满堂支架现浇连续箱梁综合标准施工基础工艺标准工法.doc

满堂支架现浇连续箱梁施工工艺工法
（QB/ZTYJGYGF-QL-0501-）
桥梁工程 宋海棠 杨伟锋
1 序言
1.1 工艺工法概况
现浇箱梁施工方法，膺架法是施工最常见一个方法，即在桥孔位置上安装满布支架（常称脚手架）或在支墩上拼装组合钢桁梁后立模就地灌注钢筋混凝土梁施工方法。膺架通常有满堂式支架、梁式支架两种。在地形条件属于陆上施工范围，净空比较低、支架施工困难时，通常采取满堂脚手架施工，能够愈加好地确保施工质量，加紧施工进度。
1.2 工艺原理
在桥位处进行地基处理，使地基承载力和沉降能满足要求；搭设满堂式支架，在支架上安装底模，经预压后安装外侧模板、钢筋及预应力系统，然后浇注连续梁梁体混凝土；待梁体混凝土强度达成设计要求后拆除内模、端模板和进行预应力张拉施工；依据梁体结构设计实际情况，梁体能够分节段或一联整体浇注成形。
2 工艺特点
2.1 满堂式支架依据现场实际情况，可多工作面同时施工，适应性强。
2.2对支架基础要求较高，通常需要地基处理，排水设计；经过地基处理，确保了地基承载力满足施工要求，确保了施工质量。
2.3经过预压基础消除了地基、支架和模板之间非弹性变形，确保了连续箱梁现浇施工线型质量。
2.4内、外模板可设计成整体滑移体系便于拆除，周转使用方便，形成流水化作业，节省施工成本。
2.5使用满堂脚手架施工，安全隐患少，便于安全检验和管理。
2.6 对预应力连续箱梁，有结构不发生体系转换，预应力筋可一次部署，集中张拉等优点。
3 适用范围
满堂式支架法通常适适用于地质条件很好(无水或水流较浅河流)，桥墩高度20m以下公路、铁路、市政工程现浇梁施工。而且还能用于变宽异形桥、弯桥等复杂混凝土结构。
4 关键技术标准
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50）
《铁路桥涵施工规范》（TB 10203）
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB 10415）
《城市桥梁工程施工和质量验收标准》（CJJ 2）
《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166）
5 施工方法
依据桥位处地基实际情况，对桥位地基进行处理，最终使地基承载力达成设计要求；并对支架体系进行验算设计满足荷载要求。
碗扣支架搭设前，先按测量放线及支架搭设形式部署好碗扣底托，然后搭拼碗扣支架。第一层拼好以后，必需由现场技术人员抄平检验平整度，如高差太大，必需用底托或方木调平。拼立杆时必需用吊线锤检验其垂直度，预防立杆偏心受力。接头部位必需用碗扣连接牢靠。支架搭拼时应挂线调平和控制好线型。在拼装达成一定高度后，安装满堂支架横向、竖向剪刀撑，增加满堂支架整体稳定性，逐步搭设碗口直至达成标高要求，搭设分配梁，安装模板、绑扎钢筋，最终在满堂支架承载作用下进行混凝土浇筑施工。

图1 满堂支架部署图
6 工艺步骤及操作关键点
6.1 施工工艺步骤
支架搭设之前预先检验碗扣杆件，不得使用挖瘪、弯曲、腐蚀等和有损伤和显著缺点构件。施工工艺步骤以下图2：
支架地基处理

