裝配式整孔現澆箱梁支架施工技術分析

文/廖敏、黃小飛

1 前言

近年來國家投入較大的力量開展基礎設施建設，很多跨越河流、道路、鐵道等橋梁項目投入建設和應用，橋梁施工與交通所存在的矛盾問題也更加嚴重。當前我國很多的橋梁項目都是選擇應用滿堂支架或者鋼管支架的結構形式，該方式在原路面工程中進行施工，操作非常簡單，施工安全性也比較高。但是在跨越施工中也有很多的缺陷和不足，尤其是一些非老路基施工中要進行地基結構的整體性處理，臨時結構的施工量比較大，造成了施工項目成本高、難度大、工期長，現場施工存在很多的問題無法從根本上解決。當前建筑領域開始全面應用裝配式施工技術，符合國家可持續發展戰略的標準，積極地開展工程領域的改革與發展，提升橋梁施工技術，降低項目成本，產生積極的作用和意義。本文重點研究裝配式整孔現澆箱梁支架施工技術，通過該技術提升項目施工的效率和水平，產生更高的經濟效益和社會效益。

2 工程概況

某橋梁工程項目的箱梁為RU-3 匝道橋第二聯，該箱梁采用（3×30）m 跨徑的預應力混凝土連續箱梁結構。施工方式為現澆作業方式，首跨箱梁部分的研究應用是裝配式支架結構部分的施工方式。墩頂腹板厚80～140cm，箱梁懸臂長1.5m，邊腹板斜率4∶3。

3 裝配式支架設計形式

3.1 總體設計形式

3.1.1 設計形式

本次橋梁工程項目中，從設計方案中可以確定其裝配式支架結構是D60 鋼管+雙拼40#工字鋼+貝雷梁+16#工字鋼分配梁+碗扣支架。該結構中的兩道橫向鋼梁支撐、兩道斜鋼管支撐與一道水平鋼管支撐作為主體的結構形式，橋墩承臺的結構部分設計是基礎拼裝搭設的結構形式，頂部位置上安裝有調節塊裝置，根據需要做好標高尺寸的調節，達到技術標準的要求。在整個項目中，斜向、水平方向中所應用的鋼管通過梯形拱架的拼裝作業方式，頂寬15.6m，底寬23.6m，達到支架結構的承載性能要求，確保橋下部分的交通順利運行。在橋梁結構中，各個部分的鋼管的連接方式采用法蘭連接的形式，所應用的緊固件是8.8 級M27 高強度螺栓，能夠達到穩定性與牢固性的要求。

3.1.2 節點連接形式

節點是支架結構的主要組成部分，該部分的強度和剛度對于整個工程的影響是非常直接的。在進行裝配式鋼管支架施工環節，應該進行斜向、水平方向的鋼管倒角處理，在該位置上加工成為兩套異形的節點鋼管可以作為拼接部分使用，組合成為梯形拱架的結構形式[1]。在節點位置的鋼管內部形式，應用的是十字交叉位置焊接加勁板提升其結構強度，避免在該位置上受力過大出現變形問題。

3.1.3 承臺、牛腿聯結

在3#、4#墩承臺結構部件的內側位置上，應用的是方形牛腿的結構進行斜向鋼管的支撐設計，然后和橋墩承臺組合成為整體的結構。承臺頂部預埋20mm 厚70cm×70cm 鋼板，設計牛腿頂部中心預埋20mm 厚90cm×90cm鋼板，同時采用焊接的連接方式連接各個鋼管結構部分。在該位置上，進行預埋施工的鋼板底部需要焊接一定數量的Φ22 錨固鋼筋，保證承臺或者牛腿的位置上和混凝土結構穩定連接，確保連接強度合格。

