跨高速公路箱梁桥大跨径支架施工

毛元坤，廖彬

（南昌路兴交通工程监理咨询有限公司，江西 南昌 330077）

1 工程概况

一高架桥第28联现浇箱梁跨越某高速公路，该高架桥全长264.3m，上部按照现浇混凝土连续箱梁设计，下部为柱式墩群桩。桥梁共包括左右两幅，每幅三联，依次为2×30m,2×32m,（35+39+35+39）m，左幅第一联和第二联桥宽13m，第三联桥梁宽度从13m向17.5m渐变；右幅第一联桥宽13m，第二联桥梁宽度从19.8m向17.5m渐变，第三联桥梁宽度从17.5m向13m渐变。该桥梁上部主梁为设计梁高2.2m、顶板厚0.25～0.45m、底板厚0.25～0.65m、中腹板厚0.45m的单箱单室预应力混凝土现浇连续箱梁。桥址处地表为第四系冲洪积碎屑沉积物层，其中的填土层揭示厚度为2.2～12.8m，主要为含角砾和碎石的黄褐色粉土，允许地基承载力为100kPa。

由于该高速公路车流量大，为避免高架桥现浇箱梁施工对公路交通运行造成的不利影响和扰动，确保公路运行安全，在高架桥现浇箱梁施工过程中主要采用“钢管+贝雷梁”的跨越方式，在施工平台上搭设设计高度为2.0m的塔式支架进行跨越结构实际高度调节，确保门洞实际通行高度不低于5.2m。该工程上跨既有高速公路门洞在设计过程中避开了全部通行车道，占用应急车道和中央分隔带。顺公路向门洞支架总设计宽11.25m，覆盖3条车道；逆公路向门洞支架总设计宽15.25m，覆盖包括此处互通匝道在内的4条车道。门洞主要以宽100cm、高120cm、节段长7m的C20混凝土配筋作为基础，并预埋法兰盘，通过螺栓将法兰盘和426mm@8mm钢管桩连接，并垫设细砂找平层。在钢管桩顶面开设槽口后安装2榀45工字钢为门洞横梁，横梁上设计位置还应安装由45cm花窗按1.1m间距成组的贝雷梁，同时在横梁顶部焊接16工字钢以锁紧贝雷梁结构。将12槽钢按照1.0m间距放置在贝雷梁上部，顶面通过16mm钢筋点焊固定，同时还应将模板、槽钢、方木和支架等系统设置在槽钢上部。

2 支架施工

2.1 地基处理

地基处理段长度为桥梁长度，宽度为桥梁边线超出1.0m，该区域地势平坦，无沟涌、无泥塘，但是淤泥层厚度较大，为保证支架的稳定性，必须在支架施工前结合地基承载力试验结果，分别换填碎石垫层，按照地面标高碾压平整密实，并在垫层上浇筑厚度为20cm的C15混凝土进行硬化处理，在混凝土结构层之上按设计要求浇筑支墩基础。立杆底部必须增设方木垫板，避免发生不均匀沉降；完成支架搭设后必须按照箱梁自重1.05～1.10倍的预压重量进行预压试验，以消除地基和支架非弹性变形，等沉降稳定后再进行上部施工。

此外，桩基及承台施工时均设置有泥浆池，且基坑处存在大面积软弱土基，为此还必须对泥浆池、软土区域等进行碾压，使其承载力至少达到150kPa，此后铺筑厚度为100cm的石渣和10cm的石粉。铺筑宽度必须伸出最外侧支架至少100cm，并按照0.5%的坡度从中间向两边增设单向横坡。按照30cm宽、30cm深的尺寸，在坡脚处挖设排水沟，通过砂浆抹面，按照30cm间距增设引水口。

2.2 门洞搭设

根据设计要求扩大基础布置，将ϕ20mm锚固筋预埋在混凝土基础中并通过长60cm、宽60cm、厚1cm的钢板进行钢管立柱连接固定，同时按照纵向通长设置钢筋笼，以达到整体受力的目的。按照以上设计，所形成的混凝土基础单元长7.0m、宽1.0m、高1.2m。

