滿堂支架設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵因素分析分析

/淺談橋梁滿堂支架設(shè)計(jì)和施工關(guān)鍵因素分析軟件+橋梁3班劉志章[摘要]本文結(jié)合滿堂支架的特點(diǎn)，針對(duì)橋梁滿堂支架設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵因素進(jìn)行了總體分析，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)具有借鑒意義。[關(guān)鍵詞]滿堂支架；設(shè)計(jì)；施工技術(shù)；橋梁；1概述滿堂支架法施工是一種長(zhǎng)期被接受的方法，最近幾年，隨著國(guó)內(nèi)鐵路、公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，依據(jù)滿堂支架施工設(shè)計(jì)的橋梁[10]也越來(lái)越多，大大推動(dòng)了滿堂支架的應(yīng)用進(jìn)程，滿堂支架施工工藝也在不斷進(jìn)行改進(jìn)。但滿堂支架垮塌,造成了嚴(yán)峻的人員傷亡及巨大的經(jīng)濟(jì)損失的事故仍屢屢發(fā)生。依據(jù)本人的學(xué)習(xí)和閱歷，認(rèn)為橋梁滿堂支架的施工有以下關(guān)鍵因素：1)高速公路現(xiàn)澆梁具有離地高、幅面寬、梁體重，相應(yīng)的滿堂支架即具有高度較高、幅面寬、荷載重的特點(diǎn)；2)滿堂支架所需桿件數(shù)量繁多、搭設(shè)時(shí)間較緊，對(duì)支架設(shè)計(jì)及搭設(shè)質(zhì)量的要求較高；3)滿堂支架要求地基穩(wěn)定、均衡；4）滿堂支架施工對(duì)支架的整體穩(wěn)定性要求較高。從以上特點(diǎn)來(lái)看，橋梁滿堂支架的施工比一般支架更重要，一旦發(fā)生問(wèn)題后果更嚴(yán)峻。依據(jù)本人的學(xué)習(xí)和閱歷，針對(duì)橋梁滿堂支架的上述特點(diǎn)，對(duì)支架設(shè)計(jì)和施工的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析和總結(jié)，先簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。常用的滿堂支架材料主要包括碗扣式腳手架及扣件式腳手架兩種，依據(jù)施工閱歷、施工圖紙及文獻(xiàn)[1～2]，通過(guò)其主要性能對(duì)比建議滿堂支架接受碗扣式腳手架[9］。2滿堂支架的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)支架時(shí),在支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性方面簡(jiǎn)潔滿足,著重考慮的是支架的變形和下沉,特別是支架勻整沉降方面尤為重要,要求地基必需具有足夠的承載力并且要進(jìn)行預(yù)壓。2.1荷載的選擇滿堂支架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于荷載的選擇及組合,應(yīng)充分考慮各種施工荷載,不行遺漏。同時(shí)筆者發(fā)覺，對(duì)鋼管架支撐系統(tǒng)的計(jì)算分析，通常依據(jù)傳統(tǒng)的壓桿穩(wěn)定理論來(lái)計(jì)算鋼管立桿的承載力。在計(jì)算過(guò)程中，技術(shù)人員往往忽視了鋼管的實(shí)際軸線和理論軸線偏差較大的問(wèn)題。傳統(tǒng)的計(jì)算理論一般是建立在鋼管軸線的初彎曲為2‰的假設(shè)之上，這和實(shí)際狀況相差較大。依據(jù)筆者的現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，凡運(yùn)用超過(guò)15次的鋼管，其軸線彎曲都超過(guò)了2‰。