复杂地形条件下箱梁现浇支架施工设计
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摘要：本文结合广州至河源高速公路惠州段SJ-1合同段第六标段风门凹省道S119跨线桥现场的实际地形条件，介绍了右线0#-4#墩箱梁现浇支架施工设计，总结了施工过程中的关键技术和措施保障，取得较好的施工效果，对今后类似工程具有一定的参考和借鉴意义。
关键词：钢管脚手架；钢平台；模板支架
Abstract: This text combines actual topographical terms of S119 air door concave deck bridge of SJ-1 contract sections six bid section of Huizhou sections provincial highway of Guangzhou to Heyuan expressway , introduces cast-in-place support detail design of right 0#-4# mound case roof beam.It summarizes construction key technology and measure guarantee of course.It makes better construction result, also has certain reference and reference meaning to similar project in the future.
Key words: Steel tube scaffold; Steel platform; Template support
工程概况
1.1道路交叉情况
本桥斜跨S119省道，斜交角度为左线37度，右线33度。S119省道按1级公路预留宽度，宽2×12.25m。
1.2地形地貌及地质情况
桥位地处低缓丘陵区，斜跨S119省道，区内地形起伏较大，两端桥台均位于山坡，地形较陡。地面标高约74.0-90.2m。
桥位区地层岩土性较简单，第四系覆盖层厚度不大；基底由粉砂岩、砂岩及其风化层组成。
本桥位区内弱风化～微风化层岩面呈波浪起伏，埋深深浅不一，变化较大。
1.3水文情况
桥位区地处低缓丘陵区，地下水主要为第四系松散层潜水及基岩裂隙水，以地表径流、大气降水补给为主。
1.4桥型方案
本桥位于分离式路基段，左线中心桩号ZK99+799.8，跨径组合为（20+2×25）m+4×25m，起终点为ZK99+711.78～ZK99+887.82,桥梁长176.04 m；右线中心桩号YK99+714.2，跨径组合为5×25m+（25+2×30+25）m，起终点为YK99+593.68～YK99+834.72，桥梁长241.04m。平面处于圆曲线上。上部结构采用预应力砼连续箱梁。下部采用薄壁桥墩配钻孔灌注桩基础，左线起点桥台台后右边缘接挡墙。
现浇支架方案总体布置
2.1现浇支架设计的现场地形条件
右线0#-4#墩现场地形条件复杂，墩位于山坡上，原山体已采用挖填方式使得右线道路中线右侧的箱梁于地面投影大部在弃土边坡上，而且弃土坡脚有重要国际光缆，不易对弃土边坡进行处理。左线路基顶面与右线山体开挖后地面高差较大。
2.2现浇支架设计的制约条件图1现场地形图
由于桥位区位于低缓丘陵区，路线位于山体上，右线0#-4#墩处山体半挖半填，左右线分离式路基，施工场地受到限制，大型机械设备不易作业。现场工期紧，务必加快施工周期，节约成本，提高效益。
3现浇支架方案选定
3.3.1方案一：采用冲孔桩基础，大钢管和贝雷梁
图2方案一现浇支架立、
弃土边坡土体不稳定，尽量不与弃土边坡发生关系，现浇支架下部基础采用冲孔桩，很好地解决了这个问题。大钢管布置范围有限，为减小桩顶分配梁的悬臂长度，靠近箱梁翼缘板两侧钢管斜立，务必保证钢管与桩顶分配梁，钢管与基础预埋件的连接强度。此方案现浇支架所需材料较多，需要大型施工机械设备，所以需要施工场地较大，若机械站在左线分离式路基上也无法作业，因高差太大。此方案所需机械费用高，而且施工周期长。所以此方案不适应于现场的实际地形条件，和节约成本，加快施工周期的要求。现场要求优化此设计方案，该方案结构设计方面在满足受力的条件下，已尽量做到用料最省，不能在材料上优化。此现浇支架方案结构受力明确合理，施工风险较小。
3.3.2方案二：采用路线右侧冲孔桩基础、下部钢平台、扣件式钢管支架
图4方案二现浇支架立、平面总体布置图
