秦嘉
中铁开发投资集团有限公司 云南昆明 650000
摘要：山区地形复杂，地势起伏较大，单一的满堂式支架不能满足高速公路施工需要。本文以在建的贵州威宁至围仗（黔滇界）高速公路金斗互通A匝道大桥现浇箱梁为例，介绍跨越河沟、陡坡等地形，采用钢管柱+箱型牛腿+贝雷梁组合方式搭设无基础支架体系的施工工艺及控制要点，为山区高速公路现浇箱梁支架体系施工提供参考。
关键词：山区；高速公路；现浇箱梁；无基础支架
一、工程概况
1.1设计概况
金斗互通A匝道大桥（AK0+076.400～AK0+338.400）全长262m，设计采用4×20m（预应力现浇箱梁）+1×26m（预应力现浇箱梁）+3×18m（钢筋混凝土现浇箱梁）+1×40m（简支T梁）+1×50m（钢箱梁）。下部结构采用直径为1.8m或1.6m的双柱式、三柱式及四柱式圆形排架墩，基础采用单排桩。
上部结构第一联为4×20m预应力现浇箱梁，单箱4室箱梁高 140cm，采用直腹板形式。箱梁断面构造如图1所示。第二联为1×26m预应力现浇箱梁，单箱5室箱梁高160cm；第三联为3×18m钢筋混凝土现浇箱梁，单箱4室箱梁高160cm，均采用直腹板形式。
图1 第一联箱梁断面构造图
1.2地形地貌
项目区域位于云贵高原乌蒙山脉北段，地势起伏较大，属于溶蚀型中山地貌。桥位位于金斗泥石流沟谷及两侧斜坡，地面高程介于1882～1920m，局部起伏较大，场区覆盖层较厚，地表径流主要为金斗河，水量丰富。
1.3地质条件及不良地质
互通立交区桥梁地质覆盖层为洞穴堆积层，泥石流堆积层（包含粉质黏土、角砾土、碎石土），厚度3～50m，场区内主要不良地质为岩溶、泥石流、顺层，特殊岩土为松软土。
二、主要施工方法
22.1支架型式选择
由于桥位区域地形纵坡、横坡较陡，地表主要为堆积层且跨越河流，采用常规的满堂式支架需要进行大量开挖回填、换填作业，工程量较大，安全风险高；现场采取无基础支架体系进行现浇箱梁施工。无基础支架体系分为两种，一种为无调型支架体系，适用于纵坡为平坡的现浇箱梁施工，包括φ180mm钢棒，型钢牛腿、楔形块、主分配梁、贝雷梁、次分配梁。该支架体系如图2、图3所示；一种为有调型支架体系，适用于纵坡较大或梁体等高且底部设置横坡的现浇箱梁施工，包括φ180mm钢棒，型钢牛腿、主分配梁、贝雷梁、次分配梁、调型支架；该支架体系如图4所示。
.png)
2.2总体施工方案
无基础支架体系采用钢管柱+箱型牛腿+贝雷梁组合支架。在桥台处利用承台作为支架基础，设置Φ351×8mm钢管柱，并用Φ245×12mm无缝钢管进行连接；当单孔净跨径超过20米时，则在贝雷梁端头下方设置钢管柱临时支墩，临时支墩采用砼基础，基底承载力应≥240Kpa，钢管柱采用Φ630×8mm钢管桩，连接系采用φ245×12mm无缝钢管；钢管立柱上设主分配梁、贝雷梁、次分配梁等构件。
桥墩施工时预埋钢座并预留穿心孔，安装Φ180mm穿心钢棒和箱型牛腿作为支架基础。当现浇箱梁纵坡为平坡时，在牛腿上设置钢制楔形块作为卸落装置，其上设贝雷梁作为现浇支架受力结构，贝雷梁上布置间距为60cm的工12型钢作分配梁。现浇箱梁纵坡较大或梁体等高且底部设置横坡时，不设置楔形块，牛腿上直接设贝雷梁作为现浇支架受力结构，贝雷梁上布置工12型钢作次分配梁，次分配梁上搭设碗扣式调型支架，通过安装调节顶托实现现浇箱梁各种线型及拱度的精确调整，立柱间距为60×60cm；扫地杆距离次分配梁顶面高度不应超过40cm；每道竖向剪刀撑应连续设置，剪刀撑的宽度为6～9m。
箱梁模板采用竹胶板组合模板，箱梁梁体竖向分两次浇筑。
现浇箱梁施工过程中的荷载传递路径为：模板系统→调型支架（如有）→次分配梁→贝雷梁→主分配梁→楔形块（如有）→牛腿→钢棒→主体结构墩台→基础。
2.3材料选择
穿心钢棒采用Φ180mm 的40GrMnTi合金结构钢棒。弹性模量E=206000MPa，剪变模量G=79000 MPa，质量密度7850KG/m3，屈服强度785MPa，抗拉、压、弯强度设计值980 MPa，抗剪强度设计值125 MPa。
