软基地区大悬臂盖梁现浇支架施工工法.docx

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1、软基地区大悬臂盖梁现浇支架施工工法1前言城市高架桥作为缓解城市交通压力最有效的解决办法之一，而大悬臂盖梁结构可以最大 限度释放桥下路面通行空间而被城市高架桥广泛应用，对于江浙地区及东南沿海地区，普遍 存在连片水塘、水田、原始香蕉园区小型河涌等，地表及地下水系均较发育，淤泥层较深 （4-10m）等地形地貌条件，当高速公路或高架桥线路穿过该区域， 目前可应用于悬臂大且 结构形式多样的盖梁施工方法单一，存在施工难度大、施工成本高、卸落安全风险高、工效 低等缺点。中交第四航务工程局有限公司承建的余杭区崇贤至老余杭连接线（高架）工程四 工区，桥梁采用大悬臂盖梁结构，需在软基环境下实施 122 榀大悬臂盖

2、梁，如若采用传统 的门洞式支架，存在诸如软基处理工程量大、卸落安全风险高、盖梁悬臂扰度难以保证、施 工成本高、施工周期长等弊端。中交第四航务工程局有限公司通过技术革新，开发了“软基地区大悬臂盖梁现浇支架 ” 施工工法，解决了软基环境下悬臂长且结构多样的盖梁施工难题。其关键技术一种模块化盖梁施工支架（专利号：ZL 202020448341.6）；一种沙桶临时支座（专利号： ZL 202020446906.7）已获国家实用新型专利。本技术已成功运用于余杭区崇贤至老余杭连接线 高架工程二工区（中交一航）、三工区（中交四公）、四工区（中交四航），取得了显著的经 济社会效益，推广应用前景，该技术经总结提

3、炼形成本工法。2工法特点2.0.1 少支架结构形式大悬臂盖梁支架设计少支架结构形式，通过在支架上设置三角支撑的结构形式将盖梁悬 臂段的荷载传递到相邻支架立柱，保证所有支架落地点均落在已浇筑的承台上，不需要对承 台以外的软基基础进行处理。利用有限元软件 Midas civil 2019 对大悬臂支架进行各工况 下受力分析，验证各工况下大悬臂盖梁支架的强度、刚度、稳定性，经现场监控量测，盖梁 实施工程中的安全、质量可控。2.0.2 装配式模块化支架通用性强基于支架通用性的考虑，本支架由下部结构钢立柱及斜撑的结构单元、主横梁结构单元、 卸落结构单元组成，下部结构单元由固定尺寸的悬臂结构和垂直方向上的

4、高度调节块组成， 不同高度的盖梁可以通过垂直方向的调节块（栓接）来调整，高度微调可以采用一种设置多 个垂直通孔和可增减高度顶板砂筒来调节实现，不同长度的盖梁可以通过加长主横梁结构单 元（栓接）来调整，不同结构形式的盖梁可以通过增减垂直钢立柱来调整。2.0.3 施工效率高经过与其它工区横向对比，单套大悬臂盖梁现浇支架比门洞式支架可以节约 1-1.5 天，支架拆除时间节约 1 天，有效缩短盖梁施工周期；2.0.4 安全可靠模块化支架可以采用整体吊装，大大减少吊装施工次数及难度，确保大悬臂盖梁起重吊 装施工安全风险。3. 适用范围适用高速公路或高架桥线路穿过软基地区时悬臂长且结构多样的盖梁施工。4工

5、艺原理单榀盖梁最大重量达到 720t，最大长度为 46.6m，传统门洞式支架因悬臂段长度较大， 悬臂段荷载需要通过横梁传递到承台以外的竖向支架，落地点软基无法承受竖向支架荷载， 从而必须进行软基处理或者直接施打钢管桩，施工难度及工程量非常大。为达到尽可能少处 理软基的目的，本项目大悬臂盖梁支架设计少支架结构形式，通过在支架上设置三角支撑的 结构形式将盖梁悬臂段的荷载传递到相邻支架立柱，保证所有支架落地点均落在已浇筑的承 台上，不需要对承台以外的软基基础进行处理。利用有限元软件 Midas civil 2019 对大悬 臂支架进行各工况下受力分析，验证各工况下大悬臂盖梁支架的强度、刚度、稳定性，

