臺階式滿堂支架在大跨度箱板拱施工中的應用

伍小輝

（中鐵二十四局集團西南建設有限公司，四川成都 610052）

1 工程概況

蓮花路上跨三賢路拱橋，全長236.288m，道路寬約10m，不設置隨路管線；中間設置拱橋一座，橋梁起點樁號K0+083.84m，終點樁號K0＋210.84m，長127m，橋面寬14.2m。

主拱圈為鋼筋混凝土箱板拱，凈跨徑70m，矢高14m，矢跨比為1/5，拱軸系數為2.24，按無絞拱設計。主拱采用單箱8 室板拱，箱高1.5m，橫向寬度13.45m，腹板厚0.25m，頂底板厚0.22m。拱座位置設置1.5m 寬端橫梁，拱上立柱對應位置設置一道0.5m 寬橫隔板。拱圈混凝土762.8m3，拱圈鋼筋191.2t。

2 拱圈支架方案

2.1 方案比選

該拱橋拱圈矢高14m，拱圈下方為挖方路基，地質情況良好，主要為中風化泥巖。經研究有以下兩種施工方案。方案一：先將拱圈位置土方開挖至拱腳支架平面（起拱點以下1.5m），整平場地，然后施工拱圈支架基礎、搭設滿堂支架。支架最大搭設高度將達15.5m，高寬比為0.89，且拱圈支架在拱腳位置要承受較大的縱向水平推力；按此方法鋼管滿堂支架安、拆工程量大，安全風險高，整體穩定性差，豎向變形量大不利于拱圈線性控制。方案二：從拱圈中心里程對稱分臺階開挖，分臺階施工拱圈支架基礎、搭設滿堂支架。此方案支架最大搭設高度可降至7.74m，高寬比為0.44，且拱圈支架所承受的縱向水平荷載可有效傳遞至各臺階側墻上，可有效降低施工安全風險，支架變形量小，節省經濟成本并縮短支架安拆施工周期[1]。蓮花路上跨橋拱圈滿堂支架搭設方案經濟比選如表1 所示。

表1 蓮花路上跨橋拱圈滿堂支架搭設方案經濟比選

綜上所述，結合地質情況及現場實際，經研究擬采用方案二，分臺階搭設滿堂支架，作為鋼筋混凝土箱板拱支撐架。圖1 為盤扣支架布置。

圖1 盤扣支架布置

2.2 施工工藝流程

施工流程如下：施工準備→測量放樣→地基與基礎處理→安裝盤扣支架→安裝剪刀撐→安裝底模板→搭設安全通道→支架預壓→支架驗收→模板支架監測→澆筑混凝土→支架拆除。

3 地基處理

從拱圈中心里程對稱開挖臺階，開挖完成后，檢測地基承載力（要求200kPa 以上），滿足要求后再施工混凝土墊層。平臺水平投影面澆筑20cm 厚C25 混凝土墊層，臺階立面澆筑0.5m 厚C25 混凝土擋墻，墊層橫向寬度為比支架每側寬0.5m。臺階處土質較為松散，為增強墊層承載力，在距離臺階邊緣1m 范圍內設置φ10 的鋼筋網片，間距為10cm×10cm；在臺階立面范圍內設置φ10 的鋼筋網片，間距為50cm×50cm。

拱圈支架橫橋向寬度17.45m，中間支架主體部分13.45m，兩邊各加寬2m 作為工作平臺，支架墊層混凝土在此基礎數據上兩邊各加寬0.5m。并在墊層外施工臨時排水溝，防止地表積水浸泡地基[2]。

4 臺階式滿堂支架搭設

鋼筋混凝土箱板拱澆筑方量大、混凝土質量要求高、拱圈線性控制嚴、對支架穩定性要求高，因此采用盤扣支架搭設現澆箱板拱支撐架。

4.1 材料參數

現澆箱板拱支撐架體主要由立桿、橫桿、斜桿、可調底托、可調頂托、主龍骨梁、次龍骨梁等組成，其中立桿為φ48.3mm，3.25mm 壁厚的Q355 鋼管；水平桿采用φ48.3mm，2.75mm 壁厚的Q235 鋼；豎向斜桿采用管徑為φ42.4mm，2.5mm 壁厚的Q195 鋼，均經過熱鍍鋅處理[3]。

4.2 支架技術參數

（1）安裝前，技術人員根據現場各臺階尺寸及立桿間距定出排底的中心線，用白石灰畫線標記。根據標線向兩側依次搭設盤扣支架。

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（2）支撐架搭設時立桿均設可調底座，按先搭立桿、然后水平桿再加斜桿的順序搭設，形成基本的架體單元，以此擴展，搭設成整體支撐架。底托距離臺階外邊線大于30cm，再在上面安裝立桿和橫桿。支撐架底層立桿應采用不同長度的立桿水平錯開布設，避免立桿接頭處在同一水平面。

（3）相鄰兩臺階處立桿高度，利用立桿節點位差并配合可調底座進行高度調整，但支撐架可調底座絲桿插入立桿長度不得小于15cm，絲桿外露長度不宜大于30cm；若連接盤無法調整至同一標高，在相鄰兩臺階處立桿間采用φ48.3×2.75mm 鋼管進行縱向水平連接，且縱向水平桿延伸至各平臺支架不少于兩跨。

