碗扣式满堂支架在成都天府新区兴隆湖拱桥中的应用

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(中国水利水电第十工程局有限公司，成都，610072)

脚手架作为危险性较大的分部分项工程之一，常见的为落地式、附着式、悬挑式等，在建设领域的混凝土模板支撑工程和结构承重支撑体系中广泛应用。本文中三跨连拱桥拱圈钢筋混凝土模板承重支撑体系就是采用了碗扣式满堂脚手架作为支撑，因拱桥支撑结构的稳定性、安全性、抗沉降能力、抗变形能力等要求较高，经扣件式脚手架和碗扣式脚手架比较，选用了碗扣式脚手架，其优点为：横杆和立杆的作用力在轴心，而不是利用扣件的抗滑力传载作用力，使结构受力更为合理，安全；横杆的插板放于立杆的扣碗中，连接牢固且配件不易丢失，损耗小；搭建速度高于扣件式钢管脚手架，规格较多，搭建多种跨度并且规格固定，搭建速度快；承受力相对扣件式钢管脚手架提高15%以上。因此该工程拱桥支撑体系采用了碗扣式满堂钢管脚手架，结构稳定、安全、变形等均满足设计及规范要求，取得了良好的效果。

1　工程概况

兴隆湖位于成都市天府新区双流县兴隆镇境内，天府大道百里中轴东侧，鹿溪河的中下游，是天府新区“三纵一横一轨一湖”的重大基础设施项目之一。

拱桥位于兴隆湖沿湖岸的环湖公路上，上跨湖区入水口鹿溪河，桥梁全长101.36m，3跨25m的钢筋混凝土拱桥，矢跨比1/4，拱圈为80cm厚C40钢筋混凝土结构。下部采用实体墩台，扩大基础方式，拱圈钢筋混凝土浇筑支撑采用了碗扣式满堂支架施工技术。

2　支架施工工艺技术

2.1　施工工艺流程

兴隆湖拱桥现浇拱圈采用碗扣式满堂钢管支架，搭设支架时，遵循了以下工艺流程：测量放线→地基处理→支架搭设→搭设15cm×15cm主楞方木→安装I16工字钢拱肋→安装6cm×10cm分配梁方木→支底模→调整施工预拱度→底模制安→绑扎钢筋→侧模、护拱模板制安、顶模安装→浇筑拱圈混凝土→养护→拆支架→破除支架基础等工序。

2.2　满堂支架方案

2.2.1基础处理

为了控制拱圈施工过程中沉降变形量，确保支架稳定和施工安全，对基础进行处理。天然基础大范围的河道基岩裸露，两侧河岸有少量覆盖层，首先进行原河道导流，然后清除基础覆盖层、淤砂和松散的块石，然后按照30cm一层回填砂砾石碾压整平，压实度不小于95%，然后在顶面浇筑30cm厚C25混凝土。基础处理范围超出桥宽范围两侧各2m。

2.2.2支架形式选择

考虑到拱桥结构对支架变形量要求的严格性，因此，考虑搭设碗扣式满堂支架，该支架为承插式钢管脚手架，抗剪能力强，传力均匀，接头具有可靠的自锁能力，且便于管理和运输，碗扣支架采用Q235φ48×3.5mm钢管。

2.2.3设计参数

根据脚手架搭设基础到拱圈底部的距离，支架最大搭设高度H=8.3m，立杆步距h取1.2m，立杆纵距取0.6m，横距取0.9m。立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度a取0.1m。主楞采用15cm×15cm的方木，主楞间距0.6m，次楞采用I16工字钢(Q235钢，厚度2cm)，次楞间距0.3m，模板底部的6cm×10cm分配梁间距15cm。

2.2.4满堂架设计及搭设

(1)拱圈现浇支架为满堂落地支架，拱脚及拱腰位置由于混凝土浇筑产生的侧压力，模板采用钢管斜撑加固，纵向间距50cm。端部不能搭设竖向立杆的地方采用扣件式钢管斜支撑加强，斜支撑纵桥向间距30cm、横向间距仍为90cm。支架底部设扫地杆，其与底座支撑板的高差不大于20cm。

