装配式现浇箱梁钢管支架施工关键技术

刘占兵 王文帅 林康

摘 要：鉴于常规现浇箱梁支架重复利用率低，高空焊接质量难以保证，一次投入成本高，施工周期长等问题。本文以恩施地区某高速公路项目为工程依托，通过支架方案比选，引入了装配式现浇箱梁支架施工关键技术，介绍了装配式钢管支架的特点，重点分析了装配式钢管支架的结构设计及安拆要点。实际应用结果表明，装配式钢管支架具有标准化程度高、周转灵活、整体稳定性好，有效降低施工成本等优势，具有良好的应用前景。

关键词：装配式；现浇箱梁；钢管支架；结构设计；安拆要点

桥梁墩柱较高，地形起伏较大的现浇箱梁往往施工难度大，施工工艺复杂，因此在现浇箱梁支架设计上应对比从优考虑［1］。国内现浇箱梁支架主要有满堂支架和钢管支架两种形式，满堂支架通常受地形和地基承载力制约［2］，常规钢管支架存在焊缝多、工期长、成本高、周转利用率低等问题。通过研究装配式现浇箱梁钢管支架施工关键技术，实现临时结构标准化，达到降低成本、加快工程进度的目的，为类似项目提供借鉴，创造更好的社会经济效益。

1 工程概况

恩施地区某高速公路项目，起讫桩号K27+410～K37+500，全长10.09km。全线有8座桥为现浇箱梁，共计22联、78跨，截面高范围1.4～2.0m，顶板宽范围9～28.5m，底板宽范围5～24.5m，墩高范围6～33.3m，梁体采用C50混凝土，详细跨径组合及几何特点见下表。

2 方案比选

结合现场实际情况，初期拟定3种支架方案进行比选：

方案1：盘扣式满堂支架。此类支架适用于地基承载力好，基础受力均匀，地形起伏小且无保通要求的小半径匝道桥。支架高宽比不得大于1/3，否则会加大失稳风险。

方案2：常规钢管支架。此类支架体系由基础、钢管排架﹑横梁、贝雷梁、分配梁、模板等组成。该支架适用于地基处理面积小，桥墩较高的桥梁。此类支架现场加工焊接量大，质量无保障，周转切割拆除损耗大，周期长。

方案3：装配式钢管支架。该支架下部结构采用钢管标准节+联系撑组成排架体系，支架上部结构同方案2。此类支架现场安装便捷，周转拆除快，现场无损耗，一次投入，长期周转使用。

该项目现浇桥梁体量大，桥墩较高，地形起伏大。综合考虑上述因素，采用方案1地基处理费用高且墩柱较高安全难以保证。方案3相较方案2，组装成型钢管支架为标准构件，现场安装无切割、无焊接，拆装便捷，结构稳固，为本项目安全、质量提供强有力支撑，同时为项目缩短了工期，降低了成本。因此推荐方案3为最终施工方案。

3 装配式钢管支架的特点

3.1 标准化程度高

常规钢管支架焊缝多、焊缝质量难以保证［3］。装配式钢管支架在工厂集中加工，尺寸精度高，钢管立柱采用不同长度的标准节，通过立柱端头法兰进行管桩的拼装连接，平联斜撑通过管桩上小型抱箍连接，安装成型的钢管支架外观质量规范、标准化程度高，整个装拆过程无须高空焊接作业，施工便捷，结构稳固，有效降低安全风险。

3.2 周转利用率高

立柱标准节间采用法兰连接，平联斜撑与立柱间通过抱箍连接，抱箍与法兰均为栓接，支架各构件拆装无焊接、无切割，极大提升了材料周转利用率，有效降低施工成本。

3.3 安全性能高

支架基础为桩基础或扩大基础，在基础顶部预埋地脚螺栓和法兰，首节立柱与基础通过螺栓连接，其余标准件采用人工配合起重设备依次安装到位，支架各构件间均为栓接，无高空焊接作业。支架钢管立柱具有较强的竖向承载力和刚度，力学性能优越，整体稳定性好、安全性能高。

4 支架结构设计

4.1 立柱标准节

为便于调节支架高度，共设计9m、3m和1m长度立柱标准节。标准节型号为P820*10mm钢管，材质为Q235B钢材，在标准节顶部和底部各焊接一块2cm法兰用于标准节拼装，法兰与标准节之间焊接16块2cm厚加劲板用于局部加强，法兰盘之间采用16根M27螺栓连接。法兰盘与钢管立柱采用统一匹配件，确保现场拼装精度。

4.2 桩帽标准节

立柱顶为支撑上支点，采用桩帽结构形成支撑面，为便于调节现浇梁底标高，共设计成0.75m和0.5m两种类型。法兰、顶板、加劲板及井字板厚度均为2cm，加工柱帽时应先焊接井字板和实心顶板，再整体插入钢管的开槽后进行焊接。

4.3 平联斜撑标准节

平联及斜撑采用C20a槽钢，按管桩间距分为4.5m和6m两种类型，4.5m管桩间距对应平联每节长度为3.31m，每节斜撑长度为5.46m；6m管桩间距对应平联每节长度为4.81m，每节斜撑长度为6.47m，平联斜撑端头按设计位置预留螺栓孔。

平联斜撑通过小型抱箍与管桩连接，P820抱箍由两块厚1.2cm的弧形钢板组成，在弧形钢板两侧预留螺栓孔，用于紧固抱箍，在弧形钢板上各焊接一块厚2cm的耳板，并预留螺栓孔，用于连接平联斜撑。

