复杂情况下异形超高鱼腹式箱梁支模架体施工技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2023-05-15作者简介：周驰晴（1988），男，湖南株洲人，工程师，从事市政和房建工程项目管理工作。复杂情况下异形超高鱼腹式箱梁支模架体施工技术周驰晴（湖南机场管理集团有限公司，湖南 长沙 410114）摘要：鱼腹式现浇箱梁具有线条流畅、景观效果好和跨度上适用性强等特点，但其变曲率弧形模板支架施工中曲线问题不易控制，而且鱼腹式混凝土箱梁的外形和受力均较为复杂，在实际设计施工中，需要对鱼腹式箱梁的底模板和施工支架进行特殊设计和加工。鉴于此，以长沙机场改扩建工程综合交通枢纽工程楼前高架桥项目实际情况为背景，分析了在复杂情况下，异形超高鱼腹式箱梁满堂支架的施工工艺和操作要点，对提高施工质量、确保施工安全具有重要的作用。关键词：鱼腹式箱梁；异形超高架体；盘扣式支模体系中图分类号：U445.4文献标识码：B0 引言鱼腹式现浇箱梁具有线条流畅、景观效果好和跨度上适用性强等特点，近年来的城市桥梁设计中越来越多地被采用。支架的搭设和预压施工是鱼腹式预应力混凝土现浇箱梁施工的重要环节，从目前高架桥的施工过程来看，合理运用鱼腹式混凝土箱梁模板支架施工技术和预压施工技术对提高高架桥的施工质量和施工效率并降低施工难度具有重要作用。本文结合长沙机场改扩建工程综合交通枢纽工程楼前高架桥项目实例，主要从地基处理、模架设计、模架搭设及预压等方面对鱼腹式箱梁模板支架施工技术进行详细介绍，以期为同类工程提供参考。1 项目概况1.1 系统基本构成本工程为长沙机场改扩建工程综合交通枢纽工程楼前高架桥项目。根据所属区域将整个高架桥系统划分为四大部分，分别是：上引桥、航站楼前高架桥、下引桥、A匝道桥，如图1所示。上部结构均采用现浇预应力混凝土连续鱼腹箱梁，采用 C50混凝土，桥宽12.552.5 m不等，箱梁高 2.1 m；箱梁悬臂端部厚 35cm，顶板厚25 cm，底板厚22 cm。1.2 自然地质情况拟建长沙机场改扩建工程范围属湖东盆地，地势较平坦，地貌单元属剥蚀堆积的准丘陵地形，为低矮剥蚀的残丘、冲沟、稻田、民宅、道路等以及众多的池塘，并有较大规模的水库，场内四周丘陵起伏，在施工前对整个施工场地已进行平整，平整后的标高在5960 m，其顶面的土质主要为杂填土，且成分混杂、欠固结、结构松散、厚薄不均且承载力低下、压缩性高，在支架施工前需清除素填土、耕植土、淤泥质土和软塑粉质黏土等承载力低下的土层，确保支架的稳定性。1.3 技术特点1）楼前高架桥跨高铁、地铁、磁浮、地道、市政穿场隧道，箱梁下部存在基坑回填土，若地基处理不牢固，局部不均匀沉降会导致箱梁开裂，故施工前，需严格控制支架搭设范围内的地基情况。2）楼前高架桥工程位于航站区范围内，从起桥到落地逆时针绕T3航站楼内侧一圈，桥梁的宽度和桥下高度各不相同，搭设满堂支架时难度增大。3）现浇箱梁为鱼腹式箱梁，翼板为弧形，为保证图1 高架桥系统总平面图站前高架桥下引桥A匝道上引桥高架桥地铁黄花机场站磁浮T3站GTC（综合交通中心、停车楼）旅客过夜用房地铁黄花机场站高铁机场站183总653期2023年第23期（8月 中）其成型后外表美观设翼板三角架解决此难题。2 施工工艺流程及操作要点2.1 施工工艺流程具体施工工艺流程如图2所示。2.2 操作要点2.2.1 地基处理方案高架桥部分区域场地经过鱼塘、软基区域，该部分路段前期由回填土进行场地平整。