如下图横断面所示，箱梁中线右侧部分现浇支架下部基础采用冲孔桩和条形基础，其上用跨路箱梁现浇支架倒用下来的型钢搭设钢平台，钢管架底部落于钢平台上，避开了钢管架直接与地面边坡发生关系，解决了弃土边坡难于处理的问题。箱梁中线左侧部分现浇支架直接落于地面上，需对地基进行处理。左侧山体坡度较大，而且做为左线的路基，左侧山体不适宜大范围开挖。为尽量减小开挖工程量保证山体稳定最终确定山体开挖后边坡线与水平成70度夹角，并把钢管架立杆落于边坡上的位置做成倒斜坡，在其上做20cm厚砼硬化层，并且在坡面上喷砼砂浆以对坡面进行防护。此方案不需要大型施工机械设备，扣件式钢管架人工装拆方便，所以可缩短施工周期，为现场节省机械费、材料费。此方案适应于现场的实际地形条件，和节约成本，加快施工周期的要求。通过方案对比最终选定方案二来指导现场施工。
4现浇支架设计计算
4.4.1计算荷载
1、砼自重，截面为变截面，砼容重按26 KN/m3计，参见设计图。
2、底模：
3、侧模板及支架：
4、施工荷载：
4.4.2立杆受力计算:
支架采用扣件式满堂支架。荷载由混凝土梁、模板、排架重量及施工荷载产生。腹板下支架最不利受力状态为拆模工况，底板下支架最不利受力状态为浇注后拆内模前工况。两种工况相比较下腹板受力最大，故在此仅验算拆模工况下腹板下立杆的受力。支架纵桥向布置间距为0.9m。跨中支架横桥向断面布置如下图5所示。 支点为实心截面，荷载最大。故以支点截面荷载验支架受力。梁端支点处立杆所分配到的梁重:F1=1.6x0.6x0.45x26x1.05=11.8KN，立杆分配到的施工荷载、模板及排架荷载：F2=1.2x0.45x0.6+2x0.45x0.6+2.5x0.45x0.6=1.54KN
单位长φ48x3.5钢管重： 3.841kg/m，立杆所承受支架自重：F3=3.841kg/m x2.6m x 8=0.8KN，立杆所受竖向力为F1+F2+F3=15.2KN。拆内模时跨中腹板处，立杆所分配到的梁重:F1=2.25x0.9x26x1.05/4=13.8KN，立杆分配到的施工荷载、模板及排架产生的荷载F2=(1.2x1.2x0.9+2x3.9x0.9)/4=2.1KN，立杆所承受支架自重：F3=3.841kg/m x2.6m x 8=0.8KN，立杆所受竖向力为F1+F2+F3=16.7KN。
A=4.89cm2i=1.58cml=120cm λ=l/i=120/1.58=76 查表得φ=0.714
NU=φ[σ]A=0.714x140x4.89x10-4=48.9KN，虑到钢管的反复多次使用，故取0.8Nu为钢管容许承载力[N]=0.8Nu=0.8×48.9=39.1KN，所以立杆强度满足要求
4.4.3地基应力验算:
梁端支点处立杆受力最大，故以此处立杆受力进行计算地基应力，
砼硬化层下地基承载力 ：
砼硬化层下地基承载力要求不低于250Kpa。
4.4.4地基应力验算按端承桩进行计算，冲孔桩进入岩层，无地质资料，取经验值为：3200KPa
端阻力特征值为：
满足设计要求。
经计算模板面板、纵横肋、桩顶的分配梁，钢平台垫梁均能满足受力要求。在此不赘述。
5现浇支架施工过程控制及措施保障
5.1现浇支架施工中的难点
（一）地形条件复杂，左右线分离式路基，边坡开挖控制难度大。
（二）开挖台阶高差大，山体节理状况不易明确。
（三）冲孔桩桩顶标高不一，边坡弃土沿线高度不一，冲孔桩长不易控制。
5.2施工保障措施
（一）边坡开挖放样现场根据实际情况灵活处理，实地测量准确，开挖边坡线与水平成70°夹角，在坡面上喷砼砂浆对其进行防护。
（二）开挖台阶做成倒斜坡，在其上做20cm厚砼硬化层，严格按照规范要求设计支架步距，设置横杆、斜撑、剪刀撑、扫地杆等结构部件。
（三）现场测量准确各冲孔桩顶标高，各冲孔桩入土深度现场依据实际情况确定，桩底入原状土层深度大于5米。
6．结语
本桥箱梁现浇支架施工受地形条件的限制和加快施工周期，节省材料的要求，采用了下部基础冲孔桩和条形基础在其上做钢平台，扣件式钢管支架的方案。
最大限度的节省了材料，节省了操作空间，对其他工序的干扰几乎没有。这个结构受力明确、合理、简单。充分利用已有的材料设备，加快了施工周期，节省了机械费、材料费。对今后类似工程的施工具有一定的参考和借鉴意义。
作者简介：郭夕华（1972-）,男，高级工程师，19955年毕业于长沙铁道学院土木系桥梁专业。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。