软土地基现浇连续箱梁支架搭设施工技术探析

郭勇

（中铁二十二局集团有限公司，北京 100043）

1 引言

现浇连续箱梁组合支架搭设系统施工技术的优势十分明显，所以在工程建设中广泛应用，尤其在桥梁工程中发挥着十分重要的作用，可以适应复杂的施工条件，也能提升工程的稳定性。对于现代桥梁来说，提升承载力、安全性、强度等性能是工程建设的首要任务。在实际建设中，施工单位应该对技术工艺进行优化和完善，提升支架搭设系统效率。采用组合支架系统搭设技术，对桥梁结构体系进行详细分析，充分了解恒定参数，然后做出合理的设计，保障混凝土结构不会受车辆重载影响出现徐变的情况。在实际施工的过程中，应该遵守JTG/T 3650—2020《公路桥涵施工技术规范》[1]，梁式桥可以采用满布式支架，也可以采用梁式组合支撑系统进行现浇，现浇支架不仅要符合技术规范中的要求，还要保障稳定牢固。如软土地基经处理后，仍不能达到地基承载力要求，则采用组合支架系统来进行施工[2]。

2 工程背景和地质条件

2.1 工程背景

广东广中江互通立交桥设计现浇梁53 联，其中最大联为江番主线左幅第八联，设计孔跨结构为32 m+45 m+32 m 和右幅第九联28 m+45 m+36 m。最小联为匝道桥，设计孔跨结构为15 m+15 m+15 m。现浇梁结构形式主要有单箱单室、双室、三室、四室、五室，梁高分为1.2 m、1.3 m、1.4 m、1.6 m、1.7 m和2.4 m 这6 种。每联孔数有2 孔、3 孔和4 孔3 种，梁底距地面平均高差最大14.5 m，最小3.0 m。主线高架桥每孔梁长主要为25 m、25.24 m、27.267 m、28 m、30.5 m、32 m、36 m、45 m这8 种。主线高架桥梁宽以变宽段为主，最大梁宽31.593 m，最小19.441 m，匝道桥梁宽以等宽为主，等宽主要为8.5 m、8.75 m、10.5 m 这3 种，变宽段最大梁宽22.018 m，最小8.5 m。主线每联C50 混凝土在1 000 m3左右，最大1 925.5 m3；匝道桥混凝土基本处于900 m3以下，最小216.9 m3。现浇梁分为预应力钢筋混凝土连续箱梁和普通钢筋混凝土连续箱梁。下部结构设计墩柱主要为圆形墩，部分为花瓶墩和少量方形墩，墩柱高度为11.11～17.19 m。

2.2 地质条件

该项目地质复杂，河道纵横交错，鱼塘繁多。项目标段内不良地质主要有软土、砂土液化、鱼塘、人工填土。软弱地基大部分处于30 m 以内，最大25.6 m，最小9.5 m，主要以淤泥质土为主，覆盖层较厚，地形地貌主要以鱼塘、河道为主。施工前需进行软土地基处理，加强监测，确保主体工程和临建设施的质量、安全，同时地基处理形式多样，施工难度大。根据现场地质条件，鱼塘等软土地基经建渣回填或石灰土换填后，长期无法稳定板结，处于不稳定状态，承载力达不到施工要求。

3 组合支架系统搭设方案及施工

3.1 组合支架系统方案

根据现浇梁形式，下部结构特点、地质情况等，采用2 种支架系统方案。

第一种方案：采用预应力管桩桩基础+承台/条形基础+钢管立柱/钢抱箍+砂箱+横梁（工字钢）+纵梁（贝雷片）+分配梁（贝雷片/双排工字钢）+方木的支撑体系。第二种方案：（预应力管桩桩基础+承台/条形基础）/（钢抱箍+立/斜撑）+大横梁+纵梁贝雷片+小横梁+碗扣式满堂脚手架+分配梁+方木的支架体系。

根据梁底高差的不同采用不同的基础形式，以4.6 m 分界控制（适合采用钢抱箍的高度）。梁底距地表高差在4.6 m 以下设计方案：采用混凝土管桩+承台/条形基础+大横梁+纵梁贝雷片+小横梁+碗扣式满堂脚手架的设计方案。梁底距地表高差在4.6 m 以上设计方案：采用钢抱箍+立/斜撑+大横梁+纵梁贝雷片+小横梁+碗扣式满堂脚手架的设计方案，用于主线桥高程9 m 以下。