由于現(xiàn)場(chǎng)很難統(tǒng)計(jì)出彎曲規(guī)律的回來(lái)曲線來(lái)指導(dǎo)承載力的設(shè)計(jì)，因此筆者認(rèn)為鋼管的承載力值應(yīng)盡量避開按壓桿穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果干脆運(yùn)用建議按《土木工程手冊(cè)》[13]中的建議值選取。經(jīng)筆者檢算，該建議值有較大的平安系數(shù)，可以適當(dāng)降低鋼管的實(shí)際彎曲度對(duì)壓桿穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果的影響。滿堂支架的荷載主要包括以下幾個(gè)方面。2.1.1永久荷載作用在模板支架上的結(jié)構(gòu)荷載,包括:新澆筑混凝土、鋼筋、模板、支承梁(楞)等自重。一般鋼筋混凝土可接受25KN/m3,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土可接受26KN/m3。須要特別說(shuō)明的是由于現(xiàn)澆梁的尺寸各不相同,荷載應(yīng)選擇梁體自重最大的部位進(jìn)行驗(yàn)算。組成模板支架結(jié)構(gòu)的桿系自重,包括:立桿、縱向及橫向水平桿、水平及垂直斜撐等自重。3)配件自重,依據(jù)工程狀況,包括:腳手板、欄桿、擋腳板、平安網(wǎng)等防護(hù)設(shè)施及附加構(gòu)件的自重。2.1.2可變荷載施工人員及施工設(shè)備荷載,按閱歷可接受2.5KN/m2。振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載,按閱歷可取2KN/m2。風(fēng)荷載,可查全國(guó)基本風(fēng)壓圖選用。2.2承載力計(jì)算碗扣腳手架按JGJ166-2008建筑施工碗扣式腳手架平安技術(shù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算,扣件式腳手架按JGJ130-2001建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術(shù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。承載力計(jì)算主要包括單肢立桿承載力計(jì)算、橫桿承載力及撓度計(jì)算、碗扣節(jié)點(diǎn)或扣件節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算、斜桿內(nèi)力計(jì)算等。2.3預(yù)拱度的計(jì)算依據(jù)JTJ041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范第8.4.2條規(guī)定,在確定預(yù)留施工拱度時(shí),應(yīng)考慮以下因素:1)超靜定結(jié)構(gòu)由混凝土收縮、徐變及溫度變更而引起的撓度;2)由結(jié)構(gòu)重力引起梁的彈性撓度,以及1/2的汽車荷載(不計(jì)沖擊力)引起梁的彈性撓度。以上兩項(xiàng)撓度依據(jù)設(shè)計(jì)要求,經(jīng)結(jié)構(gòu)變形計(jì)算,梁體上拱和下?lián)献冃尉^小,不設(shè)預(yù)拱度,但施工單位搭架時(shí),應(yīng)結(jié)合橋下地基、支架和模板變形等實(shí)際狀況考慮此部分下沉變形的影響。2.4構(gòu)造要求滿堂支架的構(gòu)造要求除應(yīng)符合規(guī)范要求外,尚應(yīng)特別留意以下幾點(diǎn):每根立桿均設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)底座,并加墊15cm@10cm方木。設(shè)置方木具有分散應(yīng)力、防止應(yīng)力集中的作用,同時(shí)可避開因單根立桿地基沉降過(guò)大導(dǎo)致支架整體失穩(wěn)。碗扣式腳手架由于立桿間距的不勻整導(dǎo)致十字撐不能應(yīng)用,因此其斜撐應(yīng)予加強(qiáng);規(guī)范中所接受的八字斜撐由于各層的不連貫導(dǎo)致整體穩(wěn)定性和整體剛度降低,因此建議接受以平常用的剪刀撐。