碗扣式滿堂支架在成都天府新區(qū)興隆湖拱橋中的應(yīng)用

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(中國水利水電第十工程局有限公司，成都，610072)

腳手架作為危險性較大的分部分項工程之一，常見的為落地式、附著式、懸挑式等，在建設(shè)領(lǐng)域的混凝土模板支撐工程和結(jié)構(gòu)承重支撐體系中廣泛應(yīng)用。本文中三跨連拱橋拱圈鋼筋混凝土模板承重支撐體系就是采用了碗扣式滿堂腳手架作為支撐，因拱橋支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性、抗沉降能力、抗變形能力等要求較高，經(jīng)扣件式腳手架和碗扣式腳手架比較，選用了碗扣式腳手架，其優(yōu)點為：橫桿和立桿的作用力在軸心，而不是利用扣件的抗滑力傳載作用力，使結(jié)構(gòu)受力更為合理，安全；橫桿的插板放于立桿的扣碗中，連接牢固且配件不易丟失，損耗??；搭建速度高于扣件式鋼管腳手架，規(guī)格較多，搭建多種跨度并且規(guī)格固定，搭建速度快；承受力相對扣件式鋼管腳手架提高15%以上。因此該工程拱橋支撐體系采用了碗扣式滿堂鋼管腳手架，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全、變形等均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，取得了良好的效果。

1　工程概況

興隆湖位于成都市天府新區(qū)雙流縣興隆鎮(zhèn)境內(nèi)，天府大道百里中軸東側(cè)，鹿溪河的中下游，是天府新區(qū)“三縱一橫一軌一湖”的重大基礎(chǔ)設(shè)施項目之一。

拱橋位于興隆湖沿湖岸的環(huán)湖公路上，上跨湖區(qū)入水口鹿溪河，橋梁全長101.36m，3跨25m的鋼筋混凝土拱橋，矢跨比1/4，拱圈為80cm厚C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。下部采用實體墩臺，擴大基礎(chǔ)方式，拱圈鋼筋混凝土澆筑支撐采用了碗扣式滿堂支架施工技術(shù)。

2　支架施工工藝技術(shù)

2.1　施工工藝流程

興隆湖拱橋現(xiàn)澆拱圈采用碗扣式滿堂鋼管支架，搭設(shè)支架時，遵循了以下工藝流程：測量放線→地基處理→支架搭設(shè)→搭設(shè)15cm×15cm主楞方木→安裝I16工字鋼拱肋→安裝6cm×10cm分配梁方木→支底?！{(diào)整施工預(yù)拱度→底模制安→綁扎鋼筋→側(cè)模、護拱模板制安、頂模安裝→澆筑拱圈混凝土→養(yǎng)護→拆支架→破除支架基礎(chǔ)等工序。

2.2　滿堂支架方案

2.2.1基礎(chǔ)處理

為了控制拱圈施工過程中沉降變形量，確保支架穩(wěn)定和施工安全，對基礎(chǔ)進行處理。天然基礎(chǔ)大范圍的河道基巖裸露，兩側(cè)河岸有少量覆蓋層，首先進行原河道導(dǎo)流，然后清除基礎(chǔ)覆蓋層、淤砂和松散的塊石，然后按照30cm一層回填砂礫石碾壓整平，壓實度不小于95%，然后在頂面澆筑30cm厚C25混凝土?；A(chǔ)處理范圍超出橋?qū)挿秶鷥蓚?cè)各2m。

2.2.2支架形式選擇

考慮到拱橋結(jié)構(gòu)對支架變形量要求的嚴(yán)格性，因此，考慮搭設(shè)碗扣式滿堂支架，該支架為承插式鋼管腳手架，抗剪能力強，傳力均勻，接頭具有可靠的自鎖能力，且便于管理和運輸，碗扣支架采用Q235φ48×3.5mm鋼管。

2.2.3設(shè)計參數(shù)

根據(jù)腳手架搭設(shè)基礎(chǔ)到拱圈底部的距離，支架最大搭設(shè)高度H=8.3m，立桿步距h取1.2m，立桿縱距取0.6m，橫距取0.9m。立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的自由長度a取0.1m。主楞采用15cm×15cm的方木，主楞間距0.6m，次楞采用I16工字鋼(Q235鋼，厚度2cm)，次楞間距0.3m，模板底部的6cm×10cm分配梁間距15cm。

2.2.4滿堂架設(shè)計及搭設(shè)

(1)拱圈現(xiàn)澆支架為滿堂落地支架，拱腳及拱腰位置由于混凝土澆筑產(chǎn)生的側(cè)壓力，模板采用鋼管斜撐加固，縱向間距50cm。端部不能搭設(shè)豎向立桿的地方采用扣件式鋼管斜支撐加強，斜支撐縱橋向間距30cm、橫向間距仍為90cm。支架底部設(shè)掃地桿，其與底座支撐板的高差不大于20cm。