通过支架搭设形式和受力计算地基承载力须达到200 kPa，如不能满足，则需要进行片石换填，换填的区域和深度以轻型动力触探报告为依据。换填断面形式如图3所示。不同换填深度所要求的承载力如表1所示。表1 换填深度与要求承载力换填深度/m0.30.60.91.2计算承载力/kPa79.2755.0646.9545.08要求承载力/kPa100806060换算后需保证其下部承载力全部大于要求值，特别是池塘区域，以防有软弱夹层，支模架基础表面尽可能做成水平，控制排水纵、横坡度在0.3%以内，以减小雨季雨水对地基的冲刷及浸泡。如无法控制，则可按照一定距离设置高差为0.5 m模数的台阶，以适应盘扣支架的搭设需求。同时在支架两侧设置纵向排水沟，水沟底宽 0.5 m，高度为 0.3 m，采用砂浆抹面处理，避免雨水对地基的浸泡。排水沟距离支架边缘1 m以上，以保证箱梁施工过程中支架的刚度及稳定性。2.2.2 模架设计1）鱼腹式箱梁结构为了保证良好的景观效果，楼前高架桥上部结构采用现浇预应力混凝土连续鱼腹箱梁，如图4所示，其翼板线形为R=666.1 cm的圆弧，箱梁高度统一按2.1 m设计，但在第四联和第九联跨越磁悬浮处，因纵主梁向跨径大、横向柱间距离大，需要将第四联的 10#、11#墩及第九联的22#、23#墩中横梁梁高加高至2.7 m，纵向梁高由2.1 m渐变到2.7 m，设4 m长渐变过渡段。2）支模体系确定全桥现浇连续箱梁采用承插式支架施工方案，支架初步方案为：先进行地基整平处理并压实，对局部承载力不合格地段需进行换填处理，对场地高差较大地段，可采用台阶，台阶高度 50 cm（便于水平杆设置），场地压实后铺设20 cm厚级配碎石垫层，碎石垫层压实后再浇筑15 cm厚C20混凝土垫层，最后搭设盘扣式支架。3）底模模板分块由于箱梁宽度是变化的，为使模板拼缝对齐（横缝、竖缝对齐）、不形成小三角碎片，拆模后外形美观，需对模板进行布置设计，如图5所示，具体如下。模板采用1.222.44 m木模，箱梁边线处模板易形成小三角，应通过插入1.221.22 m方板调节，使边线处模板尺寸不小于50 cm。各跨之间模板铺装方向的调整，尽量设置在墩柱横梁附近，使梯形模板的最小边不小于0.8 m。对于支座设置在圆弧翼缘段的横梁，因设计有槽口台阶，横梁底模应单独布置。箱梁边线多余模板，应根据外边线放样点弹线裁施工准备地基处理垫层浇筑测量放线测量控制支架搭设外模安装支架调整截载预压支架验收箱梁施工支架监测支架模板拆除图2 施工工艺流程桥面护栏宽度+21.5 m大于1 m4%横坡4%横坡排水沟30要求地基承载200 kPa不满足则向下换道要求地基承载100 kPa不满足则向下换道要求地基承载80 kPa不满足则向下换道要求地基承载60 kPa要求下方无软弱层15 cm厚C20混凝土硬化20 cm厚碎石垫层30 cm厚片石30 cm厚片石30 cm厚片石303030302015排水沟图3 换填断面示意路线设计线WW190267.545a-45a-45267.545459035450W-900450210353010402080208020R=666.12522R=666.12222图4 鱼腹式箱梁横断面示意单位：mm184交通世界TRANSPOWORLD切，以保证箱梁边线的宽度和高程符合设计要求。4）翼缘弧形模架设计箱梁两侧圆弧翼缘需采用三脚架进行支撑，如图6所示，由于箱梁设计有横坡，安装三脚架后应保证翼缘边线的平面位置和高程符合设计要求。