臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)支撐在橋梁施工中的應(yīng)用技術(shù)

費(fèi)國慶

摘要：通過對(duì)龍峰橋工程鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐的應(yīng)用，總結(jié)鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)支撐在橋梁工程施工過程和技術(shù)方法。針對(duì)橋梁工程跨度大、架空高的特點(diǎn)，探索鋼結(jié)構(gòu)支撐應(yīng)用技術(shù)的條件，結(jié)合工程實(shí)踐，探討支撐技術(shù)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);臨時(shí)支撐;大鋼管+貝雷架;設(shè)計(jì)及施工

以龍峰橋工程為例對(duì)支撐施工進(jìn)行論述。根據(jù)“十四五”規(guī)劃及我公司“兩商戰(zhàn)略”實(shí)施，現(xiàn)期正在進(jìn)行的項(xiàng)目有廣寧縣綏江羅鍋大橋及首約至羅鍋公路工程、武漢到大悟高速公路工程項(xiàng)目等，都有需要應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)支撐。本應(yīng)用技術(shù)對(duì)類似工程有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

一、鋼結(jié)構(gòu)模板支撐施工方案的應(yīng)用

1.1某橋梁施工中現(xiàn)澆混凝土板梁模板支撐方案

1.1.1工程概況：

龍峰橋?yàn)殇摻铐艞５罉?，全長約609.6m，橋?qū)?.1m。采用現(xiàn)澆鋼筋混凝+連續(xù)板梁，上部結(jié)構(gòu)主梁均采用整聯(lián)整幅現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，梁高均為650mm上下頂?shù)装搴駷?25mm，內(nèi)置PE管分設(shè)內(nèi)腔，PE管規(guī)格采用為400X12.3mm，懸臂采用半徑1308.3mm圓曲線形外包，整體橫斷面形狀呈一定的魚腹式，橋墩墩頂處設(shè)置中橫梁和端橫染，其中中橫梁寬為1500mm，端橫染寬為750mm。橋墩采用單柱/雙柱傘型橋墩，墩柱直徑1.0m，承臺(tái)厚1.5m，承臺(tái)下接單根/兩根直徑1.0m的鉆孔灌注樁基。A軸線中部連接B軸線起終點(diǎn)，其中A軸線橋長295.9m，B軸線橋長103.7m，C軸線橋長210m。

1.1.2工程地質(zhì)及水文概況

工程場(chǎng)地處于以沖積平原為主地貌，工程場(chǎng)區(qū)的外側(cè)河道為晉江西溪、晉江干流匯合口、晉江西溪，屬晉江金雞攔閘庫區(qū)，沿河道呈狹長型展布，岸邊高程上般為-3～1m，I級(jí)階地階面高程一般為10～14.5m，階地上主要種植有地瓜、樹苗等經(jīng)濟(jì)作物。

晉江西溪金雞閘庫區(qū)正常蓄水位為7.0m。沖積平原地貌I級(jí)階地道路場(chǎng)地沿線地下水位主要受金雞閘庫水位及沿岸河溝水位的控制，場(chǎng)地地下水類型主要為孔隙潛水、及局部位置的孔隙承壓水。場(chǎng)區(qū)含泥細(xì)砂、中細(xì)砂、中粗砂、粗砂和砂卵石為地基主要含水層，水量較豐富，含水層狀態(tài)一般呈層狀，下部強(qiáng)中風(fēng)化基巖以基巖裂隙潛水為主;一般上部水量較小，中下部水量較大，孔隙潛水主要接受大氣降水和山坡高處地下水補(bǔ)給，地下水向平原區(qū)潛流或向河溝排泄。

一般地下水位變幅為0.5～1.Om，局部可達(dá)2.0m以上。根據(jù)當(dāng)?shù)厮挠^測(cè)資料，工程場(chǎng)區(qū)歷史最高地下水位達(dá)到14.5m，高于現(xiàn)有地表高程，近3～5年最高水位約11.8m。

1.1.3上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆空心板梁混凝土施工方案

A、采用滿堂腳手架支撐方案

1、橋位區(qū)為龍峰橋A區(qū)、C區(qū)，陸地施工條件相對(duì)較差。施工時(shí)，先將橋位地基處理后，采用扣件式滿堂腳手架單幅逐跨現(xiàn)澆施工工藝進(jìn)行施工，施工時(shí)，外側(cè)模采用高強(qiáng)度覆膜竹膠合板（按一聯(lián)長配置一套模板），底模采用高強(qiáng)度覆膜竹膠合板（按一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跨和一個(gè)首跨長度配置）。

