山区超大规模现浇箱梁高落差支架施工技术应用

２０１９年１１月

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７４￣６３４１.２０１９.０６.０１２

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＶｏｃａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

黑龙江生态工程职业学院学报

Ｖｏｌ.３２Ｎｏ.６

Ｎｏｖ.２０１９

山区超大规模现浇箱梁高落差支架施工技术应用

陈宽　陈烈发　邓安波　陈建光　付皓　刘帮

(中建四局贵州投资建设有限公司ꎬ贵州贵阳５５００８１)

　　摘　要:贵州山区高速公路互联互通形式复杂ꎬ规模庞大ꎮ互通布设处地形地多处于沟壑纵横的山峦之间ꎬ箱梁现浇高落差支架施工技术对互通桥梁施工质量、安全、线型起着至关重要得作用ꎮ基于此ꎬ以贵州某高速互通区现浇箱梁施工为背景ꎬ对超大规模现浇箱梁支架施工技术进行研究ꎬ为贵州山区超大规模现浇箱梁高落差施工提供参考ꎮ

关键词:超大规模ꎻ高落差支架ꎻ现浇箱梁ꎻ支架施工ꎻ山区

中图分类号:ＴＵ７４　　　文献标识码:Ａ　　　文章编号:１６７４￣６３４１(２０１９)０６￣００３９￣０３

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈＤｒｏｐＣａｓｔｉｎｇＢｅａｍＨｉｇｈＤｒｏｐＢｒａｃｋｅｔＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｏｕｎｔａｉｎＡｒｅａ

(ＣｈｉｎａＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＦｏｕｒｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎＧｕｉｚｈｏｕＩｎｖｅｓｔｍｅｎｔＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏ.ꎬＬｔｄ.Ｇｕｉｙａｎｇ５５００８１ꎬＣｈｉｎａ)

ＣＨＥＮＫｕａｎꎬＣＨＥＮＬｉｅ－ＦａꎬＤＥＮＧＡｎ－ｂｏꎬＣＨＥＮＪｉａｎ－ｇｕａｎｇꎬＦＵＨａｏꎬＬＩＵＢａｎｇ

ｔｈｅｓｃａｌｅｉｓｈｕｇｅ.Ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙａｎｄｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｔｗｉｎｅｄｌａｙｏｕｔｏｒｔｈｅｒｉｄｇｅｓａｎｄｒｉｄｇｅｓꎬｔｈｅｃｏｎ￣ｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｈｉｇｈ－ｄｒａｇｓｕｐｐｏｒｔｏｆｔｈｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙꎬｓａｆｅｔｙａｎｄｌｉｎｅｔｙｐｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂｒｉｄｇｅ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｉｎａｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｉｎｔｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｉｎＧｕｉｚｈｏｕꎬｓｔｕｄｙｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｓｕｐｅｒｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｓｕｐｐｏｒｔꎬａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａ－ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｃａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒｈｅｉｇｈｔｄｒｏｐｉｎＧｕｉｚｈｏｕｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａ.ｅａ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｓｕｐｅｒｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅꎻＨｉｇｈｄｒｏｐｂｒａｃｋｅｔꎻＣａｓｔ－ｉｎ－ｐｌａｃｅｂｏｘｇｉｒｄｅｒꎻＳｕｐｐｏｒｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎꎻＭｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒ￣

Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｅｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅｌｅａｐꎬｔｈｅｆｏｒｍｏｆｈｉｇｈｗａｙｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｉｎＧｕｉｚｈｏｕｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓａｒｅａｓｉｓｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄ

１　工程概况

合水互通范围内桥梁结构主要包括３座主线桥、６座匝

道桥ꎬ共计２６４４.５ｍꎬ其中:合水互通１号大桥左幅桥长９０６ｍꎬ右幅桥长９００ｍꎬ最大跨４０ｍꎬ桥高４０.８ｍꎻ合水互通２号大桥左幅桥长３７３ｍꎬ右幅桥长３７０ｍꎬ最大跨３０ｍꎬ桥高３３.５合水互通Ａ－Ｅ匝道桥桥长合计９７４.５ｍꎬ最大跨３０.５ｍꎬ桥高浇箱梁桥采用支架现浇法施工ꎮ[１]