三角架应按施工方案确定的间距，安装在法线方向上，圆弧起点置于底模边缘。调整三脚架的倾斜角度，测量三脚架顶点高程、平面位置，使铺设底模后符合设计要求。2.2.3 模架搭设及预压1）模架搭设根据箱梁布置情况，将箱梁分区域、分部位分别展开计算，其中翼板部位加工成品的三角架用于支撑，支架采用盘扣型（Z形）支架，立杆采用f603.2 mm镀锌钢管。盘扣支架搭设规则如下：纵向间距0.9 m；横向间距在腹板处0.9 m，箱室处1.5 m；横向翼缘板间距为0.6 m（与平直段相接处）和1.2 m；水平杆步距为1.5 m。主梁采用10#工字钢。分配梁采用100 mm100 mm方木，箱室处间距0.3 m，腹板下和横梁处为0.2 m。盘扣支架在腹板、横梁处进行了加密，具体如下。箱梁腹板、横梁处梁体是实心的，混凝土高度达到2.12.7 m，荷载较大，经计算支架立杆间距应不大于0.9m。如果采用沿腹板方向对支架进行加密，由于腹板是弯曲的，势必造成支架杆件的布置无规律、工人操作不便、支架顶上的工字钢横梁不便于安装、局部斜撑无法连续安装。为使支架搭设工人操作简便、线形顺直美观，先按经受力计算的 0.9 m1.5 m 间距画方格，再在腹板、横梁处（凡是方格内存在腹板或横梁的）增加一道立杆（根据杆件规格，使方格尺寸变为0.9 m0.9 m、0.6 m0.9 m）。在墩柱处的立杆位置应考虑墩帽扩大的影响，并考虑梁底抗震挡块模板的支撑。2）支架预压为保证施工安全、提高现浇梁质量，在箱梁支架搭设完毕，底模衬板铺好后，对支架进行加载预压。预压一是消除支架及地基的非弹性变形，二是得到支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。根据设计图纸的规定：支架预压荷载不得小于支架承受的混凝土结构恒载与模板重量之和的1.2倍，采用混凝土块进行预压，在混凝土块下方放 50 cm 高砂袋，防止混凝土块对模板造成破坏，混凝土根据试验时现场实际能加载的范围内支架所需承担的混凝土重量进行计算。支架预压流程如图7所示。经计算，横梁段预压高度为2.85 m，箱室段预压高度为1.165 m。3）预拱度确定预拱度由3部分组成，分别是支架在荷载作用下的弹性压缩，支架在荷载作用下的非弹性压缩，支架基底在荷载作用下的非弹性沉降。预拱度的设置按照二次抛物线法进行分配。3 结束语国内高支模施工工艺在房建结构中的应用较为广（下转第188页）图5 底模模板分块示意路线设计线标准跨径线27262524预压准备工作0.6级加载0.8级加载合格合格1.0级加载合格持荷观测节段合格卸载合格结果整理、预拱值确定测量监控图7 支架预压流程图6 翼缘弧形模架设计示意三脚架定位控制点R6422.7R6775.7R6660.71.46%2 100115.645.24 5002%设计圆弧线三脚架圆弧线底模圆弧线185总653期2023年第23期（8月 中）检测工作，并且需要保证导管的实际压力大小为导管最大受压的1.5倍，钻孔灌注桩浇筑应连续进行。在混凝土浇筑施工中需要准确测定导管的埋深量，测定混凝土材料表面的实际高度。首批次的混凝土灌注完成之后，需要对导管埋设深度进行有效控制，如果没有达到施工要求，需要将导管及时拔出，然后将孔洞内部的混凝土使用机械设备及时抽出，然后重新进行导管的安装和孔洞的清理工作，保证钻孔灌注桩成桩之后的整体质量和效果4。