城市高架大跨度懸臂蓋梁支架體系施工技術

沈健聰，王嘉平

（嘉興市快速路建設發展有限公司，浙江嘉興 314000）

0 引言

在城市高架橋大懸臂蓋梁施工的過程中，支架體系的施工是關鍵的一步，在整個過程中要保證好施工的安全與質量[1]。目前不同的支架方法對應的承載能力存在著明顯的差異，并且根據不同的工程情況選擇的不同的支架類型，也受到諸多影響因素的影響[2]。同時，蓋梁支架施工也會受到工程所在地的地形，工期，施工安全要求的影響，應針對實際工程條件選擇蓋梁施工的方法，在保證施工安全與質量的前提下，關鍵步驟為合理選擇蓋梁支架[3]。

針對以上的問題，許多的專家學者對大懸臂蓋梁支架施工技術進行了研究，張克等[4]基于深中通道大懸臂蓋梁的工程，放棄了傳統的支架結構形式，采用了一種裝配式空間異性結構。韓國祥[5]提出了在施工的過程中對蓋梁支架危險截面應力進行實時的監控，利用數字圖像相關法技術實時監測蓋梁支架關鍵點的位移，保證了施工的安全和質量。

本文結合某城市高架工程項目，提出了一種適用于本工程，并且經濟、安全、可靠、高效的懸臂蓋梁支架體系施工技術，為城市高架大跨度懸臂蓋梁支架體系設計與施工提供了新的思路。

1 工程概況

1.1 背景介紹

本工程為S302 平湖至安吉公路平湖平善大道至南湖嘉南公路段改建工程（一期）第1 施工標段，線路總長8.65km，橋涵公路等級Ⅰ級，施工范圍為主線連續高架橋（不含主線兩側互通高架、地面輔路）工程。工程采用的現澆蓋梁有3 種型式：①“Y”型獨立墩雙懸臂蓋梁，長度25.50～27.45m，共224 支。②雙墩柱單門洞單懸臂蓋梁（另外端為懸臂端），長度34.250～39.978m，共19 支。③三墩柱雙門洞框架蓋梁，長度43.00～48.80m，共32 支。不同型式的墩柱依據不同的條件確定對應的支架形式。

1.2 施工難點

本工程為市域環境下高架橋橋墩現澆預應力混凝土懸臂蓋梁的施工，在現澆蓋梁施工的過程中存在著相應的技術難點。

（1）蓋梁懸臂端伸出道路施工圍擋范圍，圍擋外兩側保通道路車流量較大，框架門墩蓋梁施工存在門洞內的社會交通壓力，故支架施工可能直接影響兩側既有道路的交通，造成施工期間交通組織難度高、交通壓力大。同時，圍擋內施工場地狹小，作業面施工機械多，安全文明施工環保要求高，施工作業難度較大。

（2）支架在現澆施工的過程中，兩側支架懸挑（或者門洞框架）在保通道路車道上方，來往社會車輛多，在施工時存在著墜落物傷害車輛、行人的風險。

（3）本工程蓋梁結構的類型較多，樣式復雜，結構尺寸跨度及變化較大。蓋梁模板設計多樣化及成本加大。懸臂蓋梁設計的懸臂結構大，漸寬段的框架蓋梁長度大，蓋梁支撐結構體系經過精心的設計。

2 支架體系結構設計

2.1 支架設計要點

在大懸臂蓋梁支架體系結構設計的過程中應結合該工程的特點，在本蓋梁模板支撐系統中主要包括基礎、鋼立柱、平聯、斜撐、砂箱、防護安全網層，橫梁、貝雷主梁、分配梁、作業平臺以及臨邊護欄等部分。

在本施工技術中的現澆懸臂梁支架，基礎與立柱間連接焊接，中間鋼管立柱支撐在承臺上，采用槽鋼作為柱間的聯系，平聯與地面凈空不小于5m，平聯數量根據墩高設置1～2 組。主梁采用單層三拼321 貝雷主梁（寬度45cm），長30～32m，橫梁采用雙拼Ⅱ40 型鋼，位于貝雷主梁下，鋼立柱與橫梁之間設置卸荷砂箱，用于傳力、卸載。貝雷主梁的下表面兩端均固定連接有連接塊，連接塊的下端設置有液壓伸縮桿，通過設置的鋼筋彈簧結構和液壓伸縮桿，在蓋梁現澆施工時，隨著混凝土的澆筑，支架上所承受的來自于蓋梁模板的力逐漸增大，現澆蓋梁受到的壓力通過連接塊傳導至液壓伸縮桿內，通過鋼筋彈簧結構的彈力效果，使高架現澆蓋梁和鋼蓋梁之間的擠壓力變小，從而起到緩沖減震的作用，且鋼筋彈簧結構在不使用時也不會造成高架現澆蓋梁發生晃動的問題。

