大跨度现浇连续梁梁柱式支架施工技术研究

/ 4

大跨度现浇连续梁梁柱式支架施工技术研究

巫德武  罗贵  王朝文

中国水利水电第十工程局有限公司  四川成都  610036

摘  要:支架现浇连续梁是跨越既有市政道路、河流、陡坎及不利地形的主要设计方式之一,随着市域(郊)铁路建设的不断发展,得到越来越多的应用。跨越既有建构筑物的支架现浇连续梁往往跨度较大且要求一次性浇筑成型,为此,支架现浇连续梁的临时支撑是控制施工质量和安全的重要环节。文章通过介绍市域(郊)铁路成都至眉山线高架区间施工案例,总结了大跨度现浇连续梁梁柱式支架施工技术,为类似工程提供参考。

关键词:大跨度现浇连续梁;梁柱式支架;施工技术

中图分类号:TU997              文献标识码B              文章编号:

Research on construction technology of beam-column support for large span cast-in-place continuous beam

WU Dewu,LUO Gui,WANG Chaowen

(Sinohydro Bureau 10 Co. , LTD. , Chengdu Sichuan 610036)

Abstract: Cast-in-place continuous beam is one of the main design methods for crossing existing municipal roads, rivers, steep ridges and unfavorable terrain. With the continuous development of urban (suburban) railway construction, it has been applied more and more. Cast-in-place continuous beams with support over existing structures often have a large span and need to be cast at one time. Therefore, temporary support of cast-in-place continuous beams with support is an important link to control construction quality and safety. This paper introduces the construction cases of Chengdu-Meishan Railway viaduct section, summarizes the construction technology of large-span cast-in-place continuous beam and column support, and provides reference for similar projects.

Key words:Large span cast-in-place continuous beam; Beam and column support; Construction technique

1  概 述

市域(郊)铁路成都至眉山线工程眉山段多处与既有市政道路交叉,设计采用大跨度现浇连续梁跨越,上部结构箱梁采用直腹板、单箱单室结构,箱梁顶板(桥面)宽度为10.8m,底板宽度为5.8m,边支点和跨中梁高为2.0m,中支点梁高3.6m,梁高按二次抛物线变化;自箱梁根部起23m范围内按2次抛物线梁高由3.6m变至2.0m,底板厚自箱梁根部起21m范围内按2次抛物线梁高由0.6m变至0.3m,顶板厚度30cm;跨度35m~64m。为满足既有道路通行需要,确保施工质量和安全,经项目研究采用梁柱式支架法施工,即采用钢管立柱+贝雷梁的形式跨越既有建构筑物,上部采用盘扣式满堂支架作为调坡支架适应桥梁纵、横向坡度变化,基础形式结合现场基础地质情况可选择条形扩大基础、钢管桩基础或混凝土桩基础。

2  施工关键技术

大跨度现浇连续梁梁柱式支架施工工艺流程:支架设计→基础施工→立柱安装→托梁安装→主纵梁安装→分配梁安装→盘扣脚手架搭设→支架预压→立模标高调整→…→支架拆除。

2.1  基础施工

梁柱式支架基础主要采用条形扩大基础、钢管桩基础或混凝土桩基础,条形扩大基础主要用于跨越公路时设置在路面上[1];钢管桩基础主要用于地质条件较差的部位且下部地层无砂卵石地层部位;混凝土桩基础主要用于地质条件较差的部位。

(1)条形扩大基础

公路路面部位基础一般采用条形扩大基础,如路面完整,可直接在公路路面浇筑条形基础,浇筑条形基础前采用C20素混凝土找平道路纵坡。如道路路面已破损,对破损路面进行挖除清理,换填不小于60cm厚沙夹石,分层进行夯实,压实系数≥0.93,每层压实厚度不大于30cm,夯实结束后利用动力触探仪进行试验,检测地基土承载力,承载力不小于250kPa,换填垫层底部基础承载力不小于150 kPa;检测点位每100平方米不少于3个点,每压实一层验收一次,经检测不合格的部位重新碾压、检测,直到合格为止。

条基混凝土标号为C30,条基顶预埋750×750mm的矩形钢板,钢板厚度为16mm,钢板塞焊6根HRB400螺纹钢锚筋,锚筋长度500mm,并通过测量放样出柱中心点,并严格控制预埋件的平面位置和平整度。混凝土浇筑完成后需检查预埋板下混凝土密实度,若不密实,需灌浆处理。条形基础浇筑后及时覆盖养护。

