斜腿刚构桥支架法施工方法及工程应用

张坤、常红娟、吴淑斌、李寒

（1.中交二公局东萌工程有限公司，陕西 西安 710100；2.河北博燃能源工程技术有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

斜腿刚构桥因其造型美观轻巧、能够满足桥下交通运行的需要而得到广泛应用，但其支架搭设是施工的难点，同时除了受恒载与活载的影响外，还受到土层压力、混凝土收缩、温度变动、沉降等因素影响，导致斜腿刚构桥出现多重应力，因此有必要对其施工过程进行研究，提升对斜腿刚构施工中各工序施工的控制质量以及现场控制措施的优化。本文结合工程实例，优化斜腿墩支架方案设计，研究混凝土浇筑工序，分析主梁0块与斜腿间合龙段合理浇筑方式，研究斜腿刚构主梁现浇与支架拆除施工技术，从而设计出经济适用的施工方法，显著提高桥梁建设效率，提高施工质量。

1 工程概况

某大桥主桥变截面连续箱梁0梁段长12m，高6.6m，悬臂浇筑梁共15 段，梁段长度为2.5m、3.0m、3.5m、4.0m 等，悬臂浇筑梁段最大控制重量约1164.2kN，最大悬臂长度54m。跨中合龙段长2m，边跨合龙段长1.5m，边跨现浇段长9.38m。

箱梁变截面的选择应根据工程施工方案要求，采用单箱单室直腹板形式，方案要求箱梁顶板宽保持12.9m，底板宽保持6.9m，两翼悬臂长保持3m，悬臂端部厚度20cm，悬臂根部厚度70cm，腹板竖直。桥面横坡按照行业要求，主要由两侧腹板高差调整。施工要求箱梁根部断面梁高在6.6m（高跨比为1∶16.67），为了确保桥梁支架的稳定性，跨中和边跨现浇梁段梁高应保持2.8m（高跨比为1∶39.29），工程技术人员应密切关注梁底下缘曲线是否以2 次抛物线变化。

2 斜腿墩施工

2.1 地基处理

按照设计方案，桥梁基础直接作用在岩石地基上面。为了能够保证地基沉降符合规范要求，开挖时要尽可能减小岩石受到的损伤，因此需要进行人工凿除。开挖完成后，利用回弹仪检测基础岩石强度，如果不符合要求，则需要继续开挖，直到最后符合设计要求。然后按设计要求对地基进行加固。施工以前，准确定位斜腿基础，使其按照设计与水平面成一定倾角。对场地进行逐项的清理，清洗干净后用细石砂浆浇筑在岩石表面，使其符合倾角的要求。

2.2 支架搭设与立模

承台施工前通过测量放线确定开挖深度，在承台结构部分浇筑施工过程中，要根据实际工程情况确定放坡系数，并且放坡位置保证留有足够的空间。

斜腿刚构现浇箱梁，通过满堂碗扣支架的方式进行施工，支架基础处理完成后，进行支架搭设施工，支架采用碗扣式满堂支架。首先按照支架布置图，放出支架边线及底托标高，然后根据情况摆放底托，并开始搭设脚手架，此次搭设脚手架将桥梁前后斜腿及桥梁中跨梁体支架一次性搭设完毕。支架搭设之前，为了保证支架的强度、刚度、稳定性，要先通过受力计算确定立杆横向与纵向布置间距，并通过此计算确定水平支架的间距。

根据现场情况搭设支架时，斜腿刚构用满堂支架的方式进行搭设。根据计算科学进行布置，保证各个间距的合理性，需要先进行竖向支撑钢管的搭设，再搭设斜向的支撑，纵向钢管支撑间距为60cm，横向为80cm，步距为60cm。底膜间距为20cm，钢模板采用的是槽钢制作，水平支架与支架横梁均采用I16 工字钢，间距为40cm，用可调节的顶托连接支架。纵向支撑的斜杆与地面夹角宜在45～60内，立杆间设剪刀撑。剪刀撑每3m 设置一个，剪刀撑应联系3～4 根立杆，剪刀撑应沿步高连续布置，以保证支架的稳定性，在相邻两排剪刀撑之间，设大斜撑。调整支架上方方木标高，底板以大块竹胶板为材料铺设，外模面板均采用厚15mm 的竹胶板，端模采用15mm 的竹胶板，以10cm×10cm 木枋为基础材料构成骨架。横向方木采用100mm×100mm 方木，间距30cm。

