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1、 第 1 页 共 18 页复杂施工环境下超高、超重、超长现浇预应力混凝土复杂施工环境下超高、超重、超长现浇预应力混凝土 弧形箱梁模板支架施工工法弧形箱梁模板支架施工工法中铁*集团有限公司1.1.前言前言随着建筑业的发展，为迎合人们生活多样化选择的需求，近几年来在建筑设计上呈现出许多造型新颖别致、活动空间超高超大的公共建筑，这使得超高、超重、超长现浇预应力混凝土弧形箱梁结构形式也越来越普遍地出现在房建工程中。同时，由于现场施工条件的限制和现场施工道路、交通组织的需要，弧形箱梁模板支架的施工还必须充分考虑大型机械设备、运输车辆的通行，这给箱梁模板支架施工提出更高的要求。厦门西站房工程主站房屋盖采用
2、“大跨度空间钢桁架+双向正交钢管桁架”结构，整个屋盖体系由 16 根 48 米（或 57 米）高 A 型塔柱所支撑，为增强 A 型塔柱的侧向刚度和整体性，塔柱之间共设置有 16 道预应力混凝土弧形箱梁。弧形箱梁最大跨度为44.02m、最大截面尺寸为 33001400mm（高宽） 。同时，箱梁呈弧形，箱梁两端梁顶标高分别为+38.3m 和+24.55m。另外：由于福厦铁路铺轨施工需要，铁路工程线及工程列车必须经由箱梁下方通过。并且考虑屋面钢结构施工需要，各种大型机械设备、大型运输车辆也必须从箱梁下方通行。在厦门西站房工程弧形箱梁施工中，中铁*集团有限公司厦门西站房项目部采用“扣件式钢管支撑架+U
3、 托+方木+木胶合板”的模板体系，同时将贝雷架支撑体系运用到箱梁支撑架中，解决了箱梁下面工程列车以及各类大型机械设备车辆的通行的难题，安全高效地完成了现浇弧形箱梁结构施工，取得了明显的社会效益和经济效益。2.2.工法特点工法特点2.1 将制式器材贝雷片运用到现浇混凝土箱梁模板支架中，使超重型结构混凝土箱梁模板支架下留设较大跨度通道成为可能，满足了现场道路交通组织的需要。2.2 在箱梁截面高度上合理划分箱梁施工步骤，将整个箱梁在高度上依次按底板、侧墙、顶板三个步骤组织施工，减小了第一次混凝土浇筑时对底板模板所施加的荷载，降低了对底板模板次龙骨和面板的强度要求，采用“50100mm 方木次龙骨（平
4、放）+12mm 厚木胶合板面板”即满足了第一次混凝土浇筑时的强度、刚度要求，保证了弧形箱梁底面的曲线成型效果。2.3 采用全站仪三维坐标定位技术，保证了弧形箱梁曲线的准确性。2.4 对于弧形箱梁坡度超过 25角的部分，采用双层模板施工技术，克服了斜坡第 2 页 共 18 页混凝土浇筑振捣困难、容易滑落难于成型、混凝土振捣不易密实等缺陷，保证了弧形箱梁混凝土施工质量。3.3.适用范围适用范围需留设较宽（612m 宽）通道的超高、超重、超长跨现浇预应力混凝土弧形箱梁模板支架施工。4.4.工艺原理工艺原理根据标准制式器材贝雷片所特有的承载能力大，而运输方便、架设快捷、适应性强的特点，将贝雷架支撑体系
5、结合使用到箱梁模板支撑体系中来，满足了超重结构箱梁模板支架内留设较宽通道的要求。贝雷架每一片桁架容许内力为：弯矩 788.2KNm；剪力 245.2KN（根据 1998 年交通部战备办公室主编的装配式公路钢桥使用手册 ） 。厦门西站房工程最大箱梁截面外皮尺寸为宽 1400mm、高 3300mm，箱梁每延米自重达 10 吨。若箱梁一次浇筑成型，将对梁底模板主次龙骨和胶合板面板施加很大的荷载，要求足够厚度的胶合板和方木龙骨才能满足要求，但随着胶合板和方木尺寸的加大，梁底模板圆弧曲线的效果就难于保证。通过合理的分层浇筑技术，将箱梁分为底板、侧墙和顶板三个层次进行施工，这样减小了第一次混凝土浇筑对梁底