6、确保 盖梁实体结构的安全、质量。基于支架通用性的考虑，本支架由下部结构钢立柱及斜撑的结构单元、主横梁结构单元、 卸落结构单元组成，下部结构单元由固定尺寸的悬臂结构和垂直方向上的高度调节块组成， 不同高度的盖梁可以通过垂直方向的调节块（栓接）来调整，高度微调可以采用一种设置多 个垂直通孔和可增减高度顶板砂筒来调节实现，不同长度的盖梁可以通过加长主横梁结构单 元（栓接）来调整，不同结构形式的盖梁可以通过增减垂直钢立柱来调整。图 4.1 大悬臂盖梁支架总装图支架出厂验收预压块加工及运输强度、龄期达到 设计要求5施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程采用大悬臂盖梁现浇支架施工工艺流程见图 5.1。

7、施工准备测量放样承台地脚螺栓预埋支架立柱安装三角斜撑支架安装支架平联安装支架抱箍安装卸落砂箱安装主承重横梁安装分配梁及底模安装支架预压盖梁主体结构施工预应力张拉模板及支架拆除图 5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备全面梳理管段内所有盖梁形式，现浇支架分为 6 种类型，分为 T-1、T-2、M-1、M-2、F-1、F-2。根据盖梁结构形式选择盖梁采用 T-1、T-2、M-1、M-2、F-1、F-2 型盖梁支架的一种，针对盖梁设计高程选择支架落地立柱的节段长度，同时通过砂筒临时支座来微调盖梁支架高 度，确定抱箍锁定高度。5.2.2 支架地脚螺栓预埋、钢立柱及三角斜撑安装为确保

8、现浇支架底部与承台可靠连接，在承台混凝土浇筑前预埋 16 根20mm 地脚螺栓， 承台混凝土浇筑过程中注意对螺栓外露部分的保护。图 5.2.2 支架地脚螺栓预埋支架钢立柱及三角斜撑采用地面散拼单元后整体吊装方法，支架立柱安装前需要根据盖 梁高度计算需要安装立柱的长度，支架立柱节段间采用栓接的方式连接，支架自下而上先安 装竖直钢立柱及横桥向平联竖直纵桥向平联前后三角斜撑单元安装抱箍安装。5.2.3 卸落砂箱及桁架安装现浇支架三角斜撑单元安装完成后开始安装卸落砂箱，普通标准型盖梁需安装 8 个卸落 砂箱，砂箱必须安装在支架特定的限位区内，砂箱采用干燥的粗砂填筑到设计高度，此砂筒 临时支座包括桶体、

9、桶盖和插销，所述桶体为圆桶，内部装有沙粒且桶体表面开设 4 个通孔， 4 个通孔的连线垂直于地面，任意一个通孔都插接一个插销，通孔与插销接触的内圆表面安 装有空心圆柱状橡胶垫，所述插销前部为圆柱状，中部直径略大于通孔直径的第一橡胶层和 第二橡胶层，第一橡胶层和第二橡胶层直径相同且两者之间有一段间距，所述桶盖包括盖顶 和活塞部，活塞部下端与沙粒接触，上端连接有盖顶，盖顶为若干层相同的顶板，设计标高 在桶体装入适量干燥沙粒，压实并通过增加顶板数量来调节高度，将其和永久支座一同安装 于盖梁或墩顶，再打开卡箍，拔出桶体周身的插销，放出沙桶里的沙粒，可有效的调节临时 支座的高度，极大提高施工效率。主承重

10、桁架采用单片整体吊装+临时固定的施工方法，先 将一侧的桁架吊装并临时固定后再安装另外一侧的桁架，然后通过桁架平联水平连接，使得 整个横梁结构处于稳定状态。主承重桁架卸落砂箱图 5.2.3-1 T 型主桁架吊装及卸落砂箱安装图 5.2.3-2 临时砂筒总装图图 5.2.3-3 临时砂筒外立面图图 5.2.3-4 F 型主桁架吊装及卸落砂箱安装5.2.4 大悬臂盖梁支架预压1、预压主要方法拟采用混凝土预制块加载的方式全支架预压。预压荷载按盖梁结构荷载（自重、模板系统等）、施工荷载之和的 1.1 倍进行分级加载预压以取得基本数据，根据压载数据及结构设计预拱度进行立模标高设置。图 5.2.4-1 盖梁

11、支架预压准备2、加载及卸载采用混凝土预制块进行预压施工，应事先加工好预制块，平板运输车运至现场，人工配合汽车吊根据盖梁荷载分布情况，均匀堆载。盖梁宽度为 2.5m，单个预制块尺寸设计为 2.5*1*1m（长宽高），单重 6.25t，预 制块长度方向沿顺桥向布置，经计算， 标准 T 型盖梁预制块每层布 25 块， 重 156t，总共 需要布三层（最上面一层未满布），高 3m；T 型加宽盖梁、 F 型、 M 型盖梁根据盖梁长度布 置预制块每层个数（不超过盖梁底模范围），经计算总共布置三层（最上面一层未满布）即可满足预压荷载要求。图 5.2.4-2 盖梁支架预压观测点布置预压时按预压荷载的 61.3

