承插型盘扣式钢管支架在现浇箱梁施工中的应用

吴海军

(漳州市通顺交通建设有限公司， 漳州 363000)

以往现浇混凝土箱梁施工常用碗扣式钢管脚手架。 碗扣式脚手架仅有横杆及立杆，构造加固措施只能采用剪刀撑等，支架的节点抗扭能力不足，结构间稳定度也较为不足，而且结构较为复杂，现场检查人员检查上碗扣时不能仅凭肉眼进行观察，增加了检查难度。 随着科技的发展进步， 新型的盘扣式钢管脚手架凭借稳定性及安全性更加优越的特点， 逐渐被应用到现浇箱梁施工中。 本文结合漳州市东环城路跨迎宾路互通主线桥现浇箱梁施工，从地基处理、支架搭设、压载试验3个方面介绍承插型盘扣式钢管支架的设计与施工要点，以供同类工程参考。

1 工程概况

漳州市东环城路跨迎宾路互通主线桥上部采用等截面预应力钢筋混凝土连续梁和全焊接等高度简支钢箱梁结构。 主线桥现浇混凝土箱梁共九联30 跨，预应力混凝土箱梁结构形式为单箱六室截面， 标准段桥面宽34 m，底板宽27.2 m，箱室最大净距3.7 m，梁高2.0 m，顶、底板厚25 cm，腹板厚50 cm；端横梁宽1.8 m，中横梁宽2.5 m。桥面横坡通过半幅断面绕路线中心线旋转来实现。

2 支架方案的选择

(1)根据以往的施工经验，综合考虑施工质量、支架基础安全、施工成本及工期等因素，拟定搭设高度在12 m以内无软弱下卧层的满堂支架，搭设高度在12 m 以上及墩间有软弱下卧层的采用钢管立柱加贝雷梁支架。 本互通主线桥现浇箱梁施工结合水文地质、跨径、结构形式、搭设高度等情况采用支架方案见表1。

(2)支架各种构配杆件的材质、型号规格及物理特性见表2。

表1 现浇箱梁结构及支架方案选择汇总表

表2 构配件的材质及规格

3 基底处理

主线桥下为地面辅道， 按路基设计要求填筑至路床修整压实， 再填筑15cm 砂碎石用18t 振动压路机压实，然后在砂碎石垫层上浇筑15cm 厚C20 混凝土面层。

为避免处理好的地基受水浸泡造成不均匀沉降，混凝土基础顶面设置1.0%排水横坡，并在基础四周设置排水明沟，保证将地面水能顺利排入城市排水系统内。

4 支架设计

4.1 设计计算方法

木质材料、 盘扣钢管等成品构件采用容许应力法设计计算。

4.2 立杆承载力计算

以最不利工况中腹板为例， 腹板下立杆横向间距Li=90 cm，纵向间距Le=120 cm，单根立杆承载的面积S=1.08 m2，根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010 及 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 的规定，荷载标准值计算如下：

(1)模板及主次龙骨自重

G1=1.00 kN/m2×1.08 m2=1.08 kN

(2)支撑架体自重

(3)钢筋及砼自重

G3=26 kN/m3×1.08 m2×2 m=56.16 kN

(4)施工人员及设备荷载

Q1=3.00 kN/m2×1.08 m2=3.24 kN

(5)振捣荷载

Q2=2.00 kN/m2×1.08 m2=2.16 kN

(6)风荷载

①风荷载标准值：

wk=μzμsw0=0.82×1.0×0.5=0.41 kN/m2

②风荷载作用下立杆荷载：

Q3=0.41×1.2×1.5=0.74 kN

③立杆段风荷载作用弯矩设计值：

(7)支架单立杆轴力设计值计算

①不组合风荷载时

N=1.2×(G1+G2+G3)+1.4×(Q1+Q2)=77.42 kN

②组合风荷载时

N=1.2×(G1+G2+G3)+0.9×1.4×(Q1+Q2+Q3)=77.60 kN

(8)立杆的稳定性验算

①组合风荷载时立杆稳定性

②不组合风荷载立杆稳定性

经验算可知， 立杆稳定性在不组合和组合风荷载的情况下均满足要求。

4.3 支架布设

(1)支架自下而上设置：基础垫层(混凝土满铺)→方木→盘扣式支架可调底座→盘扣式支架钢管立杆→盘扣式支架可调托座→150H 型钢横分配梁→10# 槽钢和10 cm×10 cm 方木纵向分配楞梁→胶合板底模， 构成支架体系。

(2)支架平面布置：端横梁(包括连续墩中横梁)立杆间距90 cm×90 cm (横桥向×顺桥向)， 腹板部位立杆间距90 cm×120 cm (横桥向×顺桥向)， 箱室部位立杆间距150 cm×120 cm (横桥向×顺桥向)， 翼板部位立杆间距150 cm×120 cm(横桥向×顺桥向)，立杆步距为150 cm。架体整体效果如图1 所示，盘扣节点效果见图2。

图1 架体效果图

图2 支架盘扣节点

(3)模板支架设置扫地水平杆，作为扫地杆的水平杆离地高度小于550 mm，可调底座调节螺母离地高度不得大于300 mm。 当搭设高度超过8 m 的满堂支架时，竖向斜杆应满布设置，水平杆的步距不得大于150 cm，沿高度每隔5 个节段设置水平层斜杆或扣件式钢管剪刀撑。 架体最顶层的水平杆步距应比标准步距缩小一个盘扣间距。