6、模板施加的荷载，经计算采用相对柔性的 50100mm 的方木平放做次龙骨、12mm 厚木胶合板做面板就满足了模板的刚度和强度要求，保证了弧形箱梁梁底曲线的成型效果。同时，采用计算机模拟和全站仪三维坐标定位技术，对箱梁底模进行精确定位，保证了弧形箱梁成形准确性。 由于弧形箱梁外形为圆弧的一段，箱梁两端位于不同的标高，箱梁由低往高其坡度逐渐增大，最高一端的坡度达 50角。在坡度超过 25时，但由于坡陡，混凝土无法按正常工艺振捣密实成型、无法保证施工质量，将给箱梁结构留下严重质量安全隐患。本施工方法对坡度超过 25角部分梁体采用安装面层模板的双层模板技术，同时在面层模板上留设振捣口和排气口，为斜坡段
7、梁体混凝土振捣创造了条件，保证了箱梁截面尺寸的准确和混凝土密实性，从而保证了箱梁质量。5.5.施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程施工准备 贝雷架搭设 扣件式钢管脚手架模板支撑体系搭设 箱梁底模安装 （箱梁底板及侧墙钢筋绑扎 ）箱梁底板侧模及坡度超 25角部分面层模板安装 （箱梁底板混凝土浇筑并养护至上人强度 箱梁侧墙钢筋绑扎、施工缝处理 箱梁侧墙模板安装 箱梁侧墙混凝土浇筑及养护 箱梁侧墙墙顶施工缝处理 箱梁顶板底模安装 箱梁顶板钢筋绑扎） 箱梁顶板坡度超 25角部分面层模板安第 3 页 共 18 页装 箱梁顶板混凝土浇筑及养护。5.25.2 操
8、作要点操作要点5.2.15.2.1 贝雷架搭设贝雷架搭设5.2.1.1 贝雷架支撑体系构造详图：贝雷架是箱梁模板支撑架的一部分，其目的是在架体中形成一个满足一定使用功能要求的通道，贝雷架主要包括基础、钢管立柱及立柱间横撑、承重横梁、贝雷片等几个部分组成。根据厦门西站房工程箱梁结构特点及工程线上列车通行最小宽度要求，厦门西站房贝雷架支撑构造详图如下所示：弧形箱梁设置于箱梁支架立杆下普通H型钢（120*120mm）承重横梁25#工字钢分配梁箱梁模板支撑架采用扣件式钢管脚手架贝雷架基础钢管立柱横撑横撑横撑贝雷片操作平台11贝雷架构造示意图第 4 页 共 18 页轨道顶标高（-1.25m）场地地坪面7
9、线路中心线5线路中心线贝雷片钢管立柱钢管柱箱梁模板支撑架采用扣件式钢管脚手架普通H型钢（120*120mm）分配梁承重横梁25#工字钢贝雷架基础115.2.1.2 贝雷架搭设参数设计：贝雷架搭设参数主要包括贝雷片间距及数量确定、承重横梁设计选型、钢管立柱设计选型、贝雷架基础及地基承载力验算等几个方面的内容。这些参数的确定主要根据架体所需承受的荷载进行设计，同时应符合贝雷片模数标准。在荷载取值中，应充分考虑贝雷片自重、分配梁自重、架设于贝雷架上扣件式钢管脚手架自重、箱梁自重、施工活载、风荷载，以及必要的材料、机具设备堆载等作用，确保贝雷架参数选择合理、安全可靠。根据设计计算的结果，应形成详细的贝
10、雷架搭设施工图，包括：贝雷架基础施工详图、贝雷架钢管立柱及立柱间横撑施工图、贝雷片平面布置详图、以及各细部节点详图，作为现场搭设贝雷架的依据。5.2.1.3 贝雷架搭设工艺流程：场地平整 测量定位 贝雷架基础施工 钢管立柱安装 立柱间横撑安装 承重横梁安装 贝雷片安装 分配梁布置 搭设上部扣件式钢管脚手架模板支撑体系等5.2.1.4 贝雷架搭设作业注意事项：1）测量定位工作是贝雷架搭设的首要工作，测量定位必须准确，严格按照贝雷架方案图纸要求将贝雷架基础位置、钢管立柱位置在现场测设出来，作为现场施工的依据。第 5 页 共 18 页2）贝雷架基础施工中应重点关注地基承载力情况，可以采取轻型触探仪对
11、地基承载力进行必要的检测，若承载力不能满足要求可以采取调整基础大小、对软弱地基进行换填等方式进行处理。贝雷架基础施工中应严格按照图纸位置埋设钢板埋件，埋件所用钢板厚度不应小于 2cm、尺寸不小于“钢管立柱直径 d + 200mm” 。贝雷架基础施工应按要求做好关键工序验收工作，主要包括地基验槽、基础钢筋和埋件安装隐蔽工程验收记录。3）贝雷架基础混凝土浇筑并养护达到方案规定强度后，开始贝雷架立柱的安装。钢立柱与基础上所埋设的埋件满焊固定，要求焊缝饱满，焊缝表面光滑、无夹渣、无焊瘤、无气孔，焊缝经检查合格后及时涂刷防锈漆做好防锈保护。钢立柱的安装还应严格控制立柱垂直度，在立柱安装的同时，及时安装立
