承插型盘扣式支架在现浇箱梁中的应用及安全管理

2023-10-30张坚荣中交四航局第二工程有限公司

珠江水运 2023年19期

◎ 张坚荣中交四航局第二工程有限公司

1.工程概况

肇庆高新区麒麟湖片区发展综合提升项目— 大旺大道快速化立体交通升级改造工程，改造后大旺大道总体按双向十车道布置。工程中心区1号大桥采用现浇预应力混凝土箱梁结构，设计荷载为城-A级，全长385.08m，跨径组合为4×30（第一联）+(40+60+40)（第二联）+4×30m（第三联），桥梁前后纵坡坡度/坡长为前3.8%/288m和后3.801%/292m。上部结构第一、三联为等高预应力混凝土连续箱梁：等梁高单箱双室断面，梁高1.6m，底板宽8.67m、厚0.22～0.42m，顶板宽13.25m、厚0.25～0.45m，腹板厚0.45～0.70m；第二联为变截面预应力混凝土连续箱梁：变梁高直腹板单箱双室断面，连续梁中支点梁高3.7m，端支点及跨中梁高2.0m，底板厚度0.25～0.6m之间，腹板厚度0.6m～0.95m。

2.施工工艺

2.1 支架施工工艺流程

施工准备→测量放样→基础换填、平整（地基承载力检测）→基础硬化→满堂支架搭设（支架检查验收）→底、侧模安装（基础硬化）→支架逐级加载预压（设置预拱度及测量放样）→沉降观测（稳定）→支架逐级卸载→钢筋、腹板模板、混凝土浇筑等施工→支架拆除。

2.2 基础平整硬化

本工程支架基础处理重点是对承台基坑和原泥浆池位置的处理。将基坑或泥浆池清理干净，挖出松软土层，按照路基施工要求对基坑进行分层回填并夯实，分层厚度不大于30cm。先去除表层腐质土，并平整场地，之后使用压路机将地基碾压密实。地基处理后，地基压实度不小于94%，承载力不小于200KPa（地基承载力通过地基承载力检测仪实测）。地基经检测合格后，浇筑15cm厚C20混凝土基础，混凝土基础设置排水横坡，以便排水。地基处理范围宽出搭设支架之外0.5米以上。

2.3 测量放样

测量仪器经具备相应资质的检测单位进行检测和标定并对提供的控制网进行同等级复测。用全站仪对支架搭设基准线及支架边线进行放样，同时提供基础标高以便支架立杆布设。

2.4 支架搭设

满堂支架立杆采用Q 3 5 5（强度3 0 0 N/m m2）材质钢管：外径60mm、壁厚3.2mm，水平杆及斜杆采用Q235（强度205N/mm2）材质钢管：外径48mm、壁厚2.7mm。标准步距长度为1.5m，扣件及顶底托均为标准件，标高调整增设部分调节件0.3～0.5m。标准立杆按纵距1.2m，横距1.2m；在有墩横梁及腹板处加密，横向立杆间距在腹板处加密为0.6m，在其他底板及翼缘板处为1.2m，纵向立杆间距在横梁至靠梁端腹板变截面段处加密为0.9m，在墩身两侧加密为0.6m。底层横、纵向水平杆作为扫地杆，距离地面高度应小于或等于0.35m[1]。最外侧两排立杆需满加斜撑，中间部分立杆纵、横方向每间隔一排满加一排斜撑。满堂支架最大搭设高度6.7m，大于4.8m的架体在顶端和底端设置水平剪刀撑，小于4.8m的架体不设置水平剪刀撑。水平剪刀撑其跨度不超过6排支架（7.5m）。支架外侧设置钢管竖向剪刀撑（当高度小于4.8m，可设置八字型）。在钢管顶托上横向立放12#工字钢（强度205N/mm2）作为主龙骨；顺桥向在主龙骨上按照间距20cm安放10×10cm的木枋（强度16N/mm2）作为次龙骨；面板为16mm后的胶合板（强度35N/mm2）。支架荷载最大处剖面图如图1所示。