B、采用臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)鋼管柱+貝雷片縱梁模板支撐

1、現(xiàn)澆支架總體施工布置

龍峰橋的上部板梁結(jié)構(gòu)施工擬采用鋼管樁柱貝雷梁和滿堂鋼管組合承重支架法施工，鋼管樁柱采用D530×10mm螺旋鋼管，貝雷梁跨度3.6m～6.5m。采用底部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆貝雷片支架，在貝雷片支架上設(shè)置碗扣小鋼管立柱相結(jié)合施工措施。

施工時(shí)，先將橋位地基處理后，支架方式采用大鋼管柱+貝雷片縱梁形式，逐跨現(xiàn)澆施工工藝進(jìn)行施工。施工時(shí)，外側(cè)模采用高強(qiáng)度特制鋼模板（按一聯(lián)長配置一套模板），底模采用高強(qiáng)度覆膜竹膠合板（按一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跨和一個(gè)首跨長度配置）。

二、臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)支撐在現(xiàn)澆模板支撐中設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

2.1大鋼管+貝雷梁模板支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1.1 支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

龍峰橋A區(qū)、C區(qū)，陸地施工條件相對(duì)較差，支架方式采用鋼管柱+貝雷片縱梁形式，外側(cè)模采用高強(qiáng)度特制鋼模板（按一聯(lián)長配置一套模板），底模采用高強(qiáng)度覆膜竹膠合板（按一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)跨和一個(gè)首跨長度配置）施工時(shí)，先將橋位地基處理后，逐跨現(xiàn)澆施工工藝進(jìn)行施工。施工支架采用貝雷梁鋼管支架。支架結(jié)構(gòu)從下到上依次為：鋼筋混凝土基礎(chǔ)+鋼管樁（530×10mm）+ 樁帽+砂箱+橫梁分配梁（2I36a型鋼）+縱梁（貝雷片）+底模橫向分配梁（10cm×10cm 木方滿鋪） +模板（15mm 厚竹膠板），具體結(jié)構(gòu)及布置見附圖

2.1.2鋼管柱貝雷片支架支撐系統(tǒng)受力驗(yàn)算

一、驗(yàn)算2I36a工字鋼橫梁

根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》各項(xiàng)豎向荷載和有關(guān)材料特征值如下：

2.2大鋼管+貝雷梁模板支撐系統(tǒng)的施工技術(shù)

2.2.1 ?施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→地基處理→鋼管柱安裝→安裝砂箱2I36a工字鋼橫梁安裝→縱梁安裝（貝雷片）→安裝I16工字鋼及方木→安裝模板→支架預(yù)壓→鋼筋綁扎→混凝土澆筑→拆除模板及支架。

2.2.2 支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

施工支架采用貝雷梁鋼管支架。支架結(jié)構(gòu)從下到上依次為：鋼筋混凝土基礎(chǔ)+鋼管樁（530×10mm）+ 樁帽+砂箱+橫梁分配梁（2I36a型鋼）+縱梁（貝雷片）+底模橫向分配梁（10cm×10cm 木方滿鋪） +模板（15mm 厚竹膠板）。

2.2.3 鋼管柱+貝雷片縱梁施工方法

1、地基處理

原有地基整平壓實(shí)后，鋪設(shè)，采用20噸壓路機(jī)碾壓平整，采用C25鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)作鋼管支架支承，基礎(chǔ)尺寸為1.5×1.5×1.0m，內(nèi)配單層鋼筋網(wǎng)片Φ16@200mm.?；A(chǔ)必須落于粉質(zhì)粘土或含泥細(xì)砂上，如果地質(zhì)不符，須換填砂礫處理。

