梁柱式支撑架与盘扣式满堂支架在大跨度现浇拱桥工程中的应用

苏 炎

(福州市江南智慧城市建设运营有限公司，福建 福州 350000)

某现浇钢筋混凝土拱桥，其拱圈跨度大，与河道水面高差大，施工作业面狭小。现浇混凝土拱圈必须在枯水期结束前浇筑完成，施工工期紧张。周边环境复杂，简单的支撑体系无法满足该桥梁建设需要。本文结合该拱桥拱圈的建设过程，简要介绍了支撑方案的选择，该方案的优势，并就梁柱式支撑架和盘扣式满堂支架搭设拆除过程中的施工要点进行细致的阐述，同时就施工作业过程中的安全注意事项进行说明。

1 工程概况及周边环境

某现浇钢筋混凝土拱桥设计使用年限100年，跨越现状河谷，桥下不通航，设计全长133.2m，计算跨径为97m，计算矢高为14.6m。拱圈为现浇钢筋混凝土箱型拱，横截面单箱三室，高1.8m，宽11.4m。该拱桥跨越的河谷，岸边近直立，最大相对高差37m。桥梁东岸为某大学，西岸有一条航空燃油管道横穿而过。

2 支撑方案选型

为尽量保证河道自然风貌，仅对河道进行杂石填筑，整平碾压后作为施工平台。为减少支撑架倾覆的分险，保证水流的畅通，拱圈的支撑架下部采用钢结构的梁柱式支撑架，上部采用盘扣式钢管满堂支架。

梁柱式支撑架结构简单合理，常备式、定型工具式钢构件，搭设效率高，可重复使用，总体租赁费用降低。支撑架下部有足够的挑高，能够满足施工机械穿越。钢管立柱有较强的泄洪能力及抗倾覆能力。

盘扣式满堂支架，敲击插销后即可，搭设简单、速度快，综合使用成本相对较低。插销与杆件连接，无零星配件，不宜丢失，易于周转使用。通过增加斜杆，构成三角形稳定单元，受力后不宜变形，更加安全可靠。支撑架纵向剖面图如图1所示。

图1 支撑架纵向剖面图

3 施工工艺技术

3.1 支撑架主要参数

梁柱式支撑架最大搭设高度26.5m，满堂支架最大搭设高度13m，支架安全等级为Ⅰ级。搭设两处梁柱式支撑架，立柱采用609mm×16mm型钢管，纵向间距分别为11.5m、11m。使用I45B工钢、16#槽钢将立柱连接成为稳定整体。梁柱式支撑架上部分布321普通型贝雷梁，分5跨吊装，贝雷梁上部按盘扣架间距要求布设14.5m长的I12B工字钢分配梁。盘扣满堂支撑架立杆纵距、横距为0.9m，箱梁实心处投影面加密至0.6m，水平杆标准步距为1.5m，顶层步距为1m。重型(Z 型)支撑架斜杆每跨布置。采用普通钢管搭设水平剪刀撑。现场吊装初步选用ZTC500A型、ZTC801V型汽车起重机配合使用，查询主臂额定起重量表，满足现场施工要求。

3.2 作业平台及地基处理

结合现状河道地形，修筑便道至桥梁以下，而后修筑作业平台。作业平台由中心向两侧设1.5%排水坡度，满足吊装需求，另需修筑紧急避险平台，用于暂存材料及机械停靠避险。

因河道底部为岩石地基，地质条件较好，钢管立柱基础采用条形基础，采用机械切割人工开挖，嵌入中风化岩1m，截面尺寸至少为1 500mm×1 000mm，可结合地形具体调整。将条形基础布置范围内的杂物及松动石块进行清除，使用风镐将倾斜面凿平，接触面进行凿毛处理，钻孔植筋后，绑扎钢筋，准确预埋法兰盘及地脚螺栓，检查后浇筑混凝土。达到设计强度后，进行下一步安装工作。

3.3 支撑架的安装

3.3.1 钢管立柱的安装

条形基础上安装609mm×16mm钢管立柱，最长单节钢管的为9m，重量约2.51t。钢柱分节安装接长注意以下7点：

1)首节立柱安装后应及时校正垂直度、标高和轴线位置。垂直度偏差不应大于立柱高度的1/600，且不得大于35mm；2)首节以上的钢柱定位轴线应从地面控制轴线直接引上，不得从下层钢管柱的轴线引上[1]；3)立柱与基础采用法兰盘连接，设置加劲肋。安装牢固后，进行二次灌浆，保证预埋件与基础、立柱与预埋件密贴；4)立柱接长主要采用法兰盘连接，若有空隙，使用薄厚相宜的钢板填塞紧密，轻微调整高差，保证钢管立柱的垂直度，对法兰盘四周进行焊接密封；5)对焊缝数量进行抽样检查，按规范要求，抽样数量不合格点率小于2%时，该焊接缝定位合格；6)相邻立柱接头应错开，错开距离大于1.5m；7)下层立柱安装完成后，需先行安装立柱连接钢构件，在下层立柱稳定后，再进行上层立柱的安装。