應(yīng)確保支架在節(jié)點(diǎn)處受力,不宜在橫桿中間受力,如必需在橫桿中間受力時(shí),應(yīng)對(duì)扣件或碗扣節(jié)點(diǎn)的受力進(jìn)行驗(yàn)算。3滿堂支架的地基處理3.1地基處理依據(jù)a.通過(guò)滿堂支架的設(shè)計(jì)計(jì)算,要求地基承載力不小于200kpa;b.通過(guò)地基預(yù)壓試驗(yàn)確定,要求地基在受載后的非彈性沉陷不大于6mm。3.2一般地基處理對(duì)于一般地質(zhì)條件的地基處理,可接受鋪筑水泥穩(wěn)定土或水泥穩(wěn)定粒料層作為面層,頂面做好排水橫坡,順橋向兩側(cè)挖好排水溝,做到排水通暢。如接受一般土填筑,則應(yīng)對(duì)頂面的平整度進(jìn)行嚴(yán)格限制、做好橫向排水坡,且支架底部墊木寬度應(yīng)盡量加大,對(duì)于必需跨越雨季進(jìn)行施工的則應(yīng)避開接受土填筑頂層,防止雨水浸泡造成地基沉陷。3.3軟弱地基處理軟土即是強(qiáng)度低、壓縮性高的軟弱土層。其特性是：自然含水量高、孔隙比大、有機(jī)質(zhì)含量高、透水性差、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低；觸變性、流變性顯著。軟基地區(qū)接受滿堂支架方案施工,既便利又經(jīng)濟(jì),但軟基軟土層具有較大壓縮性、承載力低、易觸變等特點(diǎn),往往由于施工過(guò)程限制不當(dāng),引起支架坍塌、梁體外觀變形、開裂等現(xiàn)象,施工過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)各工序限制和檢測(cè)。對(duì)于深層淤泥質(zhì)軟弱地基,應(yīng)變更施工方案,滿堂支架方案已不適用,應(yīng)接受較大跨度的梁式支架、管樁或鉆孔樁基礎(chǔ)。對(duì)于淺層軟弱地基或軟塑及硬塑狀態(tài)的不良地基,可接受拋填50cm~~100cm厚片石或分層填筑150cm~~200cm土,頂部澆筑10cm~~15cm素混凝土作為墊層。澆筑素混凝土墊層,不僅可增加應(yīng)力擴(kuò)散面積、加強(qiáng)地基的整體穩(wěn)定性,而且由于素混凝土本身的抗剪切強(qiáng)度,即使局部地基處理不到位,仍可保證地基的平安;對(duì)于雨季施工的支架,可確保地基不受雨水浸泡,從而避開地基沉陷?？梢哉f(shuō)素混凝土墊層對(duì)于地基的平平穩(wěn)定是極其重要的,因此建議軟弱地基及雨季施工的支架地基均澆筑素混凝土墊層。3.4南北地區(qū)地基處理的方法北方的原始地表一般用蛙式打夯機(jī)處理一遍就可以滿足橋梁施工設(shè)計(jì)要求，南方的軟基則要在地基承載力試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，按施工方案處理地基。地基處理的關(guān)鍵是將地表池塘、橋梁樁基施工時(shí)的泥漿池全部挖掉并用承載力較好的黃土（北方）或砂（南方）換填，換填要嚴(yán)格依據(jù)路基的“虛五壓三”的方式分層進(jìn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)人員要求的壓實(shí)度即可。對(duì)于南方砂土的壓實(shí)，可用砂土路基的方法施工，也可以用灌水法施工。福州灣邊特大橋施工運(yùn)用的是灌水法，并用振動(dòng)棒插入振搗，每50cm一層，始終到設(shè)計(jì)標(biāo)高。閱歷證，灌水振搗后的地基承載力效果較好，達(dá)到了施工的設(shè)計(jì)要求，滿足了工程的須要。4滿堂支架的搭設(shè)及預(yù)壓4.1滿堂支架搭設(shè)1)支架搭設(shè)應(yīng)嚴(yán)格按要求分階段驗(yàn)收:支架搭設(shè)前進(jìn)行構(gòu)配件質(zhì)量驗(yàn)收;首段以高度為6m進(jìn)行第一階段(撂底階段)的檢查和驗(yàn)收;架體應(yīng)隨施工進(jìn)度定期進(jìn)行檢查,達(dá)到設(shè)計(jì)高度后進(jìn)行全面的檢查和驗(yàn)收;遇6級(jí)以上大風(fēng)、大雨、大雪后特別狀況的檢查;停工超過(guò)一個(gè)月復(fù)原運(yùn)用前進(jìn)行檢查。