浅谈客运专线分段支架现浇连续箱梁施工技术

时间：2024-07-28

李学意

（中铁三局集团第六工程有限公司山西晋中 030600）

李学意

（中铁三局集团第六工程有限公司山西晋中 030600）

石武客专某特大桥跨省道一联32+48+32连续箱梁采用支架分段现浇工艺，大大节约项目建设周期，分段现浇工艺一次所需混凝土方量相对较少，降低施工风险，实现了安全，快速，优质完成连续梁施工，可为类似工程施工提供经验借鉴。

连续箱梁；支架法；分段现浇；施工

1.引言

我国铁路客运专线双线整孔连续箱梁大多采用现浇施工，鉴于体积大、钢筋含量高，预应力体系复杂，多采用悬臂分段浇筑法；在场地条件许可时，采用满堂支架法是经济、快速的一种施工方法，但缺点是一次投入大，一次性施工强度大；支架法分段浇筑是在这两种方法的基础上衍生出来的。

2.工程概况

石武客专某特大桥一联 32+48+32连续箱梁斜跨 S303省道，跨越处净高为9.7m，斜交角度为105°39 54"，省道路面宽9m。全联为三向预应力混凝土结构箱梁，梁体为斜腹板、变高度、变截面结构，箱梁顶面宽12m，底面宽5.0～5.5m，标准断面梁高3.078m，主跨墩顶梁高4.078m，梁底下缘按二次抛物线设置。全联在端支点、中跨跨中及中支点处共设5道横隔板。该处连续梁原设计为悬臂浇筑法施工，因考虑桥下行车净空及工期影响，经设计变更为支架现浇施工。

3.工程控制要点

3.1 跨越省道处梁式支架的设计与纵横向分配梁的布置计算;

3.2 支架法支撑部位地基承载力的安全性的检测及处理方案确定;

3.3 支架体系预压后线形调整控制和分段浇筑后张拉、接缝处理，保证梁体施工完成后外观质量;

3.4 在不干扰正常行车的条件下施工，跨越省道处安全防护及现场安全管理。

4.工艺概述

在充分考虑施工现场情况，跨省道两侧及路面中间利用既有公路做基础，立模浇筑钢筋混凝土基础，然后支立钢管桩做立柱、管顶纵横向用工字钢做支撑梁体荷载的“梁式支架”方法外，其余均采用满堂红碗扣支架现浇施工。全联分段成主墩处2个29.7m第一现浇段a，边墩处2个16.4m第一现浇b，跨中处1个15.3m第一现浇c，2个边跨和2个中跨长度均为1.5m合拢段。通过“梁式支架”方法既可保障交通正常通行，最大限度的降低对周围环境的影响，同时又减少征用耕地做便道使用，缩小成本投入。全联支架及外模一次安装成型后只需安装底腹板钢筋内模即可浇筑混凝土，大大节约项目建设周期，分段现浇工艺一次所需混凝土方量相对较少，降低施工风险，较好的控制施工质量。

5.施工方法及操作要点

5.1 施工准备

5.1.1 对承台基坑采用二八灰土换填。

5.1.2 对既有省路进行测量，计算钢管桩位置及数量。

5.1.3 对钢管柱、碗扣支架、模板进行进场检查。

5.1.4 对各种梁体施工所需地材、钢筋、钢绞线等进行检测。

5.1.5 完成泵送混凝土配合比。

5.2 地基处理方案

满堂支架法部分表层地基土以粘土、粉质粘土为主，地基承载力120KPa。为保证全联（除跨路处）地基的整体性，在对原地面土进行挖除后用压路机进行碾压，承载力经过试验检测在200KPa以上，然后分两层换填三七灰土50cm，压实后在其顶面浇筑15cm厚的C25混凝土。支架范围以外50cm，挖纵向排水沟（50cm ×50cm）做好地基排水。对于承台施工的基坑，分层回填，分层厚度不大于20cm，小型冲击夯实机械分层夯实回填至顶面，压实度不小于90% 。

跨线处两侧及省道路面中间采用梁式支架搭设M门洞，支架立于截面尺寸为1.0m×1.0m，高0.6 m混凝土底座上。为了较少对路面的破坏，混凝土底座与沥青路面之间铺垫一层油毛毡。

