津秦客运专线简支箱梁支架现浇施工方案比较

赵成贵

(中铁大桥局股份有限公司，南京 210031)

1 概述

我国客运专线铁路简支梁标准跨径绝大多数为31.5、23.5 m，主要采用预制、架设的施工方法，但由于受地形、特殊桥跨或运架设备限界等限制，局部区段简支梁需要采用现场浇筑的方法施工。现场浇筑的方法有多种，当桥跨数量较多且相对较为集中时，又以采用移动模架现浇为主要考虑方案。

当桥跨数量较少、不连续布置且中间间隔移动模架过孔困难的桥式，或因拆迁等原因不能从一端往另一端逐孔施工时，以及异形梁等，往往需要采用支架法现浇。根据地质条件和桥梁高度、桥下是否有水、通行需要等，现浇支架往往又分为墩梁式支架和满堂支架［1］。以31.5 m跨为例，墩梁式支架一般采用钢管桩作为支墩，贝雷梁为纵梁，满堂支架则主要是碗扣式支架为主。

下面以津秦铁路客运专线丰南跨津山铁路特大桥施工为例，介绍几种支架法现浇施工简支箱梁方案，以及各方案的特点及适用条件。

2 施工总体方案

2.1 2支点双层贝雷梁支架

支架采用两端在承台上安装钢管桩和横向分配梁，搭设双层贝雷梁支承模板，实现对混凝土箱梁原位现浇。该方案具有支架搭设快捷，不需另外进行地基处理，操作方便、占用施工场地少、节约支架设备投资及缩短工期等特点。

箱梁现浇支架自下而上由钢管立柱→落梁砂箱→桩顶分配梁→贝雷梁→底模分配梁→底模→侧模支架等组成［2］，支架布置如图1所示。

图1 2支点双层贝雷梁支架布置(单位:mm)

2.2 4支点单层贝雷梁支架

为了缩小支架贝雷梁跨度，降低支架挠度，除箱梁现浇支架采用两端在承台上安装钢管桩和横向分配梁作为支点外，再在跨中设置支墩，变支架1跨为2跨或3跨，实现对混凝土箱梁原位现浇。该方案与2支点支架方案相比较，除支墩搭设增加工程量外，因贝雷梁由双层减少为单层，横向片数也相对减少，支架数量更少，搭设更快捷，但需预先加固处理中支墩处地基。

现浇支架自下而上组成与双层贝雷梁支架相同，4支点单层贝雷梁支架布置如图2所示。

图2 4支点单层贝雷梁支架布置(单位:mm)

2.3 碗扣支架

碗扣支架均采用外径φ48 mm标准杆件进行组装，每根立杆下端均设定型铁盘支座和底托，立杆顶端安装可调式U形支托，顶、底托可调范围为5～200 mm，支架立面纵、横向及水平方案斜向剪刀撑钢管通过扣件与碗扣支架连接形成整体［3］，支架横断面布置如图3所示。

图3 碗扣支架断面(单位:mm)

碗扣钢管的整体稳定性是由基础的不均匀沉降、支架结构的稳定性控制。横桥向按照支架的拼装要求，严格控制竖杆的垂直度以及扫地杆和剪力撑的数量和间距。顺桥向支架和墩身连接，以抵消顺桥向的水平力。

3 各支架结构及比较

3.1 2支点双层贝雷梁支架

双层贝雷梁支架主要采用在承台上设置钢管立柱支承贝雷梁，箱梁底模置于贝雷梁上横向分配梁上。

3.1.1 钢管立柱

钢管立柱起着将支架荷载和施工工作荷载传到基础的作用，CRTSⅡ型板式无砟轨道跨径31.5 m的双线铁路简支箱梁重约8 300 kN，根据承台及箱梁底板宽度尺寸，钢管柱每排设置4根，规格一般为 φ800 mm。钢管立柱柱顶设置分配梁共同受力，钢管立柱间设置剪刀撑及连接系，根据墩身高度，墩高较高时，钢管柱需与墩身作附着连接以增加顺桥向稳定。