(2)立杆底部配制底座，底座直接安装在基础混凝土面上。立杆顶部配置KTC-50顶托；顶托上设15cm×15cm横桥向主楞方木，方木接头处全部搭设于顶托之上，并用抓钉全部钉牢靠，形成一个整体。垂直于主楞方木上铺设I16工字钢弧形拱肋，间距30cm，垂直于工字钢拱肋上安装6cm×10cm分配梁方木，间距15cm，分配梁上铺15mm厚竹胶板作为拱圈底模。

(3)支架四周及中间纵、横向从底到顶连续设置竖向剪刀撑；从支架底部开始，每隔2m设置一道水平剪刀撑，一直延续到支架顶部。

剪刀撑设置：支架四周及中间纵、横向每隔四排从底到顶连续设置竖向剪刀撑，剪刀撑水平倾角在45°～60°之间。在支架顶部、中间、底部设置水平剪刀撑；水平剪刀撑设置间距按不大于2m设计。剪刀撑采用与支架立杆规格相同的钢管，用旋转扣件与立杆扣接；当剪刀撑不能与立杆扣接时，与该立杆相邻的水平杆扣接；扣接点距碗扣节点的距离不应大于15cm。每根剪刀撑钢管的长度不小于6m，扣接的立杆和水平杆数量不小于4根。剪刀撑采用搭接接长，搭接长度大于100cm，搭接处等间距设置3个旋转扣件扣紧，扣件边缘至杆端的距离大于10cm。

(4)支架搭设严格按照经专家组论证和总监理工程师批准的专项方案实施，支架搭设前对架子工进行安全技术交底，严格按照《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)施工，施工全过程安排专职安全员旁站监督实施。支架横平竖直，纵、横向对齐，顶、地托支垫平稳，横杆入碗口，碗扣须锁紧，确保支架整体稳定；可调底座及可调托撑丝杆与调节螺母啮合长度不得少于6扣，插入立杆内的长度不得小于15cm，立杆顶端和底端距水平横杆距离不超过30cm。支架的首层应采用不同长度的立杆交错布置，使相邻立杆的接头设置在不同步距内。立杆顶托上的下层承重方木接头一般设置在顶托上，否则应采用绑条钉牢，并加垫木支垫；同一断面上的承重方木接头数量不应超过50%。上层方木应交错搭接在下层方木上。支架安装完毕，对其平面位置、顶部标高、节点联接及纵横向稳定性进行检查，经检验合格后方可安装模板。

2.2.5支架受力计算

支架设计完成后要进行支架各构件受力符合性计算，出具计算书。计算书依据脚手架规范、建筑计算手册及力学知识等进行，也可设定好参数采用建筑安全计算软件进行计算，经复核后采用，主要核算拱圈底模受力、工字钢拱肋受力、拱圈支撑受力、立杆强度和稳定性受力、可调托盘受力、地基承载力、侧面模板受力、拱脚及拱腰模板等的符合性，经计算相关参数均满足规范要求时可采用，如有一项不满足要求，则需分析并调整参数后重新计算，确保支撑体系稳定。

2.2.6支架验收

支架搭设完成经自检合格后，上报专业监理工程师及相关部门检查验收，验收合格后方能进行加载预压。

2.2.7模板铺设

支架搭设完成经验收合格后，上铺15mm厚竹胶板作为拱圈底模，底模表面光滑，满足设计弧面要求。

2.2.8支架预压

2.2.8.1预压目的

预压目的是通过模拟施工荷载实况，验证支架的安全稳定性，通过变形观测计算出弹性变形值，为下阶段施工提供合理的底模预拱度参考，有效控制施工标高。

2.2.8.2预压荷载

支架预压按照拱圈混凝土浇筑工况进行，其布置与拱圈荷载分布一致，并按总荷载的1.2倍设置。预压荷载由拱圈钢筋混凝土自重荷载及模板、机具、人员等施工荷载组成。荷载系数取值为1.2，用砂袋堆码。

2.2.8.3预压步骤

(1)预压顺序

单个拱圈的预压加载顺序为从拱圈两边拱脚→拱顶→拱圈1/4段位置。加载分级为0-50%-100%-120%三级。每一道均为逐层预压，避免局部荷载过大，预压顺序见下图1。

