浅谈支架现浇简支箱梁施工技术

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　　摘要：随着中国高铁的快速发展，为满足无法厂制箱梁区域的高铁建设，从地质条件和施工条件的工期、安全、经济性等方面考虑，支架现浇简支箱梁施工工艺尤为突出。对于部分简支箱梁需采用支架现浇法施工，通过对比满堂支架方法和钢管柱贝雷梁梁柱式支架施工方法的优缺点，综合考虑经济、安全的原则，对于支架高度较低梁体的采用满堂支架体系；支架高度较高的梁体采用钢管柱贝雷梁体系；对支架体系的搭设方法、注意事项、施工要求进行了详细阐述；同时对现浇梁主体模板搭设、钢筋绑扎、混凝土浇筑、混凝土养护、张拉等主要施工工艺进行阐述。为确保现浇简支箱梁施工安全、质量发挥积极作用。
　　关键词：高铁建设；满堂支架；钢管柱贝雷梁；简支箱梁；现浇
　　1.工程实例
　　新建北京至张家口铁路是设计时速350公里的高寒、大风沙高速铁路，也是2022年冬奥配套工程。京张高铁的一项控制性工程南口高架特大桥箱梁施工全部采用支架原位现浇施工。综合考虑经济、安全、实用的原则，此标段部分低于11m的用满堂支架体系；高于11m的用钢管柱贝雷梁体系。
　　2.主要施工方法
　　与传统的厂制箱梁，原位现浇箱梁施工难度更大，对箱梁全过程施工都是一种考验，施工的每个环节都要精心考虑，做到技术方面可行、经济方面合理、安全方面有保障，按照传统的现浇箱梁施工方法，采用满堂支架现浇施工，在架体搭设高度过高时，额外的辅助措施相应增加，不仅安全性不高，而且不经济、搭设费时费力，在支架搭设高度不高时，满堂支架具有较好的稳定性；采用传统的支撑体系虽然能保证安全但经济上不合理，因此支架较高时采用一种钢管柱贝雷梁支撑体系，可节约施工操作空间使箱梁下方空间能够充分利用，既能节约成本，又能减少搭设时间。
　　2.1满堂支架体系
　　2.1.1地基处理
　　满堂支架法适用于地基条件较好，对部分原地面进行推平碾压，地基承载力不小于300kpa，如果原地面推平用震动碾碾压承载力达不到要求，则将梁体下方支架基础范围内将原有地面以下0.5m土层采用砂卵石换填并分层碾压整平，用动力触探仪检测承载力，达到检算要求后，浇筑C25混凝土垫层做支架基础。在支架设置排水沟，防止因雨水浸泡地基引起支架沉降。因地基高低差较大，在跨中位置设置高度为50cm基础错台，可以利用立杆0.5m节点位差配合可调底座进行调整。
　　2.1.2支架搭设方法
　　满堂支架分为32m和24m两种支架体系。
　　1.立杆布置方式：
　　箱梁箱室下方：90cm（横距）×150cm（步距）
　　箱梁腹板下方：90cm（横距）×150cm（步距）
　　箱梁翼缘板下方：120cm（横距）×150cm（步距）
　　纵距：箱梁纵距均为90cm。
　　2.主、次龙骨布置方式如下：
　　底板下方主楞采用150*75mmH型钢，间距按0.9m布置，横向铺设，H型钢单根长度4.8m；翼缘板下方纵向铺设150*75mmH型钢，横距1.2m，上方搭设次龙骨，次龙骨采用同型号的H型钢，单根长度5m，间距为1.5m，与侧模所用螺旋千斤顶相对应。翼緣板下横梁与底板下横梁高度一致。H型钢和顶托之间采用方木卡死，保证H型钢稳固。
　　3.顶托：直接插入立杆顶端，支架搭设时顶托调整范围控制在25cm以内；
　　4.斜杆：架体高度小于8m时底层顶层满布水平扣件式剪刀撑，架体顺桥向竖向斜杆隔跨按照格构式布置，架体高度大于8m时满布竖向斜杆，水平扣件式剪刀撑4-6个标准跨距满布设置。