現澆懸臂蓋梁支架體系如圖1 所示。

圖1 現澆懸臂蓋梁支架體系

2.2 支架設計驗算

在支架體系結構設計完成之后，進行對支架結構的設計驗算，以保證整個蓋梁支架結構的安全性與穩定性，確保更高的施工質量，以下是以門式框架墩蓋梁支架，對其最大截面積，支架跨度最大的蓋梁為例分別就其橫向轉換梁、貝雷縱梁的抗彎強度、抗剪強度、撓度等各個方面進行驗算。

2.2.1 橫向轉換梁計算

均布線荷載標準值：q′=0.42=0.42kN/m。

均布荷載設計值：q=1.35×0.42=0.567kN/m。

（1）對其抗彎強度進行驗算，σ=Mmax/W=15.143×106/423000=35.799N/mm2≤[f]=205N/mm2，經驗算可得橫向轉換梁抗彎強度滿足要求。

（2）對其抗剪強度進行驗算，Vmax=82.94kN。

τmax=82.94×1000×[118×2502-（118-10）×2242]/（8×52800000×10）=38.406N/mm2≤[τ]=125N/mm2，經驗算可得橫向轉換梁抗剪強度滿足要求。

（3）對其撓度進行驗算。

跨中：vmax=0.466mm≤[v]=2691/250=10.764mm。

懸挑端：vmax=1.815mm≤[v]=1657×2/250=13.256mm。

經驗算可得橫向轉換梁撓度滿足要求。

2.2.2 貝雷縱梁計算

縱梁所受線荷載標準值：q′=0.33kN/m。

縱梁所受梁線荷載設計值：q=1.35×0.33=0.446kN/m。

由于縱梁為貝雷梁，抗彎抗剪驗算用容許值，則荷載對應用標準值計算。

（1）對其抗彎強度進行驗算，Mmax=755.912kN·m≤[M]=4819.4kN·m，經驗算可得貝雷縱梁抗彎強度滿足要求。

（2）對其抗剪強度進行驗算，Vmax=532.102kN≤[V]=698.9kN，經驗算可得貝雷縱梁抗剪強度滿足要求。

根據以上方法對各個形式蓋梁所采用的支架進行強度、剛度以及穩定性等方面的驗算，經過驗算確定是否滿足要求，確保結構的安全穩定。

3 施工技術要點

3.1 支架搭設

由于蓋梁支架體系由基礎、鋼蓋梁、平聯、斜撐、砂箱、防護安全網層，橫梁、貝雷主梁、分配梁、作業平臺及臨邊護欄組成。所以整個蓋梁支架搭設施工的流程如下：鋼管立柱位置測量放線→（混凝土基礎）鋼管立柱吊裝→卸落塊安裝→工字鋼橫梁安裝固定→貝雷梁拼裝→貝雷梁吊裝（分段吊裝固定）固定→水平連桿槽鋼安裝固定→分配梁及操作平臺安裝→上下梯道搭設（連接通道圍護安裝）→鋼管護欄（定型護欄）安裝→防墜落安全密目網層安裝→安全警示標準牌掛設。

3.1.1 連接體系安裝

支架鋼管立柱支撐在承臺上和條形基礎上，鋼管立柱法蘭盤螺孔與預埋螺桿準確對中后旋緊螺栓緊固，鋼管立柱安裝分組進行，安裝就位后及時安裝縱聯，形成框架體系。

3.1.2 卸落塊安裝

鋼管立柱安裝完成后，復核柱頂高程，按照擬定高度安裝卸落塊，用于傳力、卸載。

3.1.3 貝雷梁、分配梁安裝

貝雷承重梁采用現場就地拼接，分段吊裝方式安裝，貝雷片與貝雷片間順橋向采用對拉螺桿連接，橫橋向采用銷栓連接。貝雷主梁下表面兩端均固定連接有連接塊，連接塊通過液壓伸縮桿和鋼筋彈簧結構與分配梁相連接；分配梁完畢后，蓋梁作業平臺采用定制花紋鋼板走道，密鋪設于分配梁上。