5.3 支架搭设

5.3.1 梁式支架搭设

跨线处两侧及省道路面中间M门洞采用外径为529mm、壁厚10mm、长为5.05m的螺旋钢管做立柱。每根立柱底部钢板与钢筋混凝土底座预埋2cm厚钢板焊接，管柱顶部横向采用2根对扣I32a型工字钢做横梁，纵向采用I32a做横跨结构。门洞纵向荷载总长11.4m，门洞基础内侧净间距4.21m，门洞基础中心间距5.21m，门洞高5.95m，门洞与支架斜交75度。施工时先检查并找平预埋钢板，在钢板顶面用墨线弹出立柱外轮廓线；用吊车吊着立柱缓缓落到轮廓线处，焊接对称的两点，检查立柱垂直度并调整到满足要求时止，然后四点焊接固定，最后与预埋钢板单面满焊。横向柱间采用Φ200mm壁厚6mm的钢管做剪力撑，剪力撑与立柱间焊接固定，加强梁式支架横向稳定。在纵梁上铺设10×15cm方木，在方木上支立带顶托的碗扣式脚手架。

5.3.2 满堂支架搭设

在混凝土垫层上支立外径4.8cm,壁厚3.5mm的碗扣式脚手架。支架搭设在腹板处横向间距0.6m,纵向间距0.6m,步距1.2m;中间空心梁段处横向间距0.9m、纵向间距0.6m,步距1.2m;两侧翼缘板处横向间距0.9m、纵向间距0.6m,步距1.2m。

剪刀撑斜杆采用扣件式钢管。斜杆与地面夹角为45～60度并成对交叉布置。斜撑与相交的立杆采用活动扣件相连接。斜杆布置在支架的四个侧面，纵横向每隔3～4m布置一排。

5.3.3 刚性过渡段的设置

在分段处的支架先后两次承受混凝土的施工荷载，产生两次沉降变形，变形量的大小决定梁底错台的大小，过大的错台对梁体的线型和受力体系产生不利的影响。为了减小甚至消除这一影响，在分段处支架顶部以下三排，竖向两端各三列设置剪力撑进行了加强，经过顶压模拟，克服了分段施工造成支架变形对混凝土外观的影响。

5.4 模板安装

模板安装分两个阶段进行，预压阶段只拼装外模，预压观测完成后重新调整外模及拼装芯模。

箱梁腹板侧模上下两圆弧倒角之间采用厂制定型钢模，翼缘板外模、部分底模采用竹胶合板作面板。模板底上分配梁方木上采用截面尺寸为10cm×10cm的方木，横桥向布置间距0.3m。

5.4.1 底模拼装

底模考虑采用标准竹胶板尺寸拼装，剩余部分采用钢模补充，在有支座部分底模进行特殊处理。支架底模铺设后，测放箱梁底模中心及底模边角位置和梁体横断面定位。底模标高为设计梁底加支架变形预估量，来控制底模立模。支架预压后重新调整模板标高。

5.4.2 侧模板安装

侧模全部采用定型钢模，各圆弧部分直接成型，保证整体外观质量。侧模安装时应先使侧模吊装到位，与底模板的相对位置对准，用顶拉杆调整好侧模垂直度，并与端模联结好。侧模安装完调整其它紧固件后检查整体模板的长、宽、高尺寸及不平整度等，并做好记录。

5.5 支架静载预压

5.5.1 预压材料：用编织袋装砂对支架进行预压。预压荷载为梁体自重的120%。加载顺序与混凝土浇筑相同，即先铺设底板部分，然后分层在腹板部位上砂袋预压，根据计算腹板重量达到要求后再进行顶板部位的预压。

5.5.2 预压范围：现浇梁段全幅范围。为了缩短施工工期，采用逐孔预压的方式。

5.5.3 沉降观测：支架沉降及变形观测采用水准测量观测方法，在每一孔的端部2m处、1/2、1/4断面分别布设观测断面，每断面在底板布设3个点，左右翼缘各2个点，及每断面7个点位，在原地面同一截面位置设观测点，观测地基压缩变形量。在加卸载整个预压观测过程及时按照观测所取得的数据绘制沉降—时间曲线，并根据数据分析最终调整支架的标高，以保证梁体混凝土施工后的线形。

5.6 钢筋绑扎及预应力筋的安装

5.6.1 钢筋绑扎

钢筋工程严格按图纸施工，钢筋弯钩、焊接尺寸及接头符合规范和设计要求。在底模上按设计间距弹墨线首先绑扎底板钢筋，然后绑扎腹板钢筋，待底、腹板钢筋及预应力管道完成后，安装内模，再绑扎顶板钢筋。

