超高现浇钢筋混凝土箱梁模板支撑系统的关键施工技术*

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

周市立交位于昆山市快速内环的东北角，是快速内环中东环与北环交通快速转换的枢纽节点（图1）。该立交设置互通桥梁7 座，分别为被交道、A～F匝道，桥梁总长4 735.630 m，其中被交道桥长1 043.04 m，A匝道桥长667.698 m，B 匝道桥长835.943 m，C匝道桥长558.24 m，D匝道桥长228.586 m，E匝道桥长981.429 m，F匝道桥长420.694 m。

图1 周市立交平面示意

本工程周市立交B匝道5～8联， E匝道5～11联箱梁的支架搭设高度均超过20 m，最高将近30 m。由于匝道标准段箱梁宽度较窄（9 m），支架高宽比最大超过3∶1，且其又在平曲线上，施工中容易产生支架失稳，因此超高支架的底部架体尺寸必须扩大，以避免高支架搭设及箱梁施工中产生安全隐患。

2 关键施工技术

2.1 支架的形式

本工程箱梁支架采用WDJ碗扣式支架，规格为φ48 mm×3.5 mm（根据现场实际情况，计算时钢管壁厚取2.8 mm计算）。该脚手架具有接头构造合理、力学性能良好、工作安全可靠、构件轻、装拆方便等优点，同时克服了传统式普通钢管支架用材量大、零部件多、搭拆劳动强度大等缺点。该脚手架立杆轴心受力，根部有可调节支座，对箱梁支架搭设十分方便（图2）。

图2 碗扣节点构成

1）碗扣节点构成：上碗扣、下碗扣、立杆、横杆接头和上碗扣限位销。

2）碗扣架用钢管规格为φ48 mm×3.5 mm。

3）碗扣式支架用钢管应采用符合现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793—2008）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T 3092—2008）中的Q235A级普通钢管，其材质性能应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700—2006）的规定。

2.2 地基处理

1）地基处理的好坏对于确保箱梁设计线形和整体质量至关重要，为保证支架的刚度与稳定性，在搭设支架前必须对既有地基进行处理，以满足承载力要求。

2）本工程超高支架下地基处理方法基本分为2 种。

（1）第1种是现状绿化或河塘区域。该区域箱梁地基需加强处理，地基处理方法是：首先，对满堂支架下方的地基土处理需按道路土路基施工质量规范进行施工及验收，对中央分隔带部分采用车行道部分处理要求进行处理。施工前对路基进行检查，如有浮泥、淤泥，应清理出支架支承区，然后将土夯实，并在夯实的土层上铺筑厚15 cm碎石。铺筑好的碎石层应密实平整，然后立模浇筑厚15 cm素混凝土，素混凝土顶面要做到平整。箱梁地基投影范围内需做好排水工作，不得有积水现象。

（2）第2种是位于现状道路上。根据国家规范，公路一级车辆质量标准值为55 t，承载力完全满足支架搭设的地基要求，故直接搭设，基本不用地基处理。当现状道路地面不平时，用8#槽钢进行找平，部分分隔绿化带按第1种情况进行处理。

若遇到管线沟槽、承台基坑回填土及农田地基就必须进行处理，处理方法与第1种地基处理方法相同。

2.3 超高支架（≥20 m）搭设方案

周市立交B匝道5～8联，E匝道5～11联箱梁的支架搭设高度均超过20 m，最高将近30 m。根据计算，支架布置如下：

1）中、端横梁部位：在箱梁的中横梁位置单侧1.8～2.4 m范围内的立杆纵横间距设置为60 cm×60 cm；2）腹板部位：纵横间距设置为90 cm×60 cm；3）空腹部位：柱网设置为90 cm×90 cm。

经计算可知，立杆实际压弯强度194.2 MPa，小于立杆容许压弯强度205 MPa。

为防止支架失稳，消除安全隐患，故在支架高度10 m以下采用支架整体加宽，10 m以上支架搭设按照箱梁宽度两边同时逐步缩小的形式进行搭设（图3），加宽范围为箱梁投影线两侧各向外4.0 m，以此满足规范要求高宽比不大于3的要求，高宽比基本控制在2以内。