　　5.支架搭设顺序：立杆底座→立杆→横杆→接头锁定→脚手板→上层立杆→横杆→剪刀撑。
　　a.支架立杆位置放样
　　用全站仪放出箱梁中心线，然后根据支架设计间距用钢尺放出底座十字线，并标示清楚。
　　b.安放垫板与底托
　　按标示的底座位置先安放垫板与底托，然后将旋转螺母顶面调整在同一水平面上。
　　底座的轴心线与地面垂直。安装时先确定起始安装位置，并根据地面标高确定立杆起始高度，利用可调底托将标高调平，防止局部不平导致立杆不平悬空或受力不均。
　　c.安装立杆、横杆和上托座
　　支架搭设按先立杆后横杆的顺序逐层搭设，搭设时每次上升高度控制在3m以内；确保接头锁紧，立杆与横杆应保持垂直，竖向立杆竖直于地面，其倾斜度不超过1/500L，全高的垂直偏差不大于3cm。横杆平直，横杆两端的高度偏差小于1/400L。横杆接头的弧面中心线同横杆轴线垂直；支架底托可调节长度不超过全长的1/3，丝扣外漏长度不大于30cm。
　　d.安放主次龙骨、铺底模
　　在上托座调整好后铺设横向铺设150*75mmH型钢，铺设时注意使其两横向方木接头处于U型上托座上，接着根据箱梁放样中线钢模板做为箱梁底模，箱梁底模尺寸分2.4m *2m和2.4m*1m组合拼装。
　　e.保证支架下层龙骨在顶托中心位置摆放，下层龙骨两侧用木楔卡住或采用横向钢筋点焊连接牢固，间距不超过4m设置一道；为防止上层钢龙骨在下层钢龙骨移动，每上层钢龙骨两侧焊接钢筋头固定在下层钢龙骨上；龙骨搭接位置保证对心搭接于顶托中部，并龙骨两端打孔，用连接钢板夹住螺栓连接，若型钢接头不在顶托上方，纵向型钢接头处下放垫一道不小于1.1m型钢。
　　图2.2.2-1支架纵断面图
　　图2.2.2-2支架平面图
　　图2.2.2-2支架横断面图
　　2.1.3支架搭设要求
　　1.对刚进场的钢管支架产品进行检查，检查其产品标示及产品质量合格证，并要有主要技术参数和产品使用说明书，对主要杆件进行试验检测，并出具检测报告。
　　2.严格按设计方案及技术规程进行搭设，搭设过程中加强盯控。 　　3.支架搭设完成后，由技术负责人组织，技术员、施工员、质检员及安全员参加对支架进行验收，自检验收合格后报项目部安质部门，由项目部安质部门组织监理进行最后的验收，合格后方可进行下道工序应用。验收合格的支架悬挂合格牌，未经验收合格的支架严禁进行下道工序施工。
　　2.1.3支架预压
　　支架搭设好后，铺设底模，进行预加载试压，减小和消除支架的非弹性形变和地基不均匀沉降。
　　支架预压采用重量为实际施工荷载1.1倍，采用预制的1.8m×1.2m×0.6m混凝土预制块进行预压。按照60%，100%，110%分三级预压。支架预压和卸载按照对称、分层、分级原则进行，加载顺序为从梁俩端向跨中依次进行，卸载与加载的顺序相反。
　　施压时分级施加荷载，加载偏差控制在当级荷载的±5%，加载采用分级加载。预压按总荷载的0→60%→100%→110%→100%→60%→0进行加载及卸载，观测点布设在梁跨的1/3，1/2，及2/3截面处，每个截面布设5个点，同时记录加载施力和位移数据。
　　2.1.3预压横断面图
　　1.根据预压成果及设计提供的反拱值设置预拱度。
　　①支架在荷载作用下的弹性压缩ζ1；
　　②预应力张拉产生的上拱ζ2，根据设计提供的跨中反拱值按线性内插取值取12mm，其他位置按照二次抛物线过渡，按二次抛物线法分配（支座处预拱度为0）：
