市政桥梁工程中满堂支架现浇箱梁施工技术的应用研究

2021-04-02寸江峰王淑红

粘接 2021年3期

寸江峰，王淑红

（陕西交通职业技术学院建筑与测绘工程学院，西安 710018）

在现代桥梁施工过程中，箱梁浇筑的施工技术显著提升。在箱梁施工过程中，支架现浇施工法的施工简单、工艺成熟、不需要进行场地预制。支架现浇施工法是指在施工过程中搭设支架并安装模板，之后利用支架模板的承重作用完成混凝土的浇筑施工，混凝土达到要求的强度之后再将支架模板拆除，这种方法的应用适应性强，具有不可比拟的优点，但是缺点也显而易见，在应用过程中需要准备更多的材料以实现桥梁的稳固性支撑[1]。随着科学技术的发展，越来越多的新型支架被开发与应用，满堂支架由于操作简单、施工方便，可以应用在不同形式的现浇连续箱梁施工中。满堂支架的支架类型主要包括门式支架、钢管支架、碗扣支架等。满堂支架现浇预应力混凝土连续箱梁是一种在桥梁施工过程中应用比较广泛的方法，该方法采用间隔的方法进行密布搭设，在施工过程中需要使用大量的支架，直接将混凝土浇筑在支架上之后，待混凝土凝固之后再将模板支架进行拆除，满堂支架在应用过程中无需使用大型的吊装设备，但是需要使用大量的支架模板，施工的周期也比较长[2]。

1 施工流程

现浇箱梁的质量安全风险较高，并且需要投入的成本较高，一次性浇筑砼体量大，因此，为了确保施工的正常进行，在进行支架现浇法施工之前需要做好论证工作，根据工程的设计要点、施工工期、具体的施工现场条件确定最佳合理的支架现浇施工方案。在进行满堂支架现浇箱梁施工时，施工的流程如下：放样测量→地基的处理和加固→搭建满堂支架，主要是满堂支架中的脚手架→将底模与侧模安装好→对支架进行预压然后安装外模→安装底部的腹板钢筋以及钢绞线→底腹板浇筑砼→安装内顶板模板→安装顶板钢筋以及钢绞线安装→顶板浇筑砼→张拉压浆→拆除的模板支架以及进行养护[3-4]。

2 施工准备

为了确保施工的顺利进行，在进行施工之前应该做好施工准备工作。准备工作主要是进行安全技术交底、测量放样、墩柱施工及地基硬化等。一是，安全技术交底。主要是施工过程中的工作人员对施工的规范、施工图纸及应用的满堂支架施工相关技术进行文件学习，做好施工方案的编制、审批工作，做好技术交底、安全交底工作。二是，测量放样。开展定线放样工作，做好验收工作。三是，桥梁施工中的墩柱施工及地基硬化工作。四是，检查施工中应用的材料是否合格，做好车辆、设备等的入场工作[5]。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

拟建设的大桥，左幅桥梁的总长为171.4m，起点桩号为Pdx46，终点桩号为Pdx50，包括4个孔，4个孔的孔跨宽均为35m；右幅桥梁的全长为142.8m，起点桩号为Pds15，终点桩号为Pds18，桥跨径组为42.8m+35m+42.8m，桥梁全宽12.5m。桥面断宽为单箱双室箱形截面，42.8m的跨箱梁高2.3m，35m的跨箱梁高2.0m。本项目拟采用满堂支架法施工，现浇箱梁砼的施工采用分布浇筑，第一步浇筑至箱梁腹板上承托处，第二步浇筑至顶。

3.2 测量放线

设计箱梁中心线，根据箱梁的平面尺寸结合箱梁腹板当中的走向结合碗扣钢管立杆平面位置，确定平面坐标点向着空间的投测。平面曲线箱梁当中的轴线平面定位根据三维空间曲线坐标实现。施工过程中严格管控梁底标高。测量放样的流程具体见图1。

图1 测量放样的流程Fig.1 Flow of measurement and stakeout

3.3 地基处理

地基处理在现浇连续箱梁施工技术占据非常重要的地位，这主要是由于地基处理的好坏直接关系着现浇箱梁的施工质量，因此，在应用满堂支架现浇法进行连续箱梁施工时需要重点解决地基的支架变形及地基沉降的问题。在对地基进行处理之前，应该首先计算与验证支架地基的基础承载力，确保支架的安全与稳定，该项目在处理地质时采用的主要包括宕渣分层回填、利用振动压路机分层压实、浇筑混凝土。浇筑的混凝土的厚度为15cm，混凝土的宽度值比满堂支架的搭设宽度值高1m，同时根据施工中的具体排水情况，设置排水沟，确保排水，以免对满堂支架的地基稳定性产生不利的影响。

根据箱梁结构形式结合主线高架对满堂支架进行搭设，搭设过程中选取的计算位置为中侧分带。先将中侧分带的表层种植土挖除，挖除的高度为60~80cm，偏安全按50cm厚宕渣+10cm厚的c20砼计算。之后对原状土的承载力、立杆底座下混凝土基础强度进行验算，验算结果一定要符合相关的技术标准要求。

