关于地铁施工中现浇箱梁膺架施工方法的应用

摘要：本文结合某市地铁线二标段现浇箱梁膺架施工方法实例，介绍了现浇箱梁膺架施工技术及施工控制要点，积累了铁路施工过程中高架线上施工的经验，保证了工程施工的顺利进行。

关键词：施工关键技术分析;施工工艺分析;安全质量保证措施。

1.工程概况

武汉地铁21号线二标段为高架线，本标段高架区间共有6段，桥梁下部结构基础采用桩基础，钻孔桩桩径有1.0m、1.25m、1.5m，最大桩长59m;矩形承台;墩型有花瓶墩、T形墩、门式墩等，最大墩高23.15m。桥梁上部结构有连续梁、连续刚构、单/双/三线简支梁、四线道岔连续梁等，以双线简支梁为主。 本工程桥梁工程全部为现浇箱梁，预应力混凝土连续箱梁24联，预应力混凝土简支梁442跨，现浇箱梁数量大。

由于21号线二标段区间内地形地貌多为鱼塘、藕塘、农田菜地、水洼地、汉施公路北侧路肩及绿化带，且地下水位高，多处跨越铁路、公路、河道等，简支梁现浇支架如采用满堂架，则地基处理量较大，且部分地段无法进行满堂架施工，根据方案比选，本标段现浇简支梁膺架主要选择为墩梁支架，贝雷梁和钢管柱支架施工。

2.施工关键技术

在确保工程质量标准的前提下，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料和新方法，作好劳力、物力、设备使用的总结和分析，二标段全线简支箱梁采用膺架法施工形成“大平行 小流水”作业，均衡生产，保证高排架、高支模安全，加快工程进度，降本增效。

贝雷梁膺架现浇梁，计划每个现浇梁作业面配备1套支架体系，每套支架体系采用3套膺架+2套底模+1套侧模+1套内模配置。侧模、底模模板采用定型钢模板，内模采用木模板，翼缘板模板下设纵向滑轨，简支梁连续浇注时，翼缘、侧模模板下落后直接纵向滑移到下一孔跨就位浇注，每套支架体系间平行流水作业，三跨支架施工工况分别为搭设支架、预压、混凝土梁体施工，施工综合工效为15d/孔（混凝土张拉等强按不小于10d计）。

本段膺架法施工的后张法预应力混凝土简支箱梁，采用φ609×16mm（局部用φ600～φ800螺旋焊管替代）钢管立柱加“321”贝雷梁（不加强型）作箱梁底板支撐系统，原位现浇法施工工艺，底板、腹板与顶板一次性浇筑成型。其中，钢管桩加贝雷梁法主要方案为：每孔箱梁设3个支点，每个支点一排φ609×16mm钢管立柱，两端支点设在两侧的承台面上，中间支点固定在支架基础上，最大跨度13.5m。每排钢管立柱之间采用]16号槽钢做剪刀撑焊接牢固，钢管立柱上布设两根Ⅰ56b号横向工字钢，工字钢上布设15片321单层贝雷梁，贝雷梁间距450mm，腹板下布置4片，底板下布置3片，两端翼缘各布置2片，贝雷梁上再布设20号的横向工字钢，间距为1000mm。

支架法施工时，每孔梁施工前进行预压，以消除非弹性变形和检测支架刚度、强度及稳定性，预压过程均进行沉降测量观测。

3.施工工艺

3.1施工工艺流程

贝雷梁膺架施工工艺流程见下图

3.2 基础处理

武汉地铁21号线二标段线路均为高架，采用桩基+承台+墩身+箱梁结构型式。由于二标段线路经过区域地形地貌形式多样，有厂房、民房、河堤、河滩、河流、鱼塘、沼泽地、菜地、农田、水洼地、沟渠、汉施公路北侧绿化带等，且上跨河流、铁路、公路等，地形起伏大，高差大。个别位置如汉施公路北侧路基边坡、绿化带位置，垂直桥向高差达1～4m，由于武湖地区为长江一级阶地，线路多次跨越河流、鱼塘、沼泽地，地基多数为软基。经过验算，膺架法跨中支点采用5根φ400预应力管桩及C25混凝土条形基础进行加固，预应力管桩单根长度为18米，混凝土条形基础尺寸为：长7.3m×宽1.5m×厚0.8m。详见下图跨中支点地基加固平面布置图。