牛腿为Q235B材质的钢板焊接成箱型构件，与钢棒传力部位采用双层钢板加厚处理；焊缝采用单面坡口焊，不具备坡口焊的构件采用角焊缝连接，焊脚尺寸≥10mm；牛腿结构图如图5所示。
.png)
楔形块采用厚度20mm的 Q235B钢板焊接成型，双面焊缝为角焊缝，焊高=10mm；楔形块连接螺栓采用M27高强度螺栓。楔形块构造如图8所示。
.png)
图8 楔形块构造图
贝雷梁采用Q235B材质的3m标准型贝雷梁及1.5m、0.75m两种异形贝雷梁，通过异形贝雷梁配合型钢牛腿，可满足牛腿荷载范围内的任意跨径结构。桥台处钢管柱采用Φ351×8mm钢管桩，墩间临时支墩采用Φ630×8mm钢管桩，连接系采用Φ245×12mm无缝钢管。
钢管立柱上方主分配梁采用工56b型钢，牛腿上方主分配梁采用HN700×300型钢；次分配梁根据荷载情况选用工12型钢；调型支架采用通用碗扣式支架，直径48mm，壁厚3.5mm。
2.4施工工艺
钢座预埋→穿心钢棒安装→牛腿安装→标高调整→楔形块安装（如有）→主分配梁吊装→贝雷梁拼装及吊装→安装次分配梁→安装调型支架（如有）→铺设方木→安装支座→安装底模及侧模→预压→预拱度调整→主体结构施工→落架
三、施工控制要点
33.1支架设计要点
作为安全控制源头，支架的整体设计和受力分析、各结构物的设计及受力分析直接关系到结构总体安全以及施工安全。支架的设计可以委托专业机构进行设计，施工单位应对支架的整体强度、刚度以及稳定性等进行内部核算和评审，然后由具有相应资质的机构或专家进行校核，经过多重把关，以此来保证支架设计的合理性和可行性，避免设计错误造成事故。
3.2钢座安装要点
钢座下方埋设三层间距50mm的尺寸为420×280mm，规格为50×50mm的钢筋网片，钢筋采用Φ12螺纹钢。钢座安装距离墩台混凝土边缘25mm。钢座及预留孔的标高应根据箱梁梁底设计标高，底模高度，调型支架、贝雷梁和分配梁高度等参数进行计算，并预留一定高度作为调节。采用调型支架的无基础支架体系，可不在牛腿上安装楔形块，直接使用调型支架上的调节顶托进行标高调节和落架。
钢座预埋必须按方案给定位置安装并固定牢靠，避免造成钢棒支撑点内移而使附加弯矩增大；钢座下方因设置有钢筋网片，应加强该部位的砼振捣，避免砼不密实造成支撑点砼碎裂引发支架失稳。
3.3牛腿及钢棒安装要点
牛腿和钢棒是无基础支架体系的受力关键，其结构的加工质量是保证整个支架体系稳定性的关键，因此，必须委托专业厂家加工制作，并做好成品质量验收。
钢棒穿过牛腿安装后，应用钢制螺帽将钢棒两端锁紧，牛腿安装应与墩台面密贴，并保持牛腿呈水平状态，保证其实际受力状态与理论计算一致。牛腿安装到位后，应对牛腿的标高进行测量复核，每孔支架牛腿顶部标高应确保在同一水平面上。
3.4钢管支架安装要点
基础混凝土施工完成后安装钢管立柱，并进行位置、竖直度和标高复核，满足要求后再进行连接系施工。钢管立柱顶部按要求安装加劲板并与主分配梁焊接成整体，然后安装楔块（如有），计算标高并对楔块进行相应的抄垫。
钢管加工精度控制在±3mm内，钢管安装的中心距必须控制在间距2000±10mm内，每根必须垂直于地面，倾斜度控制在0.3%以内；钢管底部接触面必须平整密实，如不密实必须采用钢板和C40细石砼填实；工字钢与钢管顶部钢板间有空隙时采用200mm×500mm钢板支垫且焊在工字钢与钢管顶部钢板之间，采用50mm间断焊接牢固。
3.5贝雷梁及次分配梁安装要点
贝雷梁应根据箱梁结构及设计重量、施工荷载综合计算和布置，以本桥为例，箱梁箱室下贝雷梁间距为90cm，腹板及中隔板下贝雷梁加密布置，间距为45cm。单片贝雷梁应在地面拼接完毕；贝雷梁吊装前应在两侧主分配梁上按方案规定的间距，标记出每组贝雷梁的准确位置，人工辅助吊车准确就位。单片贝雷梁安装后，采取U型扣与主分配梁临时固定；多片贝雷梁安装后，应用横向连接桁架进行连接，桁架按“梅花形”布置，确保贝雷梁片形成整体，保证施工安全。支撑调型支架的次分配梁应安装在贝雷梁节点位置。
