现浇梁施工工艺中的新型盘扣式支架优化应用

扶祥文

（中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524033）

0 引言

盘扣式钢管支架是一种改进的新型支架，主要是由碗扣式支架改进而来，在当前逐步成为一种主流的支架类型。盘扣式支架具有搭设使用方便、灵活搭接，拆除简易等特点，并广泛应用于桥梁的施工建设施工中[1]。娄昆阳等[2]提出了一种承插型盘扣式钢管支架体系，该支架体系具有强度高、模块化应用、可大幅提高施工效率； 孙雷[3]研究承插型盘扣式钢管脚安全性问题，得出插销稳定性、基本单元体受力性、轮盘抗剪性均满足安全性要求的结论；张凌博等[4]通过对盘扣式钢管脚手架节点转动刚度及稳定承载力进行研究，验证了包含顺/逆时针转动刚度差异的盘扣节点完整力矩－转角曲线对盘扣式钢管脚手架稳定承载力预测的适用性。本文在此基础上，提出现浇箱梁施工过程中存在明显的缺陷，容易导致各类安全事故及施工质量问题，提出了一种新型盘扣式支架，研究表明新型的盘扣支架可以提高施工的经济性、提升施工质量。

1 新型盘扣式支架概念和特点

1.1 新型盘扣式支架的概念

现浇箱梁作为交通基础设施的建设中的一项关键施工生产任务，其重要性不言而喻。但目前，我国部分施工企业在现浇箱梁施工过程仍然采用的是传统的碗扣式的支架体系，此类支架体系在现浇箱梁施工过程中存在明显的缺陷，容易导致各类安全事故及施工质量问题的发生。而具有强度高、承载力强、经济方便等诸多优点，基于此，新型盘扣式支架逐步被施工企业所认同，并逐步应用于现浇箱梁施工生产过程当中[5]。

1.2 新型盘扣式支架的特点

新型盘扣式支架支撑体与传统碗扣式支撑体系相比具有技术先进、原材料升级、品质可靠、承载力大、自重轻、组装快捷、使用方便以及节省费用等诸多优点，新型盘扣式支架具有以下特点：

（1）组装简便：盘扣式支架采用盘与扣的连接方式，组装方便快捷，无需螺栓连接，节省施工时间。

（2）结构轻巧：盘扣支架采用高强度钢材制造，结构设计合理，重量轻，便于搬运和使用。

（3）多功能性：盘扣支架可以根据需要进行多种组合，适用于不同的工程需求，具有较大的灵活性和适用性。

（4）稳定性强：盘扣支架连接结构牢固，承载能力强，能够有效支撑各种工程施工作业，提供稳定的工作平台。

（5）重复利用：盘扣支架材料耐用，具有较长的使用寿命，方便拆卸后的再次使用，节约成本并降低浪费。

（6）安全可靠：盘扣式支架经过严格的工程测试和质量检验，符合安全标准，保障施工人员的安全。

（7）构件标准化：盘扣支架构件标准化生产，尺寸统一，便于管理和组装，减少错误装配的可能性。

（8）适用范围广：盘扣式支架适用于各种建筑工程，如梁、柱、板等的支撑，具有广泛的应用领域。 盘扣式支架的特点使其成为现代建筑施工中常用的支撑工具，提高了施工效率、节约了成本，并得到了广泛应用和认可。

2 新型盘扣式支架在现浇箱梁施工步骤

2.1 优化施工方案

2.1.1 明确新型盘扣式支架的技术要点

首先，在进行新型盘扣式支架搭设时，支架系统基层扫地杆应距地面500mm，每隔600mm 布设斜杆并沿其高度设置剪刀撑及水平斜杆。其次，盘扣支架伸出的可调座水平杆应保证长度在650mm 范围内、外露丝杆长度不大于400mm、立杆插入长度应大于150mm 及盘扣支架外露可调节丝杆长度在300mm 范围内。再次，盘扣式支架最底层扫地杆与地面之间的距离应小于550mm。最后，当盘扣式支架体系高度大于8m 时应满布设置竖向斜杆并保证水平杆步距在1.5m 范围内。同时，如当盘扣式支架搭设位置基底存在较大高低差时，应严格控制支架立杆的垂直度，保证其偏差值不超过50mm。

2.1.2 合理设置人行道

在进行盘扣式支架搭设完成之后应合理设置人行道，保证脚手板探头长度不得大于150mm。同时，在设置人行通道时应保证其坡度不得大于1/3并在人行横道脚手板的下方设置横杆，保证其整体性。