　　③.预拱度设置：预拱度：ζ=ζ1-ζ2，根据计算得出的支架弹性变化量通过支架顶托对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。
　　2.2钢管柱贝雷梁支架体系
　　2.2.1适用范围
　　钢管柱贝雷梁支架法适用于软基础、沼泽雨水等地质条件相对较差、支架高度较高，不适用地基换填以及较多容易出现浸泡的地段。
　　2.2.2结构形式
　　支架采用钢管支架+贝雷梁形式，每排单根的钢管柱采用型钢连接成整体。钢管采用直径630mm*10mm钢管，每排钢管上部设置双I45a工字钢作为横向分配梁，I45a工字钢横梁上设置双码贝雷片，每节贝雷片之间采用销栓连接。
　　贝雷梁中间支座需位于有竖杆位置，两侧支座没有条件在贝雷梁有竖杆位置布置，增加I14a工字钢作为竖向加强杆件，边缘两侧各2榀贝雷梁中间支座处加强竖杆。加强杆件与贝雷梁上下弦杆及腹杆连接牢固。贝雷片上方设置I20a工字钢分配梁横梁，分配梁上方铺设箱梁底模，箱梁侧模下方采用液压杆件支撑于下方纵向分配梁上。
　　钢管柱支架组成从下至上依次是：承台（条形）基础、钢管柱（φ630*10mm）、脱模砂箱、横向分配梁（双拼I45a）、纵向贝雷片、I20a工字钢分配梁@150cm（箱梁两端变截面处加密@75cm）和箱梁底模系统。立柱基础设在承台（条形基础）结构物，立柱与基础预埋螺栓（φ26*700mm）连接，由于箱梁梁端存在高差，横向分配梁顶与贝雷梁间存在三角形缝隙，为克服此间隙，采用1cm厚钢板制作成钢楔塞至夹缝中打紧。
　　每跨箱梁共布置16根钢管柱，每排钢管立柱之间采用[14号槽钢焊接牢固，每根钢管立柱上布设一个落梁砂箱，砂箱上放置双拼I45a横向工字钢，工字钢上布设7组17片单层贝雷片，贝雷梁上再布设I20a的横向工字钢，间距为900mm（梁端变截面处加密间距@450mm），横向工字钢上铺设箱梁底模系统。
　　2.2.2-1贝雷梁钢管柱支架纵向布置图
　　2.2.2-2贝雷梁钢管柱支架纵向布置图
　　条形基础内横、纵桥向需要配置两层Φ18*Φ18钢筋，钢筋均为HRB400级，间距160*160mm，混凝土等级为C30，保护层厚度10cm。基础施工时预埋800*800mm*16mm的钢板。一根钢管柱支架基础需要8个预埋螺栓及配套螺母，螺母使用时双螺母连接。承台施工时，预先将螺栓穿于钢管柱法兰盘中，然后根据穿接后的位置螺栓互相连接，固定，保证位置不偏移，然后将互相螺栓组与承台钢筋满焊连接。
　　2.2.3钢管支架安装及加固
　　1.安装
　　钢管柱按照不同長短节段搭配完成，并用水平尺调整其钢管柱的垂直度，保证钢管柱在施工时安全，在底部与预埋螺栓栓接牢靠，用双螺母固定保证稳定性。
　　2.加固
　　严格按设计方案及规范要求进行各部位的连接加焊接，钢管柱横向、纵向加固连接牢固，焊接部位焊缝长度满足检算要求，焊缝饱满；钢管柱顶面2根I45a工字钢，与钢管柱焊联成整体，并三角型钢板做为防倾倒装置；贝雷梁安装就位后，在工字钢横梁设置U型纤维装置，防止贝雷梁滑移，在贝雷梁下底面沿支架纵向每2.0m使用I10工字钢横联，以保证贝雷梁整体受力。如工字钢横梁未与贝雷梁竖杆对应，需采用I14a工字钢设置临时竖杆，临时竖杆与上下贝雷片绑扎牢固，缝隙处采用薄钢板挤死。
　　3.支架搭设完成后，由技术负责人组织，技术员、施工员、质检员及安全员参加对支架进行验收，自检验收合格后报项目部安质部门，由项目部安质部门组织监理进行最后的验收，合格后方可进行下道工序应用。验收合格的支架悬挂合格牌，未经验收合格的支架严禁进行下道工序施工。
