软基高墩现浇梁制式钢管支架法施工技术

李光林（济南铁路局，山东济南　250001）



软基高墩现浇梁制式钢管支架法施工技术

李光林
（济南铁路局，山东济南250001）

摘要基于青（岛）荣（城）城际铁路娄山特大桥现浇连续梁制式钢管支架法施工实践，结合软基地区高墩现浇梁施工工程特点，阐述制式钢管支架的设计、施工工艺和验算方法，形成了一套软基高墩现浇梁制式钢管支架法施工技术方案。该方案施工进度快，材料利用率高，可供类似高墩现浇梁施工借鉴。

关键词软基；高墩；现浇梁；制式钢管；支架法；施工技术

1　工程概况

青荣城际铁路娄山特大桥4×20 m连续梁跨越青荣青连铁路上行联络线，下部结构采用桩基、承台、门式墩形式，墩高23. 5 m。箱梁截面采用单箱单室、变截面斜腹板形式，箱底宽5. 64 m，梁面宽12. 2 m，箱梁腹板厚0. 45 m，顶底板厚0. 3 m，单孔梁质量676 t，采用支架法现浇施工。

2　施工方案

2. 1施工方案比选

现浇梁支架主要有满堂支架和梁柱式支架2种。满堂支架现浇施工法一般多用于简支梁桥或桥墩较低的中、小跨连续梁桥。其优点是搭设灵活，易于落架，装拆方便。但对于目前城际铁路跨越既有铁路的连续梁，由于梁体质量大、净空高（超过20 m），桥位一般位于软弱地基地段，采用满堂支架法施工存在以下缺点：①支架地基面积大，处理费用高；②支架高度超过20 m后满堂支架的整体稳定性较差，失稳风险大；③常规满堂支架钢管杆件承载能力有限，在大质量、大断面箱梁，高墩等工况施工存在安全风险；④施工期间桥下无法通行。

梁柱式支架的立柱材料有钢管、型钢、万能杆件等。其特点是：①支架立柱数量少，结构连接简单，施工速度快；②采用桩基或扩大基础，支架结构稳定，可适用于较大质量箱梁现浇，对墩身超过20 m的现浇梁具有明显优势；③能满足通车、通航要求。

钢管强度高，承压能力强，塑性好，便于焊接和加工成型。比较2种方法的优缺点，结合本工程软基、高墩、梁体质量大、有通车要求等特点综合比选，采用制式钢管支架法施工。

2. 2施工方案设计

为了保证结构稳定，梁柱式支架材料选择直径429 mm、厚度10 mm的钢管按标准规格加工（长4. 0，2. 5，2. 0，1. 5，1. 0 m）。钢管技术参数相同，规模化生产，制式加工，并可根据现场实际需要特制部分调节件。以4 m制式钢管为例，截取3 970 mm长钢管，上下各1个15 mm厚的钢板用作法兰盘，与钢管满焊并在每端设4个加肋板（50 mm×100 mm）。因墩身较高，为保证钢管支架的稳定性，对钢管焊接耳板（250 mm×600 mm），4个方向各1个，每2 m 1道。横联采用∠80 mm×8 mm角钢连接（标准长度2 270 mm），斜杆采用∠90 mm×8 mm角钢连接（标准长度2 780 mm），呈梅花形布置。结构构造见图1。

图1　结构构造（单位：mm）

支架布置：顺桥向设4排钢管，步距为8 m + 2 m + 8 m；横桥向设10根钢管，步距1. 3 m；一次分配梁采用I45a工字钢，二次分配梁采用贝雷梁，三次分配梁采用I25a型工字钢。支架立面见图2。

2. 3支架承载力验算

各类荷载取值：①梁体自荷载为6 760 kN；②临时结构恒载（包括支架、模板）按主结构的20％估算，为1 352 kN；③支撑部分箱梁顶面面积249 m2，施工人员及设备荷载标准值取均布活载1. 0 kN/m2，则人机活载为249 kN；④）浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值采用1. 0 kN/m2，则计算得混凝土浇筑冲击荷载为249 kN；⑤组合荷载经计算为10 432 kN，换算成线荷载为51. 1 kN/m。

由于支架为超静定结构，受力比较复杂，采用Civil 2006建模计算。计算得钢管截面应力为73. 1 MPa，＜210 MPa，满足设计要求。

图2　支架立面

3　施工技术

施工工艺流程见图3。主箱梁采用在钢管、工字钢搭设的支架上现浇的方法施工。箱梁一次整体浇筑。在浇筑箱梁混凝土前须进行支架加载预压，以消除地基及支架的非弹性变形。各施工步骤要点如下。

