探索盘扣式支架在现浇连续箱梁桥施工中的应用

2020-09-16陈晓

黑龙江交通科技 2020年9期

陈晓

(扬州天达建设集团有限公司，江苏仪征 211400)

1 工程概况

某国道快速化改造立交桥工程由五座桥梁组成，全长1 100 m。该桥梁是本市城区的主要公路出入口，占地面积大、投资总额高。桥梁主体结构为钢筋混凝土连续箱梁、预应力混凝土连续箱梁，五座桥梁的宽度分别为8.0 m、8.04 m、12.1 m、12.68 m和14.947 m。桥梁横坡坡度的最大值为4%，纵坡坡度的最大值为4.95%。桥梁箱梁部分的顶板厚度为0.35 m，底板厚度为0.5 m，腹板厚度为0.7 m，经过技术论证，采用现浇法施工技术进行施工。五座桥梁跨径为18 m，地面坡度为1∶1.5～1∶3，距地面高度3～10 m。此外，该工程位于城郊，安全文明施工要求高，工期紧，交叉施工分项工程繁多。在工程施工过程中，决定采用盘扣式支架体系辅助施工，由于盘扣式支架具有较好的稳定性，而且安装施工较为简单，能够为实际施工提供方便。在正式施工前，应详细了解盘扣式支架的特点，并结合工程实际情况，合理设计施工方案，确保施工安全性。

2 盘扣式支架特点

盘扣式支架是一种新型承插式支架体系，采用钢管材料和带承插型盘制作，包含可调底座、托座等配件。其带齿扣接头能够提供非常高的稳定性，而且不需要进行螺栓作业，施工效率较高。相比于传统采用的支架体系，盘扣式支架能够根据工程施工需求进行灵活组装，具有多功能性的特点。盘扣式支架还具有较强的承载能力，施工过程安全。其自身使用的材料容易加工，在运输和使用过程中也较为方便，维护管理工作较少，因此在各类工程施工活动中得到了广泛应用。从上世纪末开始，盘扣式支架逐渐被应用到桥梁施工领域，是目前大跨度桥梁经常采用的一种支架体系。对于现浇连续箱梁桥梁工程施工而言，除了地形和跨度等方面的影响外，还需要考虑开孔预留通道、平纵坡度等方面的限制条件。特别是在一些复杂工况条件下，必须通过全面收集工程资料，做好相关技术计算工作，确保盘扣式支架设计的合理性。总体而言，盘扣式支架具有多方面的应用优势，有利于提高现浇连续箱梁桥梁工程的施工安全性及施工效率。

3 盘扣式支架在现浇连续箱梁桥梁工程施工中的应用措施

3.1 持力层处理

在盘扣式支架的施工应用过程中，要先做好持力层处理工作，即对支架地基基础进行处理。根据前期的现场勘察情况，技术人员要充分掌握支架施工范围内的土质条件，从而合理确定持力层最小填土厚度。根据相关技术规范的要求，盘扣式支架持力层最小填土厚度应在50 cm以上。在地基施工处理过程中，可以参考桥梁工程的路基施工方法，通过对软弱基础进行分层填筑和碾压密实，确保其密实度可以达到95%以上。在正式施工前还需要对持力层承载力进行测算，对于盘扣式支架施工而言，地基承载力是确定单杆支撑力、底座枕木与地基接触面积的重要参数，如果地基承载力测算误差较大，可能引发支架结构风险。因此，盘扣式支架的持力层处理在整个施工过程中占有重要地位，同时也关系着连续箱梁现浇施工的进行。在地基填料选择方面，可以采用一般的路基填料，但如果存在粘土等软弱土层，则需要进行抛石碾压或换填。此外，地表水会对盘扣式支架地基稳定性产生较大影响，在地表水的浸泡作用下，容易出现地基下沉的情况。在持力层处理时，也需要布置好地表水处理措施，妥善设计排水沟，防止基础受到地表水浸泡。

