现浇箱梁少支架施工技术

1、工程概况：桥梁西侧起点桩号k0+895.0m,东侧终点桩号K1+735.0m，桥梁总长度840m,其中主桥长320m，东、西引桥各长200m，中间引桥长120m。主桥上部结构采用整幅设计，主墩基础采用分离式群桩基础。结构形式为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主梁采用变高度分离式双箱截面，桥面宽41.5m，外悬臂2.5m。桥面设置i=1.5%横坡。塔梁采用固结体系。索塔采用简洁明快的外观设计。桥面采用横向双塔布置，塔身布置在非机动车道和机动车道之间，主塔桥面以上高34.21m，塔身截面顺桥向宽4m，横向宽2.5m。

1、工程概况：

桥梁西侧起点桩号k0+895.0m,东侧终点桩号K1+735.0m，桥梁总长度840m,其中主桥长320m，东、西引桥各长200m，中间引桥长120m。主桥上部结构采用整幅设计，主墩基础采用分离式群桩基础。结构形式为独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主梁采用变高度分离式双箱截面，桥面宽41.5m，外悬臂2.5m。桥面设置i=1.5%横坡。塔梁采用固结体系。索塔采用简洁明快的外观设计。桥面采用横向双塔布置，塔身布置在非机动车道和机动车道之间，主塔桥面以上高34.21m，塔身截面顺桥向宽4m，横向宽2.5m。

2、施工方案选择：

根据本工程施工特点及环境因素等各方面考虑，主桥箱梁梁体支架形式采用少支架施工方案。

2.1少支架施工方案是将钢管桩制作成排架形式，做为支架的支撑墩，利用钢管将贝雷片架立地面，构成支架，用搭设在贝雷片上的碗扣架作为标高调整构件。充分利用钢管桩及贝雷架的特性，承载能力大，变形小。该支架的特点是：利用贝雷片代替地基处理，材料周转利用率高，适用性强，安全可靠，支架材料重量轻，施工机械化程度高，可有效的节约工期。

2.2本桥梁主跨施工位于河床内，地下水位较高，汛期时不定因素较大。满堂支架基础遇水浸泡后，地基承载力会明显下降，易造成不均匀沉降，沉降量不可控。而少支架钢管桩的沉降量是可控的。

3、少支架结构设计

托架具体的设计方案为：托架采用打设钢管桩，钢管桩采用Φ630、Φ529钢管，桩顶纵、横向布设双排I40工字钢垫梁；托架主桁采用贝雷梁，贝雷梁上拼装横向联接系，布置槽钢[ 16作为分配梁，刚度满足要求；槽钢上搭设碗扣架进行预拱度调整；碗扣架上铺方木，方木上安装底模，然后拼装侧模、端模。少支架结构立面图及标准段断面图见下图：

4、支架受力演算：

4.1钢管桩承载力计算

4.1.1Φ529钢管桩承载力计算（按单桩40吨设计）:

据南工程地质勘查报告所提供资料，主桥施工支架采用Φ529钢管（壁厚不少于1cm）桩作为基础，使用激振力为90KN的振动锤击打。

单桩的极限承载力分为桩端土的极限承载力和桩侧土的极限摩阻力两部分，即：

—— 单桩竖向极限承载力（kN）；

——桩端阻力；

——桩身的横截面积（m2）；

——震动沉桩对各土层桩周摩阻力的影响系数；

——桩身周边长度（m）；

——桩周土的极限摩阻力（kPa）；

——按土层划分的各段桩长（m）。

依据公路桥涵设计规范，取安全系数为2，则打入式摩擦桩竖向受压的容许承载力为：

据地质报告所提供的资料，主桥范围内第一层为粗砂，底板埋深2.6-15.0m，层厚2.6-10.7m，平均厚度5.26m，结构稍密。第二层为圆砾，层厚8.3-19.2m，平均厚度15.5m，结构中密-密实。

