市政公路桥梁现浇盖梁常用模板体系的工艺对比

杨仁维

上海建工集团股份有公司 上海 200080

满堂支架法是我国早期常用的现浇盖梁施工工艺，该方法安全性高，且不需要大型设备进行吊装。然而由于施工工期长、需要应用大量的模板支架材料、工作面较大等缺陷，在市政工程中交通量大的路口进行应用有很大局限性。因此，国内大量专家学者结合实际项目，对现浇盖梁模板体系进行研究分析，开发了多种低消耗、短工期的现浇盖梁模板体系。

房毅等[1]结合清远市某高速公路项目，分析盖梁施工环节中承重结构，阐述大跨度预应力现浇盖梁支架的设计要点及应用，基于跨国道施工的实际情况，以贝雷梁钢管柱式支架法作为实际施工方案，很好地解决了跨国道施工的难点，保证了施工过程的安全性，大大提高了施工效率。赵云[2]以某桥梁工程为例，对现浇盖梁支架施工方案的确定以及施工技术要点进行深入探讨，将现浇盖梁支架施工选型和工程实际环境、工期质量和成本要求进行深度关联。冯德生等[3]基于重庆市石柱县龙河大桥项目，制订剪力销法施工盖梁的方案，通过对龙河大桥盖梁施工的支撑系统进行受力分析，成功解决大跨度高墩盖梁施工难题。邵联银等[4]研究了宁淮高速公路特大桥盖梁施工案例，通过对多种支撑体系对比分析，得出了摩擦抱箍法作为盖梁施工下部支撑施工的优势。余功涛[5]依托上海市某高架桥工程盖梁支架施工项目，针对销棒法盖梁支架的设计方案进行优化，对整套施工技术要点进行详细论述。

不同于国内偏于工程应用方面的研究导向，国外主要从理论研究角度，开展对盖梁支架体系的研究。Weesner等[6]通过理论分析结合数值模拟的方法得出国外常见的4种类型盖梁承载体系的极限承载力。Peng等[7]针对外力荷载下的支撑体系稳定性进行研究，通过数值模拟的方法，得到多种施工荷载作用下的模板支撑体系稳定承载力。

归结以上研究成果，目前盖梁现浇施工的支架形式虽然多种多样，但不外乎型钢支架支撑、抱箍支撑和插销支撑为主。本文针对某工程现浇盖梁施工，通过对这3种支撑模板体系的设计进行分析，总结了其各自的优缺点和适应场所，结合现场工况制定安全经济可行的施工方案，以获取较好的经济效益。

1 常见盖梁模板体系

目前，根据受力体系，我国城市高架桥梁现浇盖梁的支撑体系主要包括3种：型钢支架法、销棒法、抱箍法。

1.1 型钢支架法

1.1.1 支撑体系构成

型钢支架法将水泥承台或硬化地基作为承载基础，组合圆钢、方钢等材料，通过机械化设备拼装形成支架，承担盖梁、模板质量和施工荷载，实现盖梁现浇施工。

1.1.2 受力体系分析

型钢支架法其受力体系包括纵向承重梁、横向分配梁、型钢立柱钢管和剪刀撑（图1）。

图1 型钢支架法受力体系

横向分配梁在承受盖梁荷载及施工荷载后，传递至纵向承重梁，然后通过钢砂箱传递至型钢立柱，最后传递至承台或地基。为提高立柱稳定性，型钢立柱钢管之间一般设置斜撑，避免立柱失稳破坏。

1.1.3 主要施工工艺

施工工艺及流程为：地基处理→型钢立柱安装→钢立柱与承台（地基）固定→上下节钢立柱连接→钢砂箱安装→纵向承重梁安装→横向分配梁安装→底模安装→支架预压→立柱顶处理→钢筋绑扎→侧模安装→混凝土浇筑、养护→拆模、拆支架。

1.2 抱箍法

1.2.1 支撑体系构成

抱箍法是通过在墩柱上的适当部位安装圆形抱箍，使之与墩柱夹紧，从而产生静摩擦力来克服临时设施及盖梁的质量。抱箍法支撑体系主要由柱箍、牛腿、紧固件及工字钢4部分组成，采用在柱墩顶部偏下位置设抱箍，根据柱间距和盖梁结构尺寸，选择2根适当型号的工字钢架设在抱箍两侧的牛腿上，作为盖梁模板去撑梁，这样不受地形约束，彻底解决了因地形而影响盖梁施工的技术问题。

1.2.2 受力体系分析

抱箍法受力体系包括纵向承重主梁、横向分配梁、抱箍（图2），横向分配梁承受荷载后传递至纵向承重主梁，再由抱箍通过静摩擦力的形式传递至墩柱。

图2 抱箍法施工

1.2.3 主要施工工艺

施工工艺及流程为：抱箍设计与制作→施工放样→抱箍安装→纵向承重梁安装→横向分配梁安装→盖梁底模安装→安装盖梁钢筋→侧模、端模安装→混凝土浇筑、养护→拆模→拆抱箍。