3.1.4 水平輔助構件

在本次橋梁工程中應用的第二聯下，現澆箱梁底板寬度尺寸設定為3.55m，下部位置上布置有兩組裝配鋼管支架的結構，間距3.57m，保證和底板寬度達到相同標準。這樣能夠讓結構部件的受力符合要求，保證在施工正常運行。提升鋼管結構的整體性能，需要在兩榀鋼管支架上設置水平橫聯結構，確保連接更加穩定牢固[2]。

3.2 承載力驗算

“梯形拱架”是整個橋梁工程項目的主體受力結構形式，該位置上的承載性能會給最終項目的成敗造成直接的影響，所以本次設計方案的確定應用MIDAS 模擬驗算。經過計算，本次橋梁最大應力為171.2MPa，最大變形量16.3mm，各個方面的性能符合要求。

4 裝配式支架現場安裝

4.1 鋼管制作與安裝

各個連接部分，特別是法蘭與鋼管的連接選擇使用的是二氧化碳保護焊的連接方式，整個焊縫進行超聲探傷檢測，確保焊縫的性能合格。

現場將一根4.2m 長、一根5.3m 長的D60斜向鋼管和一根12m 長的D60 水平鋼管，利用兩道節點鋼管相連，拼裝成一片“梯形拱架”，聯結點為鋼板法蘭和M27 螺栓。設置的兩側四根豎向鋼管部件和承臺頂部所埋設的鋼板進行連接，確保整個連接性能合格，控制焊接質量，鋼管豎直度合格。而內部所設計的梯形拱架結構中支腳部分，也就是斜鋼管的底部位置，應該加工成為斜口的方式，保證其與連接部分是緊密貼合的，確保連接效果符合要求。本次施工現場選擇應用兩臺25t 的汽車吊進行梯形拱架的吊裝作業，逐步進行安裝。在吊裝環節，由專人指揮吊裝作業人員按照設計方案將規定部件吊裝到特定的位置上，然后進行點焊連接，穩固性合格之后就能夠進行焊接連接作業。

4.2 鋼制螺栓調節塊加工及安裝

對于裝配的鋼管支架頂部位置上安裝調節塊的部件，一是用作上方雙拼40#工字鋼進行承載力的傳輸，防止鋼板與鋼管在連接的過程中存在硬性連接作用，使局部受力達到標準要求；二是進行鋼管頂部空間的調節，保證其受力達到均勻性標準。每個調節塊應用厚度是30mm 的鋼板組合成為矩形盒狀的形式，下部和D60 節點鋼管進行穩定的連接，上部安裝30mm 厚的法蘭部件，通過可調節螺栓連接。

該支架結構系統內所設計的8 個調節塊，有4 個處于豎向鋼管的上部，剩下的4 個則設計在節點鋼管上方的位置上。在安裝焊接環節要時刻進行測量，只要是出現偏差的情況就要做出調整，保證縱橫軸線達到一致性，最后再通過可調節螺栓進行固定。

碗扣支架搭設施工結束后，應該進行堆載預壓該支架結構體系，有效消除所存在的非彈性變形問題，做好變形參數的記載。澆筑環節工作人員應該隨時了解其支架部分所存在的沉降變形問題，做好現場的預測分析，各個測量位置的沉降差不能超過5mm。

5 落梁施工工藝

5.1 落梁準備工作

5.1.1 梁體底模拆除后，應該根據需要做好落梁部分的安裝與施工。此時，主要應用的是直徑650mm 的鋼管樁，其外側密布∠120×120 角鋼進行必要地加固處理，更好地保證該結構具備抗彎性部件。整個基礎結構部分選擇使用1.5m 見方C25 混凝土基礎結構形式，并且進行制梁支架結構部分完成澆筑施工，確保落梁支架部分的頂面預埋深度尺寸為1m 見方的鋼板[3]。落梁支架選擇應用間斷焊接方式連接與穩固支架，同時根據需要設置必要的腳手架工作平臺，確定支架的長度、寬度等方面，上部結構部分使用的是圍欄、腳踏板，在周邊的位置上設置安全網的形式做好防護處理。