钢管立柱顶设置砂箱，作为支架拆除卸落架装置［2］，砂箱顶面找平后安装横向分配梁，支架两端钢管柱下部支承在承台上。

3.1.2 分配梁

钢管立柱柱顶分配梁起着将支架荷载和施工工作荷载分配到φ800 mm钢管立柱上。柱顶分配梁采用2根I56b型钢，型钢用缀板并焊连成整体，安装分配梁时钢管柱上砂箱顶面需调整在同一水平面，并设置限位和固定装置。

3.1.3 贝雷梁

现浇支架主梁由两层叠合在一起的贝雷梁组成，上、下两层贝雷梁之间采用弦杆螺栓连接，用于承受制梁时的施工载荷，完成简支箱梁的浇筑。按跨度为27.0 m计，为控制跨中挠度，经计算双层贝雷梁横向需设置26片，贝雷梁横向间采用水平支撑架及竖向支撑架连接，以增强自身侧向稳定和抗扭能力［4］。根据设计的横向间距，有标准支撑架和非标支撑架，标准间距一般有450、900 mm两种，非标准间距的支撑架一般需要工地现制。贝雷梁安装就位后，在柱顶分配梁上焊接挡块将各组贝雷梁固定。

3.1.4 底模分配梁

现浇支架箱梁底模分配梁采用I14型钢，通过U形螺栓与贝雷梁牢固连接。

3.1.5 翼缘支架钢管

箱梁翼缘支架搭设于贝雷梁平台上，采用φ48 mm×3.5 mm钢管，支架钢管要符合规范要求，搭设间距按设计图纸布置，一般纵桥向间距为600 mm或900 mm。

3.2 4支点单层贝雷梁支架

3.2.1 钢管立柱及中支墩基础

4支点单层贝雷梁支架两端支点及钢管柱与2支点双层贝雷梁支架相同，并在跨度中间设置2排钢管柱支墩，中间钢管柱支墩基础根据地质条件选用打入桩或扩大基础。增加了中间2个支墩，支墩每排钢管桩数量可由4根调整为3根，为落架需要，中间支墩钢管柱顶同样要设置落架用砂箱。

3.2.2 单层贝雷梁支架

4支点支架横向共由14片单层贝雷梁组成，各组之间按照设计间距分别由不同规格横向连接系连接成整体，除贝雷梁为单层外，其贝雷梁顶面底模横向分配梁、底模以及侧模支架均与双层贝雷梁相同。

单层贝雷梁跨度减少后，跨中挠度明显减小，预拱度设置调整工程量也大大减小，底模平整度控制简单、方便［5］。

3.2.3 2种贝雷梁支架工程量比较

结合津秦铁路墩身宽度2.3 m双线流线形桥墩，一般承台尺寸10.4 m×7.1 m，一般采用简支梁桥墩基础，以跨径31.5 m整孔简支箱梁现浇支架为例，主要工程量见表1。

表1 31.5 m跨墩梁式支架数量

与2支点支架相比，4支点支架贝雷梁数量减少到不到1/3，因在跨中增加布置了2个支点，需要对地基进行处理，当地质条件较好基础处理工程量不大时，与2支点方案比较，具有较明显的优越性。

3.3 碗扣式支架

3.3.1 地基处理

先用推土机将表层耕植土清除推平后碾压实，再在其上填筑厚300 mm的砂土，并选择最佳含水量时用振动压路机进行辗压，辗压次数不少于3遍，然后在处理好的土层上铺设200 mm碎石，采用人工铺平，用振动压路机进行辗压。在碎石层上按照安装满堂支架脚手钢管立杆所对应的位置铺设枕木，若在碎石垫层上浇筑地坪混凝土，可不设置枕木，底板范围内地坪混凝土厚度不宜小于150 mm。

为避免处理好的地基受水浸泡，在两侧开挖断面为300 mm×300 mm的排水沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点开挖集水坑［6］。

