张 文

(1.广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001；2.南宁市筑路技术与筑路材料工程技术研究中心，广西 南宁 530001)

0 引言

山区公路和城市立交中，如设计小半径桥梁，多数设计为现浇。现浇高度>15 m时，常规支架施工基础处理要求高，面临大面积开挖山体，施工难度大，易破坏山体稳定性等问题，危及桥梁安全与质量。随着搭设高度的逐步增加，重体力活容易发生安全事故。为减小工程安全和质量隐患，笔者所在公司开发了一套新的施工方法，即装配式大管径钢管支架施工方法。

采用装配式大钢管支架施工方法，能减少开挖山体，保证山体稳定及桥梁质量安全。施工中各构件采用栓接，不需要焊接作业，各标准节构件可周转重复使用，有极高的通用性，具有规范、标准、高效、安全等优势(见图1)。

本施工方法已获得实用新型专利1项[1]：现浇梁装配式大管径钢管支架结构(专利号：ZL 2018 2 0802861.5)；取得自治区级工法1项：装配式大管径钢管支架施工工法(GXGF339-2019)。

本文结合梧州至柳州高速公路六巷互通、三江县良口至梅林公路浪泡大桥、融水至河池高速公路全村互通等多个工程实践，论述装配式大钢管支架在高架桥箱梁现浇中的应用，供同行参考。

1 装配式大钢管支架的特点

1.1 标准化程度高

克服了焊接式钢管支架外观焊缝多、立焊焊缝质量得不到保证等缺点，能够实现标准化制造及装拆。施工时装拆方便，结构稳固，装拆过程无须焊接作业，支架钢管立柱采用大钢管标准节，水平、斜向支撑采用钢管。材料来源便捷，工厂里集中加工，加工条件好，加工尺寸精度高，安装成型的支架外观规范、标准化程度高。

1.2 周转利用率高

各构件间为栓接，支架装拆过程对各构件无损坏，各标准节构件拆除完成后，可周转重复使用，大大提高了材料周转利用率。

图1 装配式大钢管支架整体构造图

1.3 质量安全性能高

采用厂家加工生产带有法兰盘的标准节钢管立柱及水平、斜向支撑，装拆方便，机械化作业程度高，不需要强体力劳动。支架体系具有很强的竖向承载力和刚度，同时整个支架底部通过扩大基础或者桩基础和预埋首节大钢管连接加固，基础施工不需要大面积开挖山体，能有效防止地面基础失稳造成事故。搭设完成的整体支架体系稳定性好、质量安全性能高。

1.4 适用性强

结构简单，力学性能优越，施工方便，实用性强，尤其在陡峭山坡、沿河等特殊地质条件下，减少了对山体的扰动和支架基础开挖工作，有效保护了山体稳定，且不受地质、雨季影响，具有较高的竖向承载能力、抵御变形能力以及整体稳定性，能够适应各种恶劣工况。

2 适用范围

本工艺适用于各种现浇梁支架施工，尤其是小半径高架桥箱梁现浇。

3 工艺流程图(图2)

图2 工艺流程图

4 施工操作要点

4.1 支架主要结构设计

装配式大钢管支架体系主要通过贝雷梁、工字钢、大钢管立柱依次从上到下将箱梁荷载传递至地基上，最终都是以基岩作为最终持力层抵消竖向荷载。标准节大钢管作为支架承受竖向荷载主要构件，钢管作为水平及斜向支撑，所有的接头均采用螺栓连接。

4.1.1 标准节大钢管设计

标准节大钢管立柱每节设计长度为6 m，为了便于调节陡峭山体上相邻钢管立柱的高差及缩短预埋节的长度，搭配长度为3 m的标准节大钢管。大钢管立柱纵向、横向间距为5 m，管口两端用φ900×20 mm的钢板封闭，焊接为法兰结构，并在四周焊接12道加筋板。加筋板为厚16 mm钢板，距端口30 cm处四向设置水平、斜向支撑钢管连接节点板，连接节点板为厚20 mm钢板(见图3)。

图3 标准节大钢管立柱设计图

4.1.2 水平支撑、斜撑钢管设计

水平支撑每节设计长度为4.11 m，斜撑每节设计长度为5.706 m，管口两端设计有厚20 mm的连接钢板。连接钢板与钢管焊接在一起并采用厚8 mm的钢板封头，距端口1 m处设置吊环(见图4～5)。