(2)立桿底部配制底座，底座直接安裝在基礎(chǔ)混凝土面上。立桿頂部配置KTC-50頂托；頂托上設(shè)15cm×15cm橫橋向主楞方木，方木接頭處全部搭設(shè)于頂托之上，并用抓釘全部釘牢靠，形成一個整體。垂直于主楞方木上鋪設(shè)I16工字鋼弧形拱肋，間距30cm，垂直于工字鋼拱肋上安裝6cm×10cm分配梁方木，間距15cm，分配梁上鋪15mm厚竹膠板作為拱圈底模。

(3)支架四周及中間縱、橫向從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐；從支架底部開始，每隔2m設(shè)置一道水平剪刀撐，一直延續(xù)到支架頂部。

剪刀撐設(shè)置：支架四周及中間縱、橫向每隔四排從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，剪刀撐水平傾角在45°～60°之間。在支架頂部、中間、底部設(shè)置水平剪刀撐；水平剪刀撐設(shè)置間距按不大于2m設(shè)計。剪刀撐采用與支架立桿規(guī)格相同的鋼管，用旋轉(zhuǎn)扣件與立桿扣接；當(dāng)剪刀撐不能與立桿扣接時，與該立桿相鄰的水平桿扣接；扣接點距碗扣節(jié)點的距離不應(yīng)大于15cm。每根剪刀撐鋼管的長度不小于6m，扣接的立桿和水平桿數(shù)量不小于4根。剪刀撐采用搭接接長，搭接長度大于100cm，搭接處等間距設(shè)置3個旋轉(zhuǎn)扣件扣緊，扣件邊緣至桿端的距離大于10cm。

(4)支架搭設(shè)嚴(yán)格按照經(jīng)專家組論證和總監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的專項方案實施，支架搭設(shè)前對架子工進行安全技術(shù)交底，嚴(yán)格按照《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ166-2008)施工，施工全過程安排專職安全員旁站監(jiān)督實施。支架橫平豎直，縱、橫向?qū)R，頂、地托支墊平穩(wěn)，橫桿入碗口，碗扣須鎖緊，確保支架整體穩(wěn)定；可調(diào)底座及可調(diào)托撐絲桿與調(diào)節(jié)螺母嚙合長度不得少于6扣，插入立桿內(nèi)的長度不得小于15cm，立桿頂端和底端距水平橫桿距離不超過30cm。支架的首層應(yīng)采用不同長度的立桿交錯布置，使相鄰立桿的接頭設(shè)置在不同步距內(nèi)。立桿頂托上的下層承重方木接頭一般設(shè)置在頂托上，否則應(yīng)采用綁條釘牢，并加墊木支墊；同一斷面上的承重方木接頭數(shù)量不應(yīng)超過50%。上層方木應(yīng)交錯搭接在下層方木上。支架安裝完畢，對其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點聯(lián)接及縱橫向穩(wěn)定性進行檢查，經(jīng)檢驗合格后方可安裝模板。

2.2.5支架受力計算

支架設(shè)計完成后要進行支架各構(gòu)件受力符合性計算，出具計算書。計算書依據(jù)腳手架規(guī)范、建筑計算手冊及力學(xué)知識等進行，也可設(shè)定好參數(shù)采用建筑安全計算軟件進行計算，經(jīng)復(fù)核后采用，主要核算拱圈底模受力、工字鋼拱肋受力、拱圈支撐受力、立桿強度和穩(wěn)定性受力、可調(diào)托盤受力、地基承載力、側(cè)面模板受力、拱腳及拱腰模板等的符合性，經(jīng)計算相關(guān)參數(shù)均滿足規(guī)范要求時可采用，如有一項不滿足要求，則需分析并調(diào)整參數(shù)后重新計算，確保支撐體系穩(wěn)定。

2.2.6支架驗收

支架搭設(shè)完成經(jīng)自檢合格后，上報專業(yè)監(jiān)理工程師及相關(guān)部門檢查驗收，驗收合格后方能進行加載預(yù)壓。

2.2.7模板鋪設(shè)

支架搭設(shè)完成經(jīng)驗收合格后，上鋪15mm厚竹膠板作為拱圈底模，底模表面光滑，滿足設(shè)計弧面要求。

2.2.8支架預(yù)壓

2.2.8.1預(yù)壓目的

預(yù)壓目的是通過模擬施工荷載實況，驗證支架的安全穩(wěn)定性，通過變形觀測計算出彈性變形值，為下階段施工提供合理的底模預(yù)拱度參考，有效控制施工標(biāo)高。

2.2.8.2預(yù)壓荷載

支架預(yù)壓按照拱圈混凝土澆筑工況進行，其布置與拱圈荷載分布一致，并按總荷載的1.2倍設(shè)置。預(yù)壓荷載由拱圈鋼筋混凝土自重荷載及模板、機具、人員等施工荷載組成。荷載系數(shù)取值為1.2，用砂袋堆碼。

2.2.8.3預(yù)壓步驟

(1)預(yù)壓順序

單個拱圈的預(yù)壓加載順序為從拱圈兩邊拱腳→拱頂→拱圈1/4段位置。加載分級為0-50%-100%-120%三級。每一道均為逐層預(yù)壓，避免局部荷載過大，預(yù)壓順序見下圖1。

圖1　支架預(yù)壓順序：A-B-C(單位：mm)