1）支架基础处理

清除地表泥土，并根据设计进行开挖，基础采用50 cm厚C30混凝土（长28. 5 m、宽1. 0 m），在浇筑前打设长28 m的C80预应力管桩，基础两侧5 m范围内加宽50 cm，采用双层配筋，钢筋直径16 mm（横向间距10 cm，层距80 cm）。

2）拼装制式钢管

考虑全线墩高情况，选用长4. 0，2. 5，2. 0，1. 5，1. 0 m的预制钢管，根据设计要求选择搭配；拼装预制钢管须提前在基础上做好预埋，做到精确无误。

3）铺设I45a工字钢垫梁

钢管拼装完毕后，在钢管顶加焊盖板，布设横桥向双拼I45a工字钢垫梁，工字钢与盖板焊接。垫梁顶面须水平。

4）铺设贝雷梁

采用单层双拼贝雷梁，摆放在制式钢管顶部垫梁上，与垫梁用U形卡卡紧，并保证制式钢管中心受力。根据梁型及腹板位置贝雷梁间距在1. 0～3. 0 m。

5）铺设I25a分配梁

贝雷梁上横桥向摆放I25a型工字钢分配梁，间距60 cm。两者之间采用U形卡连接。

图3　施工工艺流程

6）铺设2层木板

顶托上铺10 cm×10 cm方木，顺桥向布置，间距60 cm，与顶托位置一致。上层继续铺设第2层10 cm ×10 cm方木，横桥向布置，间距30 cm，腹板处加密（间距20 cm）。

7）安装底模和侧模

支架搭设完成后，用全站仪进行底模测量放样，根据放样结果调整底模。箱梁的底模采用黑色的2 cm厚木胶板拼装，模板间缝隙粘贴聚乙烯胶布，并用方木加固支撑。先进行底模的安装再进行侧模的安装。

8）预压支架

为保证施工安全并达到设计要求，应对支架进行预压使支架体系及地基基础充分变形并达到稳定。预压采用100 cm×100 cm×100 cm的C30混凝土预制块，从梁中心到两端根据设计荷载及梁体质量分布依次加载，加载过程为20％→40％→80％→100％→120％（卸载反向）。

9）绑扎钢筋、安装内模及预应力体系

先进行底板普通钢筋绑扎及竖向预应力钢筋梁底锚固端（包括垫板、锚固螺母及锚下螺旋筋）的安装，再进行腹板钢筋的绑扎、竖向波纹管及预应力钢筋的接长、腹板内纵向波纹管的安装，最后进行顶板普通钢筋的绑扎、顶板内纵向波纹管的安装、横向钢绞线及波纹管的安装。所有梁体预留孔处均增设相应的环状钢筋。桥梁泄水孔处钢筋可适当移动，并增设斜置的井字形钢筋进行加强。施工中为确保腹板、顶板、地板钢筋位置准确，应根据实际情况加强架立钢筋的设置，可采用增加架立钢筋数量或增设W形或矩形架立钢筋等措施。

10）混凝土生产

混凝土生产过程中应用了计算机综合监控系统，做到不合格材料无法进场，混凝土强度不达标则不得使用。

11）混凝土浇筑及养护

混凝土通过现场搅拌站供应，搅拌输送车运输，混凝土输送泵泵送入模，插入式振捣器捣固。混凝土浇筑应水平分层，从中间向两端浇筑。其浇筑顺序为：先浇筑底板，再浇筑腹板，最后浇筑顶板翼缘板。当混凝土自流高度＞2 m时，用溜槽或导管输送，同时注意加强捣固，不得存在空洞或漏振。第1层浇筑底板至底板倒角以上50 cm左右，第2层浇筑腹板至顶板倒角交界处，第3层浇筑顶板及翼缘板。

梁体混凝土浇筑完毕后及时洒水并铺设土工布养护，混凝土的养护质量直接影响到梁体混凝土强度，以及由于内外温差而引起的裂缝的发展。采用人工养护，并根据季节采取必要的保温措施。

12）预应力张拉、压浆

当梁体混凝土强度达到设计强度的95％、弹性模量达到设计要求、混凝土龄期＞10 d时方可进行张拉。张拉时的强度要求以现场同条件养护混凝土试块的试压报告为准。预应力分阶段一次张拉完成。预施应力两端同步、左右对称张拉，最大不平衡束不超过一束。张拉顺序为：先腹板束，后顶板束，从外侧到内侧左右对称进行。