3.2 平面布置

在平面布局方面，上述工程采用的盘扣式支架体系主要包含三种型号的立杆，一种型号的横杆以及一种型号的斜杆，此外还需要使用底座和可调U托等配件。其中，立杆支撑力大小会受到横杆步距的影响，可以通过横杆步距进行调节。在横杆步距等于0.6 m时，单杆的支撑力为40 KN。横杆步距1.2 m和1.8 m对应的单杆支撑力分别为30 KN和25 KN。为方便施工操作、提高施工效率，在条件允许的情况下，可以将横杆步距设置为1.2 m。以上述工程的1.8 m连续箱梁支架施工为例，在支架组合方式设计过程中，可以根据箱梁单位面积重力、支架承载力以及施工可行性分析结果，确定横杆参数值。在跨中段可采用0.94 m纵向横杆和1.2 m的横向横杆，步距为1.2 m。在该组合方案下，立杆承载力为30 KN。此外，在横隔梁纵向4 m范围内，可选择0.9 m的横向横杆和0.6 m的纵向横杆，步距为1.2 m，立杆承载力也为30 KN。合理设计盘扣式支架体系的平面布局是其支撑稳定性的前提保障，在确定设计方案后，应严格按照设计参数进行施工，不能随意进行更改。

3.3 地基承载力验算

在完成平面布局设计后，需要再次对地基承载力进行检验。具体可采用公式：ρ=p6/A≤ρk对地基承载力进行验算。公式中的p6为单根立杆的实际承载力，ρ为单根立杆相对于地面的压力，A为底座沉木支撑单根立杆的面积。此外，在地基承载力验算过程中，还需要提供枕木与地基的基础面积(b)、枕木与地基接触面长度(l)等参数。根据上述设计方案，每个支架底座的枕木支撑着3根立杆，将枕木分为4段，则A=1/4×1×b=0.2 m2。Ρ6取衡量处的值，为29.1 KN，则ρ等于145.5 KPa。支架地基与地面沉降系数k取值为0.4，ρk=p/k=145.5、0.4=363.75 KPa，地基承载力要求大于该值。经过验算，上述工程设计的支架施工方案可以满足地基承载力要求，在施工过程中不会因地基承载力不足而出现结构失稳的情况。

3.4 支架施工

在地基处理施工结束后，可以按照间距0.9 m布置枕木，规格为4 m×0.2 m×0.15 m。在布设过程中对支架底座的平面位置进行测量，确保底座位置准确，为支架结构的支立施工打下良好基础。地基处理要保证水平度符合要求，从而确保横杆水平、立杆垂直。如果箱梁桥面较宽、且纵横坡度较小，可以在支架地基划分单元，通过调整U型顶托，有序进行安装施工，一直到设计标高位置。如果箱梁桥面较窄，而且综合坡度较大，采用上述方法存在较大的施工难度，可能因单元面积不合理，对盘扣式支架稳定性造成影响。由于在上述工程中使用了多种型号的立杆，在其支立施工过程中，可以通过订制一些短小的找零立杆确保施工过程的顺利进行。在将箱梁支架地基划分成若干个单元后，设置U托最小旋出长度为0.15 m，在旋出长度达到0.45 m时，需要增加一根LG-0.3型号立杆，长度达到0.75 m时，需要增加一根LG-0.5型号立杆，长度达到1.05 m时，需要增加一根LG-0.9型号立杆，利用这些短小立杆减小U托旋出长度。具体可采用公式：φ=F/(A×E)对U托旋出长度进行计算，其中φ为折减系数，F为立杆承载力，A为立杆截面积，E为材料弹性模量。在横坡较大的情况下，I字钢会与水平U托产生交角度，从而产生偏心受压的情况。可以通过让U托槽内的螺旋中心与I字钢方向垂直，并贴焊一根直径为8 mm的钢筋，防止出现这一问题。

3.5 预留沉降值

在连续箱梁的底部模板铺设完成后，要对盘扣式支架进行等重力预压试验，要求不低于箱梁重力80%。在预压作用下，支架与底模板、地基之间都可能出现变形现象，导致底模板的标高下降。在箱梁底模板的施工过程中，应将沉降值计算到箱梁设计标高中，作为施工标高，确保箱梁竣工后能够满足标高设计要求。上述工程预留的沉降值如表1所示，通过采取重力预压处理方法，盘扣式支架能够充分符合各项施工设计参数，从而为其使用安全性和结构承载力提供保障。