叶亦文
（广东省路桥建设发展有限公司路达分公司汕梅高速改扩建项目管理处,广东 梅州 514000）
山区箱梁施工多采取支架现浇工艺，考虑到山区桥梁建设环境较为复杂，且多为高墩构造，土方开挖回填量较多，导致支架现浇施工周期较长，施工难度偏大。支架现浇的施工成本偏高，施工中存在的质量影响因素较多，现场现浇工艺流程繁杂，造成箱梁建设整体造价的增多。支架现浇存在大量安全风险系数大的高空作业，安全隐患较大，且测量难度随着桥梁结构施工精度的增大而增大。支架施工方案的设计需要结合实际工程环境，对支架现浇箱梁的技术特点进行充分分析，掌握其中质量、安全控制要点，优化支架现浇施工水平。
广东省内某高速公路是公路路网规划的重要路线，对省内县市交通物流及经济衔接起到关键作用。该高速公路跨越了大范围山区复杂地形环境，设计全长30 km，设计车速120 km/h，路面设计宽度32 m，双向六车道。沿线设计有长度达2.7 km的箱形桥梁，起终点桩号为K10+200～K12+900，左右幅设计，桥梁跨径50 m+80 m+80 m+50 m，四孔一联构造，为预应力混凝土变截面箱梁连续曲线梁桥。桥梁平面曲线半径为2 000 m，存在横向2%的250 m超高段，箱梁高度随腹板二次抛物线变化，梁高2～4.7 m，箱梁顶厚度0.3 m，箱梁顶板单幅宽度15.8 m，底板宽度则为10.8 m；
箱梁底板厚度在0.3～0.6 m之间，随二次抛物线变化，腹板厚度0.4～0.6 m，悬臂长度2.5 m。桥梁端、中横梁只设置在支点截面位置，主梁采取C55钢筋混凝土。桥梁下部结构为承台实体桥墩，下方设计有36根1.5 m直径的钻孔灌注桩，0号、4号桥台分别采取肋板桥台、挡墙式薄壁桥台。桥台下部设计有24根直径1.8 m的灌注桩。经过地质勘察单位现场检测可知，该桥梁所在地形起伏程度较大，地面高程在180～210 m之间，且地表多分布有全风化砂岩，内部泥质含量较多，厚度0.5～3.5 m；
第2～3跨地表以下3.8 m处存在承载强度偏低的淤泥状土层。项目部依据实际建设情况，拟采取支架现浇箱梁施工技术[1]。
2.1 施工特点
该区域箱梁建设存在地质复杂、高程变化幅度大的缺点，公路路线选取的限制因素较多，桥梁现浇施工主要表现为以下几点：山区桥梁建设多采取高墩结构，能够适应山区沟壑深谷、河流等区域，有效减少土方开挖量。但是桥梁高墩设计也会造成支架布置及混凝土浇筑施工难度的增大，现场多采取分段分层次混凝土浇筑，前期硬化混凝土需要做好良好养护处理，导致施工周期的不断延长，在大跨径桥梁支架现浇施工中尤为显著。该桥梁高墩拟采取平行作业组织形式，不同桥墩需要配备的模板高度大于6 m，现场需要采取大型机械设备进行运输。不同墩柱之间的施工工序也难以充分协调，施工造价增多，支架安装数量和规模偏大，支架拆卸投入时间偏长。支架安装需要事先开展放线测量工作，高墩结构造成测量工作精确性不足，技术人员测量也存在较大安全隐患。
2.2 地基处理
该桥梁工程地基处理过程如下：土地平整，对支架现浇施工地基周围进行平整化处理；
依据相关支架设计要求，确定支架位置，开展测量放样；
支架地基承载力要进行检测，针对地基承载强度较低的位置，要进行地基换填处理，支架基础采取混凝土条形基础，桥梁左右两幅共设计有90道条形基础，每道条形基础的高度1 m，宽度2 m，长度16 m，条形基础上部要构建钢管支撑柱，并且采取槽钢进行斜撑加固。其中，钢管支撑柱的壁厚12 mm，直径95 mm，高度分布在10～15 m之间。