1.3 销棒法

1.3.1 支撑体系构成

销棒法现浇盖梁施工是通过横穿墩柱的高强销棒将盖梁质量、模板质量和施工荷载传递给墩柱。支撑体系由分配梁模块、盖梁悬臂三角支架、高大型钢主梁、牛腿、销棒等构件组成（图3）。

图3 销棒法施工

1.3.2 受力体系分析

横向分配梁在承受盖梁及施工荷载后，传递至纵向承重梁，并通过梁下方卸荷块将荷载传至固定牛腿和销棒，最后传至墩柱。实际项目中为增强模板支架稳定性，经常在墩柱上设置抱箍、斜撑，与墩柱、主梁形成三角系统。

1.3.3 主要施工工艺

施工工艺及流程为：销棒及墩柱预留孔洞设计施工放样→现浇立柱预留孔洞→销棒安装→纵向承重梁安装→横向分配梁安装→盖梁底模安装→安装盖梁钢筋→侧模、端模安装→混凝土浇筑、养护→拆模→拆销棒。

2 现浇盖梁模板工艺比较

基于以上3种现浇盖梁模板受力体系及施工方法，从适用对象、施工工期、地基要求、材料损耗性、对墩柱破坏性等多方面分析其在实际工程中应用的适应性和局限性。

2.1 墩柱适用性

型钢支架法依靠支架承受盖梁重力荷载，对墩柱截面无要求，既可以是圆形墩柱也可以是方形墩柱；抱箍法一般采用圆形抱箍，限用于圆形墩柱；在国内销棒法由于需要牛腿施工，常用于矩形墩柱，但也可用于圆形墩柱。

2.2 承受荷载能力

型钢支架法的受力性能大小受支架本体结构决定，适用于各类盖梁施工。抱箍法依靠静摩擦力来承受盖梁荷载，承受能力较小，不适应于大型盖梁施工。销棒法的受力性能受销棒直径和混凝土抗压强度决定，相对于抱箍法，承受荷载能力明显提高，在结合抱箍进行辅助受力情况下，也可以应用于大型盖梁施工。

2.3 施工复杂性

型钢支架法施工需要临设支架承力，施工步骤较多，安装和拆除较为复杂；抱箍法无需外设支架，施工步骤较少，部分装置可提前预制；销棒法施工步骤由于涉及销棒穿孔等，安装过程较抱箍法复杂，但同样无需外设支架。

2.4 施工工期

型钢支架法施工工期受墩柱高度影响，在墩柱及盖梁较高时，支架高度也需要相应提高，架设和拆除工期会明显增加。抱箍法、销棒法的施工和拆卸速度快，时间耗费不受墩柱高度影响。

2.5 地基要求

型钢支架法盖梁施工过程所产生的荷载最终会传递至地基，因此对于地基强度要求较高，必要时需进行地基处理，增加劳动力及成本。抱箍法和销棒法盖梁施工过程所产生的荷载由墩柱承受，常规地基即可，无需地基处理。

2.6 墩柱破坏性

型钢支架法无需在墩柱上设预埋件，不会影响墩柱外观质量；抱箍法施工需要在墩柱上安设抱箍，其外观质量会在一定程度上受到抱箍紧固的影响；销棒法需在墩柱内预设孔洞穿销棒，而对墩柱穿孔造成局部混凝土破坏，在销棒拆除后墩柱外观质量需要进行后期处理。

2.7 适用环境

型钢支架法由于需要周边地基施工，对环境条件有所限制，并不适用于桥下有流水区域，当地处交通繁忙区域以及地基处理复杂时也不推荐应用。抱箍法和销棒法在墩柱施工完毕后即能施工，施工区域主要位于墩柱上部，对周围环境依赖性小，适用于各类严苛环境。表1对3种模板体系施工优缺点进行了归纳总结。

表1 现浇盖梁模板工艺比较

3 工程应用分析

3.1 工程背景

上海S3公路（周邓公路—G1503公路两港立交）新建工程沿线穿越上海浦东新区和奉贤区，北起周邓公路，南接规划两港大道，全长26.64 km（图4）。其中，S3PD-1标段工程范围为周邓公路—鹤连路以北，主线长3.85 km，桥梁工程共包含6座地面跨河桥（七灶港桥、六灶港桥、医药港桥、戴家港桥、景观横二河桥、周家浜桥），1座人行天桥、1座S32人非坡道桥、1座S32地面辅道桥，除了S32地面辅道桥采用预制拼装结构，其他均为现浇盖梁结构。