(2)混凝土桩基础

混凝土桩基础采用旋挖机进行钻孔施工,对场地整平,防止倾覆。根据实际地质和地下水位情况再决定是否采用钢护筒、黄泥护壁工艺,无水或水渗入量较小采用干孔浇筑。桩基砼浇筑完成后,破除桩顶浮浆混凝土,浇筑单桩承台,并预埋钢管立柱连接钢板。

(3)钢管桩基础

钢管桩基础采用DZ150振动锤夹住钢管桩,将钢管桩打入地层,入土深度以贯入度和计算入土深度进行双控。根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)附录表H.0.1锤的常用控制贯入度取5~10(cm/10击),施工控制贯入度应通过试验进行确定。实际贯入度一般按最后1min贯入度不大于10mm控制(实际施工控制贯入度通过静载试验进行复核确定)。施工过程中采用全站仪和线锤检查桩身平面位置和垂直度,同时记录好打入深度、最后贯入度、振动锤终止电流值等。

2.2  立柱安装

(1)钢管立柱的运输

1)构件在出厂前标上重量、重心和吊点的位置,以便吊运和安装。利用平板车捆绑牢固运至施工现场。

2)钢管桩应按不同的规格分别堆存,堆放层数和形式应安全可靠,为防止滑动,钢管桩两侧用木楔塞紧。

3)为方便钢管桩的吊装,根据钢管桩使用的先后顺序,确定钢管桩的摆放位置。

(2)钢管立柱吊装

对于单桩承台和条形基础上部钢管立柱接长,直接将钢管焊接在预埋法兰盘上,焊接,为防止焊接过程中混凝土开裂,采用二氧化碳保护焊分段焊接,单次焊缝长度不超过10cm,焊缝高度不小于8mm;如钢立柱位于结构承台范围,则采用钻孔植入φ16螺栓连接法兰盘。立柱长度根据梁底标高和基顶(钢管柱顶)标高计算确定,钢管支架搭设采用吊车按照“由下而上、逐层逐跨、对称安装”的顺序进行搭设。

1)对预埋节段钢管进行复测,在复测合格的基础上安装钢管柱,首先用单支钢丝绳将柱子捆绑好,吊点位置选择在距柱端1/3柱长的位置。通过旋转法将柱子吊起,将钢柱吊起送至安装位置。

2)推动柱子将其底板螺栓孔对准基础锚栓,再反复小范围的调整,直到所有预埋节段都对准螺栓孔后,将立柱缓缓的落下,并且保证柱子垂直下落。

3)然后调整安装节段柱子的中心线与预埋节段的定位轴线。中心线的调整主要是通过用水平靠尺(具有测水平和垂直的双重功能),对预埋节段基准线与柱子四面已分好的中心线进行重合。

4)定位完成的钢管立柱,采用风缆临时加固。每组钢管立柱设临时爬梯以及风缆拉绳,并复核立柱竖直度,垂直度偏差不大于0.5H%,且柱顶偏移值不应大于50mm。

(3)立柱钢管接长

立柱钢管一般采用外部租赁,法兰连接均为成品,标准钢管长度为6.0m,匹配钢管有3.0m、2.0m、1.0m、0.5m等;钢管柱接长采用螺栓连接,钢管之间采用Φ20×150mm(5.6级)螺栓进行连接。接头采用法兰盘螺栓连接,上下层法兰盘支架的空隙采用薄钢板支垫密贴,保证接头钢板均匀受力。

(4)钢管柱间联接系施工

相邻立柱间采用槽钢横向和斜向用做连接杆,连接杆与立柱连接点采用1cm节点板螺栓连接(不便于栓接的采用焊接)。钢管立柱之间设[20a槽钢横联,第一道连接系顶布置在柱顶往下100cm位置,依次类推。柱间连接系层高4.0m,连接杆可以与钢管采用节点板焊接,亦可采用抱箍的形式进行栓接。[2]

2.3  托梁安装

柱顶托梁采用双拼工45b#或56b#工字钢组成,工字钢托梁加劲板在加工场进行焊接,完成焊接的每组托梁再由25T吊车起吊至柱顶,在柱顶桩帽焊接与托梁固定工字钢。每组相邻工字钢并接,在柱顶设置加强封板,并设置加劲板对腹板进行加强。托梁安装时应严格控制侧向弯曲,侧向弯曲矢高应小于跨度的1/1000且不大于20mm。

