浅谈交叉施工作业条件下盘扣式钢管满堂支架设计

文/谢秦湘 中铁二十五局集团第三工程有限公司 湖南长沙 410016

浅谈交叉施工作业条件下盘扣式钢管满堂支架设计

文/谢秦湘 中铁二十五局集团第三工程有限公司 湖南长沙 410016

本文依托贵阳市火车北站景观大道项目新阳关大桥的工程实例，根据施工现场交叉作业的实际情况，通过挡墙、桩基、换填等基础处理，采用满堂支架、梁式支架结合的支架布置，选用新型承插型盘扣式钢管脚手架支撑体系，针对性的选择合理的施工方法，并通过分析、设计、验算整理出一套完善的桥梁模板支架体系，具有一定的参考借鉴价值。

支架;盘扣式 ;脚手架;贝雷架;验算

1、工程概况

(1)贵阳市火车北站景观大道项目，道路标准宽度110m，道路左右幅宽度均为25m，全线中分带为60m宽景观绿化工程。新阳关大桥是该项目控制性工程，桥梁左右幅之间的中分带景观绿化工程底部为贵阳市轻轨一号线大关站。左幅桥全桥位于轻轨大关站南侧，里程为K0+679.8～K0+935.2，梁全长255.4m，桥面宽28.5m，全桥共四联；右幅桥全桥位于轻轨大关站北侧，里程为K0+721.8～K0+956.2，梁全长234.4m，全桥共三联。桥梁基础为桩基础，桥台为重力式U型桥台，桥墩为矩形墩，上部结构采用支架法现浇箱梁。由于轻轨大关站明挖基坑施工和景观大道桥梁施工在时间上同步，平面和立体上为交叉施工，给桥梁施工带来相当大的难度。

(2)桥梁左右幅之间的轻轨大关站站房采用明挖基础施工，开挖深度15m，为放坡开挖，其基坑开挖线全部侵入箱梁施工范围内，最多侵入8.5m。因此在桥梁支架施工时，在基坑范围内形成一个很大的临空面，部分箱梁位于基坑上方，无法直接进行支架搭设，必须进行特殊处理。

(3)施工区域地质情况复杂，基本为鱼塘回填而成，中部有小平坝河横穿，将施工区划分为两部分。其中，K0+680-K0+820段地势低洼，表层土质为3.5-7m淤泥质土，下部为中风化泥质白云岩；K0+820-K0+960段表层为9-12m杂填土，土质松散，含水量高，块石、碎石等硬质含量40%，下部为中风化泥质白云岩。根据地质勘查报告和桥梁桩基施工情况，该段属于岩溶强发育地质，岩石中有较多泥槽和溶洞。

2、连续梁支架总体方案

2.1 满堂支架布置

(1)支撑架体采用承插型盘扣式钢管脚手架，每四根立杆一组，采用竖向斜拉杆连接，组成稳定的几何不变体塔架结构，每组塔架间横向采用专用横杆锁定，合成一个整体，再采用普通扣件式钢管作为剪刀撑以保证架体整体稳定性和承载性能。

(2)盘扣式钢管支架布置：桥梁横向底板区立杆间距1.5m，腹板区立杆间距基本为0.9m，在桥梁中线处间距1.2m；纵向立杆箱室区间距均为1.5m，横梁区间距为0.9m；支架底部采用专用底托置于C30混凝土硬化的基础之上，支架顶部采用顶托，顶托上布设H75*150的热轧H型钢作为主龙骨（横桥向），再以间距25cm铺设高度为165mm的高强铝合金梁次龙骨（纵桥向），顶部再满铺15mm厚竹胶板作为箱梁底模。架体四周设置连续竖向剪刀撑，在架体底部和顶部设置水平剪刀撑，在桥墩和桥台附近，盘扣式支撑架体采用扣件式钢管和桥梁墩台形成有效连接，形成连墙抱柱，确保架体稳定。

(3)由于施工区域基底软土层较厚，因此支架基础的处理时确保支架稳定的关键因素。施工前清理软弱土层，进行1.5m的换填处理，换填采用级配碎石分层碾压密实，密实度达到95%。再浇筑30cm厚C30混凝土作为支架基础。

2.2 轻轨基坑临空面处理

2.2.1 挡墙处理

(1)桥梁0#台-7#墩由于轻轨基坑的开挖影响，造成箱梁现浇一部分处于平整地面，一部分处于基坑边坡上。为保证桥梁施工，必须进行特殊处理。根据现场踏勘，轻轨基坑边坡平台基本处于软弱土层和基岩交界处，因此如果能在平台

