龙庄特大桥0号梁段钢筋混凝土牛腿支架施工技术研究

周旭

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

龙庄特大桥设计为（15×40+66+120+66+7×40）m，主桥布置为（66+120+66）m 预应力混凝土连续刚构，桥梁全长1 144.5m（含侧墙）。箱梁顶面设有横坡，以相应设计标高为原点分别向外侧倾斜，梁底横向水平，箱梁腹板左右高度不等。箱梁梁段划分为0～17 号梁段，其中0号梁段长12m，1～6号梁段长3.5m，7～14号梁段长4m，边、中跨合龙段即15、16号梁段长2m，边跨现浇段即17号梁段长4.88m。跨中及边跨合龙段、边跨现浇段梁高为2.885m，其余梁底下缘按二次抛物线变化。1～16号梁段腹板厚度为70cm，现浇段腹板厚度为由70～100cm按线性变化。其中，0号梁段钢筋混凝土牛腿支架的施工是一项施工技术难点，本文重点进行研究。

1 龙庄特大桥0号梁段施工总体方案

（1）由于0 号梁段的临空高度较大，在空心薄壁主墩上进行钢结构牛腿的后期安装具有明显的操作安全风险，施工安全处置措施较为繁杂。为此，变更0号梁段的施工方法为在空心薄壁主墩顶部侧面同步浇筑钢筋混凝土牛腿，利用混凝土牛腿作为0号梁段高空现浇托架。

（2）刚构桥0 号梁段现浇支架的结构体系由型钢分配梁和盘扣式支架组成。其中，盘扣支架纵距80cm，横距80cm，分层高度130cm；通过在立柱顶托上布置100mm×100mm 方木作为纵向分配梁，并在纵向分配梁上横向放置方木作为模板背筋，间距为10cm，底模采用10cm 钢模板，盘扣支架竖杆支承在I20a 次级分配梁上。次级分配梁支承在2×I56a 的主承重分配梁上，主承重分配梁通过砂箱支承于钢筋混凝土牛腿上。

（3）0 号梁段箱梁分两层浇筑，第一层浇筑高度3.1m，第二层（剩余腹板及顶板）浇筑平均高度4.485m。利用塔吊进行材料的垂直运输及0 号梁段支架安装；钢筋在钢筋房集中制作现场安装；混凝土在拌和站集中拌制运输至现场。

2 龙庄特大桥0号梁段钢筋混凝土牛腿支架施工技术

2.1 施工工序

在主桥主墩墩顶安装托架→在托架上立模，绑扎钢筋→定位纵向、横向、竖向预应力管道，针对竖向预应力钢束进行预埋处理→完成0 号梁段混凝土的浇筑，在达到要求龄期后脱模→待混凝土强度达到设计强度的95%后且龄期不少于5d，对称张拉0号梁段对应纵向钢束并锚固灌浆（预应力张拉完毕后，应采用真空辅助压浆及时往预应力管道灌注专用压浆料，下同）→张拉0 号梁段横、竖向预应力钢筋并锚固（滞后2 个梁段张拉横竖向预应力）→完成0号梁段施工[1]。

2.2 施工准备及测量放样

（1）在正式施工之前，由项目总工程师牵头，各职能部门以及工程技术人员共同查看施工方案、复核施工设计图，整理与工程项目相关的规程、规范及标准。完成专项施工方案的编写工作，再提交至专家评审，修改通过，向各班组发放作业指导书，针对全体施工人员做好技术交底，明确本次项目的施工方案，用于施工指导。

（2）针对每个参与施工的人员都要做好技术交底，确保其了解施工标准、技术要求以及特殊工艺，坚持质量第一原则。项目总工定期参加技术培训会，确保操作人员充分了解0号梁段的结构特征、施工要求，娴熟操作施工工艺，确保各项施工作业有条不紊。

（3）在施工前期做好规范测量，校验仪器达标，方可投入使用。经反复检查、验证，确保测量数据真实、可靠，上交至测量监理工程师，确保审核无误。再测量0号梁段的支立模板边线、四周边线、中轴线以及标高等相关指标时，使用全站仪，同时加设防护桩，用于0号梁段中心复位。对于测量工程师给出的测量结果，需要施工人员使用钢尺再次复测，确保精准放样。