根据支架总体设计方案原则及安排表，针对现浇梁相同结构形式的，上报专项施工方案，专项方案内主要对纵梁、钢管立柱、管桩、立撑、斜撑的设置重点编制。

3.2 预应力管桩施工要点

预应力管桩采用PHC 预应力混凝土管桩，桩径600 mm，伸入承台不小于30 cm，设置间距及数量同立柱设置形式，根据地质情况及荷载计算，按摩擦端承桩进行计算以确定桩长，以设计图纸要求收锤标准控制贯入度[最后3 阵（每阵10 击）3～5 cm]及施工，采用HD62 锤（6.2 t 筒式柴油打桩锤）管桩机打设；管桩与承台连接设置托板、钢筋骨架及填芯混凝土。承台采用C25 钢筋混凝土，承台尺寸为1.4 m×1.0 m×1.0 m，承台施工时根据上部支撑结构计算的标高施作。

3.3 预应力管桩施工工艺

施工准备→测量放样→打桩机就位→插桩、打桩→接桩施焊→继续打桩→送桩→桩顶标高测量→拔出送桩填盖→桩机移位→检测管桩深度→桩头处理→整理竣工资料。

3.4 预应力管桩施工常见问题及预防措施

3.4.1 桩体折断

现象：在打桩过程中，桩身突然位移。当桩端土体条件无特殊变化时，桩身突度逐渐或突然增大，同时，桩锤跳起后，桩身反弹，此时桩体可能折断。原因：桩的长径比过大，桩端沉入坚硬土层中。预防措施：施工前，应清理桩位下的障碍物，必要时用钻杆探头检测每个桩位。检查桩构件，桩尖不在桩的纵轴线上的桩不得使用。

3.4.2 桩顶破碎

现象：在桩下入过程中，桩顶混凝土剥落、开裂、塌落，甚至桩顶端钢筋全部剥落损坏。原因：在设计时未考虑工程地质条件、施工机具等因素；混凝土设计强度低，或桩顶配筋不足，主配筋距桩顶面距离过小。预防措施：打桩时应振动压实，主筋不得超过第一层网格。桩成型后，应严格加强养护。达到设计强度后，宜进行1～3 个月的自然养护，以提高桩顶的抗冲击性。

3.5 组合支架系统施工要点

3.5.1 主要材料性能、材质

钢管立柱采用螺旋管（国标），其连接法兰盘采用不小于PN10 锻件或铸件制作。砂箱需采用16 Mn 无缝管（正火），钢抱箍螺栓采用高强10.9 级螺栓。

3.5.2 施工要点

钢管立柱采用φ630 mm×10 mm 螺旋钢管（Q235B）或φ609 mm×16 mm 螺旋管，钢管立柱安装时接头互相错开不小于1 m。为便于钢管利用及拆卸，采用不同长度的钢管以法兰盘连接，法兰盘采用PN10 带颈平焊钢制法兰（锻件或铸件），上下法兰与钢管焊接，法兰之间采用M27×110 mm 螺栓连接，钢管立柱顶为便于砂箱放置，设置PN10 钢制法兰盖（可采用钢板制作），法兰盖与钢管采用法兰盘螺栓连接。钢管立柱横桥向采用[16 槽钢进行上、下水平横向连接及设置剪刀撑，间距不大于4.5 m，顺桥向最外侧立柱采用16 号工字钢水平连接，共计2 根，以确保钢管立柱的整体稳定。钢管立柱采用人工配合吊车安装，钢管立柱连接件的安装采用焊接或特制的钢管立柱抱箍螺栓连接，立柱严格按照计算标高及平面位置安装，安装后立柱垂直度偏差不大于H/1 500（H为立柱的高度），且不大于20 mm。钢管立柱连接件安装采用搭设脚手架平台或在立柱上焊接活动操作平台，横向每根立柱采用10#槽钢焊接成三角形支撑架，设置位置以满足连接件施工为宜，顺桥向长度1 m，操作平台采用5#槽钢和φ16 mm 钢筋焊接，平台宽度70 cm，四周采用密目网全封闭，平台焊接成活动式，便于整体吊装。

采用钢抱箍时，钢抱箍根据墩身直径的不同进行抱箍的制作。钢抱箍根据跨度、荷载的大小不同，可进行高度、面板厚度、螺栓数量的调整，需进行验算，合格后方可投入使用。使用前需采用千斤顶或预压方式进行抱箍荷载试验，为增加钢抱箍的稳定，在抱箍下增加φ48 mm 厚3.5 mm 钢管进行支撑，钢管底部设置底托，以便于拆卸。支架拆卸采用钢管火箭式活络端（最大下落25 cm）或低合金钢钢管砂箱，采用钢管火箭式活络端时，其落架采用2 个手动液压千斤顶配合拆卸，每个千斤顶吨位不小于40 t，顶升2～3 mm 后即可拆卸插销，采用千斤顶缓慢卸落；采用砂箱时钢管材质为16 Mn 无缝管（正火），砂箱采用外径φ530 mm，壁厚25 mm，高度50 cm 砂箱，内径为φ472 mm，壁厚10 mm 钢管制作；砂箱下落量不超过20 cm。砂箱与上下钢结构采用焊接（点焊），每处焊接长度不小于10 cm。砂箱采用细砂按下落量灌注，一般预留5 mm 的压缩量，落架时拆除插销，缓慢落架[3]。