关于本项目箱梁地基处理及承载力验算如下：本项目中的满堂支架立杆的最大载荷为23.8kN，支架底托的长和宽都为0.1m，硬化混凝土厚度为15cm，根据刚性角扩散应力近似计算，基础面的承载面积为0.16m2，基础受力为143.62kPa，小于150kPa，验算满足要求。此外，还需加强对地基排水设施的建设，建设混凝土排水坡和防水沟。

3.4 搭设满堂支架

在进行支架搭设前，需要根据箱梁的设计高度、箱梁线性及横断面等条件对箱梁支架进行设计和验算，确定支架的具体类型，确保支架满足承重要求。本项目中应用的满堂支架为门式钢管支架，钢管型号为Φ48mm×3mm，在铺设钢管支柱时，遵循“横直各成一线”的原则，两个钢管之间的距离为100cm，将横桥向翼板下需要适当调大间距，针对跨中和支点处的实腹段适当调小间距。在上箱梁腹板纵向处设置双拼10 作为系统的承重梁，其余部分采用的承重梁为10cm×10cm。混凝土的容重为25kN/m3，木方的容许应力和弹性模量分别为13MPa、104MPa。木方的剪力为11465.7N，剪应力为1.72MPa，剪应力小于2.7MPa，满足木材允许剪应力要求；挠度为2.18mm，小于2.25mm，验算满足要求。满堂支架搭设的具体步骤：搭设满堂支架时先拉线、再放底座，之后利用可调底座调平底层支架，将扫地杆连接之后分层接高，然后将可调顶托安装在最上面，安装横向剪刀撑，全部安装完成之后，根据横坡和纵坡将水平支撑顶面调平，最后模板安装完成之后进行箱梁施工。匝道现浇箱梁使用的是碗扣支架。

图2 主线现浇连续箱梁满堂门式支架设计横向示意图Fig.2 The horizontal schematic diagram of the design of the main line cast-in-situ continuous box girder full gate bracket

3.5 安装底、侧模板

3.5.1 底模、侧模敷设

底板的纵向方木间距根据支架顶托之间的距离进行调整，方木的规格为10cm×10cm；底模横向背带使用方木规格为10cm×10cm，将不同方木之间的中心间距设置为25cm。底层方木的中心线与顶托中心线相重合，方木铺设平整，满足着力要求，如果方木和顶托之间存在间隙则使用木楔塞紧，为了确保底模标高的精确性，使用水准仪进行测量，完成测量之后通过持线控制施工高度。

3.5.2 安装模板

底模采用厚度为1.5cm 的高强竹胶板，对于箱梁的横向边缘的地方使用铁钉将其固定在方木上；侧模采用拉螺杆的方式固定，纵向间距为120cm，拉杆外面采用PVC进行管装，PVC管与模板的结合位置采用密封条封堵。底模的拼装缝使用腻子抹嵌封闭。

安装模板时需要注意以下问题：一是，安装之前对模板形状、支架尺寸等根据图纸的要求进行核对，确保支架和模板的满足质量要求；二是，在安装模板之前需要在模板内侧涂脱模剂；三是，根据箱梁桥施工过程中的实际要求立模、调整支架结构；四是，对模板之间的连接间隙进行检查，确保连接间隙小于2.0mm，如果间隙的宽度大于2.0mm 则需要采用油灰材料填补或胶带密封。

3.6 支架预压

支架预压的主要目的是检查支架的承载力，确保支架在应用过程中的安全及出现支架基础的沉降等问题，底模安装完成之后，为了防止出现基础变形的现象，需要进行预压，一般来说，在预压过程中，混凝土预压重力为混凝土重量的120%。由于该项目的主线桥箱梁高度达到了2.6m，箱梁自重重，预压时采用砼块（1m×1m×1m）预压，同时结合水箱（5m×2m×2m）预压，支架翼缘板采用钢筋预压，预压过程中在全部观测断面上配置五个观测点，加载到60%的预压荷载之后开始进行标高的观测及记录，100%的预压载荷全部加载完成之后进行相应的监测点标高记录。加载及卸载完成之后记录相关的数据，监测点变形在相应的规范范围之内则说明支架搭设较好，如果不满足相关要求还需要重新搭设支架。

3.7 箱梁承载力调整

在搭设满堂支架过程中，为了确保支架的平衡，箱梁的承载力示意图见图3。图3 中，RA、RB代表两个千斤顶对箱梁的作用力，N代表钢绞线对箱梁的作用力。为了保障箱梁的承载力平衡，应该采用相应的方法对钢绞线的伸长值进行调整，钢绞线在箱梁A测的伸长值较小，钢绞线在箱梁B测的伸长值较大。箱梁承载力的调整通常根据现场的实际施工情况调节千斤顶的位置，以此调节钢绞线的伸长值。

图3 箱梁承载力示图Fig.3 Diagram of box girder bearing capacity

3.8 混凝土浇筑

混凝土浇筑过程决定了箱梁的施工质量，因此需要做好质量管理工作。在混凝土拌合期间确保混凝土浇筑的指标满足相关的施工质量要求，做好混凝土原材料的质量检验及养护工作，在浇筑箱梁混凝土过程中需要遵循混凝土水平分层浇筑远侧、分段式进行纵向浇筑，最后进行边缘反浇，从底部开始进行浇筑，每层的浇筑厚度不超过30cm，同时开展分层振捣，在混凝土中放置振捣设备，确保现浇箱梁表层不出现下沉现象。混凝土凝固之后进行满堂支架拆卸。