按设计图纸将钢管立柱、平联斜撑、抱箍加工成标准构件，运至施工现场，利用起重机配合人工将各构件进行拼装，拼装要求立柱垂直度不大于1/1000，螺栓紧固达到设计扭矩值，支架顺桥向立柱间距6m，横桥向间距4.5m，拼装成型的结构单面成“Z”字形状。

4.4 异型贝雷片

对于不同跨径的现浇箱梁，仅采用321型标准贝雷片存在桥墩顶部贝雷片悬臂过大或放置不下等问题。本项目通过采用2m异型贝雷片可有效解决上述问题，2m异型贝雷片各构件型号及加工质量与321贝雷片保持一致。

5 支架安裝要点

5.1 地基处理

地勘报告结果表明，该项目地质条件良好，持力层为粉质黏土，地基承载力为200KPa，因此支架基础采用扩大基础。先开挖至持力层，并复测地基承载力，达到设计要求后对基底进行整平［4］。位于斜坡上的基础设置成台阶状，减少对原地面的破坏。在基础两侧设置排水沟，严禁雨水浸泡基础，从而降低地基承载力，造成支架整体失稳。

5.2 立柱标准节安装

钢管立柱采用9m、3m、1m标准节，两端采用法兰接头。立柱垂直度是整个支架安装控制的核心。基础施工时在其顶部预埋法兰盘及地脚螺栓，采用起重设备将首节标准节吊装至设计位置，通过地脚螺栓与基础进行连接。安装完成后再拼接下一节标准节，相邻标准节间采用螺栓对法兰进行临时固定，然后安装钢管间的平联及斜撑。待该标准层所有平联斜撑安装完成后再将全部螺栓进行紧固，使其达到设计扭矩值。紧固后的法兰间若存在空隙，可采用厚度为1～2mm的铁皮将空隙垫实，确保法兰盘接触面的贴实度，使支架立柱受力均匀，充分发挥立柱的竖向承载力和刚度。

5.3 平联斜撑安装

钢管立柱沿高度方向每隔4.5m安装一道平联及斜撑，联系撑采用C20a槽钢，安装联系撑之前先在立柱设计标高位置安装小型抱箍，在抱箍耳板及联系撑端部10cm处预留M27螺栓孔，待栓孔重合后采用螺栓销接。

在管桩上安装抱箍的优点主要有：

（1）平联斜撑可在任意水平方向调整；

（2）管桩标准节便于运输及存放。

5.4 桩帽标准节安装

在立柱顶安装桩帽既可调节现浇梁底标高，又可作为支撑支架上部结构荷载的受力面。桩帽底部法兰通过螺栓与相邻节段连接，内部对称布置井字形钢板，顶部焊接实心圆钢板，桩顶荷载通过桩帽均匀传递至立柱截面上。

5.5 卸荷砂箱安装

混凝土达到设计强度后，利用卸荷砂箱［5］对支架系统进行卸载和落架。卸荷砂箱设置在桩帽和横梁之间，卸荷砂箱使用前，在筒体内填满干砂并进行荷载试验，拆除施工时，多个卸荷砂箱卸载时应遵循对称、逐级卸载的原则。

5.6 支架上部结构安装

支架上部结构采用人工配合起重机进行安装。砂箱上放置双拼I56a横梁。

横梁上布置321型3m标准贝雷片和2m异形贝雷片，为加强贝雷梁之间的横向联系，在每两组贝雷片间设置门子支撑架，支撑架与贝雷片采用螺栓紧固。

贝雷梁上方按贝雷节点布置I18工字钢横向分配梁，分配梁与贝雷上弦杆采用U型卡紧固。

分配梁上箱梁腹板区按15cm间距布置8cm×8cm方木，非腹板区按30cm间距布置8cm×8cm方木，方木上方铺设18mm厚竹胶板，箱梁翼缘板下方采用盘扣式模板支撑架。

6 支架拆除

支架拆除采用整体落架法施工。卸荷砂箱将钢管支架结构分为上下两部分，现浇箱梁浇筑时在双拼I56a横梁正上方翼缘板位置预留孔洞，支架拆除过程中，利用卷扬机将砂箱以上支架吊起，对卸荷砂箱进行卸落，此时支架系统上下脱离，利用人工配合起重机分节拆除钢管立柱及平联斜撑，再整体卸落支架上部结构，转入下一阶段施工。整体落架法具有安全可靠、效率高、成本低等特点。

结语

本文重点对装配式现浇箱梁钢管支架结构设计、安拆要点与现场实施等关键技术展开了研究，并成功应用于恩施地區某高速公路项目，取得了良好的效果。

装配式钢管支架受力明确、安全可靠、周转率高，有利于降低施工成本，缩短工期，在现浇梁体孔数多、曲线半径大、净空高的桥梁中更能体现其优越性，具有良好的应用前景。

参考文献：

［1］刘强华.装配式整孔现浇箱梁支架施工技术分析［J］.中国公路，2020（09）：102103.

［2］耿树成.十漫高速公路十堰互通现浇箱梁施工支架设计［J］.铁道建筑技术，2008（S1）：5659.

［3］张文.装配式大钢管支架在高架桥箱梁现浇中的应用［J］.西部交通科技，2021（04）：158161.

［4］蔡新民，孙玉祥.现浇箱梁装配式超高支架施工质量控制［J］.水运工程，2010（08）：143146.

［5］严谨，刘国徽，罗宗强.现浇梁钢管贝雷支架系统拆除方案优化研究［J］.云南水力发电，2021，37（10）：1116.

作者简介：刘占兵（1982— ），河北晋州人，本科，高级工程师，主要从事路桥施工管理相关工作。

*通讯作者：林康。