2.4  主纵梁安装

(1)贝雷梁安装

1)将贝雷梁拼装成组后,运输车运到便道位置下方,采用25T吊车从地面直接吊装至柱顶托梁上。

2)贝雷梁应拼装成一跨及以上长度的节段,采用多片组合成榀进行吊装,吊点位置应设置在距贝雷梁梁端约0.2倍长度的节点上。为减少贝雷梁的吊装重量,可在钢管柱范围先吊装部分,再整体安装剩余节段贝雷梁。

3)测量放样出贝雷梁在柱顶托梁上的中心点,贝雷梁安装采用汽车吊将组装完成的贝雷梁起吊,吊装过程中利用缆风绳来控制贝雷片在空中的运动轨迹。注意贝雷梁应成组吊装,过程中应避免自由弯曲而变形。

4)贝雷梁就位后,应采取措施保证其横向稳定后方可松脱吊钩。高空作业时应保证施工人员安全,严格按照高空施工规范进行作业,现场配置专门的安全员和指挥人员。

5)吊装完毕后需要重新复核平面位置,使贝雷梁之间间距完全符合设计要求,安装槽钢限位装置进行固定。

(2)贝雷梁连接

贝雷片横向及底部连接一般采用宽度45cm与90cm的支撑架(俗称“花窗”)连接,为加强贝雷梁整体稳定性,除上弦杆可采用U型螺栓与工字钢联接外,每跨中部贝雷梁底采用焊接“门”型槽钢进行固定。[3]

2.5  分配梁安装

贝雷梁固定后,按照设计间距安装工14#或工16#工字钢分配梁,作为承插式盘扣支架支撑梁,主跨部位底分配梁下部满铺1.5mm厚花纹钢板作为兜底硬质防护,用吊车将工14#工字钢吊至贝雷梁顶,工字钢纵向间距与贝雷梁顶部支架立杆纵向间距一致,各工字钢穿过钢板与下面贝雷梁采用U型螺栓加固不少于4处,U型螺栓两端设置双螺母与整体钢垫板紧密固结,确保整体刚度及稳定性。

2.6  盘扣脚手架搭设

盘扣支架搭设主要利用分配梁作为平台在其上搭建盘扣支架作为箱梁坡度的调整系统,支架搭设过程中应在贝雷梁上部铺设临时钢板网或者其他临时作业平台。梁底纵、横坡变化部位盘扣顶托与主楞之间三角空隙采用木楔块固定。

支架组装顺序为:立杆底座→立杆→横杆→安装防护网→斜杆→依据施工图纸进行搭设→安装顶托→调整高程→铺设主、次楞→安装防护措施→安装模板→检查、验收做好记录。

2.7  支架预压

(1)支架预压位置

支架预压采用选取具有代表性桥跨进行预压。预压采用混凝土预制块进行预压,预制块尺寸一般为:0.75m×0.9m×1.5m,每块重约2.5t。加载的总重量G不小于箱梁加模板及其他荷载总重的110%。

预压按从小到大的顺序逐级加载,加载荷载分级为:0→60%G→80%G→100%G,加载过程,每级加载完毕1h观测一次。从箱梁跨中开始向支点处进行对称布载;横向加载时,应从结构中心线向两侧进行对称布载。[4]

(2)预压观测及测点布置

1)梁柱式支架监测点断面布置在预压区域的支墩和纵梁跨中位置,每个断面在托梁顶面和纵梁跨中中心线及上部盘扣支架各布置5个以上监测点。

2)在预压区附近设置临时水准点,并设定水准点的高程作为观测依据。

3)在预压荷载施加前,应监测并记录支架顶部监测点的初始标高H1。

4)每级加载完成1h后进行支架的变形观测。以后间隔6h监测记录各监测点的位移量,当相邻两次监测位移平均值之差不大于2mm时,方可进行后续加载。每级荷载施加完成时,应监测各监测点标高H2,并计算沉降量。

5)全部预压荷载施加完成后,应间隔6h检测记录各监测点的位移量,并记录各监测点标高H3;当连续12h监测位移平均值之差不大于2mm时,方可卸除预压荷载。

6)卸载6小时后,应监测各监测点标高H4,并计算支架各监测点的位移量。

7)加载完毕后观测其变形和沉降。

(3)卸载

预压完成后,即可进行卸载。卸载时采用人工配合汽车吊的方式卸载。卸载顺序同加载顺序相反,即由支座向跨中进行,并保持卸载过程中横桥向与顺桥向的同步性。同时,在卸荷过程中必须安排专人对支架变形情况进行观察。

