中交第二航务工程局第六工程分公司 湖北武汉 430000
摘要：本文通过对中交二航局漳州互通增设出入口改造工程A标段A匝道桥现浇箱梁少钢管支架施工工艺进行研究，提出了扁担梁法代替管桩基础的施工方案，阐述了扁担梁在箱梁支架中应用及其技术要点。
关键词：扁担梁 少钢管支架 施工要点
现浇箱梁支架在软基条件下施工常采用扩大基础、预制砼管桩或钢管桩进行地基处理，这些方法具有简、易、稳的特点，但受施工场地及材料限制，这种优势也在减少，用于支架施工的机械设备、人力、物力增多，而且管桩、扩大基础砼投入后回收率低，不仅会使施工周期增长，还会增加施工成本。而扁担梁可直接利用桥梁承台、桩基等主体结构作承载基础，对地基条件要求不高，不需要繁琐的软基处理，施工安全性能得到保证；材料可重复周转使用，施工进度及成本也能得到良好的控制，扁担梁支架基础对于跨径小的箱梁具有很好的利用价值及推广价值。这种做法虽然在施工中已有较多应用，但现有文献却很少提及，不利于技术的推广和改进，下面对此方法进行论述及分析。
1 工程概况
漳州互通项目位于漳州北联络线上的江东互通及漳州互通之间，与国道线G324相连，项目所在地龙海市梧浦村，主线起止里程桩号K0+415～K1+600，全长1.2km。
本项目仅A匝道桥1座，起讫桩号为AK0+561.20~AK1+031.20，跨径布置为16×4+(16×3) ×7+16×4跨，共9联，共长470m。本桥上部结构采用29×16m普通钢筋混凝土连续现浇箱梁，中心桩号为AK0+796.20。下部构造采用柱式墩配桩基础、肋台配桩基础，桩基础均为钻孔灌注桩基础。
本项目位于福建省东南部，位于滨海丘陵地形，项目区主要为冲海积平原地貌，总体地势平坦，高程介于5-10m之间，多居民及农田分布。A匝道桥梁区地形平坦开阔，普遍发育淤泥软土，厚度8m~18m，超固结比OCR为0.25~0.44，为欠固结土。
出于A匝道桥址处均上覆淤泥层的特点及跨既有线施工局限性的考虑，A匝道9联现浇箱梁均采用少钢管支架施工，以既有桥墩承台作支架基础受力结构，支架基础通过扁担梁的形式与承台进行固结，上部荷载均通过扁担梁传递至承台及桩基，在节省软基处理成本的同时又能避免上部荷载对基础产生的不均匀沉降。
2 扁担梁法施工工艺
所谓扁担梁法，即在承台上设置双拼HM588型钢扁担梁作为支架承载基础。为更好的保证HM588型钢扁担梁的安全性、稳定性，在承台施工过程中在承台顶面及侧面预埋钢板，顶面钢板与扁担梁进行焊接；侧面钢板与Φ426mm钢管焊接作斜撑（斜角为45°），连接承台侧面及扁担梁底部，将支架荷载传至承台及桩基。
图2-1 扁担梁支撑系统示意图
2.1 预埋件施工
预埋件在承台钢筋绑扎过程中进行预埋，安装过程中注意与承台钢筋位置的影响。预埋钢板通过锚筋与承台钢筋混凝土连接，承台侧面主要受力钢板厚度不应小于20mm，顶面固定钢板厚度不应小于12mm，锚筋采用直锚筋形式，直径D为25mm，理论长度L为500mm。
作为支架基础的主要受力结构，预埋件的焊接及安装在支架施工中显得尤为重要。钢板与锚杆的固结通常采用穿孔塞焊方式，锚筋直径D≥20mm时，锚筋下料长度为L-2mm，孔径为D+4mm，坡口角度为50±5°，锚筋背面焊脚高度为0.7×D，预埋件表面焊接完毕后打磨平整。
图2-3 预埋件现场安装
承台混凝土浇筑过程中，注意加强对锚筋位置混凝土的振捣，避免振捣不实或过振造成的强度降低，浇筑过程中也要注意加强对预埋件的保护工作，防止因振动棒碰撞预埋件而引起偏移及混凝土污染预埋件。对预埋件实际因周边混凝土主筋偏移而出现的位置移动要做好相关的调整工作。
2.2 扁担梁焊接
扁担梁支撑体系主要涉及梁体与预埋钢板的焊接、预埋钢板与钢管斜撑的焊接、钢管斜撑与扁担梁的焊接三个部位。
特别注意的是钢管斜撑与预埋钢板及扁担梁的焊接，斜撑分别与它们存在45°夹角，存在斜角焊接，焊接质量有如下要求：
①接口清理：钢管焊接前接口两侧30mm内的铁锈、氧化铁皮、油污、水分清除干净，并显露出钢材的金属光泽。
②斜角焊接：焊接为手工焊，按焊接工艺要求，焊接应控制走向顺序、焊接电流、焊缝尺寸。接头处连接板必须保证焊缝密贴；每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度,同一焊缝应连续施焊，一次完成。