门架立柱高度均值为4.0m，全部使用ϕ426mm钢管；底板和腹板区域横向间距为3.5m，按照箱梁结构实际受力情况进行钢管桩摆放，避免宽度出现误差，不利于上层铺设。钢管桩安装的过程中，必须保证钢板之间紧密贴合，事先通过细砂找平，将钢管桩安装后的顶面偏位控制在±2.0cm以内，垂直度误差控制在3%以内。在每排钢管桩顶端开设30cm宽的凹槽，深度则根据45工字钢实际挂线情况确定和调整；门架立柱间横连通过20槽钢和斜撑完成，贝雷梁压带采用12槽钢，保证压带和系梁方向相同。每4片贝雷梁通过钢管上下焊接。门洞主梁采用贝雷梁，系梁为双45b工字钢焊接结构，并顺着主线设置；12槽钢双拼组成的分配梁按照1.0m间距与贝雷架垂直设置，上部再安装塔式支架结构。

该大跨径支架施工跨越既有高速公路，为避免施工过程影响和扰乱高速公路正常通行，必须将贝雷梁顶部所安装的12槽钢伸出桥梁投影线2.0m，用作防护平台，同时将铁皮和厚2.0cm的木板平铺在12槽钢之上，在所设置的高度为1.3m的临边护栏上挂设密目网。大跨径门洞支架除采用“软+硬”的防撞措施外，还应增设合理完善的限速警示标识，在门洞全长区段内设置石马和夜间照明设施。

3 模板施工及支架预压

3.1 模板施工

该大跨径支架主要采用2cm厚、2.45m长、1.22m宽的竹胶板，将竹胶板拼装整齐后通过泡沫胶带填充拼缝。底模两侧宽度均应比箱梁底板边线超出6～10cm，为固定侧模提供条件。外侧模所用竹胶板尺寸与内模竹胶板一致，以方木楞为内模背板，按照50cm的间距设置，将钢管支撑沿内模内部横纵向设置，并在内外侧模之间增设拉杆，确保模板体系稳定。

箱梁模板应采用黑胶板，纵梁加劲采用方木材料，通过骑马钉连接方木和模板，并将两者搭接宽度控制在1.0m以上。根据《公路桥梁施工技术规范》（JTG F50—2017）及验收标准对模板拼接情况进行检查，确保模板及拼缝填充所用双面泡沫胶材料性能质量符合要求，错缝处密合[1]。将空隙处通过刮腻子粉的做法进行美缝处理，并将模板错缝处空隙长宽分别控制在2mm和1mm以内，且不存在漏浆现象。对于每个封闭的箱室，均应按设计要求及模板尺寸开设长2.5m、宽1.5m的预留孔，保证单块模板和施工人员能顺利进出。模板拆除过程中，箱室内混凝土水化热温度较高，必须控制操作时间。在结束模板拼接后，必须将模板表面零散木块、碎渣等杂物清除干净，安装好钢筋后，将碎渣、焊丝等清除。

3.2 支架预压

在完成支架搭设及底模板铺设后，为防止混凝土浇筑施工过程中出现支架沉降，消除地基及支架塑性变形，准确得到地基和支架弹性变形量，必须进行支架预压。在预压过程中，按照支架结构上部混凝土重量的分布情况均匀布置砂袋，使加载重量为实际载荷量的1.2倍，砂袋密度按照1.5t/m³确定。

加载开始前先沿地基及底模板支点及梁跨L/4,L/2,3L/4等截面位置进行观测点布置（L为跨径），进行预压前后及卸荷后实际高程的测量[2]。在预压过程中，加强支架底座沉降、底板沉降、卸荷后底板可恢复量等数据的观测及记录，便于区分支架可恢复变形和不可恢复非弹性变形，并据此调整标高。砂袋加载顺序应与混凝土浇筑施工顺序一致，并分3次进行，每次加载重量均为混凝土结构总重的1/3，每次加载结束后均应进行支架沉降观测，直至稳定。观测频次为加载后第1天间隔6h，此后间隔12h；预压期为3d，并根据实际沉降进行提前或推后调整，卸荷24h并待支架沉降稳定后进行观测。

预拱度为支架弹性变形、地基弹性变形及梁体挠度之和，底模最大预拱度应设置在梁体跨中，并遵循抛物线变化趋势，以所测算出的各点底模预拱度值为依据，借助现浇梁钢模板顶板调整底模。待支架状态稳定后，逐层卸除砂袋，全部卸除后进行底模标高测量，并计算地基及支架结构的弹性变形量，根据测算结果绘制弹性变形曲线[3]，据此进行模板预拱度调整。在结束预压及模板预拱度调整后，还应再次进行模板和支架结构牢固性检查，重新拧紧松动的扣件。