纵梁采用321 贝雷片，每节纵梁长度3 m，高度1.5 m，2 排或3排贝雷片采用100 mm×100 mm×6 mm 角钢横向连接，采用50 mm×50 mm×6 mm 角钢设置剪刀撑，间距3 m，贝雷梁之间采用5#槽钢连接成整体，间距3 m，每组贝雷梁采用自制U 形卡与横梁工字钢焊接固定，U 形卡采用5#槽钢制作。

纵梁在安装时，其与横梁的支点位置外侧悬出不得小于30 cm。纵梁贝雷片采用在场地按跨按排组装，组装好后，采用25 t 吊车整体吊装，吊装前在横梁上按计算好的位置画中线，然后按画线及每处的组合排数进行安装，同时进行纵坡、横坡的调整，调整好后方可撤出吊车，然后及时采用U 形卡与横梁连接固定。各排安装好后及时施工剪刀撑。

横梁均采用3 排63a 工字钢焊接而成，外侧采用5 mm 钢板焊接成箱形，以增加其力学性能。每处焊缝长度不得小于10 cm，横梁长度不满足支架宽度，需要接长时，单片工字钢之间采用焊接，将对接的工字钢按45°斜向切割成楔形，然后对焊，两侧采用不小于50 cm 长、1 cm 厚的钢板帮焊，3 排工字钢之间的接口互相错开不小于1 m。横梁采用吊车整体吊装，同时进行纵、横坡的调整，调整好后，与砂箱焊接固定。在采用钢管立柱+钢抱箍支撑时，墩身两侧的横梁采用φ25 mm 对拉螺栓间距2.5 m 连接，形成整体。

4 模板体系施工

底模安装由纵向底板按直线控制，底板横坡按设计图纸规定的横坡，调整纵向方木的标高，纵、横标高调好后，横向宽度应根据梁体底板平面线形布置，并应考虑外侧模的支撑点宽度。底模安装前应复核支座的中心位置、轴线偏差、型号及活动支座滑移方向。底模标高=设计梁底标高+支架的变形，来控制底模立模。底模标高和线形调整结束，经监理检查合格后，立侧模和翼板底模，测设翼板的平面位置和模底标高（底模立模标高计算及确定方式类同箱梁底板）。侧模及翼缘板模板安装前检查：板面是否平整、光洁，模板接口处应清除干净。侧模安装时应先使侧模滑移或吊装到位，与底模板的相对位置对准，用对拉杆或钢管斜撑调整好侧模垂直度，并与端模联结好。侧模安装完后，并上好全部拉杆。调整好其他紧固件后检查整体模板的长、宽、高尺寸及不平整度等，并做好记录。不符合规定者，应及时调整。模板安装应做到位置准确，连接紧密，侧模与底模接缝密贴且不漏浆。预先在竹胶板上固定方木，然后用拉杆、钢管把模板和方木进行连接固定。

5 组合支架预压方法及荷载的确定

浇筑混凝土前，对支架进行预压，以消除支架地基的不均匀沉降和支架的非弹性变形并获取弹性变形参数，检验支架的安全性及设置预拱度。设计规定预压支架现浇梁质量为上部恒载质量+二期恒载（桥面铺装、护栏等）。桥的纵横坡由底模形成，底模及预埋钢板底部高程严格计算，并计入支架弹性变形。预压前应先报请监理工程师验收，合格后方可进行预压施工。根据本标段支架及地基处理形式设计特点，仅进行支架预压即可，无须进行地基预压。

支架预压采取3 级加载，依次施加的荷载为单元内预压荷载值的60%、80%、100%。纵向加载时，从跨中开始向支点处进行对称布载；横向加载时，从结构中心线向两侧进行对称布载。加载时应安排专人清点、记录、观测沉降。

6 结语

在软土地基地质桥梁作业中，应用组合支架搭设系统施工技术可以提高连续箱梁在搭设作业中的整体稳定性，避免由于地基承载能力较低，而出现支架结构不平衡的问题发生。采用此组合支架系统，在最大程度上保证现浇连续梁的安全施工和质量保障。此外，组合支架搭设施工作业与其他施工技术相比，具有大型设备周转利用率高、施工周期短、安全性高、维修简便等优点，受到工程施工中业主和监理工作人员的一致好评，具有较强的实用性价值。因此，现浇连续箱梁组合支架搭设施工技术在我国沿海地区的软土路基地段应用较多，对提高区域经济发展水平有着重要的作用。