钢管柱和贝雷梁支架体系在跨越景观水系现浇箱梁施工中的应用

陈火星

(厦门市建安集团有限公司)

1 工程概况

1.1 桥梁设计参数

西蔡二桥位于纵二路上，跨越景观水系，全桥共一联，为28+30+28m，桥梁按双幅设计，桥面全宽为36.5m。桥梁下部结构为柱式墩、肋板式桥台，墩台基础均为桩基础。上部采用等高斜腹板现浇预应力混凝土连续箱梁，箱梁梁高1.8m，箱梁悬臂为3.5m，右幅为单箱双室，梁顶宽16m，左幅为单箱三室，梁顶宽19.5m。跨中箱梁顶、底板厚25cm，支点横梁处顶、底板厚度渐变至50cm。跨中段腹板厚度为45cm，经2 米渐变段腹板变厚为60cm。箱梁在墩顶及桥台处设置横隔梁，箱梁端横梁宽1.5m，中横梁宽1.8m。

1.2 地质、水文情况

拟建场地岩土体的分布及特征按埋藏顺序分述如下：素填土→耕植土→淤泥→粉质粘土→粗砂→残积砂质粘性土→全风化花岗岩→砂砾状强风化花岗岩→碎块状强风化花岗岩→中风化花岗岩。西蔡二桥拟建场地现状为养殖池塘，远期规划为景观水系，沿线地表水主要为池塘水，池塘深浅不一，约4m～6m，现状水深约2.0m～3m，其中0#、3#台位于景观水系的岸边缘，1、2号墩位处于景观水系中，桥梁范围内无市政管线。

2 支架体系设计

考虑到本桥施工场地为养殖池塘，若采用满堂支架施工方案，基础处理费用高，所需支架材料和人工投入多，成本高，施工周期长，且施工场地地势较低，箱梁施工时间又正值雨季、台风季节，支架基础容易泡水，支架安全无法保证。根据施工现场的地质、水文等实际情况，参照类似工程施工经验，本桥箱梁支架采用钢管柱和贝雷梁支架体系的总体方案。支架构造参数设计如下：

⑴钢管柱基础：采用2m×2m×0.4m 预制钢筋混凝土垫块扩大基础，垫块预埋750mm×750mm×10mm 钢板与钢管柱焊接牢固。位于桥墩处钢管柱直接利用现有桥墩承台做钢管柱基础。

⑵钢管立柱：采用Ф529×8mm 螺旋钢管，立柱接长采用焊接，跨径10.0m～11.8m，立柱顶采用750mm×750mm×10mm 钢板焊接封闭，用40cm 高Ф529×8mm 螺旋钢管设置可调节砂筒与柱顶钢板焊接牢固。左幅立柱每排采用单排5 根φ529*8mm 钢管立柱，横向中心两跨距离4.0m 边跨距离4.2m。右幅立柱每排采用单排4 根φ529×8mm 钢管立柱，横向中心跨距离4.0m 边跨距离4.2m。钢管立柱纵、横向之间在钢管立柱顶下2m 范围内设12#槽钢剪刀撑和平联支撑，以增加纵、横向刚度，剪刀撑高度3m，竖向间距不得大于3m。

⑶主横梁：可调节砂筒顶部采用600mm×600mm×10mm 钢板焊接封闭，主横梁采用双拼40b 工字钢，通过焊接加劲钢板作为限位器将横梁固定在砂筒顶部钢板上。

⑷主纵梁：主纵梁采用多排单层不加强贝雷梁（“321”型贝雷片）形式进行布置，荷载较大的腹板位置3 片贝雷片一组，其他部位2 片贝雷片一组，贝雷梁组内贝雷片之间均采用花窗连接，贝雷梁间距90cm～120cm 不等，左幅设置9 组，右幅设置7 组。

图1 支架体系纵断图

图2 支架体系横断图

⑸分配梁：横向分配梁采用8×8cm 壁厚2.75mm 方钢分配梁，纵向中心间距0.25m。

⑹底模：底模采用15mm 厚木胶板。

⑺外侧模：翼缘板下采用定制弧形架。弧形架外框采用6.3#槽钢，内部支撑采用Ф48×3.6 钢管，间距90cm。弧形架沿纵向间隔75cm 布置一道。弧形架顶沿纵向铺设8×8cm 方木，中心间距0.25m。箱梁侧模和翼板底模采用厚度15mm 的木胶板。

⑻内模：内模采用15mm 厚木胶板，内架采用扣件钢管架。为保证线形的美观，箱梁转角、折角处均采用定制转角钢模。

3 支架施工

施工工艺如下：基础处理→安装钢管立柱、平联、剪刀撑、柱顶钢板焊接→安装支承横梁→安装贝雷纵梁→安装分配梁、底模→安装翼缘板弧形架、侧模→支架预压→调整预拱度→验收。