3.3 支架搭设

3.3.1支架布置

梁柱式支架布置示意图见下图。

每孔箱梁设3个支点，共3排钢管立柱，两端设在承台面上，中间1排固定在支架基础上，最大跨度13.5m，钢管柱直径为φ609×16mm（经过计算，部分可用φ600～800螺旋焊管替代），每排布置3根，每排钢管立柱之间采用]16号槽钢焊接牢固，钢管立柱上布设两根45c号横向工字钢，工字钢上布设15片单层两片贝雷梁，贝雷梁间距450mm，腹板下布置4片，底板下布置3片，两端翼缘各布置2片，贝雷梁上再布设Ⅰ20a号的横向工字钢，间距为1000mm。

3.3.2支架施工

（1）施工流程

中间支点条形基础施工→钢柱焊接施工→横桥向工字钢安装及焊接→贝雷架安装→横向分配梁安装→模板安装

（2）条形基础施工

根据设计平面图，用全站仪及钢尺放出条形基础位置，用锤击桩机或静压桩机打入φ400PHC管桩至设计高程，达到设计承载力，再用挖掘机开挖基础至设计标高，基底碾压密实，进行支模，钢筋绑扎，C25砼浇筑。强度达到80%后方能进行钢柱安装，要求混凝土顶面平整。

钢管立柱施工

立柱采用φ609mm钢管，壁厚16mm，安装采用25T汽车吊，专人指挥操作。

（3）Ⅰ56b双拼工字钢梁安装

钢管立柱顶部安装沙箱，用来落架及调节高度。

双拼工字钢与沙箱顶固定在一起，使用1cm厚钢板加工成倒“L”型连接件将两者焊接在一起。双拼工字钢梁安装过程中应保证水平，各排高度应统一，保证贝雷梁与其接触各点不悬空，受力均匀。

（4）贝雷架安装

先将贝雷架在地面上拼装分组连接好，在横桥向工字钢上用红油漆标出贝雷架位置，用汽车吊将已联接好的贝雷架按照先中间后两边的顺序吊装到位。

单组贝雷架吊装时必须设置两个起吊点，并且等距离分布，保持吊装过程中贝雷梁平衡，以避免吊装过程中产生扭曲应力。贝雷架全部架设完毕后铺设横向分配梁。

（5）支架搭设要点

钢管立柱支架搭设时，必须保证纵、横成线，做到横平竖直。横向杆件要扣紧，不移动。为加强支架整体稳定性，要将钢管桩进行横向连接，靠近桥墩的钢管桩与预埋在桥墩内的连接件要可靠焊接，跨中位置的钢管桩用槽钢进行横向连接成排。

钢管桩顶安装沙箱，沙箱顶部铺设工字钢，工字钢上铺贝雷梁，贝雷梁顶再铺设工字钢横向分配梁，支架搭设宽度要超出梁顶设计宽度两侧各0.5m作为施工工作平台。

3.4支架预压及预拱度设置

3.4.1堆载预压方案简述

为保证箱梁砼结构的质量，贝雷架搭设完毕铺设模板后必须进行预压处理，以消除支架、支撑和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响，同时取得支架及地基的弹性变形的实际数值，作为梁体立模的预拱值数据设置的参考。

预压方法依据箱梁砼重量分布情况，在搭好的支架上的堆放与梁跨荷载等重的预压块，预压时间视膺架变形量定，膺架变形稳定后48小時后卸载。

预压后调整模板，预拱度设置要考虑模板与骨架间的间隙。

30m简支箱梁混凝土的自重为440.2吨，模板考虑60t，分配梁10t，贝雷梁40.5t施工荷载1.5KN/m2，混凝土振捣荷载2.0KN/m2，要在横断面上模拟箱梁的实际载荷分布，模拟堆载试验选用的材料应具有计量准确、比重大、质地均匀、方便运输和吊装等特点，在综合考虑以上特点及结合现场实际情况的基础上，选用砂袋预压。