2.3 支架设计
2.3.1 方案
项目部支架现浇设计主要选取钢管支撑柱加贝雷梁支架方案，具体包括以下结构、条形基础、上下分配梁、钢管支撑柱、模板系统、碗扣式钢管脚手架等。桥梁结构现浇采取单幅四跨支架，其中第2跨跨越铁路，采取异形支架，其余跨全部采取结构一致的标准断面支架。标准支架每排有5个钢管柱，且排距纵向尺寸5～6 m，桥梁支点位置要加密布置，顺桥向钢管柱布置间距3 m，并且合理设置斜下分配梁。钢管柱下方基础选取扩大基础结构，碗扣式脚手架钢管壁厚3.5 mm，直径48 mm，纵横向布置步幅为65 cm，竖向布置步幅为120 cm，桥梁翼缘处调整横向步幅为70～90 cm，腹板下方钢管横向步幅则可以适当进行加密（30 cm），剪刀撑、扫地杆等结构则由相关单位自行确定其数量、位置[2]。
2.3.2 支架布设
支架布设采取满堂脚手架拼装完成，脚手架需要进行立杆垫座垫设，垫座顶部可调节范围控制在50 cm以上，具备支撑顶托。满堂脚手架需要依照施工阶段不同工作面搭设，桥梁顺桥向的布设长度达到了260 m，且需要根据脚手架受力特点合理确定支架横断面、立杆间距。脚手架横桥向立杆布置间距为60 cm，梁端、桥墩顶部的立杆横桥向布置间距则控制在30 cm，桥梁翼缘位置立杆横桥向布置间距则为90 cm；
横杆步距则可以依据高度的不同进行适当调整；
顺桥向脚手架立杆间距设定为60 cm。立杆高度的计算需要先进行贝雷片标高测定后进行，在确定高度范围开展立杆安装，顶托高度最大可调节20 cm，超过计算高度的，则需要进行横杆安装。支架布设间隔3.6 m，需要加设纵横向剪刀撑，一般纵向6根立杆、横向4根立杆分别布设一道剪刀撑，剪刀撑与地面呈45°夹角，立杆、水平杆和剪刀撑之间采取旋转扣件衔接处理，钢管长度偏小时，可以采用对接扣件进行加长处理。满堂支架搭设过程中，立杆高度需要依据地面高程进行选取，且以顶托20 cm可调节高度进行安装、加工预制；
桥墩、桥台位置处的支架需要加密处理，桥台处立杆间距小于30 cm，可采取立杆补加强化，桥墩处尽量控制模数化立杆加密。图1～2为箱梁0#块支架平面、横断面布设示意图[3]。
图1 0#块支架平面布置图
2.4 支架预压
该桥梁支架预压荷载为箱梁恒载重1.1倍，考虑到项目周围无水源，项目部拟采取砂袋预压形式，如图3所示。砂袋预压过程中，沙袋外侧需要采取固定管进行位置加固，逐级加载预压，现场分别以设计荷载30%、60%、90%、100%、110%进行逐级加载，且逐级加载过程中需要每隔2 h及时记录支架沉降变化，加载至设计荷载110%后则需要保持满载状态24 h以上，对应力及位移变化进行动态监测。其中，沙袋加载预压需要控制加载速度，确保荷载施加的均匀性及地基相应强度增强稳定性。后级荷载施加前，需要确保上一级荷载施加沉降速度的稳定。预压快结束时，现场需要控制加载速率，避免加载量偏大导致的支架倾覆和地基强度丧失情况。依据支架设计相关规范，支架预压地基最大沉降变化需要控制在10 mm/d以内，且支架水平位移变化速率保持在4 mm/d以内；
支架沙袋预压全部时间控制在1周以内，地基、支架非弹性变形需要全部消除。沙袋预压阶段需要对地基下沉值和梁变形值进行记录，以便为后续预拱度设置提供必要支撑。其中，需要在底模顶面、基础顶面设计变形测量点位，且每隔6 m施工段设置一个观测断面，一个断面需要包括3～5个沉降变形测点，对预压前后的变形数据进行高程值测定，一天需要进行3次以上的变形数据记录。支架沙袋预压示意图如图3所示[4]。