3.6支架预压要点
由于支架在安装过程中，杆件与杆件之间，杆件与方木以及方木与模板之间有一定的间隙，在荷载作用下，除弹性变形外还将产生部分非弹性变形，所以需对支架进行等效预加载来消除非弹性变形，同时测量出弹性变形[1]。
根据现场实际施工条件，预压采用砂袋模拟支架的实际受力情况并按设计荷载的1.2倍对其进行加载预压。预压采用分节段整体预压。支架预压前，沿桥梁纵向每一跨箱梁的1/4跨、2/4跨、3/4跨支架顶部与底部设置沉降观测点，注记上桩号；每个横断面上布设5个观测点，并用红油漆标记。测量预压前支架顶观测点高程，记入台帐，然后进行预压。模拟荷载加设完毕后，由专业测量人员采用精密水准仪每天定时对沉降观测点进行周期性观测，测量过程中，必须定人、定时、定点、定仪器，当连续两次读数不变时计算沉降量，24小时后方可进行下阶段的加载预压，连续三天以上沉降量均为零后，通知监理工程师核实。在确认支架稳定后由监理工程师通知卸载，卸载完毕由监理工程师与施工单位测量人员共同测量观测点高程，计算回弹量并记录，根据观测成果计算箱底、箱顶实际控制高程。
3.7支架拆除要点
支架拆除必须在主体结构强度达到设计要求或规范规定，且预应力（如有）施加完成之后方可进行，其施工顺序与安装顺序基本相反。落架原则为对称、少量、多次、逐渐完成；每孔从梁跨中间向两端均匀落架，每次卸落值为0.5cm，直至底模与梁底分开。每孔支架落架时，在梁顶板设观测点（支座、1/4L、1/2L处左右各2点），落架前，对观测点进行一次全面的观测，落架时每次卸落后，观测相应及有关测点变化情况，一孔落架完成后，对观测点作一次全面观测，确定桥梁线型。拆除支架时，自上而下从梁跨中向两端均匀拆除，拆除不得死拧硬撬，拆下扣件和杆件不得随地乱抛，并进行整修，集中堆放，转移到下联拼装[2]。
施工顺序：调型支架卸落→模板拆除→调型支架拆除→贝雷梁及分配梁拆除→牛腿及钢棒拆除→孔洞封堵。
3.8其他控制要点
（1）现浇箱梁施工方案应按照危险性较大的分部分项工程安全管理规定进行审批和专家论证，并进行技术和安全交底；现场施工严格执行技术交底要求、高空作业及起重吊装作业安全规定。
（2）严格把好验收关，支架体系各结构物进场前，应严格按照设计图纸对尺寸、规格、材质和质量进行验收，各类支架杆件应平直，无严重变形、破损、裂纹或严重锈蚀；支撑杆件的直径、壁厚等符合方案设计要求。
（3）加强对支架和基础的检查，支架搭设完成对碗扣支架重点检查：保证架体横杆和剪刀撑等设置完善，墩间临时支墩基础承载力满足设计要求和无不均匀沉降，立杆底座与基础面的接触无松动或悬空；立杆碗扣可靠锁紧；立杆联结销安装到位、斜杆扣接点符合要求和扣件拧紧程度[3]。支架搭设完成后，项目总工程师组织工程技术、安全、物资和施工人员对整个架体结构进行全面的检查和验收，及时解决存在的结构缺陷[4]。
（4）堆载预压及砼浇筑过程中，安排专人加强对支架、模板的检查，发现问题及时处置。
四、结束语
支架现浇是目前工程建设中不可或缺的施工方法，针对山区高速公路的复杂地形，无基础支架体系通过贵州威围高速公路的实际应用，很好的解决了跨越河道，地势起伏大，变截面、变坡，环水保等问题，减少了一次性材料消耗量和基础处理工作量，简化支架安拆工作，降低支架安全风险，体现出适用性强、经济合理、有效降低施工成本，缩短施工工期，提高施工安全性等特点，取得了良好的社会及经济效益，具有广泛的应用价值。
参考文献
[1]沈阳. 贵阳北二环偏坡大桥主桥连续刚构0段施工技术[D]. 科技资讯, 2013.
[2]任伟. 现浇连续箱梁满堂支架法施工工艺[D]. 中华建设, 2013.
[3]刘平. 浅谈公路桥梁碗扣式满堂支架施工控制措施[D]. 科技风, 2011.
[4]岑杰 李剑虹. 桥拱梁现浇支模架体系施工技术研究[D]. 宁波市市政设施景观建设有限公司, 2014.