中横梁箍筋钢→安装内模→绑扎翼缘板底层钢筋→绑扎顶板底层钢筋→定位顶板预应力钢绞线→绑扎顶板和翼缘板顶层钢筋→浇筑混凝土。

6 混凝土浇筑浇筑顺序和方法

每一联混凝土由下坡端往上坡端浇筑，每孔浇筑应从跨中向两端进行，以减少由于支架下沉及混凝土收缩、徐变对结构在施工阶段产生较大影响。水平分层一次浇筑完成时，第一次浇筑底板、腹板混凝土，在腹板混凝土初凝前第二次浇筑顶板混凝土，并对腹板混凝土进行二次振捣。运输采用罐车，浇筑时用混凝土泵车泵送浇筑混凝土。

7 预应力钢绞线

7.1 波纹管安装

预应力管道采用内径90 mm和内径55 mm塑料波纹管。波纹管在安装前应截取2～3 m进行灌水试验，检查有无渗漏现象，合格后方可使用。波纹管安装严格按照设计要求布设，用“井”字形定位筋点焊在主筋上，定位筋基本间距直线段不大于1 m，曲线段不大于0.5 m。

7.2 预应力钢绞线的施工

桥梁混凝土经试验强度达到设计强度的95%，且混凝土龄期不小于10 d时，方可进行腹板预应力筋的张拉。腹板钢束的张拉顺序:N2→N3→N1，左右腹板束对称张拉。

(1)钢绞线的下料加工

经检验合格后的钢绞线方能下料加工，下料长度按照设计图弯道曲线要素计算确定，并考虑锚夹具、千斤顶及预留工作长度。

(2)钢绞线的穿束

穿束方法:将钢绞线束紧卡在推销和小钢管之间，钢管外径应比波纹管内径小5～10 mm，先将引线(单根钢绞线或φ10的钢筋)穿入孔道，在另一端拉出，既完成穿束工作。

7.3 张拉机具

设计腹板束OVM-17张拉控制力为329.6 t，张拉采用YCW400B千斤顶，配50 MPa油泵;顶底板采用YCW150B千斤顶，配合50 MPa油泵。

7.4 张拉过程

(1)张拉采用两端对称张拉，采用应力控制方法张拉，并以伸长值进行校核。量测伸长值时应考虑锚具及构件的压缩影响。控制张拉应力σcon=0.75fpk=1 395 MPa。在次记录一压力表读数和伸长量△2。

(2)按设计规定的编号及张拉顺序进行。预应力的张拉操作为:0→初应力(0.1 ～0.15σk，持荷 3 min，并量测引伸量 Δ1)→0.2σk→0.5σk→0.8σk→σcon(持荷2 min)锚固。

(3)千斤顶工作程序:安装工作锚→穿钢绞线至工作锚→千斤顶对中就位→张拉施加预应力→锚固→拆除千斤顶。

7.5 孔道压浆

张拉后在24 h内必须进行压浆，孔道压浆顺序为先下后上。

7.6 封锚

封端混凝土采用与梁体同标号混凝土，浇筑后，带模浇水养护。

8 混凝土养护

现浇箱梁顶板采用透水土工布覆盖养生，腹板、翼缘板采用喷淋水装置定时养生，箱室内采用存水养护，养护时间不少于7 d。

9 满堂脚手脚应用总结及建议

通过满堂脚手脚在本工程的应用，结合施工及观测资料分析，满堂脚手架设计承载力完全满足要求，同时由于预压采用水压施工节省了施工时间，确保了工期。

U445.7

C

1008-3383(2013)03-0083-02

2012-12-25

罗连成，男，四川广元人，助理工程师，研究方向:土木工程。