大跨度混凝土連續(xù)箱式梁貝雷支架施工技術(shù)

劉 陽(yáng)

(核工業(yè)華南建設(shè)工程集團(tuán)公司，貴州 貴陽(yáng) 550000)

1 工程概況

某匝道選用預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱式梁作為上部結(jié)構(gòu)，地板與頂板厚度為25 cm、斜腹板與直腹板厚度是45 cm梁寬9.5 cm，梁高1.8 cm。上跨交叉位置橋面高為24 m，跨徑最大值為33.8 m，河道主要為強(qiáng)風(fēng)花崗巖、砂質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、淤泥等。

2 支架設(shè)計(jì)

2.1 工地條件

該項(xiàng)目在河道上建設(shè)互通匝道橋，因?yàn)橄麓蛄汉驮训老淞盒纬纱怪苯徊妫虼藷o(wú)法將支架設(shè)置于下穿橋面上，需要跨過(guò)已完工的下穿橋梁。在此基礎(chǔ)上增加支架跨徑，使其整體能夠一次性通過(guò)橋面。

2.2 支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

要想解決該項(xiàng)目箱梁跨徑大的問(wèn)題，首先對(duì)河道基礎(chǔ)和支架受力等因素進(jìn)行分析，其次可以借助貝雷梁、鋼管立柱與鋼管樁基礎(chǔ)組合支架作為現(xiàn)澆箱梁支撐體系，并借助鋼牛腿降低支架的受力跨徑，進(jìn)而提高提高支架安全性與穩(wěn)定性。

(1)在支架基礎(chǔ)方面，應(yīng)充分考慮到惡淤泥質(zhì)黏土層地質(zhì)條件，將630×12鋼管樁打入持力層，鋼管與梁長(zhǎng)方向垂直，每排設(shè)置5根，將其設(shè)為立柱，以此為支架基礎(chǔ)提供安全保障，(2)若是將鋼管立柱作為支架支撐，則需要對(duì)基礎(chǔ)鋼管進(jìn)行接長(zhǎng)處理，并利用連接系將立柱橫向水平連接起來(lái)，增加其穩(wěn)定性。同時(shí)將鋼牛腿支撐設(shè)置于鋼管頂部，選擇Φ426×8鋼管作為牛腿斜支撐材料，將750 mm×750 mm×10 mm規(guī)格的鋼板焊接于鋼管立柱頂端。(3)將工字鋼型號(hào)分配梁設(shè)置于立柱頂面，通過(guò)雙拼I32b方式設(shè)置工字鋼(4)選擇48×3.2規(guī)格鋼管作為翼緣板支撐，選擇可調(diào)頂托安裝與鋼板頂端，采用鋼墊片設(shè)計(jì)鋼管底端，并添加槽鋼(5)選擇300 cm×150 cm×18 cm規(guī)格貝雷片作為縱向貝雷梁材料，單層鋪設(shè)貝雷片，設(shè)置8組共16排(6)將28可調(diào)節(jié)螺紋底托安裝于貝雷梁頂，將I10縱向放置于底托上，橫向分配梁選擇50 mm×50 mm規(guī)格方鋼，并鋪設(shè)于工字鋼上。

2.3 載荷分析

新澆混凝土自重：q2=26 KN/m3，施工人員及運(yùn)輸儀器載荷q3=2.5 KN/m3，新澆混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力按p=0.22γ0β1β2v1/2和p=γH計(jì)算，取兩者較小值，傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向載荷q4=2.0 KN/m3振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向載荷q5=2.0 KN/m3

計(jì)算可得p1=0.22γ0β1β2v1/2=30.6 KN/m3；p2γH=89.7 KN/m3

上式中P是新澆混凝土對(duì)模板的最大側(cè)壓力；t0是混凝土初凝時(shí)間；T是混凝土的溫度；H是混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處到混凝土頂面的總高度=3.45 m；外加劑修正系數(shù)不摻加外劑時(shí)取1，摻加具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2；混凝土坍落角度修正系數(shù)，取1.15。