图4 S3公路地理位置

3.2 施工工况分析

3.2.1 盖梁结构形式

本项目盖梁尺寸大小不一，其中最大盖梁尺寸为20.05 m×2.20 m×1.60 m（六灶港主桥），而人非桥、坡道桥等尺寸较小。

3.2.2 墩柱形式

七灶港桥、六灶港桥等桥梁采用圆形墩柱，坡道桥及周家浜人非桥为矩形墩柱。

3.2.3 施工场地条件

本项目包含一工区、二工区、三工区及立交区4个标段。其中一工区、二工区位于郊区，盖梁施工可以提供宽阔的施工环境。立交区环境复杂，施工局限性大。

3.3 施工方案比选

3.3.1 比选原则

1）安全性原则。选择的模板施工方案必须满足现场安全施工要求。受力体系应当在混凝土浇筑途中和完成后承载结构自重、侧向压力以及其他施工荷载。

2）施工方便原则。选择的施工方法应当构造简易，便于组装和拆除，接缝紧密，易于施工。

3）统一管理原则。为了方便管理，单个项目应当采用同一种模板支护体系，不宜多模板体系混合使用。

3.3.2 比选结果

综合施工现场条件，考虑到抱箍法承载力较低，具有一定的施工安全风险，实际项目中并未采用。最终七灶港桥、六灶港桥等桥梁采用型钢支架法施工，坡道桥及周家浜人非桥为销棒法施工。

3.4 实际施工方案

3.4.1 型钢支架法

1）地基处理。对于需处理的区域，原地面整平压实（不小于90%）后，换填厚60 cm建筑垃圾＋厚10 cm的碎石＋厚10 cm的C30混凝土。建筑垃圾分3层填筑，每层厚度不大于25 cm，层层压实后铺筑厚10 cm碎石，最后浇筑厚10 cm的C30混凝土面层，面层定标高与承台顶标高一致。

2）型钢支架法施工方案。立柱高度大于1.2 m时，盖梁支架采用型钢支架。以六灶港主桥为例，型钢支架法设计具体如下：钢管支柱为φ500 mm×10 mm；横向分配梁为20a#工字钢（单节长度4 m），间距250 mm；纵向承重梁为HN700 mm×300 mm。钢立柱顶部设置钢砂箱，其底部与钢立柱顶板采用M16螺栓连接固定，其顶部设置φ600 mm×12 mm钢板，钢立柱底部与承台使用M20化学螺栓固定。钢管立柱与钢管立柱使用M16螺栓固定。结构立柱高度大于4 m时，钢立柱设置纵横向连系梁，连系梁采用20#槽钢，槽钢与立柱表面焊接固定。

3.4.2 销棒法施工方案

以坡道桥11号墩盖梁为例（图5），整个受力体系由分配梁模块、盖梁悬臂三角支架、高大型钢主梁、卸荷块、牛腿、销棒等构件组成。横向分配梁为10#工字钢，间距250 mm；纵向承重梁为HN50型钢；销棒直径70 mm，材质为30CrMnTi。

图5 销棒法施工方案

主梁直接作用于卸荷块与销棒牛腿顶面上；支架自上而下依次为分配梁模块10#工字钢（平台）、H500型钢主梁、卸荷块、牛腿、销棒。

3.5 施工效果分析

1）承力能力。型钢支架法由于采用外支撑体系，承力能力可以不受墩柱承载力限制。实际工程中七灶港桥最不利工况下支架立柱承受了约700 kN的荷载；而采用销棒法的坡道桥墩柱最大承载为208 kN。型钢支架法盖梁应用范围更为广阔。

2）单梁施工工期。实际工程中，采用型钢支架法和销棒法盖梁施工均需要1～2 d时间进行绑扎钢筋和支模板，盖梁混凝土养护也需要4 d左右。区别在于，型钢支架法需要4～5 d进行地基整平和预压，并需要1～2 d搭设支架，1 d拆除支架，总工期需要12 d左右；而销棒法仅需要1 d进行销棒安装，0.5 d进行销棒拆除，总工期可控制在1周内。

3）同步施工可行性。型钢支架法多点并行施工需要配备大量型钢材料和搭设人员，对材料配备和劳动力配置要求较高，实际工程中也没有采用同步施工策略，而是依次顺序施工；销棒法施工材料使用少，人工需求少，同步施工额外成本较小，现场也多次成功实施并行施工。

从2种工艺的现场应用效果，推断得出现浇盖梁施工中型钢支架法和销棒法不同的适应领域和发展潜力：型钢支架法适应于郊区主线桥梁等工期要求不严，需要大体积盖梁浇筑的施工环境；销棒法适应于跨线桥、环状立交等工期要求高，希望多点并行的施工环境或者人员、材料配置紧张的施工环境。

4 结语

项目应用效果表明，型钢支架法和销棒法都是目前优秀的现浇盖梁施工工艺。型钢支架法可用于大体积盖梁，但施工工期长，并行同步施工代价高，在郊区桥梁主线建设方面有广阔的发展潜力；销棒法施工在劳动力需求、材料消耗和施工工期方面具有一定优势，未来更适用于跨线桥、环状立交等领域。