2.8  模板高程调整

为使箱梁在卸架后能符合设计规定的外形,箱梁模板标高根据桥梁的跨度设置预拱度,包括施工预拱度及结构预拱度。施工预拱在预压前先按施工经验确定初步值,再结合预压观测结果适当调整,按二次抛物线进行分配。[5]

2.9  支架拆除

支架的落架和拆除应在梁部混凝土强度达到设计强度并完成张拉压浆后进行,主要拆除方法如下:

(1)贝雷梁上部盘扣支架拆除按“从梁体跨中向梁端”的顺序和“纵桥向对称均衡、横桥向基本同步”的原则分阶段循环进行支架落架和拆除,拆除下来的方木、型钢及架管,在确保贝雷梁纵梁上的分配梁固定牢靠情况下,利用延伸出箱梁翼缘板外的部分做为临时吊运平台,以便于吊机吊装作业。

(2)贝雷片的拆除前先将固定槽钢焊缝割开,再逐段随着拆除进度松开U型卡具和槽钢连接件,在确保贝雷梁与钢管顶托梁连接及限位稳固情况下,依次拆除分配梁,捆绑牢固后由吊车转运至地面,拆除时根据实际情况预留部分分配最后拆除,作为临时吊运平台。

(3)分配梁拆除后,在横向托梁端部设置手拉葫芦,另一端栓挂在贝雷梁底弦杆与竖杆节点上,将纵梁贝雷梁进行逐榀横向拖拉横移出梁体投影范围,然后将移出梁体范围外的贝雷梁采用汽车吊吊离。贝雷梁横移时,必须按照事先约定幅度、频率同步进行,由信号员统一指挥,每横移50cm检查两边同步性,必要时可在托梁上画出刻度,随时校正两边横移的同步性。跨路段贝雷梁根据道路通行需求,可分段拆除吊放至地面解体;非跨路段贝雷梁可分段或整孔拆除吊放至地面解体。

(4)贝雷梁拆除后进行横向托梁工字钢拆除。将工字钢焊接点割开,在梁面安装卷扬机或手拉葫芦将工字钢吊离柱顶,在缆风绳辅助下缓慢下放至地面,然后再用卷扬机或手拉葫芦将工字钢拉出梁体范围外,最后采用汽车吊吊离至存放位置。

(5)钢管立柱拆除前先将联系槽钢逐跨拆除,并用手拉葫芦将待拆除的钢管立柱临时稳固,再将底部焊缝割开(或将连接螺栓松开),用手拉葫芦逐步将钢管立柱放倒,然后再用卷扬机或手拉葫芦将钢管拉出梁体范围,最后采用汽车吊吊离至存放位置。

3  结 语

通过梁柱式支架施工技术在大跨度现浇梁施工中的应用,保证既有道路通行的情况下安全保质的完成了大跨度现浇连续梁浇筑施工,减少断道施工带来的经济损失和不利社会影响,取得了不错的效益,对大跨度现浇连续梁施工具有借鉴意义和推广价值。

参考文献

[1] 贺小平.钢管贝雷梁组合满堂盘扣支架法在现浇连续箱梁中的应用[J].交通建设与管理,2024,61(03):79-81.

[2] 段伟.现浇梁钢管桩+贝雷梁落地式支架设计与施工探析[J].中国标准化.2017,60(08):205.

[3] 张一鹏.钢管贝雷梁组合支架在现浇梁施工中的应用[J].工程技术研究,2024,9(04):131-133.

[4] 汪涛.变截面连续箱梁跨河桥施工工艺研究与实践[J].中国水运,2024,46(23):122-124.

[5] 赵飞.大跨度连续梁贝雷梁钢管柱式支架的现浇施工技术[J].石材,2024,42(09):44-46.

作者简介:

巫德武(1991-),男,汉族,广西宁明人,工程师,学士,从事工程施工技术与管理工作。

罗贵(1982-),男,汉族,云南楚雄人,工程师,本科,从事工程施工技术与管理工作。

王朝文(1995-),男,汉族,贵州遵义人,工程师,学士,从事工程施工技术与管理工作。