为保证预应力管道在张拉后的压浆质量，确保浆体饱满、密实，采用了先进的真空灌浆施工工艺，管道采用镀锌高强金属波纹管。为保证梁体的耐久性，压浆材料采用经铁道部鉴定过的高性能无收缩防腐灌浆剂。

13）落架、拆除模板和支架

张拉压浆完成后即可进入拆除程序。首先拆除内模、侧模，降低碗扣架高度10 cm左右后拆除底模，然后依次拆除方木、木板、碗扣架、分配梁、贝雷梁、垫梁、制式钢管。拆除过程中要做好防护。

4　安全保障技术措施

①支架使用前须进行强度验算，满足施工要求后才能在上面支模。②做好地基处理，保证足够的支撑承载力，并安排专人验收。③为保证钢管支架能够满足受力要求，在支架搭设过程中，应保证立杆的竖直度，不能用腐蚀的或有破损的弯管作为制式钢管加工的材料。保持每一道剪刀撑前后、上下相连，避免剪刀撑在断面内出现空档。整个支架按要求设置纵横向水平连接杆件及剪刀撑，保证其稳定性。④使用中不得拆除任意杆件。⑤支架体系应做好临边防护，保证作业人员安全。

5　结语

结合本工程软基、高墩、梁体质量大、支架下要通车等特点，采用制式钢管与碗扣架相结合的施工方式，优化了满堂支架法对高墩施工的不足，改善了梁柱式支架难于落梁的缺点，充分利用材料的特性，不仅节省了材料成本，而且极大地提高了材料的利用率。

参考文献

［1］姚莉，孙莉，刘祚波.高墩柱现浇混凝土连续箱梁支架的选择和施工控制［J］.中国港湾建设，2008（2）：59-61.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ 130—2011建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社. 2011.

［3］中华人民共和国铁道部. TB 10203—2002铁路桥涵施工规范［S］.北京：中国铁道出版社，2002.

［4］周元元.跨河高墩边跨现浇段支架设计与计算［J］.石家庄铁道大学学报，2014，27（5）：84-86.

［5］中华人民共和国建设部. GB 50010—2002混凝土结构施工规范［S］.北京：中国计划出版社，2002.

［6］雷明昶.高墩现浇预应力连续箱梁施工技术［J］.铁道建筑技术，2011（增1）：88-92.

［7］孙坤.黄石特大桥连续箱梁支架法现浇施工技术［J］.铁道建筑，2008（10）：5-8.

［8］王爱国，杨少宏.预应力混凝土箱型连续梁支架法现浇施工技术［J］.铁道工程学报，2002（3）：83-87.

［9］秦树春，李长学.用支架法建造混凝土箱形连续梁［J］.铁道建筑，2000（11）：5-7.

［10］陈保忠.大跨度连续箱梁支架法现浇施工技术［J］.铁道标准设计，2009（9）：92-99.

［11］李闯，唐英，王兴猛，等.碗扣式钢管支架在转体施工桥梁中的应用［J］.铁道建筑，2013（9）：9-11.

［12］李自林，李明芳，刘志臣，等.铁路矮塔斜拉桥主梁现浇中贝雷梁支架承载力分析［J］.铁道建筑，2013（10）：12-14.

［13］戴祖生，罗锦鸿.软土地基预应力连续箱梁施工工艺［J］.公路与汽运，2004（4）：92-93.

［14］赵彦波.现浇预应力连续箱梁施工技术［J］.水科学与工程技术，2011（2）：242-243.

（责任审编李付军）

Construction Technology of Standard Steel Pipe Scaffolding Method of Cast-in-place Girder System for High Bridge Piers on Soft Foundation

LI Guanglin
（Jinan Railway Administration，Jinan Shandong 250001，China）

AbstractT he construction of cast-in-place continuous girder of Loushan super-large bridge on Qingdao -Rongcheng inter-city railway was introduced in this paper. T he standard steel pipe scaffolding method was used for construction. T he construction requirement and difficulties of cast-in-place girder on high pier with soft foundation were addressed. T he design，construction and calculation of standard steel pipe scaffolding were demonstrated，forming a comprehensive package of this construction program. T his programs contributes shorter construction time and efficient material usage，and it is suggested to be widely applied to the similar engineering construction.

Key wordsSoft foundation；High bridge pier；Cast-in-place girder；Standard steel pipe；Scaffolding；Construction technology

中图分类号U445. 46

文献标识码A

DOI:10. 3969 /j. issn. 1003-1995. 2016. 06. 12

文章编号：1003-1995（2016）06-0044-04

收稿日期：2016-03-11；修回日期：2016-04-23

作者简介：李光林（1963—），男，高级工程师。