2、鋼管柱拼裝

鋼管柱安裝在已澆筑完的混凝土基礎(chǔ)上，混凝土強(qiáng)度達(dá)到 100%方可進(jìn)行鋼管樁的支設(shè)， 鋼管樁采用φ530 鋼管，壁厚為10mm，每根立柱高度根據(jù)施工圖確定，立柱用標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)為 6m、4m、2m、1m、0.5m、0.3m、0.2m 的管節(jié)組拼而成，在吊裝前進(jìn)行柱底、柱頂結(jié)構(gòu)的焊接以提高鋼管端部的抗剪能力，柱頂結(jié)構(gòu)做法：先在柱子底端環(huán)向開 4 個(gè)長度 40cm、寬 1cm 的口，間距 90°，然后往口內(nèi)插入鋼板，使鋼板在孔內(nèi)呈“十”字狀。最后在鋼板底端焊接 1 塊 800mm×800mm×10mm 鋼板。柱底結(jié)構(gòu)做法：在柱底外側(cè)環(huán)向焊接 4 塊加勁鋼板，間隔角度 90°。

3、鋼管柱支設(shè)

根據(jù)鋼管柱位置，在混凝土基礎(chǔ)上標(biāo)記出鋼管中心線，安排汽車吊就位，計(jì)劃使用 25T 汽車吊進(jìn)行吊裝施工。鋼管樁支設(shè)過程中需在至少兩個(gè)角度安排兩個(gè)施工人員進(jìn)行垂直度控制，指揮吊臂前后、左右擺動(dòng)以調(diào)整鋼管樁的垂直度。

4、安裝砂箱、2I36a工字鋼橫梁

在樁頂結(jié)構(gòu)頂部利用φ462×12（筒體）和φ430×10鋼管（筒塞）做砂筒，用來調(diào)整標(biāo)高和落架。在筒體中填入干砂、筒塞中填入C30混凝土，可通過控制筒塞的角度來調(diào)整支架的橫坡，每個(gè)砂筒頂面用2根6m長的I36a工字鋼做分配橫梁。

5、貝雷片安裝

貝雷架安裝時(shí)先在場(chǎng)地先組拼裝好，然后一次性吊裝至 I36a工字鋼橫梁上。貝雷梁吊裝時(shí)用支撐架螺栓將豎向支撐架、水平方向支撐架和貝雷連成一個(gè)整體，每節(jié)貝雷接頭位置安裝一片支撐架。為保證梁的剛度，貝雷、加強(qiáng)桿、支撐架之間采用接頭錯(cuò)位連接，這樣可減少由于貝雷桁架接頭變形產(chǎn)生的主梁位移。連接貝雷桁架的所有螺栓螺帽必須擰緊，涂上黃油的貝雷桁架銷子穿到位后，必須插好保險(xiǎn)銷。

6、底模分配梁、木方安裝

底模分配橫梁采用10cm×10cm 木方滿鋪布置在貝雷片上，底模分配橫梁與貝雷片弦桿安裝貼緊即可。

2.2.4鋼管柱貝雷片支架堆載預(yù)壓

1、目的

為消除支架在搭設(shè)時(shí)接縫處的非彈性變形和地基的非彈性沉陷而獲得穩(wěn)定的支架，應(yīng)逐孔進(jìn)行預(yù)壓。為獲得支架在荷載作用下的彈性變形數(shù)據(jù)，確定合理的施工預(yù)拱度，使箱梁在卸落支架后獲得符合設(shè)計(jì)的標(biāo)高和外形，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測(cè)。（支架預(yù)壓的目的：1、檢查支架的安全性，確保施工安全。2、消除地基非彈性變形和支架非彈性變形的影響，有利于橋面線形控制。）

2、堆載

支架預(yù)壓時(shí)因考慮到堆載的物品和施工過程中工人的操作誤差等因素，則取1.2的不均勻系數(shù)，用編織袋裝砂作預(yù)壓材料，砂袋的堆積高度按梁體自重分布曲線圖變化取值，從而使預(yù)壓荷載的分布與梁體荷載的分布相吻合。設(shè)計(jì)一聯(lián)30m，混凝土52.1m3，每跨10m，17.4m3，重量為44t，1.4倍取重量，53t，實(shí)際預(yù)壓計(jì)劃為67t。