4 混凝土施工

该高架桥箱梁应从跨中开始向两端分段分层浇筑，上层混凝土浇筑必须在下层混凝土未达到初凝状态前进行。在每次浇筑开始前应处理好分段接缝，保证预应力管道按设计要求精准对接和绑扎；首次进行箱梁底板和腹板混凝土浇筑时必须浇筑至倒角位置，浇筑高度应分别高出底板顶和腹板顶1～2cm，对接触面凿毛处理后再进行箱梁顶板浇筑施工。在该高架桥箱梁浇筑施工过程中，同样在各箱室顶板上预留出长2.5m、宽1.5m的施工人孔。以齿板为边模板，按要求绑扎完钢筋后将人孔周围钢筋破除，将钢筋网面弯折，并将腹板内模等材料全部拆除。在封闭人孔的过程中，应将之前弯折的钢筋网面扳回，增设小钢筋后焊接牢固，并保证焊缝饱满。

浇筑混凝土前，还应通过吹风机或高压水枪将模板内杂物、尘土彻底吹除，并再次全面检查模板拼接的严密性、钢筋埋设位置、预埋件尺寸等。混凝土浇筑层厚按30cm设置，浇筑时应先在各孔中心处放料，再从中心向两端对称浇筑，以保证支架明确受力。浇筑期间将振捣棒振捣时间控制在30s左右，并根据施工实际调整振捣时间，保证浇筑密实。

在混凝土浇筑全过程中必须安排测量人员对支架垂直度、支架沉降等情况进行实时监测，如果实际数据超出设计值，必须暂停浇筑，尽快查明原因并纠正后恢复浇筑施工。如遇模板漏浆，可通过海绵条和防水胶带堵塞漏洞。对于程度较为严重的爆模和胀模，应暂停混凝土浇筑后，对拉杆连接情况进行全面检查，并重新加固模板后减缓浇筑速度，以减小对模板的冲击。顶板混凝土浇筑前应将标高带焊接在梁面顶部，控制好浇筑高度及收面高度后开始浇筑，通过人工方式初平收面，并将提浆棍按压在标高带上进行表面提浆。此后再由人工通过3m直尺收面。

在环境温度较高的情况下，混凝土达到初凝状态前必须洒水养护。该高架桥现浇箱梁结构采用泵送混凝土，胶凝材料使用量较大，水化热较大，为避免出现温度裂缝和干缩裂缝，必须在完成混凝土浇筑后覆盖土工布和塑料薄膜养生，洒水次数应视混凝土表面湿润情况而定。

5 支架卸除

待箱梁混凝土达到设计抗拉强度后进行预应力张拉和压浆，封端后拆除支架。该高架桥箱梁大跨径支架拆除时，先拆除模板纵梁和型钢横梁，再拆除顶托、碗扣支架、钢管桩及扩大基础，最后拆除底托和方木。为简化支架及门洞系统拆除过程，应按照从跨中开始对称向两端的次序先拆卸翼板再拆除底板；从跨中开始逐步将支架向两端卸落，并保证支架和门洞卸除过程均匀、对称、有序地进行。就拆除细节而言，应旋转塔式支架上的把手后使顶托松脱，将顶托下放20cm，再逐块敲除方木和模板，使箱梁底部脱离后从侧面将模板拉出，借助吊车将模板吊放至地面平放。将侧模间的拉杆松脱后敲除模板，同样通过吊车吊放至地面。将顶托继续下放20cm，通过吊车和人工相结合的方式将12槽钢拖出并吊放至地面堆放。将支架移出后整组拖拽贝雷梁，在吊车和人工配合下整组吊放至地面，在地面完成拆解。通过吊车吊住钢管桩顶部，由人工将固定件松开后集中堆放。

6 结语

综上所述，采用“钢管+贝雷梁”组合形式的大跨度门洞上跨既有高速公路现浇箱梁施工，能有效避免对既有公路通行能力的影响。该跨高速公路高架桥现浇箱梁大跨径支架施工结束后，对整个支撑体系沉降进行了持续观测。观测结果表明，大跨径门架弹性变形量和非弹性变形量均未超出预测范围，支架模板拆除后箱梁线形优美，且混凝土结构未出现任何裂缝。该工程所设计的大跨径支架结构合理，由工字钢横纵梁和钢管立柱所构成的门洞支架形式简单、施工方便，受力均匀稳定，完全能保证下穿高速公路不中断交通情况下跨线箱梁施工过程的顺利进行。