ｍꎻ合水互通３号大桥桥长２２１ｍꎬ最大跨３０ｍꎬ桥高３５.８ｍꎻ３３.７ｍꎮ互通区桥梁宽度８.２－１０.５８ｍ不等宽设计ꎬ变宽现２　方案工艺２.１　工艺流程

２.２　施工方法

图１　合水互通平面图

２.２.１　施工准备

由于互通区桥高在０－４０.８ｍ之间ꎬ支架搭设若采用满

在顺桥向桥墩两侧外沿３ｍ处设置纵向６０×６０ｃｍ排水沟ꎬ在横桥向距离钢支墩基础１ｍ处设置横向３０×３０ｃｍ排水沟ꎬ引流至低洼处排出ꎮ施工用电每跨间架设一个二级配电箱ꎬ电线路线沿线架空布设ꎬ符合离工现场临时用电操作规程要求ꎮ利用全站仪根据设计图纸测设出排架墩的中心轴线点ꎬ并打出控制点ꎮ依据基准控制桩位置ꎬ放出箱梁中心点及纵向轴线控制桩ꎮ按每跨等间距布设钢管桩ꎬ推算出钢管桩中心桩位ꎮ

堂支架则工程量大ꎬ支架搭设复杂ꎬ支架搭设节点多ꎬ风险极高ꎮ

　　收稿日期:２０１９￣０９￣０４研究方向:市政公路桥梁ꎮ

第一作者简介:陈宽(１９９１—)ꎬ男ꎬ贵州贵阳人ꎬ工程师ꎮ

—３９—

２.２.２　支架施工

(１)支架高度大于３０ｍ时ꎬ支架基础采用Ｃ３０条形基础ꎬ尺寸为１.８ｍ(宽)×０.６ｍ(高)ꎬ基础垫层尺寸为２.２ｍ(宽)×０.２ｍ(高)ꎮ长度根据现场实际确定ꎬ但必须超出钢管立柱边缘１ｍꎬ基础底布置直径为１６ｍｍ的钢筋ꎬ纵、横向间距为２０ｃｍꎬ支架基础施工大样图如图４所示ꎮ基础顶面与立柱钢管交界处ꎬ设构造预埋钢板ꎬ板厚１２ｍｍꎬ尺寸为９０ｃｍ×９０ｃｍꎬ钢板通过４根Φ２０构造锚筋连接于基础混凝１２ｍｍ厚的钢板焊缝固结在预埋钢板上ꎬ由此实现立柱与基础的可靠连接ꎮ

(２)支架高度１６ｍ－３０ｍ时ꎬ支架基础采用Ｃ３０混凝土条形基础ꎬ尺寸为１.３ｍ(宽)×０.６ｍ(高)ꎬ基础垫层尺寸为出钢管立柱边缘１ｍꎬ基础底布置直径为１６ｍｍ的钢筋ꎬ纵、横向间距为２０ｃｍꎬ支架基础施工大样图如图５所示ꎮ基础顶面与立柱钢管交界处ꎬ设构造预埋钢板ꎬ板厚１２ｍｍꎬ尺寸为７０ｃｍ×７０ｃｍꎬ钢板通过４根Φ２０构造锚筋连接于基础混

图２　合水互通支架施工流程图

１２ｍｍ厚的三角钢板焊缝固结在预埋钢板上ꎬ由此实现立柱与基础的可靠连接ꎮ

(３)支架高度小于１６ｍ时ꎬ支架基础采用Ｃ３０混凝土满凝土ꎬ钢筋锚入混凝土长度为４０ｃｍꎮ钢管通过厚度为８块土ꎬ钢筋锚入混凝土长度为４０ｃｍꎮ钢管通过厚度为８块

１.７ｍ(宽)×０.２ｍ(高)ꎮ长度根据现场实际确定ꎬ但必须超

铺ꎬ厚度为１５ｃｍꎮ长度根据现场实际确定ꎬ但必须超出钢管立柱边缘０.５ｍꎻ基础开挖完成后ꎬ需进行地基承载力试验ꎬ承载力不小于０.１５ＭＰａꎮ由于钢管立柱间距为２ｍꎬ间距比较密ꎬ基础顶面与立柱钢管交界处不设置构造预埋钢板ꎮ

