浅谈贝雷桁架支撑设计与施工

2018-02-03张平

科技创新导报 2017年30期

关键词：支撑

张平

摘要：黔中水利枢纽一期工程总干渠C2标菜子冲渡槽50m跨基本跨高都在30～54m之间，单跨槽身混凝土总重达1134.4t，且渡槽多处于山脊上，无法进行预制吊装，采用常规钢管柱满堂支撑，撤卸麻烦，费工费时，所需材料较多，不经济，且安全稳定性差。本文借鉴成功的类似高速公路连续箱梁贝雷桁架支撑方法，进行菜子冲渡槽跨高30m以上、跨度50m的渡槽槽身混凝土浇筑。浇筑采用贝雷桁架支撑，两侧距支墩排架15m处加桁架柱支撑，支墩上放置工字钢，工字钢上放置贝雷架，贝雷架上铺工字钢横梁，横梁上铺设模板，立模浇筑。

关键词：贝雷桁架支撑高跨度

中图分类号：TU1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（c）-0035-02

黔中水利枢纽一期工程总干渠C2标菜子冲渡槽1737m，最大跨高54m，纵比降1/1750，多为高大跨，上部槽壳为简支或简支预应力结构。进口底板高程1292.631m，出口高程1291.589m，渡槽槽身为矩形，尺寸4.4m×6.65m，混凝土全部采用现浇。

由于渡槽沿沿山脊穿梭，施工场地狭窄，地形起伏延绵，施工难度主要集中在槽壳上，常规施工方法不能滿足施工安全及进度要求，因此，拟采用常规施工方法与特殊施工方法相结合的方式进行施工。菜子冲渡槽50m跨度槽壳采用收折式贝雷桁架支撑，其余采用碗扣式钢管满堂脚手架支撑。

菜子冲渡槽跨度较大（50m），最大跨高54m，施工支撑措施较为复杂，支撑结构安装撤卸麻烦，耗工耗时，成为施工重点及难点被受关注。

1 基本地质概况

菜子冲渡槽沿线无较大地质构造，跨越无水冲沟、垭口、山头，沿线基岩零星出露，岩层产状平缓，倾角9°～16°，粘土覆盖层厚一般0～2m，冲沟底部及垭口较厚，达3m左右。位于冲沟内的柱基，做好排水设计，避免山洪对基础的冲刷破坏。总干17+848～总干18+910出露地层为Tg1-2与 Tg1-1薄至中厚层泥质白云岩夹泥页岩及泥质灰岩，岩体强风化厚度2～6m，由于占主体的白云岩所含泥质成分相对较少，岩体整体强度较高，介于软质岩与中硬岩之间。据钻孔揭露，该段岩溶发育弱，仅钻孔ZK7在3.1～4.1m遇小溶洞。总干18+910～总干19+858出露地层为薄至中厚层T1yn2-2白云岩、泥质白云岩、溶塌角砾状白云岩夹泥岩、灰岩，强风化厚度2～8m，地基岩石软硬相间，强度介于软质岩与中硬岩之间，靠近山顶边缘且地形较陡部分强度酌减（如ZK14与ZK15处），溶塌角砾状白云岩部分，因空隙较大，强度相对较低，考虑地基处理。据钻孔揭露，该段岩溶发育弱，部分岩芯有溶蚀风化现象，钻孔ZK13在10.0～10.5m遇小溶穴，钻孔ZK19在2.4～3.4m遇小溶穴。

2 不良地质条件的应对方法和技术措施

（1）边坡开挖前，施工人员详细调查边坡岩石的稳定性，包括设计开挖线以外对施工有影响的坡面和岸坡，设计开挖线以内有不安全因素的边坡，采取相应的处理和防护措施，山坡上所有危石及不稳定岩石及时撬挖排除。开挖自上而下进行，高度较大的边坡分层开挖。

（2）在陡坡下施工时，先仔细检查边坡的稳定性，如遇孤石、崩坍体等事先做好妥善的清理和支护。

（3）按照施工图纸和监理人的要求做好边坡的排水工作。及时排除坡底积水，保护边坡坡角的稳定，截水沟距边坡开挖线距离不小于5m，沟底纵坡不小于3%。

（4）及时清除浮石、浮渣，必要时设置安全标志、防护栏、防护墙。

（5）在边坡开挖过程中，如出现裂缝或滑动迹象，立即暂停施工或采取应急抢救措施，迅速将人员和设备撤至安全地点，必要时设置观测点，安排专人进行监视，及时观测边坡变化情况，并及时通知监理人，按监理人指示进行处理，并做好相关记录。

（6）对出现集中渗水的边坡，在开挖前，对渗水采用水管集中引排法，边坡开挖后重新设置好引排水管，避免渗水直接从土坡上流出，确保边坡安全稳定。基础底板积水采用在基础边部设置小型集水坑，用小型潜水泵（2.2kW）抽排。