12、柱间的横向支撑以加强立柱的整体性能，横撑可以采用 14 号槽钢加工。4）承重横梁安装：承重横梁是直接承受贝雷片所传递来的荷载，同时将荷载传递给钢立柱的部件，一般采用较大规格的工字钢或 H 型钢，具体型号应根据所承受的荷载进行计算确定。承重横梁安装于立柱顶部的端头板上，与端头板焊接固定。5）贝雷片安装：在贝雷片安装就位之前，应组织对上述立柱、横梁支撑体系进行验收，对焊接焊缝、贝雷架钢管立柱及承重横梁等进行检查，确保无误后开始安装贝雷片。贝雷片应在现场组拼成组后整体吊装就位，每组由 2 至 3 片贝雷片拼装而成。贝雷片的间距及片数必须严格按照前述计算要求实施。6）贝雷片安装结束，首先在贝雷片上满铺
13、 50mm 厚脚手板做硬防护，脚手板之间的缝隙应钉废旧胶合板进行封闭。然后铺设分配梁，分配梁垫设于每排扣件式钢管架立杆下方，将上方箱梁施工的荷载传递给贝雷架。5.2.25.2.2 扣件式钢管脚手架模板支撑体系施工扣件式钢管脚手架模板支撑体系施工5.2.2.1 模板支撑架方案设计：根据弧形箱梁所特有的超重、超高、超长等特点，要保证箱梁施工安全首先必须做好其模板支撑体系的方案设计工作。在进行方案设计中充分考虑如下因素：1）架体的使用功能要求：一是作为直接支撑箱梁结构的模板支撑；二是箱梁两侧的操作平台。操作平台应充分考虑必要的材料、设备及小型机具的堆放等承载能力要求。所以，从使用功能上划分，架体应包
14、括中间的模板支撑架和箱梁两侧的作业平台两个部第 6 页 共 18 页分组成。2）由于弧形箱梁是一道位于二三十米高空，总长四十多米、而宽度只有 1.4m 的梁体，其架体应严格控制高宽比，保证架体平面外整体刚度。所以，组成架体的两个部分：模板支撑架和箱梁两侧操作平台最好形成一个整体，共同抵挡侧向水平荷载，防止架子平面外失稳。3）在进行设计验算中，模板支撑架和操作平台两个部分可以根据各自使用功能要求分别进行验算得出架子搭设参数，然后根据架子整体性要求进行整合。以厦门西站房工程箱梁 YKL2 为例，其架子搭设示意图及脚手架搭设参数选择如下：YKL2 脚手架搭设示意图：弧形箱梁脚手架基础垫层操作平台部分
15、YKL2操作平台部分箱梁模板支撑架部分脚手架搭设参数：（一）模板支撑架部分：第 7 页 共 18 页采用扣件式钢管脚手架，立杆布置为每道箱梁下设四排立杆（间距 600mm） ，立杆沿梁长方向间距 750mm，支撑架双向水平杆件步距 750mm；（二）操作平台部分：操作平台方面，考虑作业空间及必要的材料机具堆放要求，每侧操作平台采用三排（两跨）脚手架，排距间距为 1000mm，脚手架纵距（沿梁长方向立杆间距）1500mm，步距 1500mm。（三）整体性构造措施：为达到整个架体的整体效果，主要采取如下几个措施：横向水平杆件通长布置，杆件接头位置按不大于 50%百分率错开；设置横向剪刀撑，剪刀撑间
16、距不大于 6 米；设置水平剪刀撑，水平剪刀撑高度上间距不大于 4.8 米。（四）其他措施：考虑厦门市当地气候特征，风比较大，属台风多发地区，为减小大风对支撑架的影响，采取措施有：在架子两侧沿梁长方向按 6 米间距设置揽风绳；箱梁架子外侧在操作层以上挂密目安全网，操作层以下不挂设密目安全网，以减小风荷载的影响。5.2.2.2 箱梁脚手架搭设流程：施工准备 脚手架基础施工 测量放线，布设立杆平面布置点 垫板（脚手板）铺设 摆放纵向扫地杆（贴近地面的顺梁长方向水平杆件） 逐根树立立杆，随即与扫地杆扣紧 装横向扫地杆（横向水平杆件）并与立杆或纵向扫地杆扣紧 安装第一步纵向水平杆件（随即与各立杆扣紧） 安装第一步横向水平杆件 第二步纵向水平杆 第二步横向水平杆 安装第三、四步纵向和横向水平杆件 加设剪刀撑及内横向斜撑 直至脚手架模板支撑部分搭设至梁