图1 中心区1号大桥第1联第3跨支架搭设部面图

1）支架安装。盘扣式满堂支架的施工程序为：放置垫木、底托、立杆、横杆、斜拉杆、顶托安装、防护栏、挂安全网。盘扣式满堂支架由标准节和调节块组成，各节块之间通过上下承插及卡扣限位销固定。垫木采用5cm厚的木板，宽度20cm，沿纵桥向布置，或底托钢板15×15cm，木板放底托传力杆。横杆和立杆安装好后，立即安装斜撑杆，确保支架的稳定。斜杆接长采用搭接连接，搭接距离不小于1m，并用两只旋转扣件牢固连接，扣件距接头位置不小于10cm，接长方向的杆件在被接长的杆件下方叠起。支架搭设相关构造应满足现行标准要求[2]。

2）顶托安装。在地面上预先大概调整好顶托的外伸量，再搬运到支架的顶部安装。依据梁底高程变化确定横桥向控制断面间距，顺桥向设右、中、左三个控制点，精确调出顶托标高。然后标明顶托伸出量，便于校验[3]。再用采用拉线内插方法，依次调好所有顶托的标高，托丝与调节螺母啮合长度大于6扣，插入立杆内长度大于15cm，托撑伸出量控制在0.3m以内，底座及托撑紧密贴合垫木或主龙骨架，不得悬空或托空。

3）主次梁（纵横梁）安装。顶托标高调整完毕后，在其上横向立放12#工字钢作为主（横）梁；再在横梁上安放10×10cm木枋@0.2m作为次（纵）梁。横梁长度为桥梁宽度加每侧宽出顶板0.8m，宽出部分作为后续行走平台支撑。纵横梁安装完成后铺设底模。

4）施工安全通道及临边防护。现浇箱梁施工利用盘扣支架作为施工平台两侧纵向通道。支架搭设过程上下平台设置安全爬梯，采用节段拼装式钢爬梯，爬梯与硬化场地锚固连接。支架搭设的纵横梁安装完成后翼板外侧搭设安全操作平台，平台四周应设置防护栏杆，并满挂过塑钢丝网及安全标识牌，防护栏杆由上中下三道横杆组成，上杆离平台面1.5m，每道横杆间距0.5m，立杆间距不小于2m，立杆采用钢管制作，刷红白或黄黑相间油漆，行人通道满铺木板绑扎固定并安装防滑木条。人员上下通道使用梯笼作为上下通道。

5）支架搭设的注意事项。支架现浇箱梁所用的盘扣式支架由专门厂家供应并提供材料合格证书，材料必须符合现行国家标准，材料送检验收合格后进行支架搭设。支架搭设应由专业的架子工进行，搭设前对作业人员进行详细的技术交底及安全交底。立杆的垂直度应该严格控制，本工程的支架按3/1000的垂直度进行控制。

支架搭设及后期拆除过程中设置警戒区，非工作人员及未佩戴安全防护用具的工作人员禁止进入支架搭设区域，同时支架周围悬挂醒目的标示标牌、夜间警示灯等设施。

2.5 支架预压

本工程支架体系采用密封水袋进行支架预压，水袋规格尺寸为：6×8.5×2.5（m）。从安全和缩短周期的角度考虑，采用逐跨预压法。结合设计图纸箱梁的尺寸，分区设置预压荷载分布，设计预压重为箱梁重的120%。预压荷载计算时去掉横梁及翼缘板重量，钢筋混凝土密度取2.6t/m³，系数取1.2倍。中心区1号大桥左幅第一联混凝土方量为905.9m3，横梁及翼缘板方量约为164.66m³。箱梁底板试压荷载=（905.9-164.66）×2.6×1.2=2313t。使用20个水袋进行预压，水袋最大配载为2550t，满足预压要求。采用全站仪进行测量，沿桥梁纵向每5m设置一个断面，一个断面设置5个测点，并对称布置。