⑴基础处理：支架中支墩区域处，先将原有池塘底部淤泥质土挖除至持力层，再采用级配碎石分层换填压实处理。基础换填完成应进行地基承载力检测，支架地基承载力应满足方案设计要求。为防止基础受水浸泡，在支架外缘2m 位置设置30×30cm 的排水沟，低点设置集水坑，排水汇入周边鱼塘。

⑵钢管柱安装：施工前应复核预制块的平面位置、平整度、高程等技术指标，符合要求方可安装钢管柱。采用25t 吊车将钢管立柱吊放置于预制块基础上，并与预制块基础顶面预留的钢板焊接，应注意确保扩底钢板与钢管立柱满焊连接。钢管立柱的垂直度应不超过H/1000，在安装过程中可采用薄钢板对垂直度进行微调。钢管立柱安装完毕后，应立即进行钢管立柱平联、剪刀撑的焊接。钢管立柱平联、剪刀撑采用12#槽钢进行焊接，槽钢与钢管间必须确保满焊，保证焊接质量，确保钢管立柱及整个支撑体系的稳定。靠桥墩两侧的单排钢管立柱应在立柱顶以下2m 范围内采用12#槽钢与墩身形成抱箍，并设置剪刀撑加固以增加纵、横向刚度。

⑶主横梁安装：钢管立柱施工完成后，在每根立柱顶部采用750mm×750mm×10mm 钢板焊接封闭，四周焊接4 块加劲钢板，以加强顶板的强度。然后将砂箱与钢板焊接牢固，调节好高程及上砂筒轴线位置，同一排钢管立柱必须控制在同一轴线上，确保能准确放置通长的双拼40b 工字钢，工字钢与上砂箱顶钢板接触处应焊接牢固，同时设置加劲板把工字钢与上砂箱顶钢板焊接定位。双拼40b 工字钢主横梁在加工场焊接拼装好后，用运输车运至现场，用25t 吊车吊至安装位置进行焊接固定。

⑷主纵梁安装：贝雷梁应提前在加工场按组拼装，整组运至施工现场采用25t 吊车吊装于主横梁上，调整好位置后，焊接门式限位器固定于主横梁工字钢上，防止贝雷梁侧移。贝雷梁支点要布置在贝雷片竖杆节点处，若不能布设在竖杆处，要采用双拼10#槽钢增加竖杆与贝雷梁上下弦杆连接，形成对贝雷梁支点处的加强措施。贝雷梁组装时应检查花窗螺栓是否锁紧，每个贝雷销上必须设置卡扣。为保证贝雷梁受力均匀、变形一致，贝雷梁与主横梁之间缝隙应采用钢片调整楔紧。

⑸分配梁、底模、弧形架及侧模安装：贝雷梁安装完成后，其上逐片铺设8×8cm 方钢横向分配梁，间距25cm，分配梁上安装15mm 厚木胶板底模。弧形架提前在加工场制作好后运至现场整体吊装，弧形架之间采用扣件钢管设置纵向水平杆及剪刀撑，增加架体整体稳定性。

⑹支架预压：为了对箱梁现浇支架进行承载力检验、消除支架的非弹性变形、并获得弹性变形值以便调整预拱度，支架搭设完毕底模铺设完成后，对整体支架系统进行超载预压。根据图纸要求，堆载预压荷载值按照箱梁混凝土自重的1.2 倍超载预压。本桥跨越景观水系，周边鱼塘水源充足，给排水方便，箱梁支架施工期间正值雨季，考虑到预压沙袋可能会受雨水浸泡导致荷载加大造成超载过多引起架体失稳，因此本桥预压荷载采用水带充水作为预压荷载。在加载前应设置沉降观测点并测量标高，作为原始标高。加载分三次进行，依次为预压荷载值的60%、80%、100%，每级加载完成后，应每间隔12h 对支架沉降量进行监测，当支架测点连续2 次沉降差平均值均小于2mm 时，方可继续加载。全部加载完毕后稳定72 小时，每间隔24h 观测一次，记录各测点标高，各测点沉降量平均值小于1mm 或连续三次各测点沉降量平均值累计小于5mm 即可结束预压进行卸载。卸载6h 后观测各测点标高，计算前后两次沉降差，即弹性变形，计算支架总沉降量，即非弹性变形。根据测得弹性变形值调整支架预拱度，以梁跨中为最高值，以梁的两端为零，按二次抛物线方程进行设置。

4 结语

钢管柱和贝雷梁支架体系受场地影响小，桥墩处钢管立柱可利用既有承台做为支架基础，跨中支墩处基础处理量小，地基处理质量可靠；支架主要构件拼装成块，结构跨度大、数量少，构造可靠，传力途径清晰，形式多样，吊装方便。在运用于跨越景观水系中、小跨径现浇箱梁中具有受场地影响小、地基处理量小、承载力大、投入材料少、施工速度快、经济性价比高等优势，有效解决了桥梁施工场地限制不能满布支架的施工难题，有效减少雨季、汛期施工支架基础泡水造成不均匀沉降，确保了桥梁施工结构质量、安全和施工进度。