2)對(duì)于滿堂支架應(yīng)重點(diǎn)檢查以下內(nèi)容:保證架體幾何不變性的斜桿等設(shè)置是否完善;基礎(chǔ)是否有不勻整沉降,立桿底座和基礎(chǔ)面的接觸有無(wú)松動(dòng)或懸空狀況;立桿上碗扣是否牢靠鎖緊;立桿連接銷是否安裝、斜桿扣接點(diǎn)是否符合要求、扣件擰緊程度。4.2滿堂支架預(yù)壓1）預(yù)壓目的：①檢驗(yàn)支架及地基的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性；②消退支架承受荷載引起的非彈性變形量；③消退支架承受荷載后地基的沉降變形量；④檢測(cè)支架承受荷載的彈性變形量，為箱梁支架模板預(yù)拱度設(shè)置，供應(yīng)依據(jù)。2)預(yù)壓荷載。滿堂支架預(yù)壓荷載一般按梁體自重的120%進(jìn)行限制。預(yù)壓荷載應(yīng)分級(jí)進(jìn)行,一般可按0→25%→50%→100%→120%→100%→50%→25%→0的依次進(jìn)行加載和卸載,如有必要可削減分級(jí)次數(shù),但仍需分級(jí)進(jìn)行。2)加載依次。加載依次為從跨中起先,按從中間到兩邊的依次逐級(jí)加載。3)加載依次。加載依次為從跨中起先，按從中間到兩邊的依次逐級(jí)加載。4)加載材料。支架預(yù)壓加載材料可接受砂袋或水袋。一般狀況下,接受水袋加載更勻整,但水袋重量一般均不能滿足加載要求,因此仍需協(xié)作砂袋或其他材料以滿足預(yù)壓荷載要求。4)預(yù)壓觀測(cè)。加載前、每級(jí)荷載加載完成后、加載12h、加載24h、加載48h和卸載完畢后均應(yīng)對(duì)支架及地基進(jìn)行觀測(cè)。變形不收斂時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)要上下對(duì)應(yīng),目的是既要觀測(cè)地基的沉降量,又要觀測(cè)支架、方木的變形量。支架預(yù)壓前應(yīng)在跨中斷面、1/4跨中斷面、墩位斷面設(shè)置預(yù)壓沉降觀測(cè)點(diǎn),在橫斷面上一般布置在兩側(cè)翼緣板、箱梁底板兩側(cè)及中間,共5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。當(dāng)連續(xù)3d累計(jì)沉降量不大于5mm時(shí)觀測(cè)結(jié)束。5)預(yù)壓觀測(cè)。加載前、每級(jí)荷載加載完成后、加載12h、加載24h、加載48h和卸載完畢后均應(yīng)對(duì)支架及地基進(jìn)行觀測(cè)。變形不收斂時(shí)應(yīng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間。觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)要上下對(duì)應(yīng)，目的是既要觀測(cè)地基的沉降量，又要觀測(cè)支架、方木的變形量。支架預(yù)壓前應(yīng)在跨中斷面、1/4跨中斷面、墩位斷面設(shè)置預(yù)壓沉降觀測(cè)點(diǎn)，在橫斷面上一般布置在兩側(cè)翼緣板、箱梁底板兩側(cè)及中間，共5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。當(dāng)連續(xù)3d累計(jì)沉降量不大于5mm時(shí)觀測(cè)結(jié)束。5滿堂支架施工平安要點(diǎn)[12]5.1支架搭設(shè)支架搭設(shè)的平安及文明施工應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的要求,須要特別留意的是支架的防電避雷措施:1)在架設(shè)和運(yùn)用期間,要嚴(yán)防和帶電體接觸;2)對(duì)支架實(shí)行接地處理,如電力線路垂直穿過(guò)或靠近鋼管腳手架時(shí),應(yīng)將電力線路四周至少2m以內(nèi)的鋼管腳手架水平連接,并將線路下方的鋼管腳手架垂直連接進(jìn)行接地;3)在架上運(yùn)用電焊機(jī),混凝土振動(dòng)器等,要放在干燥的木板上,操作者要戴絕緣手套,且電焊機(jī)和混凝土振動(dòng)器機(jī)殼要實(shí)行愛惜性接地接零措施;4)雷雨天不得上架操作。