图1　支架预压顺序：A-B-C(单位：mm)

(2)预压堆载

预压采用砂袋堆载，用塔机按照上图的顺序逐级堆载。为了更好地模拟浇筑拱圈混凝土时支架受力情况，按照下图方式进行砂袋堆码。预压荷载逐级施加，每级荷载加载时间不得少于5min，持荷时间不得少于20min。每级加载半小时稳定后，再由测量组人员观测各测点变形值并做好记录存档(包括荷载等级、加载持续时间、实测变形值)；测点观测过程中如变形较大，则需查明原因，确认安全可靠后再继续施加下一级荷载。

图2　拱圈支架预压堆码立面

(3)变形观测点布置

按照等效压重的原则，主要在拱圈拱脚、拱顶、拱圈1/4段范围布置压重区间观测点。

为了解支架沉降情况，在预压前后分别测出各测量控制点标高，测量控制点布置：

①纵向：沿拱圈中心方向(即拱顶中心点)每隔3.04m设置一个观测点。

②横向：每隔5m设置一个观测点。

单跨共72个观测点，全桥三跨共设置216个观测点。

(4)卸载步骤

卸荷程序为：120%→85%→50%→0%分级缓慢卸荷，每级卸载时间不得少于5min，持荷时间不少于20min。由测量组观测相应荷载级别的测点标高后，继续卸载，现场发现异常问题及时上报。

(5)预压变形值的计算

预压变形值是设置梁体底模预拱度的依据之一，为保证其结果的准确性，采用水准仪及钢卷尺对预压过程进行测定，以得到对施工有指导意义的变形值。预压前对各观测点高程(h1)进行一次测定，预压荷载满荷时，再一次测定各观测点高程(h2)，全部卸除预压荷载后再次测定各点高程(h3)。

非弹性变形值(w)的确定按下式计算：

w=h1-h3

弹性变形值(f)的确定按下式进行计算：

f=h3-h2

2.2.9支架拆除

(1)拱圈混凝土强度达到100%后进行支架拆除。支架拆除时划分作业区，设警戒区和警示标志，专人指挥，禁止非作业人员进入。

(2)支架拆除和搭设一样要求专业架子工持证上岗、戴安全帽、系安全带、扎裹腿、穿软底防滑鞋等防护用品才允许作业。拆除前，对操作班组进行详细的安全技术交底，交底人与被交底人履行签字手续才可上岗作业。

(3)拆除顺序遵守由上而下，先搭后拆、后搭先拆。先拆拱顶支架，再拆拱身、拱脚及其余部分支架，拱脚支架拆除时两边对称进行，防止由于推力过大而损坏桥墩。即先拆栏杆、脚手板、剪刀撑，而后横杆、立杆等，并一步一清原则依次进行，严禁上下同时进行拆除作业。

(4)拆除时要统一指挥，上下呼应，当解开与另一人有关的结扣时，应先通知对方，以防坠落。

(5)大片架子拆除后所预留的斜道、上料平台、通道等，应在大片架子拆除前先进行加固，以便拆除后能确保其完整、安全和稳定。

(6)拆下的材料，严禁抛掷，采用绳索及滑轮缓缓放下，分类堆放，当天拆当天清，拆下的扣件要集中回收处理。

(7)如遇6级以上强风、雨天、雪天等特殊气候，不进行支架的拆除，严禁夜间拆除。

3　效果评价

成都天府新区兴隆湖环湖路1号桥拱圈混凝土施工满堂支架严格按照上述要求进行实施，目前已完工两年多，拱桥成品线型优美，外观华丽，达到了设计景观要求，成为兴隆湖上一道亮丽的风景线，得到各方的肯定。

4　结语

碗扣式满堂支架施工技术目前在建筑领域的房屋建筑工程、市政工程、水利工程、桥梁工程、铁路工程等得到了广泛应用。在施工前要做好支架设计、稳定验算和专业技能培训，施工过程中严格按照专项方案和专家意见实施，注重基础、压载试验、过程检测和过程控制。严把程序关、质量关和安全关，确保支架体系稳定，才能高效、快捷、安全地服务于建设工程施工。