(4)施工人员上下通道：在每一联两端设上桥梯道，通道与箱梁支架分开搭设，并确保爬梯的搭设稳固与安全。爬梯搭设自上而下成Z 字型，每200 cm 高设一个休息平台。 通道立杆采用盘扣式钢管， 踏步采用成品式防滑钢板。 梯道两侧加绿网。

(5)操作平台：在翼板两侧向外各延伸安装一排90 cm宽支架， 上铺脚手板作为操作平台， 平台外侧搭设高150 cm 防护栏并悬挂绿网。

5 支架预压及观测

5.1 试验目的

支架搭设完毕后进行预压试验， 以检验支架及地基的强度和稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形。

5.2 试验方法

5.2.1 材料选取

预压材料采用混凝土预制块板， 规格尺寸以2000 mm×1000 mm×300 mm 和2000 mmm×500 mm×500 mm 为主。

5.2.2 测点布置及测量方法

(1)为了更好地体现观测效果，使预压效果能代表全桥的情况，选择第五联第一跨31 m 做为预压跨，可以很好地代表整桥的情况。

(2)按照支架方案搭设盘扣式钢管支架，支架顶利用顶托按设计梁体标高调平， 用吊车吊放材料对支架进行预压，要求预制块对称堆放整齐，注意留出标高观测点位置。 沿梁跨结构纵向每隔1/4 跨径布置一个监测断面，每个监测断面上的监测点位于腹板下并应对称布置， 每个断面7 个测点。 支架沉降监测点在支架顶部和底部对应位置上分别布置(图3)。

图3 沉降观测点布置示意

(3)成立观测小组负责观测，观测精度按4 等水准测量控制。

5.2.3 荷载堆载及卸载

按照腹板、箱室、横梁将梁体划分为3 个预压单元，每个预压单元按该单元自重的110%对支架施加荷载，以达到预压效果。 支架预压按预压单元荷载分3 级进行加载，分别为60%、80%、100%。 每级加载完，先停止下一级加载，并每间隔12 h 对支架沉降量进行监测。 当支架顶部监测点12 h 的沉降量平均值小于2 mm 时， 可进行下一级加载。 堆载所用的荷载需采用25 t 汽车吊运至箱梁模板上，但必须保证下放荷载时要轻放，不得冲撞底模，为防止预压块损坏底板模板，在模板上先铺一层旧模板，并按照荷载配重图均匀分层加载， 吊车将荷载运至底模上不得在同一处出现集中堆载。支架预压可一次卸载，但应对称、均衡、同步作业。

5.3 观测要求

在加载前观测测点的初始标高，并记录下来，每级加载同时进行监测点的沉降观测， 满足要求时方可进行下一级加载。 满载后每间隔24 h 应监测一次并记录各监测点标高， 当各监测点最初24 h 的沉降量平均值小于1 mm 或最初72 h 的沉降量小于平均值小于5 mm 时，可进行支架卸载。 卸载6 h 后，再观测监测点的标高，算出支架的弹性和非弹性变形量。

5.4 数据整理

根据试验所测得的数据进行分析， 对本工程所设计的预应力现浇箱梁模板支架进行混凝土浇筑时产生的变形进行有效控制。 可依据变形量调整箱梁的底标高，实现混凝土浇筑完成后能达到设计所要求的梁底标高。 如发现立杆下沉比较明显，需对地基处理进行加强，同时在立杆增加垫块的厚度以及面积等有效措施来保证。

6 施工注意事项

(1)各种杆件拼装前必须认真仔细地检查每个杆件和扣件的完好性，对有损伤、变形等不合格的杆件和扣件坚决杜绝使用；

(2)采用全站仪在支架基底上进行放样，按支架设计图测放出立杆的位置控制点，支架长度、宽度、布设间距等必须满足支架设计施工图要求；

(3)支架搭设过程中不得随意改变原设计、减少材料使用量、配件使用量或卸载。节点搭设不得混乱、颠倒。现场确实需要改变搭设方式时， 必须经项目负责人或支架设计人员认可；

(4)支架搭设完成后混凝土浇筑前应由项目技术负责人组织模板支架设计及管理人员进行验收， 符合专项施工方案后方可浇筑混凝土；

(5)支架拆除遵循先支后拆，后支先拆，从上而下的原则，不得上下双层作业。拆除的脚手架用人工传递或吊机吊送，严禁随意抛扔。

7 结语

现浇连续箱梁支架的设计与施工是整个现浇箱梁施工的一个非常重要的、基础性的工艺环节。地基的承载力是否满足要求，强度和稳定性是否符合要求，支架压载试验的数据是否准确、真实，这些环节将直接影响到施工安全和工程质量。经观测，盘扣式支架在预压及混凝土浇筑期间，基础和架体总沉降量均小于3 mm，且未发现杆件歪斜变形现象。经济效益方面，每联箱梁承插型盘扣式脚手架比扣件式脚手架进度加快15 d，人工成本节约15%，且有提高的空间。

盘扣式脚手架具有承载力更大、 功能性强、 安全可靠、维修少、运输方便、装修便捷、省时省料、外形美观、施工技术要求低等多种优点， 是目前桥梁上部现浇连续箱梁推广使用且应用较多的一种支撑体系。 漳州市东环城路跨迎宾路互通主线桥现浇箱梁施工应用承插型盘扣式钢管支架法的成功案例， 可为同类型桥跨结构施工提供经验参考。