如果按不利情况考虑，钢管桩打入深度12m范围内均为粗砂层，那么可以计算出Φ529钢管桩的单桩容许承载力为：

如果按较有利情况考虑，钢管桩打入深度范围内上部5.26m内为粗砂层，其余为圆砾层，钢管桩取9m，那么可以计算出Φ529钢管桩的单桩容许承载力为：

所以，在全部为中粗砂的范围内，那么钢管桩入土深度应该大于10.7m。

如果按较有利情况考虑，钢管桩打入深度范围内上部5.26m内为粗砂层，其余为圆砾层，那么钢管桩入土深度应该大于9m。

4.1.2支架采用Φ630钢管（壁厚不少于1cm）桩作为基础时,演算过程可参考Φ529钢管打入深度演算。

如果按不利情况考虑，钢管桩打入深度12m范围内均为粗砂层，那么可以计算出Φ630钢管桩的单桩容许承载力为：

所以，在全部为中粗砂的范围内，那么支架钢管桩入土深度应该大于9m。

另外，实际打桩施工时，根据实际情况采用单桩承载力动测方法对钢管桩的静承载力进行控制，以便使每根桩都能达到设计的容许承载力。

4.2贝雷梁承载力计算:

4.2.1总体布置

跨越体系选用6m +9m+ 12m×4 +7.5m+6.8m+2.56m九跨连续贝雷梁（主桥的四分之一）。横向布置36排贝雷梁，每排贝雷梁由27节贝雷片组装而成。中间支撑在两排立柱上，每排11根钢管柱，垂直桥中心线布设；各排支墩采用Ф630钢管立柱，立柱顶部连接80cm×80cm×2cm钢板。各排钢管之间用[16槽钢及I16工字钢连接，以提高支墩的稳定性。

Ф630钢管立柱顶面用2根顺桥向I40b工字钢作为分配梁；其上布置2根横桥向I40b工字钢。上面再布置贝雷纵梁，贝雷纵梁顶面设置I16工字钢，上面再布置碗扣支架，10×15cm方木做横梁， 10×10cm方木做纵梁。

4.2.2贝雷梁荷载计算

一片贝雷梁所受最不利荷载如下：

标准段：

隔板区，一片贝雷梁顶面所受均布荷载为：2966.5/12*12=20.6kN/m。

箱室区，一片贝雷梁顶面所受均布荷载为：4862.4/12*20=20.26kN/m。

翼缘区，一片贝雷梁顶面所受均布荷载为：628.8/12*4=13.1kN/m。

4.2.3贝雷梁计算模型

单片贝雷梁为一超静定结构

材料参数为：

上下弦杆：E=200000000kN/㎡，长度L=0.7m，截面面积A=0.255㎡，惯性矩I=3.97E-6。

腹杆：E=200000000kN/㎡，长度L=0.7m，截面面积A=0.1024㎡，惯性矩I=1.013E-6。

斜杆：E=200000000kN/㎡，长度L=0.984m，截面面积A=0.1024㎡，惯性矩I=1.013E-6。

贝雷梁的最大轴向拉力计算值 190878N ，贝雷梁的最大轴向压力计算值 201220N 。

贝雷梁的最大应力计算值 188N/mm2 ，贝雷梁的最小应力计算值 203N/mm2 ，均小于贝雷梁的容许应力值 273N/mm2, 因此满足强度要求。

贝雷梁的最大变形计算值为 0.00824mm ，小于贝雷梁的最大允许挠度值 [V]= 12000/400=30mm ；满足刚度要求。

5、施工工艺

5.1.1钢管桩打设

5.1.1．1钢管桩采用50t履带吊车由便道运至桩位处吊装振动锤打桩。Φ630钢管桩打入河床内有效深度不少于9米，Φ529钢管打深有效深度不少于11米（有效深度以原河床底进行计算），沉桩以标高控制。沉桩偏差：桩位平面位置：±10cm；桩顶标高：±10cm；桩身垂直度：1%。

5.1.1.2钢管桩实行设计桩长和振动锤击反算承载力双控，以保证承载力满足施工要求。桩端位于黏性土或较松软土层时，应以标高控制，贯入度作为校核，如桩沉至设计标高，贯入度仍较大时，应继续锤击，其贯入度控制值应由设计确定。桩端位于坚硬、硬塑的黏土及中密以上的粉土、砂、碎石类土、风化岩时，应以贯入度控制。当硬层土有冲刷时应以标高控制。贯入度已达到要求，而桩尖未达到设计标高时，应在满足冲刷线下最小嵌固深度后，继续锤击3阵（每阵10锤），贯入度不得大于设计规定的数值。