图３　场地排水施工大样图

图４　支架基础及柱脚预埋件施工大样图(ａ)

图５　支架基础及柱脚预埋件施工大样图(ｂ)

２.２.３　支架组合结构

(１)高度大于３０ｍ组合式支架下部结构由Ｃ３０条形基础、Φ６３０×１０ｍｍ钢管立柱、组合横梁双拼Ｉ５６ｂ工字钢组成ꎻ组合式支架上部结构由１.５ｍ×３.０ｍ贝雷片、Ｉ３２ｂ工字钢横梁、Φ６０×３.２ｍｍ盘扣支架、Ｉ１４工字钢、１０ｃｍ×１０ｃｍ方木、

(２)高度１６－３０ｍ组合式支架下部结构由Ｃ３０条形基础、Φ６３０×１０ｍｍ钢管立柱、组合横梁双拼Ｉ４０ｂ工字钢组成ꎻ组合式支架上部结构由１.５ｍ×３.０ｍ贝雷片、Ｉ３２ｂ工字钢横梁、Φ６０×３.２ｍｍ盘扣支架、Ｉ１４工字钢、１０ｃｍ×１０ｃｍ方木、

(３)高度１６ｍ以下组合式支架结构由Ｃ３０满铺基础、

１５ｍｍ竹交板底膜组成ꎮ

１５ｍｍ竹交板底膜组成ꎮ

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图６　支架搭设案例立面图

Φ１５９×５ｍｍ钢管立柱、沙箱、Ｉ３２ｂ工字钢横梁、１４ｃｍ×１４ｃｍ２.３　操作要求

方木、１５ｍｍ竹交板底膜组成ꎮ

条形基础开挖完成后ꎬ需进行地基承载力试验ꎮ基础底支架高度大于３０ｍ时ꎬ换填深度不小于１.５ｍꎬ换填底

部地基为相对较软的土层时ꎬ地基应作换填处理ꎮ

宽度不小于５.２ｍꎬ顶宽不小于２.２ｍꎬ分层厚度为５０ｃｍꎮ支架高度为１６－３０ｍ时ꎬ换填深度不小于１.５ｍꎬ换填底宽度不小于４.７ｍꎬ顶宽不小于１.７ｍꎬ分层厚度为５０ｃｍꎮ换填料分层碾压ꎬ沉降差不大于２ｍｍꎬ换填材料采用片石ꎮ满足承　　

外径Φ(ｍｍ)

６０

壁厚ｔ(ｍｍ)

３.２

截面积Ａ(ｃｍ２)

５.７１

载力不小于０.３５ＭＰａ要求ꎮ支架高度小于１６ｍ时ꎬ满足承载力不小于０.１５ＭＰａ要求ꎮ３　计算分析

３.１　高度大于３０ｍ组合体系支架计算３.１.１　组合体系支架计算

组合体系支架计算包括梁底模竹胶合模板验算、次楞１０ｃｍ×１０ｃｍ方木验算、主楞Ｉ１４工字钢验算、盘扣支架强度及稳定性验算、立杆强度及稳定验算、贝雷梁上Ｉ３２ｂ/Ｉ１４工字钢验算、盘扣节点连接盘的抗剪承载力计算、满堂支架整体抗倾覆验算等细部验算ꎮ各细部验算均基于材料力学理论ꎬ本处仅对立杆强度和稳定性作简要说明ꎮ[２]

(１)立杆强度验算ꎮ

模板支撑架宜保证架体在竖向荷载作用下立杆处于轴心受压受力状态ꎬ[３]单根立杆轴力设计值不宜大于３０ＫＮꎮ

验算公式:Ｎ＝１.２ＮＧＫ＋０.９×１.４(ＮＱＫ＋ＮＷＫ)考虑风荷载立杆设置:按照９０ｃｍ×９０ｃｍ布置ꎬ腹板、中横隔板及端横隔板处加密至６０ｃｍꎮ钢管截面特性如下表:截面惯性矩Ｉ(ｃｍ４)

２３.０９

截面模量Ｗ(ｃｍ３)

７.７０

回转半径ｉ(ｃｍ)