为保证施工安全，提高现浇梁质量，在0块支架搭设完毕后，还应根据施工方案要求铺设底模，并对支架模板采取预压作业。该工序的目的一是测试支架承载能力是否能满足受力要求，二是为了消除支架和模板的非弹性形变，三是为了得到支架的弹性形变值和非弹性形变值，为施工预拱度提供依据。在对支架模板进行预压作业时，应控制相关技术参数及施工要求：预压荷载应超过箱梁自重，参数应以1.2 倍为准；全面了解箱梁荷载最大限值及分布情况，循序渐进地对支架进行分级加载；荷载增加过程中应做好分层观测。

2.3 钢筋绑扎

为了确保施工稳定性，钢筋骨架应严格按照要求绑扎，提高稳固性；保障钢筋骨架准确对准模型相应部位，注意避免出现扭曲和倾斜。钢筋安装应在混凝土保护层增设垫块，垫块材质选择高强砂浆，垫块应和钢筋绑扎牢固，每平方米垫块数量不少于4 个；钢筋预埋环节如果与波纹管存在技术冲突，应优先安装波纹管，调整钢筋预埋部位。

箱梁外侧模安装完毕后应加以调整。首先，应对底板管道的钢筋定位并绑扎钢筋网，确保不同层的钢筋网焊接牢固性，采取电焊技术进行加固，确保腹板钢筋与底板钢筋之间的稳定性。其次，绑扎底层纵向钢筋。底板钢筋安装应采用埋入式锚垫板，底板上的波纹管最后安装。最后，腹板及横隔板钢筋安装。应对腹板内波纹管及定位筋进行固定，然后陆续固定顶板及翼缘板的上下层钢筋，注意网片间用联系筋焊牢，增强箱梁外侧模的稳定性。

2.4 混凝土浇筑

混凝土由拌和站集中拌制，泵送法入模，0块采用全断面法进行混凝土的施工，浇筑时按30cm 厚度分层布料、分层振捣密实，振捣时须小心避免触碰到波纹管。

其一，纵桥向混凝土浇筑顺序：从两端开始，向中间对称浇筑。

其二，竖向混凝土浇筑顺序为：先底板，后腹板，最后顶板、翼缘板。

其三，底板浇筑：泵车布料软管尽量深入腹板，开始浇筑，让混凝土通过腹板向底板流动，在浇筑过程中，控制混凝土浇筑速度在每层25～30cm，保证混凝土的密实性。

其四，腹板浇筑：两侧腹板交替进行浇筑直到腹板与顶板内模相交处。

其五，顶板浇筑：顶板混凝土浇筑顺序为从两边翼缘向中间进行。

其六，箱梁混凝土养护。

混凝土浇筑环节完毕应观察收浆效果，尽快实施专业性养护，确保混凝土表层湿润，严禁忽干忽湿现象。

2.5 预应力张拉

纵向预应力分为顶板束、腹板束、边中跨底板合龙束及边中跨顶板合龙束4 种，箱梁混凝土实测立方体强度至少达到混凝土抗压强度和弹性模量达到设计强度的90%，且养护时间不少于7 天方可张拉预应力钢束。张拉采用张拉力和引申量双控，以张拉控制力为主，引申量校核。钢束张拉时应取设计张拉吨位的10%～15%做出标记，便于技术人员及时获取钢绞线的引申量。当预应力达到上限时，确保实际引申量与理论引申量误差控制在6%以内，如果超出限值，应停止作业，对存在问题及时进行排查，排除故障方可继续施工。施工前应根据实测钢绞线弹性模量、截面积和管道摩阻系数等参数对钢束引申量进行校核。

预应力钢束张拉应保持对称、均匀、同步张拉。张拉顺序为：纵向—竖向—横向。

3 支架拆除

0块张拉完毕，即可拆除模板及支架。最外侧和箱梁固结的钢管立柱不拆除，其余支架均可进行拆除，但须保证外侧钢管立柱与墩身连接。模板拆除时严格遵守“先支后拆、后支先拆”的原则进行，确保现场施工安全。