3.3.2 立柱连接系的安装

平联、斜杆采用现场加工，横向双拼主梁焊接成整体。连接系安装注意以下7点：1)平联应跟随钢管立柱安装同步安装，安装顺序由下至上进行，平联安装应尽快进行，保证钢管立柱的抗风稳定；2)斜杆可在其上层平联施工前进行安装，避免上层平联影响斜撑的吊装，平联及斜杆连接焊缝要求与钢管立柱对接焊缝等同；3)吊装就位后，作业人员使用高空作业车用对工字钢进行定位焊接，定位焊缝厚度应大于3mm，长度不宜小于40mm，间距宜为400mm，复核后，进行正式焊接；4)平联及斜杆施工完毕，在立柱顶端焊接方板，在方板和钢管立柱之间均焊接三角形加劲板，所有加劲板焊缝均满焊连接；5)横梁双拼工钢需在施工平台拼装成整体后，再进行整体吊装；6)安装前应复核立柱顶部标高，进行定位放样，确定安放位置，保证横梁中心线与立柱中心线重合，减少钢管立柱偏心受压；7)立柱顶端方板和横梁之间接缝处满焊连接，另焊接三角形加劲板，限制横梁受力后发生位移。

3.3.3 贝雷梁安装

贝雷梁根据跨度和结构特点，在场地上拼装成整体，两端及支撑位置应设置通长横向连接系，采取临时稳定措施后进行吊装。调整贝雷梁支撑位置位于其主节点上，当支撑位置无法位于主节点上时，应设置加强竖杆或V形斜杆对其进行加强。放置好贝雷梁，在支撑位置设置限位装置，不得将贝雷梁直接与工字钢进行焊接。吊装时应逐跨由中间向两侧安装。

3.3.4 满堂支撑架的安装

1)架子工应持证上岗，搭设前应告知架子工现场具体情况，按专项施工方案的具体要求对架子工进行技术和安全交底；2)支架进场后，应按照规范要求对支架进行验收，对不合格的杆件与扣件应及时清除，不得使用不合格杆件及配件，合格的杆件按规格分类码放，悬挂铭牌，方便转运调用；3)底部工字钢按计划布设，同时在工字钢的空隙处满铺脚手板，并对脚手板做固定处理；4)立杆搭设前应对照平面布局进行放样，确定搭设控制线，分设搭设区，严格控制搭设支架平立面参数；5)立杆底座布设，应放置平整、牢固，底部无悬空现象；6)将水平杆销子插入对应方向的立杆圆盘孔内，调整水平杆位置，纵横方向必须拉线进行，保证杆位置及分布间距均匀一致使第一层水平杆处在同一平面上；7)水平杆及斜杆插销安装完成后，应采用锤击方法抽查插销，连续下沉量不应大于3mm[2]；8)可调托撑盘扣式支架顶部支撑采用Ф38mmU型可调顶托，盘扣式支撑架可调托撑距离最上面一道水平拉杆中心线的悬臂长度不大于650mm，且丝杆外露长度不大于400mm，可调托撑插入立杆长度不小于150mm[3]；9)水平剪刀撑至架体底平面距离与水平剪刀撑间距不宜超过6m，剪刀撑宽度应为3～5m。应沿高度每间隔4个标准步距应设置水平剪刀撑；10)支撑架搭设完成后，应检查立杆的垂直度，偏差不应大于支撑总高度的1/500，且不得大于50mm；11)在支撑架架体内设置人行通道，形成专用进出通道，通道上部放置双层防护板；12)支撑架两侧横向增设1.2m宽的作业架，作业层满铺脚手板，对脚手板进行固定；13)作业架与支撑架同步搭设，并应在作业架外侧满挂密目安全网。