支架搭设
支架进场、验收
支架预压

箱梁底模、侧模安装

安装翼缘模板

绑扎底腹板钢筋、安装预应力管道
钢筋加工

安装内模、顶板底模

钢筋加工

绑扎顶板钢筋、预应力管道

浇注混凝土

桩

图2 施工工艺步骤图
6.2 操作关键点
6.2.1 地基处理
处理方法有原地基地质情况较差为淤泥，用挖掘机挖出一定深度淤泥，换填砂砾、石料；如原地基地质情况很好将原有地基整平压实后，在其上分层填筑一定厚度土或砂砾，并用振动压路机进行碾压密实，确保压实度大于90％，并设置横坡，坡度控制在1%范围内，便于立即排除雨水，如纵向坡度过大，采取设置台阶方法，便于底托支垫平整。然后在处理后地基上施作15～20cm厚5％石灰水泥稳定层或素混凝土作为支架基础，并根据满堂支架脚手钢管立杆所对应位置铺设方木或5cm木板。为避免处理好地基受水浸泡，在两侧设排水沟，排水沟分段开挖形成坡度，低点设集水坑。
6.2.2 支架搭设
支架基础施工完成后，支架搭设前，对箱梁支架进行放样，确定其平面位置。必需挂好每孔纵向中心线，支架沿中心线向两侧对称搭设。为确保支架整体强度、刚度和稳定性，竖向钢管用纵横钢管水平联结，一定距离设置顺桥向通长剪刀撑、横桥向每隔一定距离设一道剪刀撑。剪刀撑和支架立杆、水平杆相交处，转扣设置数量按大于85％控制，杆件连接必需紧密。最终按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。可调顶托调整高度严格控制在30cm以内，以确保架子顶自由端稳定。底托安放时必需用硬木楔垫平，以确保立杆垂直度。考虑到浇注顶板混凝土时需留设施工平台、过道，支架在搭设时要有一排延伸到翼缘板外侧，并确保翼缘板下横桥向有2～3排支撑。
搭设质量要求：竖杆要求每根竖直，采取单根钢管。立竖杆后立即加纵、横向平面钢管固定，确保满堂支架含有足够强度、刚度、稳定性。满堂钢管支架搭设完成后，应测量放样确定每根钢管高度(每根钢管高度按其位置处梁底高减结构模板厚度和方木楞、木楔厚度计算，并考虑预拱度设置)，并在钢管上做标识，对高出部分钢管进行切割，确保整个支架高度一致并满足设计要求。在支架顶部横桥向设横向钢管(以在其上直接设方木楞和木楔，铺装模板)，在横向钢管扣件下部紧设纵向钢管，要求横向钢管扣件紧贴在纵向钢管扣件之上，再在纵向钢管扣件下紧贴着增设一个加强扣件，这么就能确保横向钢管和竖向钢管扣件连接含有足够强度来承受施工荷载。为了施工方便和安全，外侧搭设人行工作梯，并在支架两侧设置1.2m宽工作、检验平台，工作梯和平台均要安装护栏。
6.2.3 模板系统安装施工
1 底模
箱梁底模板通常采取竹胶板，依据箱梁结构尺寸现场加工。底模采取大块竹胶板，铺在分配梁方木上，调模、卸模采取可调顶托完成，底模依据设计要求设置反拱。支架顶设可调高度顶托，顶托上纵横向铺方木，方木间距依据施工荷载计算确定，方木和竹胶板用钉子固定。如为曲线梁，模板加工时可依据箱梁线形曲线及宽度将模板分段制作，将每一段视为直线段，即分段用折线替换圆曲线，从而提升模板使用效率。
2 外侧模
模板设置竖向和横向背带，模板在施工现场依据梁体线型加工制作。采取一定方法确保模板和钢管脚手架固定。
3 端模
堵头模板预留孔位应满足设计要求
4 内模
箱梁内模可分节段加工，也能够采取组合钢模，分节段加工，内模先在拼装场地按4～6m拼装成节，待底板、腹板钢筋及波纹管道安装完成后，将内模分节吊入箱梁内组拼。为了确保箱梁内模位置，内模和钢筋间设置混凝土垫块作为支撑。为了预防内模上浮，每隔l～1.2m在外模设一道横粱，以模板横梁作为支撑用可调螺杆向下顶紧。为了固定内模使其不偏移轴线位置，采取木方及三角楔将内模和外模顶牢，在浇注混凝土时将木楔逐步拆除。箱梁顶板采取钢管支架支模，支架直接支撑在底板上。
6.2.4 支架预压
1 预压目标