图4 钢管水平支撑设计图

图5 钢管斜撑设计图

在工厂按设计图纸进行零部件加工时，标准节大钢管立柱、水平支撑和斜撑钢管、连接夹板等各构件尺寸需按图加工，加工好的标准节大钢管与钢管水平支撑、斜撑通过夹板和螺栓连成整体，连接好的结构单面成“Z”形状(见图6)。

(注：1.标准节大钢管；2.标准节水平支撑钢管；3.标准节斜向支撑钢管；4.立柱法兰；5.加筋板；6.节点板；7.水平连接夹板；8.斜向连接夹板；9.吊环)

4.2 基础施工

根据地质和地形的特点，基础可采用桩基础和扩大基础。

4.2.1 桩基础

施工时要严格保证桩孔最小直径、竖直度符合设计及规范要求，严格按设计图安装固定桩基钢筋笼和埋设声测管，保证钢筋笼上端中心点与桩基设计中心点的偏位不大于规范要求并保证桩身完整，保证桩身混凝土强度满足设计强度的评定要求。桩基检测合格后应按桩检数据将顶面松散混凝土凿除，再在桩基上接等径桩柱。

4.2.2 扩大基础

用挖机开挖至坚硬实土，触探仪检测基坑承载力，符合设计承载力要求后停止开挖，采用人工铲出松散土石，加工及安装钢筋，浇筑混凝土，振捣密实。基础顶面应略高于原地面，在斜坡上的基础需设置好台阶，尽量减少对原地面的破坏。基础周围应设置排水沟、截水沟，防止雨水浸泡基础造成失稳。

4.3 首节钢管安装定位

为保证钢管立柱与地基连接稳定性，在基础中预埋入50 cm长度的钢管，并在钢管中填充混凝土。预埋钢管桩位要准确并保证竖直度，同时栓接节点板方向也要准确。安装过程中要严格检查钢管中心点位置及高程是否偏差，首节钢管长度由钢管支架总长度反算得出。

4.4 标准节钢管组合框架预拼装

标准节钢管立柱、水平支撑、斜向支撑在工厂加工完成后运输至现场，在施工现场预先平整硬化场地，做好4个预拼装基础，基础间距与标准节钢管立柱纵、横向间距相同，预埋好螺栓。标准节钢管组合框架预拼装时，用吊车将4根标准节钢管立柱分别吊至4个预拼装基础上，固定好底部螺栓，再将标准节水平、斜向支撑钢管通过连接节点板与标准节钢管立柱栓接连成整体，单面呈“Z”形状。相邻标准节钢管立柱之间依次上满水平、斜向支撑钢管之后，就会形成一个类似“板凳”状的标准节钢管组合框架，再将拼装好的标准节钢管组合框架吊至平整好的场地存放。

4.5 吊装标准节钢管组合框架

首节钢管立柱安装定位完成之后，进行标准节钢管组合框架吊装。标准节钢管组合框架吊装前，复核、调整水平、斜向支撑钢管与立柱钢管连接的螺栓及夹板是否打紧。将拼装好的“板凳”状标准节钢管组合框架吊至首节钢管立柱顶并调整好位置，使其上下法兰盘螺栓孔相对应，上紧螺栓。首节钢管立柱与标准节钢管组合框架全部栓接完成后，再进行相邻标准节钢管组合框架吊装。同一平面上的相邻两个标准节钢管组合框架吊装完成后，要及时对相邻标准节钢管组合框架之间的水平、斜向支撑进行安装；同一平面标准节钢管组合框架吊装完成后再进行下一平面的标准节组合框架吊装，如此反复循环接高至预定高度。钢管顶部增加斜向水平支撑，即对角的钢管柱拉一根水平斜向的钢管撑，与纵横向水平支撑钢管形成稳定“三角”，增加立柱群整体稳定性。

4.6 上部支架搭设

4.6.1 钢横梁安装

横桥向每排钢管立柱顶布置双拼工字钢，横梁接长时双拼的工字钢断口错开设置，预先在场地双拼好形成整体横梁再吊装。横梁底面与法兰钢板叠合范围的焊缝要用砂轮机预先磨平，横梁顶面与贝雷梁交合范围的焊缝亦全部磨平，使横梁整体均匀受力。现场加工好后用吊绳将工字钢组横梁吊装至柱顶法兰钢板上，每组工字钢中心(焊缝处)与钢管柱顶中心应重合。在柱顶法兰钢板上焊槽钢斜撑支撑工字钢。