另外，考虑到因支架高度过高，荷载上去后有可能造成底部立杆扭曲变形，为确保箱梁支架稳固、安全，故在支架底部对横杆步距进行加密，由1.2 m步距加密为0.6 m。

2.4 支架预压

箱梁支架预压对地基和支架分2 次进行预压，通过预压获取支架非弹性变形数值，确保箱梁支架预拱度和沉降控制要求。

箱梁支架预压在该联支架搭设完成并通过验收以及底模铺设好后进行。预压材料采用砂袋，根据事先计算的相应部位的质量来放置压重，预压质量为1.2倍的钢筋混凝土荷载。

图3 匝道标准段箱梁支架横断面

2.4.1 加载及卸载顺序

按荷载总重的0→25%→50%→100%→50%→0%进行加载及卸载，并测得各级荷载下的测点的变形值。

2.4.2 加载方法及预压时间

预压采用沙袋，每个沙袋质量为2 t。

预压加载采用分级加载，每级为2 000 kN，按比例分配到端横梁及跨中部，采用250 kN汽车吊吊运至箱梁模板上，然后再采用人工先均匀地搬运至箱梁底模上，一直达到设计箱梁的荷载。底模上的加载不能在同一位置出现集中荷载，等前次的荷载均匀分布至模板上再继续上吊。加载过程要求做到连续性，一次性加载完成。

加载过程中每级持荷时间不小于30 min，最后一级为1 h，稳定时间为48 h，预压最后3 d的沉降值不大于3 mm，分别进行各级荷载下支架、支架梁以及地面的变形和沉降值观测。每次预压时间不小于7 d。

堆载时，项目部安排专人对支架的变形及沉降进行观测，当立杆的沉降变形较大，或者发现横杆出现变形时，立即停止加载，开始查找原因，对有问题的杆件进行更换，消除这些不利的变形因素后方可继续进行堆载。

堆载完毕后，对混凝土硬地坪进行全面检查，对出现较大沉降或裂缝的部位进行加固处理。

2.4.3 观测布点要求

观测点上下设置2 层，分别布设在地上第1道横杆和顶部（靠近木方格栅处）的支架上，纵桥向按箱梁跨中、1/4跨处和两侧端部共5 个断面进行布置，而每个断面在翼缘板两侧和箱体中部各设置上、下2 点，共6 点，即每跨共计30 个观测点。同时在支架基础上也相对应地布设观测点。

2.4.4 观测方法和频率

为了找出支架和基础在上部荷载作用下的塑性、弹性变形以及沉降，观测时间为空载观测1 次，1/2满载测1 次，满载测1 次，满载后6 h、12 h，36 h分别测1 次，直到连续3 d沉降在1 mm/d以内为止，分别对支架上的监测点以及对应的支架基础的监测点进行记录。卸载后，根据所观测的标高数据分别计算出塑性沉降值和弹性沉降，并确定最终上拱度值，然后形成书面报告，报监理审核。

2.4.5 数据整理

我们对预压观测测得的数据进行分析，目的是对超高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的控制。同时依据变形量调整箱梁的底标高，保证拆模后的结构底标高能满足设计图纸要求。

根据预压过程中记录的数据，此时就可计算出各观测点的变形。

非弹性变形Δ1=H1-H4。通过试压后，我们可认为支架、模板、木方、地基等的非弹性变形已经消除。

弹性变形Δ2=H3-H4。根据计算得到的弹性变形值，我们在底模上设置预拱度Δ2，使支架变形后梁体线形满足设计图纸要求。

另外，根据H2和H3的差值，可以大体看出持续荷载对支架及地基变形的影响程度。

2.4.6 底模标高调整

对于已进行预压区段，根据如下公式调整底模标高：底模顶面标高=梁底设计标高+Δ2的平均值。

对于没进行预压的区段，参考如下公式调整底模标高：底模顶面标高=梁底设计标高+Δ1平均值+Δ2平均值。

2.4.7 卸载

卸载时，按照荷载均匀卸载，先横梁后跨中，先两侧后中间，保证支架在卸载过程中受到的倾覆力矩最小。卸载过程中，派专人对支架进行观测，如出现异常，立即采取针对性的加固措施。

3 结语

本高支排架工程采用碗扣支架的搭设方案，目前结构已全部贯通，整体效果安全可靠，但设备周转料的重复使用率偏低，工效不理想[1-6]。应该说，在考虑了安全性的前提下，对设备周转料的合理使用还做的相当不够，当然，这里面也有工期约束的原因。因此，以后的工程施工中，合理的施工部署和进度安排，是需要重点考虑的环节。