由于兩者之中取小值，因此P=30.6 KN/m3

由于支架支撐在下方的土木不能承受過(guò)大的水平載荷，因此在對(duì)支架進(jìn)行受力分析時(shí)，考慮翼緣板處混凝土自重q2，施工人員和機(jī)械的載荷q3，青島混凝土產(chǎn)生的豎向載荷q4，振搗混凝土產(chǎn)生的豎向載荷q5即可，建立有限元模型對(duì)支架進(jìn)行受力分析，可知最大拉應(yīng)力271.5 MPa，最大壓應(yīng)力為238.5 MPa。同時(shí)，預(yù)壓按照60%、100%、120%進(jìn)行3級(jí)堆載預(yù)壓，在預(yù)壓敷設(shè)完畢后，開始對(duì)支架、模板展開預(yù)壓，預(yù)壓荷載按梁體混凝土自身量120%考慮，預(yù)壓釆取砂卵石土裝堆裁預(yù)壓。連續(xù)梁段混凝固土1334 m3按鋼筋稅2.65 t/n3計(jì)算，預(yù)壓1 334×265×1.2=4 242(1)。取毎5 m一個(gè)觀測(cè)斷面，預(yù)壓187.5“現(xiàn)場(chǎng)取10袋裝車后送至分部拌和站過(guò)磅后測(cè)得単袋砂土平均1.8 t，堆載面積5×5 m現(xiàn)場(chǎng)卵石土重度20 KN/m，

3 施工技術(shù)

3.1 鋼管樁施工

(1)沉樁施工。樁長(zhǎng)30 m左右，選擇振動(dòng)錘進(jìn)行施工活動(dòng)，并借助履帶式起重機(jī)予以配合。起重機(jī)將鋼管樁吊起，完成定位后將樁放下，通過(guò)自重進(jìn)入土層，穩(wěn)定之后確定樁垂直度和位置，之后低檔振動(dòng)使樁緩慢下沉，達(dá)到一定深度之后選擇高檔振動(dòng)，成樁之后結(jié)束振動(dòng)。

臨近墩位位置應(yīng)對(duì)2排鋼管樁進(jìn)行施工，先是對(duì)外側(cè)鋼管樁進(jìn)行施工，單排樁的錘擊順序?yàn)橛梢粋?cè)逐個(gè)到另一側(cè)。利用全站儀對(duì)鋼管樁垂直度以及偏位加以控制，偏位誤差要在10 cm范圍內(nèi)，垂直度誤差不能超過(guò)0.5%。

(2)接樁。分3次錘擊鋼管樁，樁的上節(jié)余量應(yīng)該保持在65 cm左右，待地面露出高度為2 m左右時(shí)停止錘擊，將其與下節(jié)鋼管樁進(jìn)行焊接。選擇等強(qiáng)度連接處理焊接接頭，接長(zhǎng)施工中先切齊接頭，再對(duì)管節(jié)對(duì)口垂直度進(jìn)行校正，以確保接口實(shí)現(xiàn)良好對(duì)接，對(duì)口間隙為2.5 mm左右，保證樁頂完整性。并對(duì)接頭周邊進(jìn)行滿焊處理，將8 mm鋼板焊接于接頭位置，數(shù)量為6塊。

完成接頭焊接施工之后，需要進(jìn)行冷卻，時(shí)間為5 min，期間禁止使用冷水降溫，之后開展打樁施工，下沉深度滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高之后停止打樁作業(yè)。之后對(duì)鋼管樁上端變形情況進(jìn)行監(jiān)察，若是出現(xiàn)損傷則需要通過(guò)截?cái)?、修?fù)等手段使其滿足要求，并將焊接有害物清除干凈。

(3)成樁。以標(biāo)高為基準(zhǔn)控制鋼管樁下沉深度，并結(jié)合貫入度進(jìn)行輔助控制，借助標(biāo)高展開校核，鋼管樁頂部誤差范圍是-10 cm～10 cm。若是貫入度符合標(biāo)準(zhǔn)然而樁尖標(biāo)高不符合要求，需要錘擊3陣，每陣10擊，平均貫入度需要控制在10 cm范圍內(nèi)。

(4)注意事項(xiàng)。施工時(shí)應(yīng)該確保鋼管樁垂直度和中心位置，垂直度偏差范圍控制在0.5%以內(nèi)。打樁作業(yè)中需要對(duì)垂直度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以選用經(jīng)緯儀或是長(zhǎng)條水準(zhǔn)尺作為檢測(cè)工具，同時(shí)認(rèn)真填寫記錄。若是發(fā)現(xiàn)鋼管樁傾斜，需要及時(shí)采取有效措施加以調(diào)整。