检验支架及地基强度及稳定性，消除整个支架非弹性变形，消除地基沉降变形，测量出支架弹性变形。
2 预压方法
在铺设完箱梁底模后对支架、模板分节段进行预压，预压采取砂袋直接堆码在底模上和两侧翼缘板上。加载重量应不低于梁体自重。
3 预压观察
堆码砂袋前在底模上及和其相对应基础上设置观察点（每跨纵向在支点、1/4梁、跨中和3/4梁跨处5个点、横向布设9个点累计每跨45个观察点），在预压前、卸载前、卸载后和预压过程中定时用仪器观每跨两端、1/4梁、跨中和3/4梁跨处变形情况，并检验支架各扣件受力情况，沉降稳定后开始卸载（卸载前安排专员逐一检验顶托受力情况，若有部分顶托未受力，人工经过调整杆调整，确保支架各顶托受力一致）。
依据观察数据计算支架弹性和非弹性变形值，经过U形可调托座调整底模标高（设计标高＋弹性变形值＋预留拱度，预留拱度按l/1000计算）。弹性变形值为卸载前后观察点之高差，非弹性变形值为卸载后和预压前观察点之高差，非弹性变形值可作为后续支架施工时预留变形量参考值。
4 在预压结束、模板调整完成后，再次检验支架和模板扣件是否牢靠，松动要重新上紧。
6.2.5 钢筋、预应力管道制作及安装
钢筋由工地集中加工制作，运至现场由汽车吊提升现场绑扎成形。顶板、底板、腹板内有大量预埋波纹管，为了不使波纹管损坏，一切焊接在波纹管埋置前进行，管道安装后尽可能不焊接，当一般钢筋和波纹管位置发生矛盾时，合适移动钢筋位置，正确安装定位钢筋网，确保管道位置正确。钢筋绑扎前由测量人员复测模板平面位置及高程，无误后方可进行钢筋绑扎。
纵向一般钢筋在两梁段接缝处连接方法及连接长度满足设计及规范要求。悬浇梁段及现浇段优异行底板一般钢筋绑扎及竖向预应力钢筋梁底锚固端(包含垫板、锚固螺母及锚下螺旋筋)安装，再进行腹板钢筋绑扎、竖向波纹管及预应力钢筋接长、腹板内纵向波纹管安装，最终进行顶板一般钢筋绑扎、顶板内纵向波纹管安装、横向钢绞线及波纹管安装。
为使保护层符合设计要求，保护层垫块不被压坏，箱梁施工垫块通常采取定型塑料垫块或混凝土垫块。
6.2.6 混凝土施工
1 混凝土配合比设计
混凝土配合比设计应使用施工实际采取材料，配制混凝土拌和物不仅应满足和易性、凝结速度等工作性能要求，而且应符合强度、耐久性(抗冻、抗渗、抗侵蚀)等力学性能和耐久性要求。
一般混凝土配合比，可参考现行《一般混凝士配合比设计规程》(JGJ／T55)，经过试配确定。混凝土试配强度，应依据设计强度等级，考虑施工条件差异和改变和材料质量可能波动。对于有特殊要求混凝土配合比设计(包含抗渗混凝土、抗冻混凝土、高强混凝土、泵迭混凝土、大致积混凝土)，亦可参考上述规程，经过试配确定。在施工过程中，应立即积累资料，为合理调整混凝土配合比提供依据。
2 混凝土生产
混凝土生产集中在拌和站进行。拌制混凝土配料时，多种计量器具应保持正确。对骨料含水率应常常进行检测，雨天施工应增加测定次数，据以调整骨料和水用量。配料数量许可偏差(以质量计)为：水泥、矿物外掺材料：±l%；粗、细骨料：±2%；水、外加剂：±1%。拌制时间应依据工艺试验结果控制。混凝土生产过程中应加强对对混凝土坍落度、扩展度等各项工作性能检测，确保混凝土生产质量。
3 混凝土运输
混凝土运输能力应适应混凝土凝结速度和浇注速度需要，使浇注工作不间断并使混凝土运到浇注地点时仍保持均匀性和要求坍落度。混凝土拌和物应采取搅拌运输车运输。混凝土运至浇注地点后发生离析、严重泌水或坍落度不符合要求时，应进行第二次搅拌。二次搅拌时不得任意加水，确有必需时，可同时加水和水泥以保持其原水灰比不变。如二次搅拌仍不符合要求，则不得使用。
4 混凝土现场浇注
浇筑点选择在端头（通常从较低点开始），也可从两端同时进行浇注施工，依据现场混凝土供给能力和人员组织实际情况进行选择。