(2)預(yù)壓堆載

預(yù)壓采用砂袋堆載，用塔機按照上圖的順序逐級堆載。為了更好地模擬澆筑拱圈混凝土?xí)r支架受力情況，按照下圖方式進行砂袋堆碼。預(yù)壓荷載逐級施加，每級荷載加載時間不得少于5min，持荷時間不得少于20min。每級加載半小時穩(wěn)定后，再由測量組人員觀測各測點變形值并做好記錄存檔(包括荷載等級、加載持續(xù)時間、實測變形值)；測點觀測過程中如變形較大，則需查明原因，確認(rèn)安全可靠后再繼續(xù)施加下一級荷載。

圖2　拱圈支架預(yù)壓堆碼立面

(3)變形觀測點布置

按照等效壓重的原則，主要在拱圈拱腳、拱頂、拱圈1/4段范圍布置壓重區(qū)間觀測點。

為了解支架沉降情況，在預(yù)壓前后分別測出各測量控制點標(biāo)高，測量控制點布置：

①縱向：沿拱圈中心方向(即拱頂中心點)每隔3.04m設(shè)置一個觀測點。

②橫向：每隔5m設(shè)置一個觀測點。

單跨共72個觀測點，全橋三跨共設(shè)置216個觀測點。

(4)卸載步驟

卸荷程序為：120%→85%→50%→0%分級緩慢卸荷，每級卸載時間不得少于5min，持荷時間不少于20min。由測量組觀測相應(yīng)荷載級別的測點標(biāo)高后，繼續(xù)卸載，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)異常問題及時上報。

(5)預(yù)壓變形值的計算

預(yù)壓變形值是設(shè)置梁體底模預(yù)拱度的依據(jù)之一，為保證其結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用水準(zhǔn)儀及鋼卷尺對預(yù)壓過程進行測定，以得到對施工有指導(dǎo)意義的變形值。預(yù)壓前對各觀測點高程(h1)進行一次測定，預(yù)壓荷載滿荷時，再一次測定各觀測點高程(h2)，全部卸除預(yù)壓荷載后再次測定各點高程(h3)。

非彈性變形值(w)的確定按下式計算：

w=h1-h3

彈性變形值(f)的確定按下式進行計算：

f=h3-h2

2.2.9支架拆除

(1)拱圈混凝土強度達(dá)到100%后進行支架拆除。支架拆除時劃分作業(yè)區(qū)，設(shè)警戒區(qū)和警示標(biāo)志，專人指揮，禁止非作業(yè)人員進入。

(2)支架拆除和搭設(shè)一樣要求專業(yè)架子工持證上崗、戴安全帽、系安全帶、扎裹腿、穿軟底防滑鞋等防護用品才允許作業(yè)。拆除前，對操作班組進行詳細(xì)的安全技術(shù)交底，交底人與被交底人履行簽字手續(xù)才可上崗作業(yè)。

(3)拆除順序遵守由上而下，先搭后拆、后搭先拆。先拆拱頂支架，再拆拱身、拱腳及其余部分支架，拱腳支架拆除時兩邊對稱進行，防止由于推力過大而損壞橋墩。即先拆欄桿、腳手板、剪刀撐，而后橫桿、立桿等，并一步一清原則依次進行，嚴(yán)禁上下同時進行拆除作業(yè)。

(4)拆除時要統(tǒng)一指揮，上下呼應(yīng)，當(dāng)解開與另一人有關(guān)的結(jié)扣時，應(yīng)先通知對方，以防墜落。

(5)大片架子拆除后所預(yù)留的斜道、上料平臺、通道等，應(yīng)在大片架子拆除前先進行加固，以便拆除后能確保其完整、安全和穩(wěn)定。

(6)拆下的材料，嚴(yán)禁拋擲，采用繩索及滑輪緩緩放下，分類堆放，當(dāng)天拆當(dāng)天清，拆下的扣件要集中回收處理。

(7)如遇6級以上強風(fēng)、雨天、雪天等特殊氣候，不進行支架的拆除，嚴(yán)禁夜間拆除。

3　效果評價

成都天府新區(qū)興隆湖環(huán)湖路1號橋拱圈混凝土施工滿堂支架嚴(yán)格按照上述要求進行實施，目前已完工兩年多，拱橋成品線型優(yōu)美，外觀華麗，達(dá)到了設(shè)計景觀要求，成為興隆湖上一道亮麗的風(fēng)景線，得到各方的肯定。

4　結(jié)語

碗扣式滿堂支架施工技術(shù)目前在建筑領(lǐng)域的房屋建筑工程、市政工程、水利工程、橋梁工程、鐵路工程等得到了廣泛應(yīng)用。在施工前要做好支架設(shè)計、穩(wěn)定驗算和專業(yè)技能培訓(xùn)，施工過程中嚴(yán)格按照專項方案和專家意見實施，注重基礎(chǔ)、壓載試驗、過程檢測和過程控制。嚴(yán)把程序關(guān)、質(zhì)量關(guān)和安全關(guān)，確保支架體系穩(wěn)定，才能高效、快捷、安全地服務(wù)于建設(shè)工程施工。