對(duì)樁管貫入度保持良好的觀察，以提高其基礎(chǔ)承載性能，對(duì)最后貫入度、錘擊總數(shù)、每米錘擊數(shù)以及最后1 m的錘擊數(shù)進(jìn)行記錄，成樁之后開展樁尖標(biāo)高計(jì)算工作。

保持錘擊過(guò)程的連續(xù)性，防止樁周邊土恢復(fù)，進(jìn)而增加下沉難度。若是沉樁困難或是進(jìn)尺非常緩慢，要嚴(yán)禁強(qiáng)行沉樁，防止鋼管樁出現(xiàn)變形或是偏位等問(wèn)題，同時(shí)認(rèn)真分析其原因，合理制定優(yōu)化策略。待完成鋼管樁錘擊以及驗(yàn)收等工作后，需要立刻開展樁頂板焊接和橫向梁安裝作業(yè)，以此提高鋼管樁穩(wěn)定性。

3.2 立柱安裝

立柱以鋼管為基礎(chǔ)進(jìn)行接長(zhǎng)處理，材料為630×12規(guī)格鋼管，并將750 mm×750 mm×10 mm規(guī)格鋼板焊接于頂部。

在立柱上提前做好剛牛腿支撐焊接作業(yè)，將426×8規(guī)格鋼管牛腿支撐焊接與立柱頂部，焊接前應(yīng)該對(duì)鋼管進(jìn)行弧形坡處理，以提高鋼管焊接效果。

立柱安裝時(shí)，選擇起重機(jī)加以輔助，并使用鋼槽等材料進(jìn)行臨時(shí)斜支撐焊接，確保立桿能夠穩(wěn)定豎立，選擇橫撐與剪刀撐對(duì)相鄰立柱進(jìn)行連接，另外，促使立柱能夠稱為一個(gè)整體，就位之后需要監(jiān)測(cè)鋼管樁平面位置以及豎直度等。

將750 mm×750 mm×10 mm規(guī)格鋼板焊接于鋼管頂端，選擇加勁板連接鋼管和鋼板。鋼管牛腿支撐的焊接質(zhì)量對(duì)支撐架安裝效果有著重要影響，對(duì)支架穩(wěn)定性亦有著直接影響，因此，需要對(duì)鋼管牛腿支撐的焊接質(zhì)量加以重視。

3.3 鋼橫梁施工

在就近地面或是加工場(chǎng)對(duì)工字鋼橫梁進(jìn)行雙拼焊接，焊縫長(zhǎng)為200 mm，間距為1 m左右。選擇鋼板焊接浮板對(duì)鋼橫梁接長(zhǎng)進(jìn)行連接，對(duì)工字鋼與鋼板周邊進(jìn)行滿焊處理。通過(guò)其中在鋼管柱上吊裝雙拼件，保證位置精準(zhǔn)性，同時(shí)和鋼管上鋼板進(jìn)行焊接，提高鋼橫梁穩(wěn)定性。

3.4 貝雷架施工

選擇汽車起重機(jī)與人工配合方式對(duì)2片構(gòu)件與貝雷片進(jìn)行組拼，之后根據(jù)支架跨度通過(guò)接長(zhǎng)與組拼等方式使其達(dá)到12 m左右，對(duì)貝雷梁段進(jìn)行整跨。

選擇汽車起重機(jī)逐排將貝雷梁段吊裝到鋼橫梁上，同時(shí)檢查其安裝位置，借助U型卡固定工字鋼和貝雷片，另外，借助橫向連接方式對(duì)貝雷片進(jìn)行穩(wěn)固處理，每隔6 m設(shè)置一道橫向連接，使貝雷架成為一個(gè)整體，以提高貝雷架施工效果。

需要擰緊貝雷梁與連接件螺栓，避免由于螺栓松動(dòng)問(wèn)題影響結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度。

3.5 安裝分配梁支撐

將28可調(diào)托撐加裝于貝雷梁頂部，縱向間距為700 mm，選用I10設(shè)計(jì)成縱向分配梁，并將其縱向放置于底托上。橫向分配兩材料為50 mm×50 mm規(guī)格方鋼，鋪設(shè)于工字鋼上，起間距為100 mm。開展拆模施工時(shí)，可以將可調(diào)托撐松開，為模板底部創(chuàng)造松動(dòng)空間，以促進(jìn)支架拆卸施工。