（4）结合施工现场的实际需求，需要确保场地四周平整，施工材料、施工机具等规范放置，有序停放各种大型的运输机械、起重机械或混凝土泵车。所有材料进场之前需要进行实验室检验，合理设计混凝土配合比，确保材料达标方可投入使用。施工之前要对接试验监理工程师，协调施工配合比。根据各项试验要求，检测并把控0号梁段的施工全过程。

（5）要对施工现场的地质水平、水文条件等了如指掌，结合施工现场环境特征确定施工方案，在现场要排除危险源，如机械伤害、触电风险、高空坠落等。提前设计施工预案，考虑各种发生意外的可能性并采取积极的处理措施；落实作业值班制度，严抓严管施工现场的每一个作业时间段，施工负责人轮流值班，在现场做好技术指导以及各项管理工作；另外，现场应有足够的施工人员参与，轮班作业，合理安排时间，杜绝疲劳作业，提高生产效率与生产质量，同时保障施工安全。

（6）砂筒制作：上筒外径440mm 壁厚10mm 钢管，高度150mm，内灌注C50 混凝土；下砂筒为外径480mm 壁厚10mm 钢管，高度190mm，砂筒顶、底板采用10mm 厚500×500mm 钢板，底部安装ϕ30mm 卸砂孔，下砂筒内装填精选工程砂（需干净无泥，烘干后进行筛分，选择1.6～2.5mm 粒径的细砂），拧开下筒底部的螺栓，将砂子掏出，主梁下落，即可拆除梁模。

（7）砂筒预压：每个砂筒按120t 进行预压，通过试验室压力机对砂筒进行预压，按20%→60%→80%→100%逐级加载，当每一级的荷载量能够保持一段时间的稳定之后，再进行下一级荷载的加载，直到预压最大荷载，确定荷载作用下的压缩值，测出砂筒满足最大压力下的装砂高度[2]。

2.3 支架搭设

（1）支架利用墩柱侧面60cm 钢筋混凝土牛腿作为主梁支撑点，在距墩顶3.67m 位置处，横桥向墩柱外侧设置2.5m×0.6m×2.24m 钢筋混凝土牛腿与墩柱混凝土同时浇筑，用于支架系统支撑点。

（2）0 号梁段现浇支架的结构体系由型钢支架和盘扣式支架组成。其中，盘扣支架纵向间距80cm，横向间距80cm，分层高度130cm，通过在立柱顶托上布置100mm×100mm 方木作为纵向分配梁，并在纵向分配梁上横向放置方木作为模板背筋，间距为10cm，底模采用10cm钢模板，盘扣支架竖杆支承在I20a分配梁上。

（3）型钢支架采用塔吊提升安装就位，混凝土牛腿上安放直径50cm，高30cm的砂筒，在其上安装承重纵梁2榀14m长的工字钢I56a焊接成整体（工字钢接长焊接，接头位置采取正反面满焊的方法，然后在工字钢的两侧面槽里和顶底面焊缝位置搭接500mm 钢板[3]，焊缝两侧均要求满焊，钢板的搭接厚度应控制在10mm以上，焊接质量经检测合格后方可使用），布设2组承重纵梁，对称布置在墩柱两侧混凝土牛腿砂筒上，采用ϕ32精扎螺纹钢筋对拉在墩柱上，加强整体稳定性，确保支架安全。

（4）双墩中间及悬臂端均在承重纵梁铺设17.15m长工字钢I45a 分配横梁，间距45cm，采用ϕ32 精扎螺纹钢筋对拉保证稳定。边缘外侧可采用外部焊接接长80cm 长的∠10×10cm 方钢为操作平台支撑梁，在其上搭设钢板作为操作平台。

（5）在工字钢I45a分配横梁上安装钢模板底模，使用前均要进行打磨并涂脱模剂，在混凝土模板的外露面选择相同品种的脱模剂，不允许使用废机油，同时注意保护钢筋和混凝土的接缝位置，避免造成污染。

