窄幅小半径连续箱梁支架搭设的安全监理控制

杨建伟

（河南建达工程建设监理公司， 河南 郑州 450002）

1 工程概况

郑州北三环快速路某全互通立交桥为钢筋混凝土连续箱梁结构。全桥共计 62 联箱梁，主线桥长 3 633 m、宽 12 m～22 m、最大跨距 35 m；匝道桥长 2 881 m、宽 8 m～9 m、最大跨距 32 m；其中 A、B 匝道共 8 联为 1.5 m 高非预应力现浇钢筋混凝土箱梁，其余均为 1.8 m 高预应力现浇钢筋混凝土箱梁；桥梁结构混凝土总浇筑量超过 15 万 m3。

现场地质为黄河冲积平原，地勘报告显示自然地面以下0～12.5 m 存在厚度不均匀的杂填土，地表存在河道、鱼塘、杂填土(生活垃圾、建筑垃圾)及流砂，现场需换填土方量达23 万 m3。A、B 匝道平曲线半径 45 m，小于规范要求≥65 m的标准，箱梁底模正投影宽度 4.3 m，单侧翼缘板悬挑长度1.9 m，梁底相对高度 5.8 m～15.95 m，桥面纵坡 3.85%，横坡1.5%。支架基础处理复杂，支架搭设、模板拼装难度大，安全风险大。

2 方案设计

(1)箱梁支架采用碗扣式钢管脚手架，即由立杆、横杆、剪刀撑、扫地杆、顶托和底座组成的满堂支撑架体系。钢管为 φ48×3.5 mm、Q235 材质，立杆步距 1.2 m，立杆横桥距0.6 m、纵桥距 0.9 m。立杆上下分别装设顶托和底座，底座直接支在混凝土垫层上，沿顶托顺桥向铺设 150 mm×100 mm方木，底模背肋为 100 mm×100 mm 方木 、间距 200 mm，底模采用 δ=18 mm 厚竹胶板；腹板、翼板部位采用 φ48 mm×3.5 mm 钢管加工成弧形钢管架，上铺设 100×50 mm 方木、间距 150 mm 做为侧模的背肋，侧模采用 δ=8 mm 厚柔性竹胶板；架体剪刀撑连续设置，分纵、横(间距 4.8 m)和水平(间距 4.5 m)三相，交角 45º～60º；支架垫层自架体正投影线外扩 1 m，浇筑 150 mm 厚 C20 混凝土，横向坡度 1.5%，沿垫层边缘设置排水沟。

(2)方案论证与审批。按照《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质 [2009]87 号)中的要求，“搭设高度超过 8 m、搭设跨度超过 18 m”的模板支撑体系，方案必须进行专家论证。通过专家论证，对方案提出以下补充意见：①主线桥、C、D、F、G 匝道按照设计方案可行；②现场土方换填量比较大，应重点控制回填土的压实度，满足方案计算中支架基础地基承载力取值要求(192 kMP)；③支架垫层混凝土厚度建议增加到 200 mm 厚；④箱梁腹板侧模在浇筑混凝土过程中，承受侧压力较大，除采取必要的顶撑外，还应设置防止立杆外倾的内向拉杆，且支架每侧应在方案设计基础上向外增加一排立杆；⑤A、B 匝道平曲线半径 45 m、正投影宽度 8 m(含双侧翼缘板悬挑长度)，支架搭设高度最大15.95 m，设计采用非预应力箱梁，单位投影面积结构自重比其他箱梁增加近 30%，应充分考虑施工过程中风荷载和施工活荷载的影响，须进行侧向抗风压验算和架体稳定性验算(抗倾覆)。

(3)针对专家论证会意见，督促施工单位验算和修改支架方案：①将 A、B 匝道每跨支架由 3 个组成单元调整为 5 个，单元之间用 3 m 长钢管分别与两侧相邻四根立杆扣接，步距1.2 m；②A、B 匝道箱梁腹板、中(端)横梁下顺桥向立杆间距，由原设计 0.9 m 改为 0.6 m；③支架与墩柱之间增加钢管抱箍，水平间距不大于 4.5 m 且不少于 3 道；④横桥向立杆由原设计 14 根增加到 16 根；⑤翼缘板悬挑外缘增加斜向内撑杆，角度≯60º，间距 0.6 m～0.9 m；⑥架体两侧每隔 6 m 搭设 60º 斜抛撑，抛撑上下两端 1.0 m 处使用钢管连接；⑦支架垫层混凝土厚度改为 200 mm 厚，强度等级不变。