２.０１

　　经计算立杆实际承受荷载:Ｎ＝２４.８１１ＫＮ<[Ｎ]＝３０ＫＮ

验算通过ꎬ立杆强度满足要求ꎮ(２)立杆稳定性验算ꎮ验算公式:Ｎ/ψＡ≤ｆ

３２８.７７<３５０ＫＰａ满足ꎮ

如不满足ꎬ需进行片石换填ꎮ

长细比λ＝ｌ０/ｉ＝２.８８８×１０００/２０.１＝１４３.６５７得轴心受压构件稳定系数ψ＝０.４７６[３]

２０５Ｎ/ｍｍ２

Ｎ/ψ＝２１.５９×１０３/(０.４７６×５７１)＝７９.４３Ｎ/ｍｍ２<验算通过ꎬ立杆稳定性满足要求ꎮΦ６３０×１０ｍｍ钢管桩受力验算ꎮ

层基底尺寸为５.２ｍ×２３ｍꎬ基础埋置深度为０ꎮ立杆荷载通过混凝土垫层ꎬ应力按照４５°角传递ꎮ

碎石底基层应力计算公式[４]:

σＨ＝ａｂσ/(ａｂ＋(ａ＋ｂ＋４/３×ｈｓ×ｔａｎφ)＋γｓｈｓ＝

换填片石垫层容重为１８ＫＮ/ｍ２ꎬ高度为１.５ｍꎬ片石面

３.１.２　钢管桩计算

３.２　高度１６－３０ｍ、小于１６ｍ组合体系支架计算４　结论

计算同３.１ꎮ

２２２.４０３ＫＰａꎮ

主车道下每排钢管桩数量:４根ꎻ钢管立杆计算长度(４ｍ一道横撑ꎬ保守起见取６ｍ)ꎬ钢管壁厚１０ｍｍꎻ轴心受压杆件稳定系数ψ＝０.９２７ꎻ钢管桩承载力:Ｎ＝１２８２.３６３ＫＮꎻ钢管桩抗压强度ｐ＝８２.０３２Ｎ/ｍｍ２<ｆｍ＝２０５Ｎ/ｍｍ２ꎮ验算通过ꎬ钢管桩抗压强度满足要求ꎮ＝２０５Ｎ/ｍｍ２

钢管桩稳定强度＝Ｎ/ψＡ＋Ｍｗ/ｙｘＷ＝１０３.５００Ｎ/ｍｍ２<ｆｍ验算通过ꎬ钢管桩稳定强度满足要求ꎮ[２]

对于互通布设处地形地貌处于沟壑纵横的山峦之间ꎬ箱

梁现浇支架落差大的情况ꎬ施工时采用三级支架控制ꎬ分别以１６ｍ、３０ｍ为界限划分ꎬ可将山区高落差支架施工简化ꎬ保证施工质量ꎬ降低施工难度ꎮ山区超大规模现浇箱梁高落差支架施工ꎬ采用三级支架控制ꎬ在支架强度、刚度、稳定性方面分级控制ꎬ可有效实现现浇桥梁质量、安全、线型等控制ꎮ参考文献:

[１]招商局重庆交通科研设计院有限公司.合水互通两阶段

施工设计图(第六册)[Ｚ].２０１７.

[２]俞茂宏.材料力学[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２０１５.[３]中华人民共和国住房和城乡建设部.ＪＧＪ２３１－２０１０.建筑施

工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[Ｍ].北京:中国建筑工业出版社ꎬ２０１０.

[４]张俊义ꎬ等.桥梁施工百问(第２版)[Ｍ].北京:人民交通

出版社ꎬ２０１１.

责任编辑:富春凯

３.１.３　基础计算３５０ＫＰａꎮ

根据本工程实际的地勘数据ꎬ钢管桩基础根据实际情况

考虑将开挖至砂质粘土层或岩层ꎬ地基承载力要求不小于

地基承载力验算ꎮ

最宽跨为２１.５３ｍꎬ按照４ｍ间距布置钢管柱ꎬ单排布置

６根钢管ꎬ单排钢管荷载总和为垫层为２３ｍ×２.２ｍ×０.２ｍꎮ

８００６.３０４ｋＮꎬ混凝土条形基础尺寸为２２ｍ×１.８ｍ×０.６ｍꎬ

混凝土基础底面的平均压应力:σ＝Ｎ/Ａ＋ΣＭ/Ｗ＝

∑Ｎ

＝１３３４.３８４×６＝

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