（4）支架距離兩側拱座13.235m 范圍內采用φ48.3×3.25mm 盤扣式支架，盤扣支架高度為1.7～8.2m，順橋立桿間距0.6m，橫橋立桿間距0.9m，步距1.5m。拱圈中部43.13m 范圍內采用采用φ48.3×3.25mm 盤扣式支架，盤扣支架高度為3.3～5.6m，順橋立桿間距0.9m，橫橋立桿間距0.9m，步距1.5m。盤扣支架主楞為國標I10 工字鋼，橫橋向布置，間距同支架；次楞為10cm×10cm 方木，縱橋向布置，間距200mm；模板面板采用專業廠家1.5cm 竹膠板。

（5）為平衡拱圈混凝土對模板支架的縱向水平力，提高支架穩定性，在每處臺階增加縱向水平桿件（支撐于臺階側墻上），桿件采用φ48.3×2.75mm 鋼管，豎向從底層水平桿開始布置，間距1.5m，橫向從拱圈邊緣開始布置，間距2.7m。

（6）搭設安全通道，在拱圈兩側邊緣設置寬度為2m 的施工通道，施工通道采用盤扣式支架搭設，使用密目網四周封閉牢靠嚴密，并設置安全警示宣傳標語[4]。

5 支架預壓

支架搭設完并鋪設好底板和側板后，支架采用砂袋預壓，預壓重量按拱圈底板、腹板的混凝土結構恒載與模板重量之和的1.1 倍進行預壓。

（1）加載的目的。為消除支架的非彈性變形和地基的非彈性沉陷。獲得支架在荷載作用下的彈性變形數據，根據彈性變形數據及設計要求確定施工時模板預拱度，確保拱圈線性滿足設計要求。

（2）加載的方法。支架搭設完畢、底模和側模安裝完成后進行加載預壓。采用人工裝填砂袋，用25t 輪胎式汽車吊進行吊裝，按要求的位置和高度依次對稱堆碼，預壓重量按拱圈底板、腹板的鋼筋混凝土重量與模板重量之和的1.1 倍，加載重量：419.16m3（底板、腹板混凝土方量）×2.5t/m3（1m3混凝土重量）×1.1=1152.69t。在距離拱腳處設置一個隔離擋板，防止砂袋滾落。順橋向加載時，從拱腳開始向拱頂處對稱布載，橫橋向加載時，從鋼筋混凝土結構中線向兩側進行對稱加載。每一級加載完成后，先停止加載、進行觀測，并每隔12h 對支架的沉降量進行再次觀測。當各監測點12h 的沉降量平均值小于2mm 時，方可繼續下一級加載。

預壓分三級進行，加載最大預壓荷載60%→沉降變形觀測→加載最大預壓荷載80%→沉降變形觀測→加載最大預壓荷載100%→沉降變形觀測→卸載→變形觀測→標高調整。

（3）觀測點布設。在箱板拱底模上設置觀測點，在拱腳處、1/4 跨、跨中處縱向布點，每個斷面的底板邊線、底板1/4 處、底板中線處各布置一個觀測點。

（4）支架預壓監測。預壓荷載加載前監測各觀測點初始標高H1。每級加載后監測各觀測點標高H2。加載至預壓荷載100%后監測各觀測點標高H3 并計算沉降量。全部預壓荷載加載完成后，每隔24h 進行觀測一次，當最初24h 各觀測點的平均沉降值小于1mm 時，或者最初72h 各監測點的平均沉降值小于5mm 時，視為為合格。卸載滿6h 后監測各觀測點標高H4，計算出各觀測點的彈性變形數據。

非彈性變形值=H1-H4，彈性變形值=H4-H3。

加載過程中，連續監測36h 沉降量仍不能滿足各監測點12h 的沉降量平均值小于2mm 要求時，重新對支架進行檢算與安全檢查，找出原因并對支架進行處理，處理完成后才可以進行下一級的加載。

（5）預拱度的設置。拱圈拱頂設計預拱度為10cm（不包括拱架的彈性及非彈性變形以及拱架基礎下沉的影響）。根據彈性變形數據，及設計圖紙提供數據計算出施工預拱度，按計算出的預拱度，近似按二次拋物線分配，調整底模高程。

（6）卸載。卸載要均勻進行，嚴禁一次性卸載整個斷面的荷載，卸載從兩端往中間，從兩側向中間分層進行。人工配合吊車均勻卸載[5]。

6 拱圈澆筑及卸落程序

6.1 拱圈澆筑程序

拱圈澆筑的原則是“均衡、對稱”。拱圈要求分5 次對稱澆筑，拱圈預留2m 后澆帶進行合攏，合攏溫度控制在10～15℃，亦不低于8℃。后澆帶接縫面應與拱軸線垂直，在縱橫向都必須對稱澆筑。

總體澆筑順序：端橫梁→底板、腹板→底板、腹板后澆帶（合龍）→頂板→頂板后澆帶（合龍）。

6.2 滿堂支架拆除

首先拆除人行道的支架。主拱圈應在全拱圈高度的閉合箱達到設計強度的100%后始可脫架。支架的拆除順序應遵循先支后拆、后支先拆、由外向內、由上向下的原則順序進行；具體先從中間臺階支架頂層開始拆除，再依次從兩側延伸，逐層拆除。

支撐架拆除順序：頂托松動→次楞拆除→主楞拆除→斜桿拆除→橫桿拆除→立桿拆除→掃地桿拆除→場地清理。

7 結語

隨著現澆混凝土結構橋梁越來越多地應用在實際施工中，滿堂支架體系在橋梁工程中的重要地位勢必愈加凸顯。使用臺階式滿堂支架施工方法，降低了支架搭設高度，從而達到降低施工安全風險的目的，同時縮短了工期并取得了一定的經濟效益，為上跨現澆橋梁施工提供了一個新的思路及參考。