5.1.2 安裝千斤頂。段鋼管柱在連接過程中，應用的是石棉防滑處理，通過油頂的位置上空行程設定在5～18cm 為宜。油泵直接安裝到腳手架上，確保操作與控制都能夠順利進行。墩帽位置上應該布置兩個水平點，再設置標尺部件，使用專業的落梁實現兩側高差的控制，確保其處于4mm 之內。

5.2 在各項準備工作結束之后，在一側使用兩個千斤頂進行同時供油處理，供力速度每分鐘5MPa。兩個油泵操作人員應該隨時注意油表的變化情況，確保受力達到相同的要求。供油梁體部分需要稍微離開磚垛，然后進行油閥鎖死操作，將表面一層磚去掉，墊上一層橡膠板、鋼板與雜木板981mm。在該項操作過程中，組織專人處理，使用千斤頂同時進行回油，此時的速度和供油要保持一致性。梁體下落環節應該做好鋼板厚度的調節工作，在回油的同時進行鋼板的抽動，確保鋼板與梁體的間隔距離控制在3mm 以下，在梁體下落5cm 之后，通過梁體進行鋼板的制作。此時，把千斤頂全部撤出去，預留5cm 的空行程，并且使用手拉葫蘆進行橫梁的下放作業，固定處理鋼板。落梁時，應該做好高差的檢測，保證其符合技術標準要求。

5.3 梁體落到離支承墊石300mm 時，分配梁結構部分中所設定的保險鋼結構部分要固定好，然后將剩余兩層磚拆除處理，梁底與墊石部分清潔處理。支座結構的安裝作業此時應該使用水準儀進行標高數據控制，確保各個點都能夠達到技術要求，跨度尺寸標準，梁底支座的錨栓與橋墩螺栓孔準確對應上。如果有任何偏差，都要立即做出調整。支座安裝施工后，要按照上述的作業方式進行落梁操作。支座落下和墊石有100mm 的間距之下，應該進行準確的放置，同時應用半干硬水泥砂漿固定處理，達到設計標線的要求，在強度達到規定標準下，全面清理處理墊石表面雜質，確保各個部位的安裝都能夠達到精確度標準。

6 施工控制要點及難點

本文中所舉工程案例中，施工中的第一次整孔現澆梁的作業方式，具體的難點和要點如下所示：

6.1 混凝土粗細集料在使用之前要做好堿活性試驗，ACR 活性集料不允許使用，否則將會導致嚴重的后果。

6.2 箱梁預制過程中需要嚴格控制高程參數，確保兩側支座高度差不超過1mm。

6.3 落梁過程中，極易存在危險的事故，此時應該嚴格控制四個支點的高度差，不能超過3mm，嚴格執行施工工藝的要求。

6.4 箱梁施工環節要按照標準開展孔道摩阻試驗，保證各個部位的強度指標都能夠達到技術標準且混凝土齡期在10 天以上。

6.5 為了防止出現早期裂紋，在脫模操作環節，保證落梁強度已經達到設計標準要求的80%以上，同時應該保證養護溫度與脫模溫度都不能和環境溫度差超過15℃。

6.6 箱梁設計要做好撓度與剛性的控制，這是支架施工的重點環節。但是在施工環節還應該綜合分析地基下沉、彈性變形等方面所產生的影響，保證梁體線型達到設計方案的標準和要求。

7 結語

本文重點分析了裝配式整孔現澆箱梁支架技術，進行了必要的結構設計和驗算分析，保證設計方案滿足工程的使用需要，重視臨時支架的設計和施工可以取得應有的效果。根據裝配式整孔現澆箱梁支架技術進行合理地設計，更好地消除滿堂支架所存在的局限性，使各個方面的性能滿足要求。裝配式技術可以提高材料的利用率，現場施工效率得以提升，工期也會隨之縮短。而臨時結構設計環節，應該進行承載性能的分析，保證荷載傳輸順利進行，發揮出該技術的優勢，促進橋梁綜合性能的提高。