浇注混凝土前，应对支架、模板、钢筋和预埋件进行检验，并做好统计，符合设计要求后可浇注。模板内杂物、积水和钢筋上污垢应清理洁净。模板如有缝隙，应填塞严密，模板内面应涂刷脱模剂。浇注混凝土前，应检验混凝土均匀性和坍落度。
为预防混凝土离析，自高处向模板内倾卸混凝土时，其自由倾落高度不宜超出2m；当倾落高度超出2m时，应经过串筒、溜管或振动溜管等设施下落；在串筒出料口下面，混凝土堆积高度不宜超出1m。
混凝土应按一定厚度、次序和方向分层浇注，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇注完成上层混凝土。上下层同时浇注时，上层和下层前后浇注距离应保持1．5 m以上。在倾斜面上浇注混凝土时，应从低处开始逐层扩展升高，保持水平分层。混凝土分层浇注厚度不宜超出300mm。
浇注混凝土期间，应设专员检验支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，当发觉有松动、变形、移位时，应立即处理。
混凝土浇注应连续进行，如因故必需间断时，其间断时间应小于前层混凝土初凝时间或能重塑时间。
混凝土浇注次序纵向由悬臂端向施工缝端进行，分层浇注，每层30cm，每段梁横断面混凝土浇注次序为先浇底板，再浇腹板，最终浇顶板。混凝土振捣采取插入式振动棒和平板式振捣器。在前层混凝土初凝之前将次层混凝士浇注完成，确保无层间冷缝，混凝土振捣严格按振动棒作用范围进行，严防漏捣、欠捣和过分振捣，当预应力管道密集，空隙小时，配置小直径30型插入式振捣器，振捣时不可在钢筋上平拖，不可碰撞预应力管道、模板、钢筋、辅助设施(如定位架等)。
5 混凝土养护
现浇箱梁养护方法有：覆盖和洒水养生、塑料薄膜或喷化学浆液等养护、自动喷淋养护系统。
混凝土浇注完成后，应在收浆后立即给予覆盖和洒水养护。对于炎热天气浇筑混凝土和桥面等大面积裸露混凝土，有条件可在浇注完成后立即加设棚罩，待收浆后再给予覆盖和洒水养生。覆盖时不得损伤或污染混凝土表面。混凝土面有模板覆盖时，应在养护期间常常使模板保持湿润。当气温低于5℃时，应覆盖保温，不得向混凝土面上洒水。天天洒水次数以能保持混凝土表面常常处于湿润状态为度。采取塑料薄膜或喷化学浆液等养护层时，可不洒水养护。
对大致积混凝土养护，应依据气候条件采取控温方法，并按需要测定浇注后混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求范围内，当设计无要求时，温差不宜超出15℃。
6.2.7 预应力张拉及管道压浆
1 预应力筋制作及现场安装
预应力束制作应在洁净水泥地坪上编束，以防钢束受污染；在编束前应用专用工具将钢束梳一下，以防钢绞线绞在一起。
在穿束之前应清除锚头上多种杂物和多出波纹管，并用高压水冲洗孔道。
若预应力束孔道是曲线状，用人工穿束就比较困难，通常将钢丝绳系在高强钢丝上，用人工先将高强钢丝拉过孔道，然后将钢丝绳头用半圆钢环和钢束头焊接在一起，开启卷扬机将钢束缓慢拉入孔内，在钢束头进孔道时，人工帮助使其顺利入孔。假如在钢束穿进过程中堵塞，要立即停止，查准堵塞管位置，凿开混凝土清除管道内堵管杂物，仍继续用卷扬机将束拖入孔道。
2 预应力张拉及管道压浆
参考5.6现浇梁预应力施工工艺。
6.2.8 支架系统拆除
在压浆及封锚完成后拆除全部支架。拆除支架时从跨中开始对称向两头均匀拆卸，方便使桥体重量对称、均匀地由两端支座平均负担，同时预防箱梁因受力不均匀产生裂纹。拆除底模时预防损坏箱梁外观质量。拆除时，严禁无关人员进入危险区域。拆除要统一指挥协调。
拆除脚手架时，拆除应按次序由上而下，不准上下同时作业。拆除脚手架大横杆、剪刀撑，应先拆中间扣，再拆两头扣。拆下材料，应向下传输用绳吊下，严禁往下投扔。
7 劳动力组织
人员配置见表1。
表1所需劳动力
序号
作业组
关键作业内容
人数
技术员
技工
普工
1
技术组
施工、技术指导
6
3