3.6 搭設(shè)翼板鋼管架

采用扣件式腳手架進(jìn)行翼板支撐搭設(shè)施工。立桿支撐橫橋上，橫向間距是70mm，縱向間距是90mm，將可調(diào)頂托安裝于鋼管頂部，并將成型方鋼放置于頂托上，縱向間距設(shè)計(jì)為900mm，將方木安裝于方鋼上橫向間距設(shè)計(jì)為300mm。

3.7 安裝支架模板

支架側(cè)模和底模選在竹膠板材料厚度為12 mm，將定型鋼模板設(shè)計(jì)為弧形邊模，模板施工選擇人工與機(jī)械配合方式進(jìn)行，安裝前應(yīng)該進(jìn)行預(yù)拱度設(shè)置。

3.8 預(yù)壓支架

支架預(yù)壓是支架搭設(shè)后、使用前進(jìn)行的重要工作， 其性能的好壞直接關(guān)系到工程建設(shè)的安全性問(wèn)題。預(yù)壓時(shí)首先設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，之后利用砂袋進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓達(dá)到的荷載是原荷載的1.2倍，按60%、100%、120%逐級(jí)進(jìn)行加壓，每次加載完成，等待約1 h后對(duì)其變形的程度進(jìn)行觀察和測(cè)量，由專人記錄好數(shù)據(jù)，以便與觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，當(dāng)?shù)谝淮纬两盗科骄?2.0 mm時(shí)才能進(jìn)入第二級(jí)的堆載，當(dāng)最后一級(jí)的預(yù)壓完成后，每隔6 h進(jìn)行一次觀測(cè)，確定最后兩次沉降量的平均值之差<2.0 mm之后開始卸載，在卸載6 h之后，統(tǒng)一對(duì)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高重新測(cè)量。

在進(jìn)行支架使用前預(yù)壓的目的是：(1)模擬施工過(guò)程，檢驗(yàn)支架的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。(2)消除地基的沉降，消除支架的變形。通過(guò)支架的沉降，觀測(cè)出支架的彈性變形，有利于后期對(duì)模板標(biāo)高的調(diào)整。

3.9 拆除支架

在支架拆除施工中，需要遵守先搭后拆，由上而下、一步一清原則開展工作，禁止上下同時(shí)進(jìn)行拆除施工。可以借助可調(diào)支撐落下支架模板，并由中間向兩邊進(jìn)行拆除?；炷翉?qiáng)度為75%時(shí)可以進(jìn)行側(cè)模拆除作業(yè)。拆模環(huán)境溫度、同表層溫度與芯部溫度差值需要低于15 ℃。氣溫波動(dòng)較大條件下禁止開展拆模作業(yè)。(1)借助小膠錘并采用人工方式將可調(diào)底托螺栓以及底盤卡片松開，為u板底板創(chuàng)造松動(dòng)空間，進(jìn)而順利開展支架拆卸作業(yè)。借助扁頭撬棍將工字鋼、方鋼以及底腹板模板一次拆除。(2)對(duì)槽鋼、翼板鋼管架、鋼管架頂托以及翼板模板等旋轉(zhuǎn)卸下。(3)將貝雷梁橫向拆除，借助起重機(jī)逐排將其吊卸到地面，之后轉(zhuǎn)移到下一作業(yè)面進(jìn)行安裝作業(yè)或是退場(chǎng)工作。(4)借助氣焊將立柱頂端與工字鋼焊接割除，施工中保證用火安全，借助起重機(jī)將雙拼工字鋼卸落。

3.10 混凝土澆筑

梁體混凝土澆筑的時(shí)候采用的是梁體兩端向中間位置連續(xù)推進(jìn)的方式，水平分層、兩側(cè)對(duì)稱和連續(xù)澆筑的澆筑方式。在進(jìn)行澆筑的時(shí)候，同一個(gè)斷面應(yīng)該首先澆筑底板，然后在以此進(jìn)行腹板、頂板、翼緣板和橋面。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，根據(jù)工程實(shí)例，對(duì)貝雷梁支架相關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，使施工工期緊張與施工難度大等問(wèn)題得到有效解決，此外貝雷梁力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝、拆卸，快捷簡(jiǎn)單，施工速度快，能加大的縮短工期，節(jié)約施工成本。