处施工一排挡墙，再进行台背回填和硬化，一方面可以保证边坡稳定，一方面可以形成平整、规则的施工作业面。如图1所示：

（图1）

(2)施工时，先清除挡墙位置的土方，再现有基坑边坡平台的基岩上顺桥梁方向（沿边坡方向）开凿挡墙基础，挡墙基础距离基坑边不小于3m。挡墙基础浇筑完毕后尽快施工挡墙，挡墙台后采用渗水性填料回填碾压密实。挡墙高度不宜大于6m，若第一级挡墙施工完毕后高度无法满足要求，则在该挡墙台后5m处施工第二级挡墙，第二级挡墙基础位于软弱土层上，应进行基础换填处理，且不易高于3m。挡墙施工完毕，回填碾压后，浇筑C30混凝土支架基础，然后再进行支架搭设。

2.2.2 贝雷梁支架

(1)桥梁左幅7墩-11#台处轻轨基坑边坡处为大关站出渣通道，因此边坡较陡达到3:1，此外该处杂填土较厚，达到12m深，因此无法直接靠挡墙作为防护。根据现场情况，采用一部分梁采用换

（图2）

填处理支架基础再搭设满堂支架，一部分梁采用贝雷梁梁式支架基础处理再搭设满堂支架，两部

分交界处采用3.5m高挡墙分隔挡土，挡墙基础位于杂填土层，采用换填1.5m级配碎石处理。如图3所示：

（图3）

(2)施工时首先沿轻轨边坡顺桥向设置9根桩基，桩基位于桥墩和桥梁跨中，桩径1.8m，桩基底部低于轻轨站房以下3m，顶部设置承台，用于摆放5排贝雷梁，贝雷梁采用支撑架连接，顶部横向采用I14工字钢作为分配梁，再搭设盘扣式满堂支架。

(3)在距离贝雷梁桩基以外3m处设置挡墙，挡墙采用C20混凝土，基础采用1.5m级配碎石换填处理，挡墙施工完毕后回填台背，碾压密实并对挡墙左边地面进行换填1.5m级配碎石，然后浇筑C30混凝土基础，再搭设盘扣式满堂支架。

3、满堂脚手架验算

3.1 架体各配件力学性能

3.2 一般断面模板、支架验算

3.2.1 箱梁腹板支架布置（空箱底部）

(1)混凝土厚度：0.45m+0.25m=0.7m。

(2)胶合板跨度：0.25m，次龙骨间距0.25m，次龙骨跨度1.5m，主龙骨跨度1.5m，主龙骨间距 1.5m。

3.2.2 胶合板计算

(1)底模采用δ＝15 mm的胶合板,按连续梁考虑,取单位长度(1.0m)板宽进行计算。

(2)按照三跨连续梁均布荷载进行计算，底模面板计算简图：

序号 材料规格 力学性能弹性模量 E = 7 * 1 0 4 N / m m 2抗弯强度设计值 f = 2 0 0 N / m m 2惯性距（I） 5 9 6 c m 4截面模量（W） 6 5 .6 c m 3 2竹胶合模板1 5 m m厚 弹性模量 E = 6 * 1 0 3 N / m m 2抗弯强度设计值 f = 1 3 N / m m 2 1 7 6 × 1 6 5 m m铝合金次龙骨梁3截面面积（A） 5 .7 4 * 1 0 2 m m 2每米长质量( k N) 0 .0 6立杆φ 6 0 .3 * 3 .2 5 m m Q 3 4 5每米长质量（k N） 0 .1 5弹性模量 E = 2 .1 * 1 0 5 N / m m 2惯性距（I） 6 7 9 c m 4截面模量（W） 9 0 .6 c m 3 4 7 5 × 1 5 0 m m H型钢主龙骨

(3)荷载组合

①钢筋砼荷载：0.7*1.0*26=18.2 kN・m

②模板自重：0.75KN/m 2*0.25=0.1875KN/ m

③胶合板（δ＝15 mm）截面参数及材料力学性能指标:

