碗扣支架在客运专线工程现浇箱梁施工中的应用

2022-09-11

1 工程概况

京石铁路客运专线工程JS-1标段, 永定河特大桥1#-28#墩梁部为32米简支箱梁, 采用碗扣支架现浇法施工。

简支箱梁截面形式为单箱单室等高度斜腹板, 梁端顶板、底板、腹板局部向内侧加厚。见表1。

2 箱梁总体施工方案介绍

箱梁采用满堂红碗扣支架现浇法施工。梁底基础换填50cm厚粗圆粒土, 顶面灌筑10cm厚C20混凝土。支架采用可调顶、底托的碗扣式钢管支架, 顶托上方铺设14×15㎝纵向方木 (松木) , 横向铺设10×12cm方木, 底模采用1.5cm木胶板 (强度40Mpa) , 外模板采用定制钢模, 端、内模采用木模。混凝土由两端向中间, 由底板、腹板、顶板逐层浇注, 一次浇筑完成。

3 碗扣支架体系施工方案

3.1 基地处理

承台基坑位置:采用粗圆粒土, 分20m~30cm一层, 电夯回填夯实, 夯实标准, 采用灌砂法检测压实度≥95%。

箱梁下方15m宽度范围内:泥浆坑、松软杂填土等用挖掘机全部挖除, 用推土机对场地全部进行推平, 用18T振动压路机对基底碾压, 检测压实度≥92%。换填粗圆粒土, 分层 (20cm~30cm一层) 用18T振动压路机碾压密实, 表面平整无轮迹, 高出原地面10cm以上, 采用灌砂法检测压实度≥95%, 并设置双向横坡排水, 坡度控制≥1.5% (内高外低) , 便于及时排除雨水。上层浇注10cm厚C20混凝土, 顶面抹平, 平整度控制在1cm之内 (内高外低) 。砼每隔5m见方用1cm厚木板分隔以防混凝土开裂。由于硬化后较四周原地面高, 故需用砂浆将外露粗圆粒土抹面防水浸泡。

3.2 支架方案

(1) 支架布置。

箱梁中间部分:于梁底轮廓线6.0m范围内, 立杆按纵向步距0.9m、横向步距0.6m;于翼缘板部分按纵向步距0.9m、横向距0.9m。

箱梁梁端部分:变截面范围内按立杆纵向步距0.6m, 横向步距0.6m。

腹板部位:两侧纵向各增加一排立杆, 即立杆横距加密至0.3m。

立杆竖向步距全部1.2米设置。 (支架详细布置见图1、图2、图3)

(2) 支架搭设。

支架搭设严格按照施工方案搭设, 在专人指挥下, 统一进行。

按照施工方案在混凝土垫层上弹线定位 (由两墩中间分别向两墩按支架设计间距顺排) , 放置底座后分别按先立杆后横杆再斜杆的顺序搭设。

根据支架方案, 立杆间距最大为0.9m, 支架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑;中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑, 其间距≤4.5m。

剪刀撑的斜杆与地面的夹角在45°~60°之间, 斜杆每步与立杆扣接, 严禁斜杆与横杆扣接。

支架高度均大于4.8m, 顶端和底部必须设置水平剪刀撑, 中间水平剪刀撑设置间距≤4.8m。水平剪刀撑设置以斜杆能最大限度与所有立杆扣接为度, 亦满足剪刀撑与水平面夹角在45°~60°之间。

3.3 支架预压及变形观测

(1) 预压目的。

为了保证在箱梁混凝土浇注卸架后满足设计的外形尺寸及拱度要求, 检验支架的整体稳定性及支架的实际承载能力, 以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响, 同时取得支架弹性变形的实际数值, 作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考。在施工箱梁前进行支架预压和地基压缩试验, 避免箱梁砼因支架不均匀沉降而出现裂缝。

(2) 预压荷载材料。

支架体系采用满堂支架承力结构, 基础硬化完成后, 搭设满堂支架, 支架底部及顶部均采用调整托。

通过简化受力荷载, 采用成捆钢筋及成捆钢绞线代替预压荷载, 根据结果确定箱梁预压拱度尺寸, 进行高度调整。

(3) 预压方法。

施工中采用先铺设底模板, 在底模上进行加载的预压方法 (此方法更符合实际情况, 数据较准确) 。铺设好箱梁底模板, 将底模板顶面标高尽量调整到箱梁底设计标高, 同时检查调整顶托是否与分配方木垂直, 确保支架底传递荷载在支架与支架之间受力均匀。为防止预压材料损伤模板面板, 在底模上满铺彩条布。

(4) 预压荷载及加载布置形式。

预压荷载按梁体重量120%进行加载, 总加载重量为:1.2×325m3×2.6t/m3=1014t (跨中等截面梁段+两端变截面段) , 按梁体的大致等效荷载进行布载。

加载分4级进行, 即加载30%、60%、100%、120%。上部加载所需的成捆钢筋及成捆钢绞线用汽车吊提升至梁底模上部。

(5) 预压变形观测点的设置。

顺桥方向在梁端支撑中心, 墩外缘处及1/4跨和跨中布设5道变形观测断面。横桥向根据荷载分布情况, 每横断面设5个沉降变形观测点。见图4、图5。

(6) 变形观测。

(1) 加载前记录每点初始标高H1。 (2) 加载一级荷载 (30%) , 第一天间隔6h观测一次 (宜在上午或下午进行, 以避开全天温度最高时) , 以后间隔12h观测一次。记录标高H2。 (3) 当加载后所测数据与加载前所测数据支架日沉降量≤2.0mm (不含测量误差) 时, 可加载下一级荷载。观测频次同上。记录标高H2。 (4) 如果加载120%后所测数据与加载前所测数据支架日沉降量≤2.0mm (不含测量误差) 时, 表明地基及支架已基本图4沉降观测断面布置示意图沉降到位, 可进行卸载, 否则还须持荷进行预压, 直到地基及支架沉降符合以上要求为止。满足卸载要求后, 持荷24h, 卸载前测量各测点标高H3并记录。 (5) 卸载后, 测量各测点标高H4, 并记录。

(7) 预压变形计算。

非弹性变形f3=H1-H4。通过预压后, 可认为支架、模板、方木等的非弹性变形已经消除。

弹性变形f2=H4-H3。根据该弹性变形值, 在底模上设置预拱度f, 以使支架变形后梁体线型满足设计要求。

另外, 根据H2和H3的差值, 分析持续荷载对支架变形的影响程度。

(8) 支架拆除。

待预应力钢束终张拉完毕, 封锚完成且封锚混凝土达到设计强度后, 方可拆除支架。

4 注意事项

4.1 进入现场的构配件需具备以下证明资料

(1) 主要构配件需有产品标识及产品质量合格证。 (2) 需有钢管、零件、铸件、冲压件等材质、产品性能检验报告。

4.2 支架搭设重点检查内容

(1) 基础的沉降, 立杆底座与基础面的接触情况。 (2) 上碗扣缩紧情况。 (3) 立杆连接销的安装、斜杆扣接点、扣件拧紧程度。

4.3 加载预压过程控制重点

(1) 铺设底模板后测量H1前加强对支架的全面检查, 确保支架在荷载作用下无异常变形。 (2) 加载过程中安排专人加强对支架及地基变形情况的观测, 如有异常变形, 及时通知现场施工管理人员立即停止加载, 在采取足够的加固措施后方可继续加载, 以免出现重大安全事故。 (3) 预压完成后, 根据支架变形情况及地基沉降程度, 采取必要的措施对薄弱环节进行加强, 确保施工安全和工程质量。