试验程序与步骤流程：试验准备（技术交底、施工组织等）→地基处理→支架搭设→分配梁布置→预压前支架全面自检→观测点标记布设→分级加载→观测读数、记录→终值静置→观测、分析数据，确定是否继续下一级堆载预压→全面检查→卸载→观测结果整理、分析→梁体施工。

3.4.2预压荷载

设计图纸规定预压荷载为1.1倍，预压荷载包括箱梁钢筋混凝土自重、模板自重、贝雷梁及分配梁自重，施工荷载及振捣荷载。为了准确模拟梁体重量，进行分解计算。在加载预压过程中，根据不同部位梁体自重进行相应重量的预压，并进行变形观测。

3.4.3支架卸载

卸载顺序：支架卸载时仍采用分级方式进行，按照加载相反的顺序进行卸载。首先卸载进行超载预压的10%的部分，再卸载顶板混凝土重量，然后卸载腹板重量，最后卸载底板重量。

每卸下一级载荷，均对所有测点进行一次测量，并作详细记录，在数据分析时与加载时的挠度进行比较。

3.4.4观测点布置及沉降观测

观测点布置：

纵桥向有五个断面：跨端2米、1/4跨、1/2跨、3/4跨和跨端2米，从小里程到大里程方向，为I、II、III、IV、V断面;每个断面有七个点，分别为翼缘底、腹板顶、底板底两侧、底板中间相对应下分配梁位置，顺着线路前进方向，从左往右，为1～7号点。共35个点。具体点位布置如下图所示：

分配梁上共设测点35个，观测支架变形。观测时由工区测量队量，用自动安平水准仪测设。

变形观测：

观测采用高精度水准测量仪和毫米塔尺进行观测变形。为减小人为观测误差，应定人、定仪器观测，观测时间选择在早晨或傍晚，避免在强光、高温时进行。

加载前测量地基和支架原始标高，每级加载完成静载后分别测设支架和地基的沉降量和支架变形量，做好记录。满载后，连续两天观测，每天四次，直到48小时内累计沉降不超过2mm为止，可认为稳定。

卸载的按加载的相反顺序进行，每级卸载后均静载后分别测设支架和地基的恢复量，做好记录，当卸载完成后，静置24小时后，每6小时观测一次，连续四次变形观测的累积变形不大于2mm时即可认为稳定。