3.3.2 支架安装

支架采用“碗扣”式满堂脚手架，其结构形式为:纵向立杆间距为900 mm，横向箱梁腹板所对应的位置立杆间距按300 mm布置，翼缘外侧2排按900 mm布置，其余按600 mm左右间距布置，在高度方向每间隔1.2 m设置1排纵、横向联接脚手钢管，使所有立杆联成整体，为确保支架的整体稳定性，每4～6排纵、横向立杆设置1道剪刀斜撑。

碗扣支架钢管安装好后，在可调顶托上铺设I14型钢，箱梁底板下方的I14型钢横向布置，长6 m和13 m两种，间距为0.6 m交错布置。

3.3.3 支架工程量

钢管规格为φ48 mm×3.5 mm，除底、顶托范围内按相关结构稳定等要求设置扫地杆、剪刀撑外，中间段一般按每1.2 m间距设置横杆，每3.0～4.5 m设置1道水平剪刀撑［7］，表2为现浇高度约为9 m时支架工程量。

表2 31.5 m跨现浇支架数量(按净空高度9.0 m计)

3.4 比较分析

(1)总体上墩梁式支架受力明确，搭设、拆除快捷，其中2支点支架充分利用桥梁承台正式结构作为支柱基础，基础处理工程量最省，但贝雷梁跨度大，挠度大，底模设置反拱时调整工作量相对较大。

(2)4支点支架因增加了2个支点，贝雷梁跨度由1跨简支状态变为3跨连续结构，贝雷梁减为单层，同时横向片数也相应减少，挠度相对也小，底模预拱、反拱调整工作量少，但因中间临时支墩承担较大荷载，需要对地基进行处理，本工程为钢筋混凝土扩大基础，因不能周转倒用，基础处理工程量相对较大。

(3)采用4支点方案时，在进行钻孔桩施工时泥浆池布置要考虑避开临时支墩基础位置，以减少后期中支墩基础处理工程量。

(4)碗扣式支架荷载分散在较大面积内，相对来说地基处理难度低，但处理面积较大，1孔32.6 m简支箱梁支架地基处理面积约为390 m2;另外，支架搭设、拆卸机械化程度低，费劳动力多、周期长，支架立杆接头、顶托、底托间隙较多，非弹性压缩变形大，支架预压及底模反拱调整不确定因素多。

4 结语

根据津秦铁路对上述3种方案实际比较，墩梁式支架尤其是2支点1跨式贝雷梁等钢结构支架，有较强的跨越性能，适用于有水或桥下有通行要求的现场浇筑支架;若中间支点具备采用扩大基础条件，墩高4 m以上时，4支点方案支架工程量相对最小。但贝雷梁、落梁砂箱和钢管柱等为相对专业或特殊的桥梁施工设备，碗扣支架为常用建筑设备，容易租赁或购置，当现浇梁数量少，支架高度低，且贝雷梁等专有设备缺乏时，碗扣支架具有一定优越性;当现浇支架高度超过15 m时，由于满堂支架投入的钢管量以及搭设、拆除工程量较大，其经济性不如墩梁式支架。

［1］铁道部经济规划研究院.TZ213—2005 客运专线桥涵工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2007.

［2］胡京平.客运专线简支箱梁贝雷制架施工技术的应用研究［J］.铁道标准设计，2010(2):103-106.

［3］杨成文.碗扣支架在高墩现浇箱梁施工中的应用［J］.中国科技纵横，2010(4):105-106.

［4］姚璐.客运专线箱梁贝雷支架法施工技术［J］.铁道建筑技术，2010(5):95-98.

［5］中华人民共和国铁道部.铁建设［2005］160号 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［6］张立青.铁路桥梁现浇支架设计技术研究及应用［J］.铁道标准设计，2010(12):40-44.

［7］吴波.丰源河大桥现浇箱梁碗扣式支架受力计算书［J］.北方交通，2010(2):57-60.

［8］中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ166—2008 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2009.