2
试验组
多种材料试验
2
1
2
3
作业组
支架作业
4
20
30
4
钢筋组
钢筋加工、制作
4
20

5
模型组
模型加工、安装及混凝土施工
5
30
30
6
张拉组
预应力张拉、压浆
2
8
10
8 关键机具设备
所需机具设备见表2。
表2 关键设备配置表
序号
设备名称
规格型号
数量
用途
1
汽车吊
30t
1台

2
装载机
ZL50
2台
构件倒运
3
翻斗车
20t
2台
构件倒运
4
砼输送车

若干

5
插入式振捣棒

20个

6
钢筋弯曲机

4台

7
可读液压千斤顶
50t
4台

注：其它设备参考预制梁施工
9 质量控制
9.1 易出现质量问题
9.1.1 混凝土箱梁顶面出现裂纹。
9.1.2 箱梁横桥向出现较长裂缝。
9.1.3 箱梁线形不顺畅，跨中拱度过大或不足。
9.2 确保方法
9.2.1 改善混凝土施工配合比，加强养护。
9.2.2 做好现浇支架基础处理，确保支架整体避免出现不均匀沉降；支架搭设是否按摄影关规范要求进行，支架整体性和稳定性必需可靠。
9.2.3 依据现浇支架压载情况设计好施工预拱度。
10 安全方法
10.1关键安全风险分析
10.1.1支架设计没有足够安全系数，因材料和施工质量原因造成支架坍塌。
10.1.2 支架局部失稳造成整体坍塌。
10.1.3 冻融地域基础经过反复冻融，引发支架基础不均匀沉降，造成支架局部失稳引发支架坍塌。
10.2 确保方法
10.2.1 支架设计必需满足施工荷载要求，并有足够安全系数。
10.2.2 施工过程中严格根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》（JGJ166）控制支架搭设质量。
10.2.3 冻融地域施工施工时，在解冻后对支架基础重新检验验收，对支架重新压载试验。
11 环境保护方法
11.1 关键运输便道和车辆进出口采取定时洒水方法，以降低扬尘。
11.2 施工中产生废弃物，采取袋装集中清理、统一堆放、分类处理，严禁从高处向下自由抛撒产生粉尘。
12 应用实例
12.1 工程介绍
新建铁路西安至平凉线周柳泾河特大桥14号墩至16号墩累计有4孔48m现浇梁，为跨越泾河主河道部分，里程为DK240+316.58～DK240+415.10。主跨位置处梁底至承台顶高度最高为12.5m，最低为11.5m。主河道位置处地址情况为：地面以下0～6m为细圆砾土，σ0=350kpa，6～8m为红黏土，σ0=250kpa，以下为砂质泥岩夹砂岩。
本桥4-48m箱梁设计为单箱、单室、等高，预应力简支箱梁。每孔箱梁设计计算跨度47m，两端悬臂外伸各1.05m，梁全长49.1m。梁高3.7米，底宽3.0米，顶宽4.9米，顶板厚23cm（梁顶面设排水层等和梁体同时施工，故箱梁中心位置顶板厚27.3cm）。底板厚25cm，腹板厚28cm，道碴槽高35cm宽20cm。箱梁端部为满足预应力钢筋锚固及支座安装需要，将其腹板外侧加宽至3.3m。在箱梁两端支座处设置横隔墙。腹板上设置通风孔，以降低箱内外温差。
12.2 施工情况
周柳泾河特大桥4-48m箱梁采取碗扣支架现浇法施工，先在河道处进行河道改移，支架地基处理。然后根据自小里程到大里程次序逐孔搭设支架，逐孔现浇。
箱梁底板下立杆纵距0.6m，横距0.6m；腹板下立杆纵距0.6m，横距0.6m；翼板下立杆纵距0.6m，横距0.6m；梁端加厚段立杆纵距0.6m，横距和中间跨等同；横杆步距0.6m。
顶托上横桥向设置2[10槽钢作为横向承重梁，上铺10*12cm方木作为纵向分配梁，间距为40cm，模板采取1.4cm厚竹胶板，下设横向4cm*7cm小方木，间距15cm。
碗扣支架为定型支架，安装时先确定起始安装位置，底托直接放置于混凝土垫层上，利用可调底托将标高调平,避免局部不平造成立杆悬空或受力不均，安装可采取先测量所安装段地面标高。依据所测数据反算出立杆底面标高，先用可调底托将四个角点底托高度调平后，再挂线安装其它底托，最终安装立杆。
纵向剪刀撑部署形式见支架部署图，横断面方向每间隔3排部署一道。剪刀撑采取φ48×3.5mm钢管，要求剪刀撑设置时从顶到底要连续，搭接头确保大于60厘米，接头卡不少于两个，和水平横杆夹角大于45°，两剪刀撑不许可自相交，要求部署在立杆两侧。
脚手架高度设置通常不超出梁体高度以上0.8～1.2m，横桥向两侧搭设安全工作平台，宽度60cm，并设置水平杆两道，支撑钢管每排设置一根。
12.3 工程结果评价
我企业承建西平铁路周柳泾河特大桥、大潘泾河特大桥，哈大客运专线宫房特大桥、干玉线中桥等几座桥梁施工经验总结基础上编写而成，满堂式支架含有很好适用性、经济性，含有安装方便、受力均匀优点，为同类工程施工积累了丰富施工经验。
12.4 建设效果及施工图片

图3 支架搭设 图4 满堂支架

图5 混凝土浇筑