2.2 盘扣式支架搭设施工工艺

2.2.1 做好支架搭设的技术准备工作

在进行盘扣式支架搭设前首先应对施工所在地的土质情况进行分析研究，并根据工程实际情况进行施工现场全面的了解。其次，盘扣式支架搭设相关施工作业人员在进行施工作业前需经过三级安全培训并取得上岗操作的资格。最后，相关技术管理人员应对施工作业人员做好方案交底及技术交底，保证每名施工作业人员能够准确地掌握工程施工流程及重点。

2.2.2 盘扣式支架搭设施工流程要点

盘扣式支架搭设过程中应按照既定的施工流程进行施工，从而保证工程施工质量。在进行盘扣式支架搭设施工时，首先应对待施工区域的各类杂物进行清理，保证基底的整洁及坚固性，如基底无法满足施工要求应采用混凝土浇筑的方式对地面进行硬化处理。其次，对基础进行放样处理，在对基础进行放样处理操作过程中应严格按照支架图纸中的设计尺寸进行放样并对放样点进行准确的检查。再次，在进行盘扣式支架底座摆放时应严格按照施工图纸进行施工，时刻注意支架搭设的高程、节点、插销及安全网等防护设施施工情况，避免因施工检查不到位而造成的各类不良事件的发生。

2.2.3 盘扣式支架搭设时注意事项

为保证盘扣式支架搭设质量，首先应在支架基础验收合格后进行定位放线，保证立杆在同一方向并垂直于地面。其次，应按照先搭设立杆、然后是横杆和斜杆施工顺序进行施工，每次搭设高度不得大于3m，水平框架纵向直线度不大于L/200，横杆的水平度不得大于L/400。再次，在盘扣式支架搭设时应采取分段施工的方式，第一段撂底高度不得大于6m，且支架垂直误差不得大于100mm。最后，在盘扣式支架搭设完成之后，现场施工管理人员应组织相关人员进行检查验收，重点检查十字撑和斜杆设置、基础沉降清理以及基础面和立杆底座的连接、横纵杆以及斜杆插销的牢固性等方面，待检查验收后方可进行使用。

2.3 进行预压以掌握相关数据

2.3.1 预压加载前准备工作

在进行盘扣式支架预压的荷载应达到模板和箱梁重量1.1倍，并设置合理的观测点，以便进行沉降情况的监测。

2.3.2 实施预压的具体操作

在对支架进行预压加载时应按照模板和及梁体重量的60%～110%进行加载，加载后持续观测3d 以上，分别对各荷载下的沉降情况进行观测，并记录沉降值结果，然后根据沉降结果对底模标高和顶托进行相应的调整和安装。

2.4 盘扣式支架的拆除

现浇箱梁浇筑完成并达到拆模强度之后，应对其进行拆除。在进行拆除作业施工时应对支架上各类杂物进行清理，禁止任何非作业人员进入拆除区域。其次，在拆除过程中应按照规定顺序进行拆除悬臂部分，并对主跨两端的顶托进行调松，同时应将拆除构件及时运输至地面。

3 新型盘扣式支架在现浇箱梁案例分析

3.1 工程概况

G15 沈海高速公路海口段工程TJ5 合同段工程为南海大道主线桥最后10 跨以及椰海枢纽互通立交，其中椰海枢纽互通立交用对角双环式部分苜蓿叶形方案，共有8 条匝道。TJ5合同段现浇箱梁共82 联，其中主线桥单幅10 联，整幅16 联，匝道桥56 联以某桥梁改造工程为例，该工程改造区域总共涉及36 联主线桥，包括联钢箱梁2 座以及上下4 联匝道桥。如图1 所示。

图1 椰海互通示意图

3.2 支架体系设计

3.2.1 支架布置

本项目现浇梁联数较多，支架布设按图1要求外，竖向斜杆及水平斜杆必须符合《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ 231-2010）具体要求。支架搭设结构图，以截面最宽联—椰海互通主线桥第5 联（14#～16#墩）及截面最高联—椰海互通主线桥第16 联（49#～52#墩）为示例。另为加强支架的整体稳定，在每个墩柱位置，采用附墙加固，利用扣件脚手架杆，将支架与墩柱连接，每5m 一道附墙连接。如图2 所示。

图2 支架附墩示意图

3.2.2 荷载计算

支架搭设后可能承载的荷载通常包括支架本身自重、附件及模板净重以及钢筋与新浇混凝土自重等，需充分考虑施工过程中所形成的永久荷载以及各种可变荷载，并按照相关计算方法准确计算荷载系数。设计支架模板承重相关构件时也应对可能影响荷载效应的因素综合分析并计算，可根据相关文件结合现场标准执行。