预压时应注意测量支架的沉降量，并观测其沉降变化是否稳定。待沉降停止后，根据观测的数据计算出底模应设置的预拱度值调整底模。

数据整理：

为准确设置施工预拱度，指导今后其余各跨支架预拱度的设置，根据预压卸载前后的实际测量的高程变化，确定支架的弹性变形和非弹性变形值。

a.荷载作用变形量计算

加载前的初始读数-满载稳定后的终读数=总变形量

加载前的初始读数-空载稳定后的终读数=非弹性变形量

总变形量-非弹性变形量=弹性变形量

b.数据处理

以变形量为纵轴Y，以观测间隔时间为横轴T，绘制不同点的变形速率图。以梁水平纵向为X轴，以不同点的弹性变形量为Y轴，连接各点绘制出梁的纵向弹性变形曲线。

3.4.5预拱度设置

考虑到在支架上浇筑混凝土、施工及拆架后，上部结构要发生一定的下沉，产生一定的挠度，施工时采取预留预拱度控制，预拱度主要考虑以下因素：

a.上部结构及荷载作用产生的竖向挠度δ1。

b.支架在荷载作用下的弹性压缩δ2。（通过预压测量）

c.支架在荷载作用下的非弹性压缩δ3。（通过预压消除）

d.支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷δ4。（通过预压消除）

预拱度根据上述计算之和确定最大值，设于跨中，其它各点按二次抛物线公式y=f挠×（L-x）/L2计算分配确定。

e.箱梁预拱度值见下表

依据预压得到的数据结合预拱度值进行膺架标高调整并验收，至此现浇箱梁膺架搭设施工全部完成。

膺架调整验收完成后进行箱涵侧模支座安装、钢筋制安、预应力筋安装、内模安装、混凝土浇筑养护、预应力筋张拉、孔道压浆封锚、模板拆除及支架拆除等工作。

4.贝雷梁支架质量保证措施

①钢管材料、力学性能必须符合国家现行标准的有关规定。重点检查钢管外径、壁厚、端面等的偏差，应分别符合《安全技术规范》有关规定。

②做好导线控制桩、结构物定位桩、水准基点等复测工作，确保施工放线的准确性。

③进场的钢柱需进行抽检，检查顺直度及锈蚀情况，有凹痕、弯曲或锈蚀严重的不得使用。钢管厚度不得小于计算书规定的钢管厚度。钢管厚度不合要求的不得使用。

④立钢柱桩过程中，严格控制垂直度。每根立柱端头需焊接法兰盘，加大受力面积。焊接时要保证焊缝饱满，并采用四块10*20*10厚钢板做加劲板焊接。

⑤工字钢梁焊接时要做到工字钢表面平整以便与贝雷架接触紧密。

⑥强化箱梁膺架施工调度指挥与协调工作，采取垂直管理，严密组织施工，精心安排工序，提高决策效率和工作效率。同时，设立应急管理程序，保障各种不利工况下的箱梁工作。

5.安全保证措施

5.1高空作业安全保证措施

①按照施工方案中制定的各项技术措施，组织工程施工，不得简化施工工序、减弱防护措施，对支撑、脚手架等按要求架立，不得违章作业。

②设立专职安全员，并建立值班制度，施工作业过程中全程进行安全值班，及时纠正和消除施工中出现的不安全苗头。

③高空作业要严格按照规范和安全作业规则配戴安全帽、安全带、设置安全网，大风、大雨、大雾等不良气候条件下不得进行高空作业。

④高空吊装作业施工严格按安全规则进行施工，吊装作业前需专职安全人员进行吊装检查并开具吊装令，吊装时吊车附近严禁人员机械进入停留，并设立明显的作业和禁入标志。各种起重系统、要派专人经常检查保养。

⑤严禁机电设备带病运转或超负荷作业，夜间作业时有足够的照明设施，工作视线不清时不作业。

⑥从事高空作业的人员，开工前和施工中定期进行体检，凡患有恐高症等不适应高空作业的人员，严禁从事墩上工作。

⑦严禁酒后登高作业。高空作业人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑靴，施工人员所持工具必须用绳挂在工具栏内，防止坠落伤人。

⑧悬空高处作业必须设有可靠的安全防护措施。悬空高处作业包括：在开放型结构上施工，如高处搭设脚手架等;在无防护的边缘上作业;在受限制的高处或不稳定的高处作业;在没有立足点或没有牢靠立足点的地方作业等。

⑨高处作业所用的梯子不得缺档和垫高，同一架梯子不得二人同时上下，在通道处（或平臺）使用梯子应设置围栏。

⑩高处作业与地面联系，应有专人负责或配有通讯设备。运送人员和物件的吊笼，应有可靠的安全装置，严禁乘坐运送物件的吊栏。

5.2用电安全保障措施

加强场地内外的电力设施管理和规划，在临时工程施工中，与当地电力、电讯部门取得联系，了解电力、电讯线路及地下电缆的位置、走向，积极做好电缆和光缆的保护工作，确保电力、电讯设施的安全。

按施工现场临时用电的施工组织设计，按《施工现场临时用电安全技术规范》的要求进行设计、验收和检查，进行安全技术交底，建立、健全安全用电管理制度，严格落实“防止误触带电体、防止漏电、实行安全电压”三项技术措施。