④抗弯强度设计值[σ0]=13N/mm 2

(4)承载力检算

a.强度MPa 强度满足要求。

b.刚度

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

刚度满足要求。

3.2.3 次龙骨单根76mm×165mm铝合金梁验算

次龙骨跨度1.5m，间距为0.25m,次龙骨采用铝合金梁，均布荷载的简支梁计算。

(1)荷载组合：次龙骨重量取值0.05 kN・m

(2)承载力计算：

①抗弯强度：

强度满足要求。

②刚度：按照连续梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

荷载: q=8.9 kN・m

刚度满足要求。

3.2.4 主龙骨验算

主龙骨采用高度为150mm的H型钢，跨度为150cm。按照均布荷载下简支梁计算。

(1)荷 载 组 合（H钢 梁 自 重 取 值 0.15 kN・m）

混凝土重量：0.7*1.5*26=27.3 kN・m

(2)抗弯强度

强度满足要求。

(3)刚度

按照连续梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

荷载:

刚度满足要求。

3.3 箱梁隔板位置的计算

3.3.1 支架布置

箱梁隔板的厚度为0.7m，该处的立杆横向间距为0.9m，纵向间距依然采用1.5m；胶合板采用15mm厚竹胶板，次龙骨间距0.2m，次龙骨跨度是1.5m，主龙骨的间距是1.5m，跨度是0.9m，箱梁隔板位置混凝土厚度为1.6m。

3.3.2 胶合板计算：

底模采用δ＝15 mm的胶合板,按连续梁考虑,取单位长度(1.0m)板宽进行计算。

(1)荷载组合:

①钢筋砼荷载：1.6*1.0*26=41.6 kN・m

② 模 板 自 重：0.75 kN・m 2*0.2=0.15 kN・m

③胶合板（δ＝15 mm）截面参数及材料力学性能指标:

④抗弯强度设计值[σ0]=13N/mm 2

(2) 承载力检算

①强度

强度满足要求。

②刚度

按照连续梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

刚度满足要求。

3.3.3 次龙骨单根76mm×165mm铝合金梁验算

次龙骨跨度1.5m，间距为0.20m,次龙骨采用铝合金梁，均布荷载的简支梁计算。

(1)荷载组合

①混凝土重量：0.2*1.6*26=8.32 kN・m

②次龙骨重量取值0.05 kN・m

(2)承载力计算：

①抗弯强度：

强度满足要求。

②刚度

按照连续梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

荷载: q=11.8 kN・m

刚度满足要求。

3.3.4 主龙骨验算

主龙骨采用高度为150mm的H型钢，最大跨度为90cm。按照均布荷载下简支梁计算。

(1)荷载组合：（H钢梁自重取值 0.15 kN・m）

①混凝土重量：1.6*1.5*26=62.4 kN・m

(2) 承载力检算

①抗弯强度：

强度满足要求。

②刚度

按照连续梁均布荷载进行计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

荷载: q=88.95 kN・m

刚度满足要求。

3.3.5 支撑架体的计算

单根立杆上方的混凝土重量为（0.7*1.5*1.6 +0.8*0.7*1.5）*26=65.52 kN

立杆上方模板的重量为0.75*1.5*1.5=1.69kN

架体及主次龙骨的自重为0.5+0.2=0.7kN

则设计荷载N=1.2*（65.52+0.7）+1.4*（2 +4.5）*1.5*1.5=99.94kN

细长比计算：λ=λ0/i=1500/20.21=74.22

查表得到φ=0.68

式中：

λ0：立杆计算长度，此处取1500mm

i：立杆截面回转半径，计算为2.021cm

惯性矩 I（㎝4）=23.1cm 4

截面模量W（㎝3）=7.7㎝3

稳定性计算：

=257.4N/mm 2＜fm =300 N/mm 2

立杆架体的承载力和稳定性符合要求。

3.4 风荷载计算

(1)风荷载：

Discussion on operation conditions under the cross construction buckle full scaffold design

Xie QinxiangChina Railw ay tw en ty-five Bu reau Group，Third Engineering Co., Ltd.，Changsha, Hunan Province，China

On the basis of Gu iyang City, No rth train station lan d scap e Avenue Pro ject new YangGuan b ridge engineering exam p le，Accord ing to the actual situation of con stru c tion site c ro ss op e ra tion，Th rough the re tain ing w a ll, fo r filling and o ther basic treatm en t，The sup po rt arrangem en t, fu ll sup po rt beam sup po rt com b ined，The u tility m odel relates to a socket type p late type steel p ipe scaffo ld sup po rt system，A reasonab le choice of constru ction m ethod，And th rough the ana lysis, design and checking calcu lation of a set of perfect b ridge formw o rk support system，Has a certain reference value。

Bracket ; Scaffo ld ing ; Bailey fram e ; Checking calcu lation