加载分三级逐级进行加载，依次为单元内荷载值的60%（间隔12h）、85%（间隔12h）、120%（间隔24h）。每级加载完成后，暂停下一级加载，每间隔6h监测一次支架沉降量；当监测点6h的沉降量平均值小于2mm时，再开始加载下一级荷载；加载完成后，持荷时间不小于24小时，每6小时观测一次，直至沉降稳定（连续12h监测沉降量平均值之差不大于2mm）后分级卸载[4]。卸载的分级方法：120%→85%→60%→0（与加载过程相反）；每卸下一级荷载，对所有监测点进行一次检监测，并做好记录；加载完成后不再产生沉降后，即可进行卸载。

3.支架施工安全保障措施

支架施工前需对搭设基础进行检查验收，基础强度、承载力、平整度等满足要求后方可进行作业。严格控制支架材料的进场质量，使用符合国家标准的钢管材料。作业人员严格遵守高空作业安全操作规程，使用的各种物品应有防止坠落的防护措施。高空作业设置作业平台的走道板、安全网、护栏、爬梯等安全设施。盘扣式脚手架搭设完成检查锁扣的紧锁情况。

支架搭设完毕后，需对支架进行验收及预压，验收合格后方能进入下一道工序。支架预压按照预压荷载分布对称堆载，并全程监测支架沉降情况，及时分析数据，发现支架稳定性存在风险时及时停止预压。施工作业期间，定期对支架进行检查，检查支架焊缝有无脱落、松掉等状况，发现异常情况立即进行整改，整改完成后方能继续投入使用。夜间或恶劣天气（含6级以上风力）不进行脚手架搭设作业[5]。

4.支架安全验算

4.1 支架体系安全验算

以中心区1号大桥第1联第3跨支架为例计算说明，根据现行规范及标准进行验算。支架构造参数详见表1。

表1 支架构造参数

荷载参数按照现行标准以及工程所在地气象参数取值计算，胶合板取单位宽度（面板看做一“扁梁”梁宽1m）进行计算。经验算，横梁和腹板面板、箱室底面板、翼缘板底面板、小梁（横梁和腹板底小梁、箱室底小梁、翼缘底小梁）、主梁（横梁和腹板底主梁、箱室底主梁、翼缘板底主梁）的抗弯强度、抗剪强度、扰度变形，可调或固定托座（横梁和腹板、箱室底、翼缘板底）最大承载力，立杆长细比、立杆稳定性（顶部立杆段和非顶部立杆段）考虑风荷载和不考虑风荷载均工况，架体抗倾覆等验算均满足要求。计算最不利工况最大支座反力Nmax=76.14kN。

4.2 底托下混凝土基础验算

根据支架体系验算结果，最不利工况立杆最大反力为76.14kN。地基基层填筑压实完毕后，在表面浇筑15cm厚C20砼，然后铺上底托。根据现行规范规定，需对砼基础进行局部受压和抗冲切验算[6]。

1）局部受压验算。

素砼局部受压需满足：

Fl≤ωβlfccAl

其中：ω=1.0，βl=3，

fcc=0.85×9.6=8.16MPa，

底托面积为Al=15×15=225cm2。

则ωβlfccAl=1.0×3.0×8.16×225/10=550.8kN＞Fl=76.14kN，满足要求。

2）受冲切承载力验算。

在局部荷载集中反力作用下，素砼板受冲切承载力应满足

Fl≤（0.7βhft+0.25σpc，m)ηumh0，

其中：β h=1.0，f t=1.1M P a，σpc，m=1.0MPa，um=1.2m，η=1.0，h0=0.15m。

则（0.7βhft+0.25σpc，m)ηumh0=183.6kN＞Fl=76.14kN，满足要求。

故采用15cm厚C20砼垫层局部受压和受冲切承载力均满足承载力要求，砼垫层受到压力不会破坏。

4.3 地基验算

底托坐落在1 5 c m 厚砼垫层上，考虑砼基础未破碎，可认为由砼垫层传递到地基表面的应力分布是均匀的，按照力传递面积计算A=0.9×0.9=0.81m2。则地基应力σ=N/A=76.143/0.81=94kPa＜200kPa（按现场路基填筑压实度达到94%对应地基承载力不小于200kPa考虑），故地基承载力满足要求。