(4)审查修改后的支架搭设专项方案。经复核方案、计算书签字盖章手续，总监批准后监督施工单位实施。

3 支架搭设过程中的监理控制

3.1 架体材料、构配件的控制

(1)进场架体材料和构配件的厂家及规格应保持前后统一性，以保证各种构配件安装的匹配性。

(2)架体材料和构配件必须具备产品合格证、材质证明文件及法定检测单位出具的型式检验报告。

(3)实测钢管壁厚、扣件单重、顶撑与底座钢板厚度必须符合规范要求；各类构配件表面完好无裂纹、无锈蚀。

(4)架体材料和构配件应按品种、规格分别存放和使用；周转过程中，应及时分拣、维修残次构配件。

3.2 地基处理的监理控制

(1)对于原有种植土、河道和鱼塘的淤泥质土、生活垃圾、建筑垃圾等杂填土，必须经过统一清挖、换填和碾压，满足方案设计 93% 的压实度要求。实施中重点控制换填清理范围、分层碾压厚度和碾压遍数，并按批量进行现场环刀取样进行压实度检测。

(2)对于局部含水量较大的土基以及碾压后呈现“弹簧状”的土基，必须监督施工单位翻晒或掺加一定量的生石灰进行干燥处理，并及时进行碾压。

(3)混凝土垫层必须振捣密实、表面平整、坡度一致，厚度符合设计要求。

3.3 基础承载力现场检测控制

方案计算书中单根立杆承受荷载 Fmax=35.35 kN、支架传递到基础的轴心力为 128.39 kPa，安全保证系数取 1.5，经计算地基承载力=192 kPa。根据本工程地勘报告所示土的类别、现场回填方法及便宜程度，决定采取轻型静力触探的方法检测地基承载力，对换填后 0.9 m 以内的地基土按 3 个断面(0～0.3、0.3～0.6、0.6～0.9)分别计取锤击次数，运用公式R=8×N－20 计算；当各断面锤击次数≥27 次时，承载力满足要求，检测频率≮1 点/10 m2。

3.4 支架搭设过程的监理控制

(1)监督安全技术交底。施工单位在作业前，必须对操作工人进行安全和技术交底。“安全”在这里专指工人作业时必须遵守的安全操作规程、现场安全生产环境与个体防护教育的宣教。“技术”在这里指本项目支架方案中要求的各项工艺要求和操作标准，例如支架平面布置，杆件的跨距、步距，剪刀撑、拉撑、抱箍的布置方式与间距，顶撑、底座丝杆伸出量，脊梁、背肋的铺装间距；强调重点部位支架(如中横梁、腹板、翼缘板)及其节点工法；明确质量、安全保证体系、报验程序及奖罚措施；监督被交底人向交底人签署书面交底文件。通过安全技术交底，要在技术上达到明确标准、强调重点，思想上提高认识、消除恶习，杜绝安全事故的发生。

①首层验收：支架控制线(中心线和边线)、架体单元划分、架体构造外形、杆件步距与跨距。验收标准：腹板、中(端)横梁等荷载集中区域立杆跨距与方案一致；架体结构和任何 4 根小横杆组成的四边形均为矩形；底座丝杆伸出量≯150 mm，首层小横杆高度且≯550 mm；单元支架周边立杆350 mm 处设置 1 道扫地杆；相邻立杆接头区域≮600 mm 且不得在同一步内接头。

②碗口节点：杆件(配件)有无缺失、是否插接入位、碗扣的紧固程度。

③立杆自由端：上层水平杆至顶撑底长度≯700 mm，顶撑丝杆伸出量≯300 mm，旋转螺母紧固。

④剪刀撑：纵桥向、横桥向、水平三相设置，间距≯4.5 m，其中支架外侧剪刀撑须连续设置；最上和最下层剪刀撑应处于最外层水平杆内缘；剪刀撑角度控制在 45º～60º，搭接处扣接方法符合技术规程要求。

⑤腹板顶撑：检查顶撑、背肋、垫木间距和牢固程度，重点检查传力拉杆的角度(60º)、长度(6 m)和扣接位置(与立杆在碗扣节点上下 150 mm 范围内扣接)。

⑥单元架体连接：水平连杆间距同支架步距，与立杆在碗扣节点上下 150 mm 范围内扣接。

⑦监督检查预压后的支架加固及预拱度调校。

3.5 支架预压的监理控制

支架搭设完成后，应进行配载预压，消除支架基础以及架体杆件与模板之间的非弹性变形，测算架体弹性变形量，检验架体的强度和稳定性。

(1)组织各方全方位验收支架，复核变形观测点设置；

考虑自重、跨中车轮荷载、预应力三者共同作用时的剪力滞系数沿跨径分布如图11所示，仍取预应力度为1时，也就是预应力恰好平衡掉由活载和自重产生的跨中截面底板的拉应力，此时，剪力滞系数沿纵向分布又发生了变化，变得较为均匀，且跨中截面的最大剪力滞系数变为1.2左右。对于跨径较大的箱梁桥时，总重所占的比重更大，采用全预应力减小剪力滞系数的效果更好，相对于短跨径而言，效益更好。