　　2.2.4箱梁预压和预拱度设置
　　为保证箱梁标高位置准确，施工完成后线形美观平顺，施工时需进行预压和预拱度设置，预压采用预压块预压，分别计算支架的弹性变形和非弹性变形，根据预压布置点及成果与设计提供的反拱值设置预拱度与满堂支架相同。
　　3.箱梁施工
　　3.1支座安装
　　支座采用铁路桥梁球形支座，图号为（专桥TJQZ-8360），根据桥梁所处地震区的动峰加速度值确定，本工程按照Ag=0.2g设计。
　　在安装支架前，对墩台的中心线、高程进行复测，检查螺栓孔的位置，对有问题的及时处理。 　　预偏量值应根据支座实际安装温度与设计安装温度之差、预应力施加引起的弹性压缩量和梁体混凝土收缩、徐变量计算确定。
　　安装支座严格按设计图纸及规范要求进行安装，保证支座安装位置准确，同一梁端支座板应安装在同一水平面上，平面高差不得大于1mm，支座底板四角相对高差不大于2mm。
　　3.2底侧模安装调整
　　底模采用定型钢模拼接成型，按照支架图纸在横梁铺设底模，底模安装时要根据支架预压成果及图纸要求设置拱度。侧模采用定型桁架钢模板拼接成型，侧模标高通过侧模桁架手动千斤顶进行调整，对拉杆采用φ25精轧螺纹钢，模板安装完成后，涂刷脱模剂。
　　3.3钢筋和内模安装
　　钢筋进场须经检验合格后才能使用，严格按图纸及规范要求进行钢筋绑扎、焊接、预应力波纹管道铺设、预埋件安装施工。为防止通风孔处产生收缩裂纹，在通风孔处增设防裂钢筋网片，钢筋网片采用直径5mm、纵横间距不大于5cm钢筋制作，放置于主筋外侧，每处通风孔处腹板内侧外侧各放置1片，尺寸50cm*50cm，与主筋绑扎牢固，通风孔位于防裂网片中间。内模采用分体式槽钢钢骨架，外覆竹胶板，在梁下分段拼接成型，吊装就位，模板接缝处采用密封胶条加薄铁皮进行密封加固，防止出现跑浆错台。
　　3.4混凝土施工
　　严格按照中心试验室已批复的配合比进行混凝土拌制。混凝土强度级别：C50，坍落度180±20mm，混凝土入模温度不高于30℃，冬季施工时混凝土出机温度不低于10℃，入模温度不低于5℃。凝土采用泵送入模，插入式振捣器振捣。由于梁体混凝土数量较大，为保证浇注质量，施工采取泵送混凝土连续浇注，一次成型，浇筑时间不宜超过6小时。
　　梁体浇注由跨中向两端对称进行，先浇注腹板倒角①，再浇注底板②，然后腹板③，最后浇注顶板混凝土④。混凝土采用水平分层、斜向分段，两侧对称浇注。混凝土浇注时，先从腹板对称下料，每层控制在30cm左右，每段长度不大于5m，待腹板倒角浇注完成时，停止从腹板下料，改用从顶板预留孔下料，浇注底板混凝土，混凝土底板浇注完成静停半小时后，再浇筑腹板及顶板。混凝土浇筑过程中内箱表面及顶板顶面要按设计标高及坡度进行收面处理。
　　.5收面、養护
　　梁体混凝土浇注完毕后，箱梁顶板混凝土标高采用专用模具进行控制，最后赶压成型，二次收浆抹面，以防止表面收缩裂纹的产生保证防水层基面平整及桥面流水坡度。
　　混凝土养护时间根据大气湿度及环境温度确定混凝土养护时间，但不应少于14天。
　　（1）严格落实混凝土养护措施和程序，成立混凝土养护小组。
　　（2）制定行之有效的养护方式
　　①箱梁顶板及梁端
　　采用土工布苫盖，洒水养护，每天洒水次数以始终保持梁面湿润为标准。
　　②箱梁侧面及底面
　　在拆除侧模及底模后，采用自动喷淋装置进行养护，自动喷淋喷淋时间间隔根据气温和湿度进行调整，保证箱梁侧面及底面始终保持湿润为标准。
