蓋梁鋼承重支架的技術應用

王君

（上海公路橋梁（集團）有限公司，上海市 200433）

0 引言

隨著我國城市建設進程的不斷加快，通過市政橋梁的建設來緩解城市道路日益擁擠的狀況，在有限的空間內既要滿足車流量的疏通功能，同時也要有足夠的交通荷載。因此在橋梁的設計中，非常規(guī)蓋梁形式和蓋梁張拉的工藝被越來越多地運用到橋梁施工中，常規(guī)的蓋梁承重支架方式顯然已不能滿足要求。本文以實際工程為例，就蓋梁鋼承重支架的技術應用進行研究。

1 工程概況

大蘆線新匯路橋為跨大治河新建橋梁，全橋跨徑布置為4×22m+4×22m+30.7m+139m+30.7m+4×22 m+4×22 m+（22 m+30 m+22 m+22 m）+4×22 m，橋梁總長度737.46 m（含臺背），共計27跨，其中標準段蓋梁19跨，預應力蓋梁，尺寸為10.6m×1.8 m×1.2/1.5 m，如圖1所示，平均高度約5 m，最高約9.5 m。立柱為雙柱，承臺尺寸為5.6 m×3.6 m×1.5 m。

施工區(qū)域土層情況：第①1層填土，結構松散，均勻性差，最大厚度達8.2 m；第③t層灰色砂質粉土，局部為黏質粉土，松散狀，為③層中的透鏡體；第④層灰色淤泥質黏土，整體均勻性較好，物理力學性質較差；第⑤層灰色黏土，該層土物理力學性質一般。③、④、⑤層構成該工程場地的主要軟弱土體。

2 蓋梁支架方案比選

2.1 滿堂支架的可行性

從地質勘察報告來看，第①1層填土，結構松散，均勻性差，最大厚度達8.2 m，土質差、厚度大，而滿堂支架對基礎承載力要求高，因此基礎處理難度大，處理不當易造成基礎下土層不均勻沉降，基礎開裂。根據(jù)圖1所示，蓋梁底面兩側為曲面，對滿堂支架頂端標高的精度要求非常高，搭設不到位易造成蓋梁外觀變形、尺寸偏差；標準段蓋梁19跨，土體換填、基礎處理，施工完成后基礎翻挖外運、處置等費用大，經(jīng)濟性差，綠色環(huán)保性不高。因此滿堂支架方式不適用。

2.2 鋼支撐加工字鋼梁支架的可行性

鋼支架基礎需要的面積小于承臺面積，承臺尺寸為5.6m×3.6m×1.5m，C35混凝土強度，可以以承臺為基礎而無須考慮沉降、承載力等因素，無須對土體及基礎處理，免去后期的翻挖外運，環(huán)保性高；支撐圓管由沙筒和不同尺寸的節(jié)段拼裝而成，可適用于不同高度的蓋梁，安拆方便，便于施工。因此鋼支撐加工字鋼梁支架適用，如圖2所示。

3 蓋梁模板體系

圖1 蓋梁斷面圖（單位：mm）

圖2 支架示意圖（單位：mm）

蓋梁施工采用鋼支墩加工字鋼梁支架，砂筒調節(jié)工字梁標高。4根325×8的鋼支墩置于承臺四角，底部設砂箱調節(jié)高度及方便支架的拆除，其與承臺預留鋼筋焊接加固或采用膨脹螺釘將砂箱底部與承臺可靠連接。兩墩之間采用剪刀撐連接。支墩頂部于立柱兩側各放2×I40a工字鋼梁，兩工字梁之間采用16號槽鋼加固。工字鋼梁上鋪I16#工字鋼，間距450 mm。此外設斜撐及橫聯(lián)為277×8的鋼管；剪刀撐為2×∠100×10角鋼使這個支架系統(tǒng)形成整體。

3.1 蓋梁支架體系

蓋梁支架平臺采用2根I40a雙拼工字鋼（兼作蓋梁支架的分配梁），主梁長12 m，如圖3所示，間距同蓋梁寬度，中間采用4根[16槽鋼相連，布置在4根325×8的立桿圓管及4根277×8的外斜撐圓管上。蓋梁模板體系平鋪在I40a工字鋼上，模板體系兩側各懸挑出1 m作為操作平臺，支架縱向主梁與三角托架的連接以及I40a主梁與鋼管立柱之間采用螺栓扣板扣接,如圖4和圖5所示。

圖3 桁片立面、平面圖（單位：mm）

圖4 支架縱向主梁與三角托架連接示意圖（單位：mm）

圖5 支架主梁與鋼管支撐之間連接示意圖（單位：mm）

圖6 鋼管立柱連接節(jié)點示意圖

為確保蓋梁支架整體穩(wěn)定性，支架設置兩道限位[16槽鋼與立柱抱接，分別設置在上下兩道水平桿上。抱箍與立柱混凝土間用方木楔緊，以防止支架移動，同時起到保護立柱混凝土的作用。

為便于支架拆除，鋼管立柱底部設置砂箱，砂箱采用鋼管制作。外套管采用355×12 mm無縫鋼管，內管采用325×8 mm無縫鋼管。砂箱使用高度46 cm。砂箱與鋼管立柱采用法蘭盤螺栓連接固定。

由于蓋梁高度不一，為便于支架高度調節(jié)，配備 0.85 m、0.5 m、0.35 m、0.15 m 的325×8 mm鋼管作為調節(jié)段，通過法蘭與鋼管連接。