对于碗扣式支架拆除顺序按照“纵桥向对称均衡、横桥向基本同步”的原则进行。对于支架整体而言，拆除顺序应该先拆除跨中处支架，再拆除桥墩处支架，由跨中向两侧桥墩方向推进。

执行此拆除顺序的原因是：拆除支架后，梁体在自重作用下会产生下挠，剩余支架向下变形，剩余支架轴力逐渐增大。从跨中侧开始拆除支架，在自重的作用下跨中挠度值会随支架拆除距离的增大而增大。

4 施工中的技术要点

第一，支架搭设过程中，应该严格控制立杆垂直度，竖立杆的时候要注意长短搭配使用，相邻两立杆的接头应该相互错开；斜杆布置在支架的4 个侧面，纵横向每隔3m 布置一排；脚手架必须配合施工进度进行搭设，保证搭设过程中支架的稳定性。

第二，支架预压加载和卸载时应进行实时观测，同时确保支架无异常变形，以免发生安全事故。预压结束后应根据实际情况对支架和地基做出相应改进措施。

第三，箱梁钢筋骨架安装时应注意锚垫板与波纹管中心线保持垂直状态，张拉齿板处的钢筋保持固定，确保锚垫板支撑可靠性，避免灌注环节不会发生位移。底板、腹板、顶板钢筋按照施工步骤安装，避免对钢筋网架受力，以免出现垮塌。预埋件施工应严格对照施工方案及图纸，提高其稳定性，防止发生位移。

第四，混凝土浇筑应按照间隙保持匀速振捣，为了确保振捣环节施工效果，应采用插入式振捣时，振捣环节应避免对周围配件造成扰动，随时检查周围配件是否存在位移现象，争取第一时间发现并调整。在浇筑锚垫板下钢筋较密处混凝土时，改用Φ30 振捣棒进行振捣，确保密实。混凝土浇筑应参照施工方案各项参数要求精准施工，保持分层厚度低于30cm，保证在下层混凝土初凝前浇筑完成上层混凝土。混凝土浇筑过程中由专人检查模板和支架，对漏浆、跑模情况及时采取补救措施，同时在浇筑过程中需要有专人负责观测支架的沉降情况。

5 斜腿刚构桥主梁分节组拼顶推施工工艺

当桥梁拼装完毕后方可运输至施工现场。顶推施工会根据施工现场环境因素临时调整施工方法。目前，主梁拼装施工包括分节段组拼、分节顶推等多种技术工艺，有时为了提高施工效果的稳定性和节约施工成本，还可以选择悬臂的钢主梁作为吊臂，斜腿钢以吊装形式支撑。

具体施工方案分析：

首先，平转方案分析：选择这种施工工艺的桥梁一般位于峡谷施工地形，为了便于施工，选择峡谷两岸距离最短处，如果施工区域地形平行，很难实施主梁节段拼装，如果选择平转方案，很难对钢桁架起到支撑作用。

其次，缆索吊方案分析：对进场道路要求较高，虽然峡谷地形在空间上可以实现布置，但由于施工区域受面积限制，主梁全阶段拼装难以一次性吊装，智能空中组拼，所处峡谷区域施工较为困难，导致该技术工艺存在一定风险。另外，缆索吊工艺成本费用大，不建议采用该方案。

再次，传统顶推方案分析：如果按照传统施工方案，需要将所有的拼装完成后再进行顶推工艺，但由于施工空间受到限制，因此不能实现。

最后，分节组拼顶推方案分析：该方案是分节组拼并及时顶推，施工过程中灵活处理顶推导向和桁架尾部反压。施工过程中应注意桥台施工场地的滑板、下压装置、支撑和下方装置等。拼装主梁过程中，每拼装一个节段应及时做顶推动作，启动下压装置，确保将拼装主梁顶推至中跨合龙，同时借助下方装置将主梁掉漆，在千斤顶的作用下使主梁移动至支座部位。

6 结语

结合工程实例，从实际施工情况出发，通过对斜腿刚构支架搭设、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉、支架拆除等方面进行研究，能够有效解决收缩徐变、温度变化等引起的次应力问题；制定符合实际的实施方案，保证支架搭设、支架拆除过程中的稳定性；通过对混凝土浇筑过程的施工控制，解决了斜腿墩施工过程中出现的受拉区混凝土易开裂的问题，为类似项目提供了借鉴方案。