3、監(jiān)測(cè)方法

為了找出支架在上部荷載作用下的塑性、彈性變形，在加載50%和100%后均要復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高，加載100%預(yù)壓荷載并持荷24小時(shí)后要再次復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高，如果加載100%后所測(cè)數(shù)據(jù)與持荷24小時(shí)后所測(cè)數(shù)據(jù)變化很小時(shí)，待24小時(shí)內(nèi)累計(jì)沉降量不超過1.5mm，方達(dá)到設(shè)計(jì)要求，表明地基及支架已基本沉降到位，可卸載，否則還須持荷進(jìn)行預(yù)壓，直到地基及支架沉降到位方可卸壓。卸壓完成后，要再次復(fù)測(cè)各控制點(diǎn)標(biāo)高，以便得出支架和地基的彈性變形量（等于卸壓后標(biāo)高減去持荷后所測(cè)標(biāo)高），用總沉降量（即支架持荷后穩(wěn)定沉降量）減去彈性變形量為支架和地基的非彈性變形（即塑性變形）量。預(yù)壓完成后要根據(jù)預(yù)壓成果通過可調(diào)頂托調(diào)整支架的標(biāo)高。

沉降觀測(cè)一直持續(xù)到整個(gè)箱梁澆注完畢，特別注意砼澆注時(shí)支架的沉降，若澆注時(shí)，支架沉降超過預(yù)壓沉降觀測(cè)時(shí)預(yù)留沉降量時(shí)，應(yīng)停止繼續(xù)澆注，以防事故的發(fā)生。

三、使用臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)支撐方案的對(duì)比

3.1施工難易度比較

3.1.1A、C區(qū)采取兩種方案，其不同之處在于方案一采用臨時(shí)滿堂小鋼管腳手架，這個(gè)技術(shù)現(xiàn)在比較成熟，比較通用;方案二采用大鋼管支撐，大大減少了臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)件的數(shù)量，同時(shí)其在安裝及制作上可以使用機(jī)械吊裝及焊接;方案二難度要大，但在熟練技工操作上難度相當(dāng);

3.2進(jìn)度效率比較

3.2.1A、C區(qū)滿堂腳手架主要采取人工操作，臨時(shí)鋼管鋼結(jié)構(gòu)件成千上萬，同時(shí)滿堂腳手架需要在整個(gè)架體區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)處理;大鋼管支撐在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上簡單明了，經(jīng)計(jì)算在一聯(lián)區(qū)域（10mX10mX10m），按高支模區(qū)域計(jì)算，滿堂架體搭設(shè)工程量：12X8X30=2880m3，而大鋼管支撐只需要6組，滿堂腳手架施工大概需要30個(gè)人工完成，6～10個(gè)人需要3～4天完成，大鋼管支撐大概需要3～6個(gè)人工，吊車一臺(tái)班計(jì)劃1～2天完成，在進(jìn)度上大鋼管利用機(jī)械作業(yè)效率要高出30%～50%;

3.3成本比較

3.3.1滿堂腳手架在一聯(lián)區(qū)域內(nèi)使用材料費(fèi)用基本相當(dāng)，但在人工及其它費(fèi)用上，因?yàn)榻?jīng)過近10年的建筑行業(yè)發(fā)展，人工費(fèi)用漲幅較大，機(jī)械費(fèi)用還有所下降，滿堂架一聯(lián)費(fèi)用預(yù)計(jì)：30X400=12000元，大鋼管支撐費(fèi)用預(yù)計(jì)：1300X2+6X400=5000元，只有滿堂架費(fèi)用的40%，大大降低了施工成本;

四、結(jié)論

現(xiàn)澆混凝土支撐系統(tǒng)是模板工程最重要的組成部分，優(yōu)化支撐系統(tǒng)、減少模板工程費(fèi)用、節(jié)約勞動(dòng)力、提高施工效率等成了現(xiàn)澆混凝土施工的主要發(fā)展方向之一。

大鋼管+貝雷梁支撐體系，其特點(diǎn)是裝拆方便，可按需要組成不同形狀，通用性強(qiáng)，臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)在模板支撐體系廣泛應(yīng)用，對(duì)建筑的施工進(jìn)度、造價(jià)等方面發(fā)揮了重要作用，傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓板支撐體系具有較好的經(jīng)濟(jì)性，但技術(shù)性能相對(duì)較差，若能提高其技術(shù)性能，經(jīng)優(yōu)化后的臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)模板支撐系統(tǒng)安拆更方便，周轉(zhuǎn)率更高、操作簡單，可廣泛用于現(xiàn)澆板混凝土結(jié)構(gòu)施工。

參考文獻(xiàn)：

[1]設(shè)計(jì)圖紙文件

[2]周水興，何兆益.路橋施工計(jì)算手冊(cè).人民交通出版社

[3]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2017