5.3夜间施工安全保障措施

保证夜间施工照明设施的完备，各作业面配备足够的照明，并确保照明电路的良好运行。对夜间施工人员经常进行教育，提高夜间施工的安全意识，避免产生麻痹大意的思想。

5.4防洪安全保障措施

加强组织领导，有针对性的进行抗洪防汛安全教育，提高广大职工的抗洪防汛意识和警觉性。汛期到来之前，开展抗洪防汛大检查，重点检查抗洪防汛方案是否可行，职工住房环境、设备停放地点、材料储存场所等是否安全可靠，排水、防水设施是否齐备等。

施工现场合理布置，制定防汛、防洪预案，以防万一，确保人员安全。汛期到来之前，防汛器材、防雨材料、防护用品、抽排水设备等材料备足，配备发电机确保供电，以防汛期交通受阻，影响工程正常施工。与当地气象部门保持联系，掌握气象动态，及时了解汛情，以便做好整体工作安排和防雨防汛工作。

6.文明施工及环境保护措施

6.1文明施工措施

①修建的临时生产、生活房屋，如办公室、宿舍、料库等房屋排列整齐，统一规划，生活区、生产区分区布置，按区设置围墙、配置门卫。

②生产区、生活区人行道路、运输便道两侧安装照明路灯，各交叉路口安装指示牌。

③积极开展文明施工窗口达标活动，施工现场排水系统完善，材料机具堆放整齐并标识。

④施工现场做到挂牌施工、管理人员佩卡上岗，各种材料堆放整齐，生活设施清洁文明。

⑤采取防疫措施，配备必要的医药用品、消毒、测温、通风等设施、设备，加强疫情防控工作，建立流动人员登记制度，信息报告制度，与当地防疫部门取得联系，做好各项防范措施。

6.2环境保护措施

本工程施工作业战线较长，为保护生态环境，防止水土流失，施工场地应做到全面规划，合理布局，为全体施工人员创造一个清洁的生活劳动环境。在施工中，严格执行国家及地方政府颁布的有关环境保护，水土保持的法规、方针、政策和法令。接受监理工程师、业主及政府的监督、检查，认真按照监理工程师的指令办事。针对现场实际情况，主要采取以下环境保护措施：

①废水排放、废弃物的清除及生产、生活环境的空气污染

施工废水采用沉淀池或药物净化后排放。生活营区厕所设化粪池，生活污水和化粪池的污水按照环保要求进行处理，防止对周围环境的污染。生活垃圾运至环保部门指定处掩埋。施工便道经常洒水，防止车辆通过时尘土飞扬。

②噪声控制

遵守《中华人民共和国环境噪声污染防治法》并依据《工业企业噪声卫生标准》合理安排工作人员轮流操作机械，减少接触高噪声的时间或穿插安排高噪声的工作。对距噪声源较近的施工人员，按规定配备防护用品。注意对机械的经常性保养，尽量使其噪声降低到最低水平。将生活区布置在离噪声源较远的地方，保持施工人员的休息环境，切实保护参加施工人员的健康。施工场地周围按规定砌筑隔音墙，防止噪声扰民。

由于21号线二标段区间内地形复杂、地质较差等原因，现浇箱梁采取墩梁支架膺架法施工很大程度上节约了地基处理的费用，也加快了施工进度，更能保障施工的安全与质量。除此之外施工过程中我们还灵活采用膺架与满堂架结合的方式，更好的保障现场的施工。

科学技术是第一生产力，掌握和完善好每一项施工技术，是我们新一代建设者的追求，也是新时代赋予我们的责任和使命。在今后的工作中，我将继续加强自身的修养和学习，努力提高个人的专业技术水平和业务能力，运用所学知识不断努力探索，成为一名优秀的、具备中级工程师职称的市政、公路与水利水电等工程的专业技术人员，为中国水利水电第八工程局有限公司的发展贡献自己的一份力量。

作者简介：唐凯林;出生年月：1977.10;性别：男;民族：汉;籍贯：湖南省武冈市;学历（位）：研究生;硕士学位;职称：高级工程师;研究方向：地铁工程。