4.6.2 贝雷片纵梁安装

纵梁采用贝雷梁搭设，每两排一组，安装时保证支撑架与桁架通过螺栓连接紧固。单跨贝雷梁在跨中向两侧对称布置，为保证贝雷梁端尽量靠近盖梁，贝雷梁在中间排临时支墩顶断开搭接，先按长度组装好贝雷梁再吊装。贝雷梁布置以盖梁中心线为基准点，放出贝雷梁在盖梁边上的投影点，按投影点从中间向两侧成组对称布置贝雷梁。

4.6.3 横向分配梁

由于现浇桥平曲线半径较小，I14工字钢分配梁从每联中间墩向两端依次布置，分配梁与盖梁边线平行。为避免浪费，用工字钢加工接长成通长设计长度的分配梁，现场加工好后用吊车吊装。I14工字钢分配梁按间距布置好后，在两侧I14工字钢上用通长φ28 mm螺纹钢筋与工字钢点焊连接，使I14工字钢分配梁形成整体，防止支架搭设过程中发生滑移。

4.6.4 扣件式钢管支架搭设

在I14工字钢横向分配梁上搭设满堂支架，采用扣件式钢管支架。立杆横向间距为60 cm，扣件式钢管支架纵向搭设与I14分配梁对应。立杆下口直接立在I14工字钢上并点焊固定，上口采用可调顶托。

4.6.5 纵向分配梁与双钢管设置

扣件式支架顶托上设I10工字钢作为纵向分配梁，工字钢在顶托上以搭接方式接长。在I10工字钢纵向分配梁上面铺设φ48×3.0 mm双钢管作为横向分配梁，模板横向接缝处用5 cm×12 cm方木代替双钢管。双钢管止滑措施为：在每组钢管的下侧面，用反扣的[8#槽钢短节段与I10工字钢纵向分配梁点焊牢固，防止钢管向下滑滚。

4.7 梁板施工

梁板施工要严格按照设计图纸和技术规范进行施工，模板安装要求有足够的强度、刚度和稳定性，模板安装后对支架及钢管立柱进行预压。预压的目的是检验支架及地基的强度、刚度及稳定性，消除整个支架的塑性变形和地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形，测算施工荷载时的弹性变形，计算预拱度。预压完成后进行钢筋加工及安装，同时进行波纹管定位及安装，各工序完成后需经项目组织人员进行自检合格后，再经监理工程师验收合格方可进行混凝土浇筑。

4.8 拆除支架

上部支架拆架程序应遵守“先支后拆、后支先拆、由上而下”原则，不准分立面拆架或者上下两层同时进行拆架。在整个拆架过程中必须有技术人员跟班指挥与检查，按拆架顺序，依次拆除支架，所拆除下来的材料须堆放好，分批落地。

标准节钢管支架拆除由上而下，即先拆除相邻标准节钢管组合框架之间的水平、斜向支撑钢管，再将标准节钢管组合框架吊出至地面，然后将其组合框架在地面拆散，以此类推拆除相邻标准节钢管组合框架，按照“一层一清”程序，直至整个大钢管支架拆除完成。

5 工程应用实例

梧柳7标六巷互通E匝道1号大桥上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，梁板顶宽度为18.5 m，梁板底宽度为15 m，每联现浇梁板长50 m，共两联。第一联现浇混凝土工程量为623.081 m3，重量约为1 620 t，平面位于R=50 m的平曲线上，现浇高度为30.5 m。本桥为上跨门头河湾及斜坡路段而设，现场施工条件十分恶劣。现采用装配式大钢管支架施工，与国家住房城乡建设部提倡采用的装配式施工方法相符，同时施工完成的混凝土现浇连续箱梁质量好、安全性能高，施工过程未发生质量及安全事故，搭设完成的支架具有整体稳定性好、标准化程度高、质量安全性能强等特点。

梧柳7标六巷互通C匝道大桥第二联上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，梁板顶宽度为9.109 m，梁板底宽度为5.609 m，现浇梁板长50 m，现浇混凝土工程量为277.05 m3，重量约720 t，现浇段平面位于R=60 m的圆曲线上，现浇高度为34 m。本桥为上跨门头河及斜坡路段而设，现场施工条件十分恶劣。现采用装配式大钢管支架施工，加快了施工速度，提高了施工效率，未发生质量安全事故，安装完成的装配式大钢管支架系统具有整体稳定性好、标准化程度高、质量安全性能强等特点。

6 结语

装配式大钢管支架的应用范围广、使用效率高、安全性能强、受力明确、施工易控制、周转率高、有利于成本控制，特别是在小半径高架桥中更能体现其优越性，值得推广应用。