3.1.4 操作平臺安裝

蓋梁安全施工操作平臺采用裝配式安全操作平臺，從連接通道由近及遠順序安裝，利用兩側分配梁沿蓋梁環形設置，平臺四周臨邊采用全封閉臨邊定型防護，防落物網采用雙層密目安全網，把車道和非機車道上方的貝雷梁兜底包裹到蓋梁作業平臺上，內側設置30cm 的活動擋板，底模安裝時活動擋板平放在蓋梁支架分配梁上，鋪滿操作平臺空隙，側模安裝時活動擋板立起，不影響模板安裝。

3.2 支架預壓

在支架搭設完畢、檢查驗收合格，底模安裝完成之后，為了檢驗支架及基礎是否滿足受力要求，消除支架非彈性變形及地基變形以及實測支架彈性變形，為設置施工預拱度提供依據將對支架進行預壓。

擬采用混凝土預制塊+鋼筋原材的方式全支架預壓。支架預壓荷載為預壓范圍內的支架承受混凝土結構恒載與模板重量之和的1.1 倍。以“Y”獨立墩標準蓋梁混凝土量為152.8m3為例，預壓荷載為440t。人工配合汽車吊根據蓋梁荷載分布情況，均勻堆載。支架預壓進行分級加載，擬采用三級加載，依次為單元內預壓荷載值的60%、80%、100%進行加載及卸載，每級加載完成后間隔12h 對支架沉降量進行一次監測。如果12h沉降量小于2mm，說明沉降已經穩定，即可進行下級加載。加載應從跨中向蓋梁端、結構中心線向兩側進行均勻布載。

全部預壓荷載施加完后，繼續沉降觀測，每間隔24h 監測一次，監測數據滿足規范要求后方可進行支架卸載，荷載持續時間一般不小于72h。

3.3 支架拆除

支架的拆除施工過程有以下步驟。

（1）第一批預應力束張拉、壓漿完成后拆除裝配支架及下部防護（棚）設施，移至下一墩位，拆除順序應符合設計要求進行，不可盲目隨意拆卸。原則上拆除蓋梁支架過程中應該封閉蓋梁支架投影內全部交通。

（2）拆除支架前，先檢查柱頂砂箱兩側是否支墊穩固，然后緩慢松開砂箱卸落螺絲，砂箱支墊高度緩慢下降（需注意拆卸過程中兩側砂箱須同步對稱進行）。

（3）蓋梁支架砂箱拆除總體順序：順橋向砂箱同時拆，橫向由主跨中支墩依次向兩側將拆除砂箱。

（4）拆底模、分配梁作業。

（5）拆除防護設施（棚）、主梁作業。

（6）柱頂橫梁、鋼立柱拆除。

總體來說，應該在預應力張拉完成后拆除底模，拆除底模時，用手拉葫蘆將底模拉緊使其承受底模自重，砂箱卸荷待底模脫落將其抽出。隨后依次拆除分配梁、防護設施、貝雷梁等設施。

4 結語

針對在復雜市域內高架橋大跨度懸臂蓋梁的支架體系的施工難度大，施工安全與質量難以保證，蓋梁樣式多樣，結構尺寸跨度以及變化較大等問題，本文基于S302 平湖至安吉公路平湖平善大道至南湖嘉南公路段改建工程，對該類工程施工技術加以研究。

（1）在支架體系結構設計過程中根據工程的特點，按照蓋梁的樣式對支架進行詳細設計，采用現澆懸臂蓋梁支架體系，通過鋼蓋梁與橫梁之間設置卸荷砂箱，主梁采用單層三拼貝雷主梁，貝雷主梁間設置型鋼聯系，確保了支架結構的整體穩定性，且安拆較為方便，節省了人工以及工期。

（2）通過研發由底座、導軌和移動支架組成的可調式蓋梁鋼筋籠綁扎平臺，蓋梁鋼筋骨架綁扎采用分段匹配安裝，上下層主筋間距中間使用定位卡槽控制上下排主筋間距和左右間距，主筋連接采用雙螺紋套筒連接，提升了鋼筋籠施工的效率和質量，側面采用梅花形高強砂漿墊塊控制箍筋位置，保證保護層厚度。

（3）通過在支架施工過程中規范的施工操作，在支架搭設、支架預壓、支架拆除的過程中注意規范要求，提高工作效率，合理的加快施工工期，降低對周圍居民環境的影響，確保施工安全與質量。