③焊缝清理及处理：焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔碴和金属飞溅物，检查焊缝的外观质量；如不符合要求，应补焊或打磨，修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。
图3-1 等截面箱梁恒载示意图
②活载：施工荷载取2.5KN/m2；
混凝土倾倒及振捣荷载取2.5KN/m2；
型钢构件风荷载标准值Wk=μsμzW0=1.3×1.38×1.2×25.82/1600=0.895kPa
考虑最不利荷载工况：混凝土按一次浇筑考虑，工作风速顺桥向作用。
3.3 荷载组合
考虑两种荷载组合形式，即标准组合和基本组合。
本计算除施工荷载、风荷载和其它荷载视为活载以外，其余荷载如支架自重、钢筋混凝土重力荷载、模板荷载等均视为恒载。荷载组合形式如下：
标准组合=Σ恒载+Σ活载
基本组合=1.2Σ恒载+1.4Σ活载
以上组合中，标准组合用来评价刚度及稳定性指标，基本组合用来评价结构强度指标。
3.4 模型计算
根据设计图纸，在Midas软件中建立支架整体模型，如下图所示：
图3-4 支架竖向变形图
扁担梁体系计算结果如下表所示：
构件（Q235B）：
最大组合应力为σmax=103.94MPa＜205MPa
最大变形为f=10.54mm＜L/400=11600/400=29mm
因此，支架整体计算主要构件强度均能满足设计及规范要求。
3.6 扁担梁锚筋强度计算
锚筋采用直锚筋形式，直线部分长度La=500mm, 直径D=25mm, 有效面积Ae=490mm2 ，采用Ⅲ级钢筋，fy按300MPa计算。
根据验算，该扁担梁体系能满足箱梁支架受力要求。
4 扁担梁施工控制要点
（1）扁担梁在承台上起的作用就像一根扁担，两端承受重力的部分就像是扁担挂负重物的挂钩，而扁担留在承台表面的部分就像是扁担落在人肩膀上的部分，只不过是通过肩膀将负荷传递到桩基。由于扁担梁（HM588型钢）本身有抗弯极限强度，当扁担两端重量达到一定值时扁担就会产生挠度变形，甚至断裂破坏，所以扁担两边牛腿斜撑受力显得尤为重要，它们就相当于抵抗扁担变形的作用力，在牛腿施工过程中需要加强对牛腿斜撑材料型号的选择及焊接质量控制。
（2）众所周知利用扁担挑东西，两端重量相当才能最轻松、最安全，箱梁支架扁担梁体系也一样，由于墩柱两侧支架立柱为两个独立受力结构（仅靠平联、斜撑维持整体性），当箱梁砼浇筑过程存在先后顺序，无法保证扁担两边受力相同，故会存在扁担梁两端不均匀受力，一边受压一边受拉，当斜撑焊接不牢时可能发生支架整体倾覆，特别是分联墩尤为明显。考虑到不均匀受力可能造成支架失稳情况，现场施工时应将支架上部纵梁贯穿两端，使同一纵梁能同时压重在扁担梁两端，上部分配梁均匀分配混凝土浇筑荷载，使扁担梁两端受力均匀，提高安全系数。
（3）扁担梁受力归根结底是落在承台上，预埋件与承台的固结是决定支架安全性的关键因素，在预埋件钢板、锚筋的选型上要慎重，须进行一系列保守验算，确保安全系数符合要求。对预埋件的加工过程严加控制，特别是穿孔塞焊工艺，预埋件进场应送专业检测机构进行检测，确保工作性能正常方可投入使用。
（4）支架施工完成后，承台预埋钢板裸露在外，成为了影响桥梁结构安全的不利因素。在扁担梁及牛腿斜撑拆除后及时对预埋钢板表面铁锈残渣进行打磨，磨光后涂刷同砼标号的水泥砂浆，有条件还可以涂刷防锈漆或冷底子油和沥青漆。
5 结束语
漳州互通增设出入口改造工程A标段在现浇箱梁施工过程中实践表明，扁担梁本着承载力高、造价低、施工速度快等特点配合箱梁支架施工有着良好的应用，只要施工过程中控制好相关技术要点，可以保证现浇箱梁施工安全、高效的进行。
参考文献：
专 著：[1]公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011)：人民交通出版社，2011。
[2]钢结构设计规范（GB 50017-2003)：中国建筑工业出版社，2017。
[3]钢结构：中国建筑工业出版社，2011。
论文作者:候振坤,严波
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/21
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