5）剪刀撐應(yīng)隨支架的搭設(shè)和拆除同步進(jìn)行[11],以免支架整體失穩(wěn)。支架拆除順橋向應(yīng)從跨中向兩端對(duì)稱、勻整和有依次的推動(dòng),橫橋向逐排進(jìn)行[6]。5.2支架預(yù)壓從支架發(fā)生垮塌的事故分析來(lái)看,有很多事故是發(fā)生在加載過(guò)程中,因此對(duì)超載預(yù)壓應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格限制,應(yīng)特別留意不能集中堆載,全部預(yù)壓材料應(yīng)按加載要求干脆放置到加載部位,防止堆載集中而超過(guò)支架承載實(shí)力造成垮塌。5.3模板的調(diào)整滿堂支架預(yù)拱度的調(diào)整是施工中重點(diǎn)，施工前要進(jìn)行超載預(yù)壓，得到牢靠的預(yù)拱度各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，并考慮周全，撓度值的計(jì)算要盡量結(jié)合實(shí)際狀況，模板的調(diào)整主要通過(guò)可調(diào)頂托來(lái)實(shí)現(xiàn)。5.4應(yīng)急處置措施施工過(guò)程中發(fā)覺支架變形過(guò)大時(shí),人員應(yīng)立刻撤離,并對(duì)支架進(jìn)行觀測(cè),待變形穩(wěn)定后對(duì)支架上的荷載進(jìn)行逐步、均衡卸載,最終對(duì)支架進(jìn)行加固或拆除處理。已發(fā)生的多起事故的教訓(xùn),告知我們應(yīng)急處置措施必需首先確保人的平安,然后才是支架的處理。5.5平安限制施工過(guò)程中，要堅(jiān)持以人為本的原則，嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，留意施工過(guò)程中的每一個(gè)微小環(huán)節(jié)，做好平安限制工作。成立特地的平安管理領(lǐng)導(dǎo)小組，編制完善緊急狀況應(yīng)急預(yù)案及施工平安保證措施，做好操作及管理人員的專項(xiàng)平安培訓(xùn)，確保施工人員，以及所建橋梁的平安。6結(jié)語(yǔ)滿堂支架法現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁在橋梁工程中是一種較為常見的施工方法，其施工工藝簡(jiǎn)潔，無(wú)需大型的機(jī)械設(shè)備，施工速度較快，能適用于多種橋梁形式和各種環(huán)境下的施工，同時(shí)施工時(shí)多點(diǎn)支撐，沉降簡(jiǎn)潔限制，張拉時(shí)支架反彈量小，對(duì)主梁健康有利，線型也同樣簡(jiǎn)潔限制。依據(jù)筆者多年的學(xué)習(xí)和總結(jié),簡(jiǎn)明扼要的介紹了滿堂支架施工各個(gè)環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn),為支架的平安施工供應(yīng)了確定的參考價(jià)值。參考文獻(xiàn):[1]JGJ166-2008,建筑施工碗扣式腳手架平安技術(shù)規(guī)范[S].[2]JGJ130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架平安技術(shù)規(guī)范[S].[3]徐偉,陳東杰.建筑施工設(shè)計(jì)施工詳細(xì)圖集)))模板和腳手架工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.[4]JTJ041-2000,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].[5]建筑施工手冊(cè)編寫組.建筑施工手冊(cè)[M].第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.[6]孔祥平.運(yùn)用滿堂支架進(jìn)行