5.6.2 钢绞线安装

钢绞线分为顶板束、底板束、腹板束，采用波纹管制孔，锚具锚固。施工中必须先穿束，后浇筑砼。在绑扎完成第一层底板钢筋和进行腹板钢筋绑扎时安装纵向波纹管并穿束。待底、腹板钢筋及预应力管道完成后，安装内模，再绑扎顶板钢筋及预应力管道。波纹管严格按照设计要求准确布设，每隔50cm一道的定位筋进行固定。

5.6.3 预应力钢筋安装

精轧螺纹筋在厂内按设计长度加工成型。按设计位置进行定位及加固。在精轧螺纹筋下锚处须穿设压浆三叉管，用塑料管连接至梁底模肋角处，以便压浆之用；在精轧螺纹顶部安装3mm厚钢板加工的倒台型模具预留封锚槽。

5.7 内模板安装

内模在腹板钢筋绑扎完成后进行拼装。一次性全部拼装完成，在梁底板处不封闭。内模采用竹胶板，框架定位采用方木与钢管结合。

5.8 梁体混凝土浇筑

5.8.1 砼浇筑采用汽车泵泵送，浇筑顺序采用水平分段，竖向分层方式进行。混凝土按2段a段、2段b段、1段c段顺序进行浇筑，待各段强度满足要求并张拉压浆完成后先进行边跨合龙段的施工，最后进行中跨合龙段施工。

5.8.2 混凝土浇注完成终凝后立即进行覆盖洒水养生，保证混凝土外露面始终处于湿润状态，养生期不小于14天。

5.9 预应力张拉及孔道压浆

5.9.1 预应力张拉

当箱梁砼强度达到设计强度的95%、弹性模量达到100%之后，龄期不小于7天时，就可以进行预应力束张拉。各阶段施工完成后注意张拉相应的预应力钢束，每束预应力钢束一次张拉完成，各节段预应力张拉顺序按纵向、竖向、横向顺序张拉。最后进行全联通长预应力筋张拉。

5.9.2 压浆、封锚工艺

张拉施工完成后，切除外露的钢绞线，进行封锚。封锚采用无收缩水泥砂浆封锚，封锚时必须将锚下垫板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层厚度大于15mm，封锚后24～48小时之内完成灌浆。

5.10 模板的拆除

当梁体混凝土强度达到设计强度的 60%，混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层温度与环境温度之差均不大于15℃，且能保证构件棱角完整时方可拆除内模和端模。

5.11 支架拆除

碗扣式钢管支架拆除应按顺序从跨中向支座，按照护栏→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆件由上而下，逐层拆除，纵向对称均衡卸落，所有配件一步一清，不准上下同时作业。

6.设备配置与劳动力组织

表1 分段支架现浇连续梁施工机具设备表

6.1 主要设备配备见表1。

6.2.劳动力组织

分段支架现浇连续梁人员组织见表2。

表2 分段支架现浇连续箱梁施工人员组织分工表

7.质量控制

7.1 碗扣式钢管进场时要进行壁厚等初次验收，对于损坏或弯曲的钢管挑出，集中堆放或返回厂家；安装支架前，对支架二次仔细检查，残次、损坏或弯曲的杆件不得使用。支架搭设中控制好立杆位置（±5mm）和垂直段（≤2%）是保证质量的最关键工序。在安装模板以前，对支架平面位置、顶部高程、节点联接及纵、横向稳定性进行全面检查。

7.2 在纵横木上安装箱梁底模板时，应避免竹胶板单侧悬空现象。在调节标高时，加强检查由于标高的调整易引起其它部位顶托松动。

7.3 为保证钢模与木模结合良好，在钢模加工时在结合部位焊钢带，高度低于钢模面板15mm，铺设竹胶板时直接靠在钢带上与钢模面顺接，每道缝隙之间加密封条，保证混凝土不漏浆。

7.4 混凝土拌和原材必须按规范要求进行检验。必须严格控制底板混凝土浇筑完成后的暂停时间，腹板混凝土浇筑时底板混凝土不得出项初凝。对钢筋密集的横格板处加强振捣，必要时设置混凝土捣固孔。

7.5 腹板钢索张拉应现场进行管道摩阻、锚圈口摩阻试验，以保证有效应力值。所有纵向预应力钢绞线均为两端张拉，左右对称进行。

7.6 压浆应由低处往高处进行，且压浆一般在张拉结束后2天内完成。为检验压浆效果，必要时设置带阀门的观测孔。