5.1.1.3钢管桩打设时注意控制桩身的垂直度，在打设前先用两台经纬仪架设在桩架的正面及侧面，校正桩架导向杆及桩的垂直度，并保持锤，振动锤与桩在同一轴线上，然后空打1~2m再次校正垂直度后正式打桩。当沉至某一深度并经复核沉桩质量良好时，再行连续打击。若开始阶段发现桩位不正或倾斜，应调正或钢管桩拔出重新插打。卵石层打设时遇到孤石时采用反复插拔钢管桩将孤石挤压至桩身护壁进行打设。

5.1.1.4钢管桩每节长12m，可在空地上提前进行焊接接长，一般采用半自动无气体保护焊机焊接。焊接前，应将桩管焊接部位变形损坏部分修整，桩管端部用角向磨光机磨光，并打焊接剖口，并将内衬箍放置在下节桩内侧的挡块上使其坡口搁在焊道上，使两节桩对口的间隙为2~4mm，在用经纬仪校正垂直度再进行电焊，施焊应对称进行，管壁厚小于9mm的焊两层，大于9mm的焊3层。焊完每层焊缝后及时清除焊渣；每层焊缝的接头应错开；应充分熔化内衬箍，保证根部焊透；遇大风，要安装挡风板；气温低于0℃时焊件上下100mm长度要预热。

5.1.2钢管桩加强措施

钢管桩打设施工完毕后，为保证每排钢管桩的整体稳定性，每排钢管桩相邻两钢管之间焊接剪力撑，剪力撑纵横向斜撑按 45 度布置，按交叉、搭接原则布置 , 剪力撑采用十字交叉形式焊接为一体。剪刀撑为 [16 槽钢 , 上下平撑为 I16 工字钢 , 纵向两排钢管桩设斜向平撑，采用 I16工字钢。

5.1.3桩顶加强措施

（1）为增加原地面以上桩的局部刚度，钢管桩内填砂，并在桩顶浇筑50cm厚C30砼。

（ 2 ）桩顶内侧四个方向焊接三角形剪力板（ 10cm×10cm），然后在钢管顶部焊接2cm厚0.8×0.8m的钢板，以增加钢管桩顶与工字钢的接触面积。

5.1.4贝雷梁安装

贝雷梁预先在河滩上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在I40工字钢横梁上。贝雷梁的位置需放线后确定，以保证支架轴线不偏移。贝雷梁安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块，将其固定在I40工字钢横梁上，以保证贝雷梁的准确位置。

5.1.5贝雷梁上横向分配梁安装

贝雷梁拼装完毕，其上铺设I16工字钢横向分配梁，间距60cm，中隔板处加密为30cm，I16与贝雷梁间采用Ф16“U”型螺栓固定，每个节点1套螺栓。然后在I16上搭设碗扣架立杆。如与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距。工字钢横向分配梁作为上层碗扣架底托基础。

5.1.6碗扣架搭设

I16工字钢横向分配梁铺设完毕后在其上搭设碗扣式脚手架，采用脚手架调整梁底模板标高。满堂支架采用φ48×3.5mm碗扣件式脚手架，横向间距(m):翼缘处0.90；腹板处0.3；箱室处0.6；纵距(m):0.60，中隔板处加密为0.30；步距(m):1.2；立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.20。

主龙骨方木材料(mm)：100×150方木，立放；间距同立杆间距。次龙骨方木材料(mm)：100×100方木，木方的间隔（中到中）(mm): 标准段翼缘处400；标准段箱室处300；标准段腹板处200；中横梁、中横梁隔板处150 。

6.安全事项

6.1支架施工属于高空作业，高空作业人员必须穿戴好个人防护用品，如：不穿紧身服，不穿易滑鞋、戴安全帽、系安全带等，严格遵守施工安全制度。

6.2高空作业人员必须经过培训，考试合格，持有劳动部门核发的《特种作业安全操作证》，才能上岗作业。

6.3高空作业前，必须进行安全技术交底。高空施工用设备、机具等必须进行检查，特种机械取得鉴定合格证书。

6.4吊装作业时注意吊装地点下严禁站人，吊装过程中必须有专人进行指挥作业。

6.5确保安全用电“三级”保护措施：供电线路下的配电箱为总配电箱，引入施工作业区内设置分配电箱，内设置漏电保护器；每台机具设置单独的漏电保护器，确保 “一机一闸一漏保”；箱内漏电保护器必须完整无损，能够正常使用，接线正确。