在混凝土灌注施工中需要准确检查孔洞内部混凝土液面的高度，并且通过采取测锤法检查导管的实际埋深量，方便后续的导管拆除工作。导管埋入混凝土内部的深度通常为26 m，并且在进行导管的拆卸中要保证导管的实际埋入深度不能超过2 m，混凝土灌注施工中要保证灌注量和均匀性符合要求。在材料灌注过程中，严禁碰撞孔壁及施工设备，避免造成断桩，导管长度应根据桩长、坡度及孔口宽度确定，导管必须插入桩底50100 mm，以确保桩身质量，导管就位后在孔底安放定位销，将桩顶混凝土沿导管壁缓慢灌入导管内。为防止混凝土外漏至孔口底部，可采用插入一块钢板使导管在孔底水平放置并与桩侧钢板固定，确保导管不移位。在桩顶下沉过程中或当灌注混凝土到设计高度时（不含护筒），可使用液压千斤顶辅助进行冲拔，混凝土护筒底沉至孔底50 mm深后进行混凝土灌注。对孔底杂物进行清理，不得使用人工振捣或机械振碾，否则会造成导管壁及护筒底部混凝土破碎而影响桩身质量。3 钻孔灌注桩施工常见问题的防范措施在桥梁工程钻孔灌注桩施工中，比较常见的问题表现在掉钻、坍塌、孔洞偏斜等，因此需要针对上述问题采取针对性的防范措施，主要包括以下方面：对于钻孔过程中产生的掉钻问题，要求施工单位周期性对钻机工作性能进行全面检查，如果发现比较严重的零件磨损，需要及时更换，以保证设备的正常工作和运行；孔壁坍塌问题，主要是因为护筒埋深量不足，或者操作不合理等问题所造成5；因此，在钻孔灌注桩施工当中，必须严格依照标准的施工要求来进行钻孔工作，保证孔壁结构的稳定性；在钻孔过程中，钻孔偏斜问题主要是由于钻孔深度较大、钻机稳定性不足等方面原因所造成。因此，在正式开始钻孔施工之前，需要全面检查钻机的工作稳定性情况，符合要求之后方可进行后续的施工。4 结束语综上所述，在桥梁桩基础工程施工过程中，灌注桩施工技术应用效果明显，可以全面提高桥梁基础结构的稳定性。工程施工单位需要对该项技术的应用进行进一步完善和改进，以保证桥梁基础结构的安全和稳定性，推动我国桥梁工程建设发展。参考文献：1 范文斌.钻孔灌注桩在较厚砂层成桩过程中影响因素分析J.中国建材科技，2020（6）：173.2 刘晓玲,杜鹏,陈新.重锤法检测钻孔灌注桩有效灌注标高的改进与应用J.中外公路，2020（6）：27-31.3 官厚兵.旋挖钻孔灌注桩及后注浆工艺在桩基工程中的应用J.建材世界，2020（6）：43-46.4 石存喜.桥梁桩基础钻孔灌注桩施工技术要点分析J.四川建材，2018（8）：110-111.5 杨占群.钻孔灌注桩后压浆技术在某特大桥主墩施工中的应用J.公路工程，2019（4）：154-157.（上接第185页）泛，成功案例较多，然而在复杂地基、超高空间、异形鱼腹箱梁高支模施工中应用较少。本文以长沙机场改扩建工程综合交通枢纽工程楼前高架桥项目为依托，将理论与实践相结合，总结形成一套完整的从地基处理到支模架体系选型到模架设计到科学施工的成熟异形超高支模体系施工工艺，为后续类似工程提供可靠的数据支撑和工程经验。参考文献：1 袁文俊，胥悦，方伟名.复杂情况下大跨度超高鱼腹式箱梁支模架体施工技术J.四川建筑，2022，42（6）：240-242.2 张红梅.鱼腹式现浇箱梁支架搭设与预压施工技术的应用效果分析J.建筑技术开发，2017，44（3）：61-62.3 吴海军.承插型盘扣式钢管支架在现浇箱梁施工中的应用J.福建交通科技，2020（4）：124-126.4 杨俊，魏明利.承插型盘扣式钢管支架在现浇箱梁中的应用J.工程建设与设计，2021（15）：161-163.188