根據(jù)蓋梁支架體系布置，支架支撐在承臺上，通過在承臺混凝土上預埋M20螺栓連接固定，如圖7所示。

圖7 鋼管立柱與承臺間連接示意圖

3.2 蓋梁模板體系設計

根據(jù)蓋梁結構尺寸，蓋梁底模采用15 mm竹膠模板。模板下內楞采用100×100 mm@200 mm間距，沿蓋梁長度方向布置I16#工字鋼@450 mm間距，在I16#工字鋼下橫向布置兩根工字鋼，兩端懸臂部分加塞定型托架，各構件之間采用高強螺栓連接。

蓋梁側模為鋼模板，在鋼模板加工廠定制加工，驗收合格后出廠進入工地。模板面板采用δ6mm鋼板，水平肋采用[10槽鋼，間距@325 mm；豎向加強肋采用雙拼[14槽鋼，間距@800 mm，在蓋梁混凝土的頂面以上和底面以下設置對拉桿，拉桿采用20圓鋼，間距@800 mm。

為確保蓋梁模板安拆方便，模板沿蓋梁長度方向（橫橋方向）以中心線分為兩個節(jié)段，節(jié)段間連接采用M20×55螺栓，如圖8所示。

4 支架實施

砂箱在使用前做砂箱試驗，確定砂的壓縮系數(shù)、變形量等參數(shù)。鋼管支架吊裝采用25 t汽車吊，安裝時人員站在固定連接好的移動腳手架搭設施工平臺上進行螺栓連接作業(yè)，且要避開吊車起重臂。工字梁用人工配合吊車吊裝，安裝完成后及時安裝人行走道板及圍欄，確保安全后方可安裝蓋梁模板施工。蓋梁模板用25 t汽車吊分段吊裝，在平臺上合攏定位。先安裝底模再安裝側模，最后安裝端模板。蓋梁模板設置預拱度，設置2 cm的預拱度。模板節(jié)斷間采用螺栓連接，并設置密封墊，以確保模板不漏漿。

對于首個在蓋梁支架搭設完成后進行堆載預壓，利用沙袋自重作為預加荷載。蓋梁支架預壓沙袋采用25 t吊車吊裝，每次吊運一個沙袋，沙袋堆放時均勻布置，防止造成支架不平衡。在預加荷載和加載完成的整個過程中對支架的變形及沉降進行嚴密監(jiān)控，記錄變形及沉降量。預壓施工過程中的變形及沉降量滿足要求后進行施工。

預壓荷載計算：蓋梁混凝土20.6 m3，按2.5 t/m3比重計算，蓋梁全重為51.5 t。預壓荷載宜為支架需要承受全部荷載的1.05~1.10倍[1]，該工程按1.2倍計算得需預壓重量為61.8 t。預壓荷載布置：預壓采用沙袋布置，沙袋選用1.2 m3的沙袋，每個沙袋重2 t，需要沙袋35個、沙45 m3。

蓋梁支架預壓分兩級進行，第一次加載18個沙袋，第二次加載剩余17個沙袋，共計61.8 t。加載預壓吊裝原則：先中部，后兩端；先中間，后兩邊；對稱進行，每層均按分區(qū)順序依次對稱吊裝，同一編號分區(qū)內要對稱同步進行，不得發(fā)生偏載，具體吊裝順序如圖9所示。

圖8 側模示意圖（單位：mm）

圖9 吊裝順序示意圖（單位：mm）

為有效觀測支架變化，蓋梁支架橫橋向共布置11對，分別布置在蓋梁混凝土懸臂端部、立柱支點及工字鋼梁跨中處，如圖10所示。

圖10 預壓觀測點平面布置圖（單位：mm）

觀測采用水準儀倒尺觀測法觀測或垂球觀測法觀測，即在工字鋼上畫好觀測點，利用水準塔尺倒放觀測工字鋼梁底部變化，以測得各部位變形，或采用在測點位置掛設垂球，通過垂球距地距離的變化進行觀測。蓋梁支架每加載一層沙袋對觀測點進行一次讀數(shù)觀測，全部荷載加載完成后，每12 h觀測一次，持續(xù)觀測72 h，支架連續(xù)24 h沉降量小于2 mm時方可進行卸載[2]，卸載時觀測頻率與加載相同，卸載施工順序與加載施工反序進行，即先加的荷載后卸，后加的荷載先卸。不得集中對一個區(qū)域內的荷載進行卸除。

預壓施工時，設置好警戒線，警戒線設置范圍要大于支架發(fā)生坍塌影響范圍。預壓加載必須嚴格按照交底規(guī)定原則進行，不得隨意更改，有意見及時與項目管理人員溝通協(xié)商。在進行起重吊裝過程中，吊車起重臂下嚴禁站人。預壓時，預壓砂袋擺放要整齊，間距均勻，確保整體穩(wěn)定。預壓施工過程中，要及時對觀測點進行觀測，并記錄完整。

蓋梁鋼管支架在預應力施工完成后進行拆除，支架拆除利用立柱底部砂筒進行落架，落架高度控制在5 cm以內。支架拆除利用吊車自上向下逐層拆除。支架拆除必須嚴格按照順序進行，自上而下依次為拆除底模、方木、主梁、砂筒，不得逆序施工。支架拆除過程中設置安全警戒線，現(xiàn)場安全員及施工員全程監(jiān)督。

5 結語

通過實際工程案例的蓋梁施工，以承臺為基礎，鋼支墩加工字鋼梁支架組合方式的施工工藝，既滿足了現(xiàn)場的施工條件和設計要求，又節(jié)能環(huán)保無廢料產(chǎn)出，為類似的蓋梁施工提供參考借鑒。