　　③箱梁梁体内部
　　养护期间严禁打开通风孔，混凝土浇筑完成后在梁体两端采用苫布封堵，梁体内部在混凝土终凝后采用蓄水养护方式，蓄水深度10cm，并在箱梁内部安放蓄水桶，每天采用喷枪向箱梁内侧顶板及腹板均匀洒水3次。
　　（3）养护用水要求
　　养护用水应提前一天储存至现场，严禁现抽现用。
　　（4）、在梁体腹板处增设测温线，由养护小组每天6：00、14：00、22：00进行梁体芯部、梁体表面、环境测温，并形成测温记录，梁体养护时应保证混凝土内部温度与表面温度之差、表面温度与环境温度之差不大于15℃。混凝土芯部开始降温前不得拆除侧模，大风及气温急骤变化时不得拆除侧模。
　　（5）在梁体箱内悬挂湿度计，梁端变截面处悬挂2个，检测箱体内部湿度，湿度不得低于50%。由养护小组每天6：00、14：00、22：00进行观察并记录
　　3.6张拉、压浆
　　施工前，应对孔道摩阻损失、锚口摩阻损失、管道偏差系数进行实际测定，并报设计院审核确认。
　　预应力张拉按三个阶段进行（10%、20%、100%（预、初80%）），当梁体强度达到设计值60%后进行预张拉，张拉前内模松开，预张拉按顺序排列为：2N1b、2N6、2N2a，预张拉完成后，拆除内模、侧模；梁体混凝土强度达到80%后进行初张拉，初张拉按顺序排列为：2N1a、2N9、2N4、2N7，初张拉完成后可拆除底模及支架体系；当混凝土强度及弹性模量达到设计值（100%）后、且在确保施工工艺和质量的前提下进行终张拉，终张拉束按顺序排列为：2N2b、2N10、N1a、2N2a、2N5、2N1b、2N3、2N6、2N9、2N4、2N7、2N2c、2N8。
　　梁体强度以箱梁梁体内部同条件试件强度为标准，采用智能张拉及压浆工艺，严格按照设计张拉力及张拉顺序进行张拉作业。
　　4.社会效益分析
　　钢管柱贝雷架梁柱式支撑体系搭设速度快，跨度大，在搞支架体系中使用经济合理，并在跨越地面障碍方面具有明显优势；满堂支架搭设便捷，承载力大，在低支架中经济合理。钢管柱贝雷梁支架体系和满堂支架架体系将成为现代化支架施工现浇箱梁施工中不可缺少的一部分。
　　5.结束语
　　随着城市现代化程度的提高，在桥梁工程中选择合适的支架体系合理的施工工艺，关乎整个项目的经济效益与施工进度，并能有效保证工程质量安全。以上现浇简支箱梁的施工工艺也将广泛应用于现代桥梁施工中，为现代化建设提供有力保证。
　　参考文献
　　[1]《高速铁路桥涵工程施工技术规程》（Q/CR 9603-2015）；
　　[2]铁路混凝土工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）；
　　[3]《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）；
　　[4]《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）；
　　[5]《高速铁路标准化作业管理与实务》（中国铁道出版社 杨适综）；
　　[6]《建筑工程施工安全技术》（中国建筑工业出版社 李世蓉 兰定筠）；
　　作者简介：段金龙，男，工程师，2008年6月毕业于兰州理工大学土木工程专业。
　　（作者单位：中铁六局集团北京铁路建设有限公司）
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