图2 0#块支架横断面布置图
图3 沙袋预压示意图
3.1 施工荷载
项目组针对0#块支架现浇箱梁施工进行支架验算。0#块施工截面主要包括墩顶截面和悬臂端截面，其中底板和腹板相互垂直，腹板应力发展状况可以忽略，仅需要对前两悬臂端开展断面法验算分析，项目悬臂端一侧混凝土浇筑量为185 m3。支架施工荷载具体如下：模板支架体系荷载N1；
混凝土现浇自重N2；
钢筋管道荷载N3；
施工人员、设备、工器具等移动荷载N4；
混凝土施工振捣产生的荷载N5；
混凝土浇筑产生的模板荷载N6；
倾倒混凝土产生的荷载N7。支架现浇模板结构荷载组合具体如表1所示，活载分项系数选取为1.5，自重荷载分项系数则设定为1.3，进行刚度分析时荷载分项系数则为1.0[5]。
表1 模板结构计算荷载组合
3.2 支架立杆稳定性验算
桥梁进行模板施工之前，需要在满堂支架顶托上部沿横桥向设置热轧普通工字钢，继而在普通工字钢上部布设10 cm×10 cm方木，方木纵向间距则控制在20 cm左右。在此基础上进行箱梁结构底模安装，主梁内模、底模均采取竹胶板，规格尺寸为123 cm×245 cm×1.5 cm。桥梁0#块模板体系侧面面板采取钢板，厚度6 mm，横向肋布置间距350 mm的普通槽钢[6]。支撑架斜腹杆、直腹杆、桁架弦杆采取热轧普通槽钢。模板单元宽度需要进行4道桁架进行必要支撑，单元宽度尺寸4 300 mm+3 600 mm+4 300 mm。
0#块悬臂端腹板盘扣支架横向间距、纵向间距均为60 cm，其恒载N1、N2、N3、N7计算分别为49.5 kN、2 kN、0.54 kN、1.04 kN；
活载N4、N5计算分别为0.9 kN、0.72 kN。依据相关规范选取恒载分项系数1.3、活载分项系数1.5，则可获取支架单根立杆最大竖向荷载为71 kN；
0#块悬臂端顶底板最大厚度处支架横向间距、纵向间距分别为120 cm、60 cm，则支架计算恒载N1、N2、N3、N7分别为42.3 kN、1.7 kN、1.1 kN、1.04 kN；
活载N4、N5分别为1.78 kN、1.43 kN。单根支架立杆最大竖向荷载为65 kN。模板立杆计算长度依据规范可知为1.91 m[7]。
依据相关安全技术规范可知，满堂支架单根立杆稳定性采取式（1）计算：
式中，N——单根立杆所受轴力；
φ——立杆稳定性系数；
A——立杆横截面积，570 mm2；
f——立杆钢材强度设计值，300 MPa。
立杆长细比的计算需要考虑底板下方支架架设高度及形式，项目支架高度整体在8 m以内，且为敞开形式，风荷载影响程度较小，长细比计算如式（2）：
式中，i——立杆回转半径，2.01 cm；
h——立杆计算高度，1.91 m。则可以获取长细比为95。
立杆轴心受压稳定性系数为0.512，计算获取立杆最大轴向力71 kN，N/φA=270 MPa≤300 MPa，立杆稳定性满足规范要求。
山区公路桥梁建设中多采取支架现浇箱梁施工技术，能够减少预制场箱梁预制及运输成本，且得益于支架现浇的灵活性，能够适应于复杂地形环境桥梁建设。支架现浇箱梁施工方案需要充分结合工程实际合理设计，对支架现浇进行稳定性分析，确保桥梁建设质量。
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