3.3 支架设施施工与预压观测

3.3.1 地基处理

根据设计图纸及现场察看，桥位处不存在软弱等不良地质，主要地质为粘土层、砂层、凝灰岩层及玄武岩层。考虑安全，施工前对原地进行平整，平整后桥位地面标高不低于四周地面标高，并进行碾压密实，压实后进行轻型触探检测，盘扣支架地基承载力要求不小于200KPa，对达不到承载力要求的地方，进行换填碎石处理，换填厚度应根据置换软弱土的深度以及下卧土层的承载力确定，厚度宜为0.5 ～3.0m。

3.3.2 支架测量与安装

整体支架安装流程应首先在施工前期做好相关准备工作，并合理设置底座与长垫板定位，再进行一系列基础设施安装工作，包括立杆、纵向杆、横向杆、斜拉杆、平台、人行通道、铺顶铺板以及其他现场保护装置的安装。

通常运用相关CAD 等相关软件对整体支架结构体系实施预排设计，最终将支架搭设高度、整体布局、位置等方面加以确定，再运用全站仪等监测设备对支撑架横向和纵向间距准确定位。可通过先从跨中开始搭设再逐渐搭设两侧，整体搭设过程中必须保证8 排以上的定位点，从而准确搭设立杆支撑架。可按照具体施工方案计算模板支架立杆排架规格及水平杆的尺寸，并结合支撑高度将可调托撑、可调座底以及立杆段组合到一起。再根据立杆具体位置合理设计可调底座，并按照立杆、水平杆、斜杆安装的先后顺序实施搭设，从而完成初期支架安装单元。

若支架整体高度在8m 以下，则应在周围从外向内设置分别布设竖向斜杆，并在架体区域范围内每隔5 跨距离由下到上横截面处合理布设斜杆。当支架高度在4 个步距以下时则无需布设水平撑。而当支架整体高度超过8m 时则必须满布竖向斜撑，并在相应步数内布设扣件钢管或水平层斜杆剪刀撑，从而将墩柱与支架紧密连接在一起。

3.3.3 支架预压与观测

为检验支架受力稳定性情况，消除支架的非弹性变形及地基沉降变形，量测支架的弹性变形的实际值，作为梁体立模的抛高预拱值数据参考，支架搭设完成后，进行压载预压，主要采用水袋及预制块预压两种方式：对变高截面梁墩顶位置高度较大的、截面宽度较小而纵横坡度较大的采用预制块预压；对截面宽度较大纵横坡较小的采用水袋预压。预压完成后撤除压重块后，设置支架施工预留拱度，通过调整顶托长度调整支架底模高程，并开始箱梁施工。

支架预压加载过程分别按预压设计重量的60%、100%、120%三级进行。荷载的分布方式与梁体基本一致，为了配载满足要求，将翼板与底板铺平，满足水袋布设需要，水源从附近沟渠就近抽取。支架预压顺序：横向从底板向腹板加载；纵向从跨中方向向墩柱中心逐步加载。支架预压流程如图3 所示。

图3 支架预压流程图

当实施纵向荷载加载预压测试时，需由整体结构跨中向各个支点实施对称式布载测试。当实施横向荷载加载预压测试时，则应从整体结构中心点开始进行两侧对称布载测试。上一阶段的堆载测试则需在下层砂带整体放置结束后实施。除此之外，在实施预压之前则必须在每隔四分之一跨径的混凝土纵向结构上设置监测断面，且监测断面应对称配备5 个以上监测点。在60%阶段加载测试结束后必须暂时停止80%阶段加载测试，应在加载结束后1h 实施变形区域支架监测，并每6h 实施一次沉降监测，当顶部支架监测点6h 内平均沉降值保持在2mm 以下时方可实施下阶段加载测试，以此类推。当全部预压测试工作结束后还需进行标高监测，通常每6h 实施一次监测。通过12h之内连续监测之后，若位移平均值小于2mm 便可卸载支架，在支架卸载完成6h 之后必须重新实施标高监测。此外，还需将支架与沉降观测点之间紧密焊接在一起，并将观测点用特殊颜色油漆进行详细标记，以便于实施整体观测时能够更加精准快速地寻找观测点位。并采取相应措施对观测点位加以保护，避免高空坠物、野生动物和不良人员损坏监测设备，应将沉降监测点位尽量设置在视野较为宽阔的区域，并在实施整体观测时避免观测点位被支架遮挡。

4 结论

综上所述，本文提出了一种新型的盘扣支架方案，并根据实际案例分析其在现浇箱梁施工过程中的应用，研究结果表明：

（1）该新型的盘扣支架方案不但能够提高其施工效率，同时也能提高工程施工的经济性；

（2）该新型的盘扣支架方案能有效地提高了施工的进度和质量，为施工企业创造了更高的经济效益。

由于现浇箱梁的施工难度大而且结构较为复杂，因此在采用新型盘扣支架结构进行施工时应合理制定施工计划、科学组织施工，以确保工程施工生产的顺利进行。