2.4 支架预压

2.4.1 预压目的

（1）为了确保支架施工安全，对0 号梁段的支架稳定性进行检验，确保在其承载力范围内。

（2）通过预压消除支架非弹性变形，减少梁段的下沉量，使灌注后的梁段混凝土标高符合设计标高；通过预压测试确定支架的弹性变形量，为调整模板标高提供数量依据[4]。

2.4.2 预压施工流程

预压准备（技术交底、人员、机械、材料等）→0#段支架按设计安装完成→0#段支架全面检查→观测点布设标记→分级加载→观测读数记录全面检查→静置稳定观测读数记录全面检查→卸载→观测读数记录全面检查→稳定观测读数记录全面检查→观测数据整理、分析→试验结果报告。

2.4.3 预压荷载计算

按照等荷加载进行配载计算[5]，支架预压荷载取值＝（按一次浇筑混凝土自重荷载＋模板荷载＋人群机具荷载）×110%，其中：

（1）混凝土自重荷载

0#节段长12m，一次浇筑完成混凝土体积为629.7m3，梁段重量为1 637.2t。两端各悬挑出墩柱2m，悬挑端混凝土体积31.77m3（0.85×16.55+2.07×8.55）各悬挑端重82.6t，中间段长8m 混凝土重252.66m3（扣除墩顶混凝土体积8.55×2.5×7.58×2-1.5×1.4×2.5×2=313.5），重656.92t，这两部分混凝土的自重由现浇0#段支架承担。故0#段支架预压中间段混凝土自重荷载为656.92×10=6569.2kN，悬挑端混凝土自重荷载为82.6×10=826kN。

（2）模板荷载

取0#块内外模板重量10kN/m，则中间段模板荷载为10kN/m×8m＝80kN，悬挑端模板荷载为10kN/m×2m＝20kN。

（3）人群机具荷载

取每米人群机具荷载为5kN/m，则中间段人群机具荷载为5kN/m×8m＝40kN，悬挑端人群机具荷载为5kN/m×2m＝10kN，故中间段支架预压重量取值＝（6569.2＋80＋40）×110%＝7358kN，悬挑端支架预压重量取值＝（826＋20＋10）×110%＝942kN。

2.4.4 预压方法

（1）测点布置，详见图1。

图1 0号梁段支架预压测点布置示意图（单位：cm）

（2）预压方法

预压时，支架已经施工完毕，并已安装横向分配工字钢。0#段支架预压采用在墩柱顶预埋精轧螺纹[6]，再接长至0#块支架顶面与加强玄杆贝雷梁反力架锁死，利用千斤顶在0号梁段支架分配梁上逐级加载的方法进行反力架顶升，来反向对支架稳定性及承载力相关数据进行检验。根据前面计算现浇段支架预压荷载取值，中间段支架采用9台120t千斤顶进行顶升，每台顶升压力为818kN；悬挑端每端各用3 台50t 千斤顶进行预压，每台预压力为314kN。

（3）预压过程

预压分三级进行，第一次按照50%的预压荷载值进行预压；第二次和第三次则分别按照80%和100%的预压荷载值进行预压作业。每次预压间隔时间为2h，支架预压必须对称进行，加载至最大预压荷载值后持荷时间为24h。

2.4.5 变形观测

在正式加载之前，需要利用电子水准仪观测标高数据，做好记录。进行加载之后，每一级均需利用电子水准仪观测标高数据，一般在墩身顶部位置确定水准点。直到加载完成最大预压重量之后，再使用水平仪观测一次标高，达到24h持荷标准。对加载之后的标高进行测量、记录，即可卸载。注意卸载过程要保持均匀性，卸载完成后，测量观测点标高，即卸载后标高。在加载过程中必须保护观测点不被破坏[7]。预压过程中安排专人进行预压观测，并填写支架沉降观测表。

2.4.6 测出弹性和非弹性变形

初始标高-加载后标高=托架弹性变形量+非弹性变形量。

初始标高-卸载后标高=托架非弹性变形量。

卸载后标高-卸载前标高=托架的弹性变形量[8]。

2.4.7 底模标高确定重新调整底模标高，底模标高=设计底板标高+托架的弹性变形量。

2.5 支架拆除

为提高连续箱梁节段施工的安全性，完成0号梁段施工之后，短期内先不拆除支架，中跨合龙段施工前拆除完成，第一次转换体系成功。

3 结语

综上所述，在连续刚构桥施工中，钢筋混凝土牛腿支架施工技术已经逐渐受到业内关注，而作为施工人员，必须掌握包括施工测量、支架搭设、支架预压、支架拆除等一系列施工技术，从而达到保证施工质量的目的。