3.3.5 支撑架的预压

支撑架整体搭设完毕，经检查验收合格后，在正式进行钢筋混凝土浇筑前应进行堆载预压实验。

1)模板拼装完成后进行预压，预压重量为支撑架所承受全部荷载之和的120%；2)支撑架施加荷载和后续卸载时，应按照对称、分层、分级的原则进行，严禁由一端向一端逐步加载或卸荷；3)支撑架预压、卸载时应对竖向及水平位移、基础的沉降变形等进行监测；4)监测点布置未加载前，记录初始值，每加载一层，监测记录各监测点的变形量，按6h/次的频率进行监测，当支撑架稳定后，方可进行后续加载或卸载；5)支撑架的堆载预压结束后，分析沉降量和变形量数据，判断支撑架安全性并且根据数据调整支撑架的预拱度和标高。

3.4 支撑架的拆除

3.4.1 盘扣式钢管满堂支架的拆除

1)拆除区段沿拱圈中心纵向分两个区段，严禁上下同时拆除作业。遵循先支后拆，后支先拆，自上而下，先拆非承重部位和后承重部位原则；2)松顶托，拆除顶部高度1.5m左右空间，并打磨混凝土面，漆工涂装跟上，形成拆模-打磨修补、底板涂装流水作业。拱圈下面层工序完成且验收合格后正式拆架；3)拆除过程中，杆件掉落可能性大，应封闭桥下通道，在桥梁周边设置安全警示标志及安全防护栏杆，并且由专人值守，严禁非操作人员进入拆架作业范围；4)每个区段内所有水平杆和剪刀撑必须随步层拆除，同步进行下降，不准先行拆除；5)拆卸后的杆件应采用传递的方式，严禁整体推到、抛掷等损坏杆件的行为。归整后，由吊车吊运至作业平台，分类码放，转运至指定地点。

3.4.2 梁柱式支架的拆除

对支撑架进行拆除作业时，按照“从梁体跨中向梁端的顺序”和“纵桥向对称均衡、横桥向基本同步”的原则分阶段循环进行支撑架落架。

1)贝雷梁按安装相反顺序进行拆除作业，即由横向两侧向中部进行拆除，先解除贝雷梁间联系撑及外侧贝雷梁与横梁间的限位装置，使用汽车吊整体吊离，现场将贝类梁拆除后，由平板车转运出场地；2)支架拆除应从顶层开始，逐层向下拆除，不得上下同时作业，拆除后的模板及支架构配件严禁乱抛乱掷，避免高空坠落而发生安全事故[4]；3)拆除前应将支架上的工具、材料、杂物清理干净，防止高空坠物；4)禁止高空抛掷，损坏构件，造成不必要的损失和危险；5)拆除的构配件传递至地面，进行进一步切割，分类拆除堆放，运出施工场地；6)条形基础应一同拆除，并且尽可能得恢复原状，保证河道的自然风光。

3.5 施工安全保证措施

1)高处作业人员应正确佩戴安全帽、安全带和防滑鞋等劳动防护用品，并且在工作中能够正确佩戴使用；2)满堂支架上下游两侧应采用密目网进行全封闭，在操作层应搭设1.5m高度防护栏杆；3)吊装作业前应设置安全保护区域及警示标识，吊装作业时应安排专人监护，防止无关人员进入，严禁任何人在吊物或起重臂下停留或通过[5]；4)杆件、钢结构等物资垂直运输过程中，不应集中堆放，荷载不得超过设计允许荷载；5)在施工期间，需安排专职人员进行巡查，不得私自拆除支架构件或增加其他设备；6)钢管立柱周围应设置防撞栏杆，涂上警示颜色，悬挂警示标语；7)机械在支撑架下方作业时，不得在其基础影响范围内进行土石方作业；8)混凝土浇筑全过程，均应对支撑架进行安全监测，若有异常，应立即停止施工，查明原因并且妥善处理后，方可继续进行施工；9)作业人员上下走行通道，设置扶手及出入口安全防护，并悬挂相关安全标识标牌标语。作业人员不得攀爬模板、脚手架等临时设施；10)所有高空作业人员，严格按照高处作业规定进行执行，遵守安全纪律，严格执行安装拆除工艺的顺序；11)如遇大风、雨、雪等恶劣天气应停止拆架，夜间实施拆架，必须具备良好的照明设施方能正常作业。

4 结语

经过细致的施工安排，支撑架在枯水期结束前顺利拆除，且施工过程中未发生安全质量事故。该支撑架的搭设方案安全、经济、快捷，为项目创造了较为客观的利润，目前该项目已顺利竣工。该桥梁横跨河谷，施工过程中较好的保留了自然环境，不仅改善了某大学的交通环境，而且夜晚桥梁亮化后，为周边居民提供了很好的纳凉观景平台，是一项便民工程。该项目的顺利完成，验证了该支撑架的可行性。