(2)复核预压配载总质量。预压配载总质量为桥体结构荷载与施工荷载的 1.2 倍；计算三阶段加载荷载控制量即0～50%、50%～100%、100%～120% 的数值；

(3)采用袋装细砂作为预压配载，复测砂袋单重，核对各阶段预压沙袋数量；

(4)预压加载必须对称均匀加载，弧线起坡段箱梁底模应采取加钉木条等临时防滑措施；

(5)对加载进行全过程监控，观测和记录加载前与各级加载后的架体变形量；

(6)预压过程中，要及时了解气象信息，阴雨天气应对沙袋进行遮盖，避免沙袋吸水后荷载超重造成架体坍塌。

4 使用与拆除支架中的监理控制

4.1 箱梁施工期间对支架的控制

(1)外排立杆悬挂安全警示标志，施工便道与支架安全距离＞3 m；

(2)机物料吊装作业必须轻吊轻放，听从司索指挥；

(3)作业面机物料需分散堆放，严禁在翼缘板上部堆放成捆钢筋、模板；

(4)施工用临时电缆线路严禁直接张挂在架体之上；

(5)箱梁浇筑混凝土时应从一端左右两侧均匀放料，严禁先浇筑弧内侧腹板混凝土；

(6)雨天及混凝土养护后，应及时排走垫层积水。

4.2 支架拆除中的监理控制

(1)复核梁体混凝土龄期及同条件试块强度试验报告，现场抽测回弹梁体混凝土强度，均达到设计要求时方可批准进行架体拆除；

(2)拆架区域封闭禁行，设置安全警示标志并派专人值守；

(3)清理架体上留存的材料、杂物，拆除临时固定在架体上的所有器具、线缆；

(4)各跨支架的拆除应从高到低、由外向内、从上至下，并遵循“先搭后拆、后搭先拆、一步一清”原则进行；

(5)剪刀撑、抱箍、内斜撑、外抛撑必须随架体逐层拆除；

(6)拆除的杆件应成捆采用机械吊运或人工传递到地面，严禁直接抛掷或整体推倒。

(7)相邻跨支架的拆除，应留足安全距离。

5 关键环节解析

碗扣式脚手架强调的是整体受力，立杆采用承插连接，横杆同立杆靠碗口连接。每个碗扣都是一个受力中心，其具有抗弯、抗剪、抗扭的力学性能。每个碗口节点的框架平面内，立杆与小横杆端部弧形楔块紧密、牢固地铰接在一起，类似于网架结构的球型节点，一个个排列有序、错落有致的碗扣节点组成了无数个立方体。因此结构稳固可靠，承载力大，相对于普通扣减式钢管脚手架承载力提高约 15%。笔者所介绍的 A、B 匝道箱梁支架，为保证其整体性和稳定性，搭设完成的架体应该是立方体结构。无论从纵、横、竖哪个面看都应该是面积不同的矩形，而不是一般意义上的四边形。因此，首先要解决好支架内外弧差大的问题，需将每跨支架分成 5 个独立的单元架体，沿弧线排列搭设，然后将各单元架体连接成一个整体；其次，要解决好因跨度大、架体高、梁底正投影面积小、以及在桥面纵横坡度变化频繁等因素的影响下架体稳定性不足的问题，需增加抱箍、内斜撑、外抛撑等构造措施；再次，要加大关键节点的检查频率，提高碗口节点安装的合格率；最后，要控制好施工中各种荷载的均匀加载，避免突发事件。

6 结 语

项目监理部在对该工程箱梁支架的搭设、使用和拆除过程中，从窄幅、小半径、变坡、高支架、大跨度等关键点切入，详细分析箱梁支架搭设中存在的技术难点和安全风险，提出合理化建议和改进措施。在箱梁支架搭设过程中，严格按照监理规范的要求实施事前、事中和事后控制，且重点强调事前预控和事中监督，有效地杜绝了各种安全事故的发生，履行了监理在工程施工中的安全监督责任。

[1]JGJ 166—2008,建筑施工碗扣式脚手架安全技术规程[S].

[1]JTG/T F50—2011,公路桥涵施工技术规范[S].

[1]JGJ/T 194—2009,钢管满堂支架预压技术规程[S].

[1]周建强.碗扣式脚手架支撑体系研究与应用[D].重庆：重庆交通大学,2010.