（7）基础底板地质缺陷部位采用人工用风镐或液压反铲直接挖装。如需钻孔爆破时，采用手风钻造孔，小梯段小孔径微药量爆破，爆破方向控制与断层走向一致。

（8）施工过程中如遇岩溶地质段，采取加固洞穴、清除充填物、回填夯实、换置、设置人工基础跨越、对充填物注浆加固等措施进行处理。

3 贝雷桁架支架设计

贝雷支架结构主要由基础、桁架支墩、支墩横梁、贝雷桁架组成；贝雷支架安装主要采用塔吊安装，局部地方采用吊车安装。

支架布置结构主要传力途径为：模板→方木→工字钢横梁→贝雷架纵梁→贝雷架下部横梁→U型托→桁架支架→扩大基础→地基。

渡槽槽身混凝土浇筑采用厚5cm的定型刚模板，模板底部纵向骨架采用10cm×10cm方木，间距50cm，横向采用I14工字钢，间距100cm。贝类与骨架之间采用U型托调整标高，具体布置见图1。

渡槽槽身混凝土主要承重结构采用贝类桁架，贝雷桁架纵向根据渡槽跨度分为3跨，其中15m两跨，18m一跨；贝雷架采用三排单层贝雷片，间距23cm。

在渡槽每跨距两永久边墩15m处，架设临时钢管排架支墩，临时钢管排架支墩采用φ600，δ=16mm的钢管，钢管支墩与贝雷架之间采用4排I40a工字钢作为分配梁。

支架设计采取先布置好贝雷桁架、工字钢分配横梁、临时钢管支墩。由于实际地形复杂，钢管支墩地面高度不一致，计算时对每一联结构采用简支梁和连续梁最不利情况进行验算，如验算结果达不到要求，则增加贝雷纵架或钢管支墩，使之达到控制要求。

如表1可知，贝雷架桁架最大容许弯矩和剪力如下：

三排单层：[M]=2246.4kN·m，[Q]=698.9kN。endprint

C50钢筋混凝土密度取：26kN/m3。

4 贝雷桁架支撑结构的安装与撤除

（1）材料控制。

①贝雷片桁架、桁架连接销及保险销、加强弦杆、弦杆螺栓、桁架螺栓等均应采用合格厂家生产的合格标准集，并持有产品合格证。

②钢管、工字钢、槽钢等材料必需采用合格厂商生产的合格材料，并持有产品合格证，使用前进行材料的抗压、抗剪实验，保证材料的质量。

（2）支架架搭设施工流程。

贝雷桁架支架采用塔机配合人工安装，搭设工艺流程为：场地平整、夯实→基础承载实验、材料配备→基础混凝土浇筑→钢管立柱安装→焊机连接工字钢→桁架支座安装→贝雷片标准集吊装→横向工字钢梁安装→纵向工字钢梁安装→满堂脚手架找平支架→模板安装→浇筑混凝土。

（3）施工措施。

①地基处理。钢管立柱地基先进行开挖平整，如是石质基础，直接浇筑40cm厚C15混凝土，预埋0.5m×0.5m，10cm厚钢板，如为土质基础，开挖平整后进行夯实，换填50cm厚级配沙砾，压实度96%以上，再浇筑基础C15混凝土，待混凝土强度达到80%以上时，安装立柱钢管，立柱钢管焊接于钢板上。

②排水措施。在基础四周挖宽30cm以上排水沟，防止基础浸泡塌陷。

③立柱搭设。搭设尺寸为：立杆的纵距为2m，立杆的横距为2m；立杆采用φ219，δ=7mm钢管，单立管；横杆步距3m，横杆与立杆连接采用I10工字钢焊接；焊接应尽量避免破坏钢管立柱。立柱顶部采用4根I25a工字钢正压钢管柱，保证钢管轴心受压，再在工字钢上部平铺一厚10mm的钢板，钢板上铺4根[36a槽钢作为贝雷桁架的支座。

④贝类桁架安装。贝雷桁架放置于钢管立柱支座上，桁架有三排单层贝雷片组成，贝雷片间采用连接销、螺栓连接，每片贝雷片间隔23cm，单榀宽70cm，每4片连接为块，安装时采用塔机吊装，人工配合连接。

⑤桁架上部工字钢梁格安装。梁格由纵横向工字钢组成，搭设于贝雷桁架上，横向工字钢采用I16工字钢搭设，工字钢间距1.0m，纵向工字钢采用I10，间距70cm，纵横向工字钢与刚性腹板焊接牢固。

⑥找平排架及防护设施。找平排架在工字钢梁格上进行，排架采用脚手架要满挂布置，间排距0.7m×0.5m，步距0.9m。梁格两侧挂全封闭式密目安全网，密目网用网绳绑扎在脚手架上。作业层下部密铺5cm厚木板作为施工人员操作平台，木板用8号铁丝绑扎在工字钢上。

（4）拆除方案。

支架拆除前对架子工程进行全面的检查与签证确认，建筑物施工完毕，且不需要使用时，支架方可拆除。

①拆除时设置警戒，张挂醒目的警戒标志，禁止非操作人员通行和地面施工人员通行，并有专人负责警戒。

②拆除顺序为：安全网→满堂架→工字钢→贝雷桁架→钢管立柱，自上而下拆除，一步一清，不准上、下同时作业。

③如遇强风、雨、雪等气候，不能进行外架拆除。

④拆卸的钢管与扣件分类堆放，严禁高空抛掷。

⑤吊下的材料运到地面时及时按品种规格堆放整齐。

5 结语

菜子冲渡槽跨度大，跨高高，施工支撑措施较为复杂，支撑结构安装撤卸麻烦，耗工耗时，施工地质条件复杂，给工程施工带来了难度。在施工过程中，应根据不同的施工要求進行充分的研究及分析，选择合适的处理方式。保证施工质量和安全，取得良好的施工效果。