12、%，80.6%，101.6%，110.4%分四级预压。每级加载完成，立即开始沉降变形观测， 之后每 12h 观测一次支架及基础的沉降量， 如果 12h 沉降量小于2mm，说明沉降已经稳定，即可进行下级加载。加载应从跨中向盖梁端、结构中心线向两侧进行均匀布载。加载过程中应安排专人检查支撑各杆件的受力情况，检查各焊接点是否出现裂缝，螺栓连接是否松动，各杆件的变形情况，如出现问题应找出原因及时处理。全部预压荷载施加完后，继续沉降观测， 每间隔 24 小时监测一次，监测数据满足规范要求后方可进行支架卸载， 荷载持续时间一般不小于 72h。预压荷载可采取一次性卸载，并且对称、均衡及同步卸载。卸载材料堆放

13、整齐，且堆放高度不能过高，防止倒塌造成危害。如果预制块不继续使用，及时清运至弃渣场弃渣。卸载 6h 后，监测各监测点标高。5.2.6 盖梁钢筋、预应力管道及混凝土浇筑施工支架预压结果满足要求后开始盖梁主体结构施工，主要顺序为底模铺设钢筋绑扎 预应力施工侧模安装砼浇筑养护等龄期预应力第一次张拉支架拆除第二次及第三次预应力张拉。5.3 劳动力组织劳动力组织情况见表 5.3表 5.3 单套盖梁支架施工劳动力组织情况表序号岗位所需人数备注1项目负责人1负责整个盖梁施工的组织指挥工作2技术人员3负责施工准备、工艺实施、技术交底、 施工监督检查和过程跟踪记录3测量人员2负责施工测量、监测工作4质检人员1负

14、责大悬臂盖梁施工的工序质量检测、 工程验收5安全人员1负责大悬臂盖梁施工的工整个过程的安 全工作6试验人员2负责混凝土配制、采样、检测，施工记 录7装配工5负责支架拼装8起重工2负责支架起重吊装9辅助工4负责大悬臂盖梁施工辅助10电 工1负责电路电器安装作业及用电安全检查14合计226材料与设备本工法主要采用的材料包括主桁架体系、桁架剪刀撑、主斜撑体系、立柱标准节、立柱 非标准节、抱箍、砂箱临时支座、分配梁、 梯笼等；主要设备为 80t 履带吊 1 台、 电动扳手 5 把、 电焊机 2 台、 氧气乙炔 2 套、 全站仪 1 台等。 详见下表 6-1、表 6-2：表 6-1 主要材料配置表序号名

15、称单位数量用途1主桁架体系（定制）套12主桁架剪刀撑（定制）套13主斜撑体系（定制）套14630*2m 立柱标准节套55630 立柱非标准节套26抱箍套27砂箱临时支座套18工 25*3m 分配梁条60 条表 6-2 主要设备配置表序号机械名称单位数量备注180t 履带吊台12电动扳手把53电焊机台24氧气乙炔套25全站仪台16对讲机台67质量控制7.0.1 立柱钢管应采用游标卡尺检查直径、超声波测壁仪检测壁厚是否符合设计及规范 要求，型钢是否符合国标要求，可调及连接构件，螺纹部分完好，无滑丝现象，此外管件及 型钢应无裂纹、凹陷、锈蚀。支架加工严禁使用不合格原材料；7.0.2 支架与基础面是否

16、接触良好，有无松动或脱离情况，立柱与基础预埋件之间连接 是否牢固可靠；7.0.3 各连接部位螺栓数量是否足够、螺栓是否拧紧；7.0.4 焊接处焊缝长度、宽度、质量是否符合设计要求，要求焊接饱满，无咬肉、夹渣、 裂纹等缺陷；7.0.5 构件连接有无松动、是否安全可靠；7.0.6 支架的施工和使用应设专人负责，并设安全监督检查人员，确保支架的搭设和使 用符合设计和有关规定要求；7.0.7 支架栓接处是否上齐全螺丝，扭力达到相应标准；8安全措施8.0.1 作业前向全体施工人员进行安全技术交底，并明确各人职责，所有操作人员必需 经过培训考核取证后方可上岗作业；8.0.2 80t 汽车吊使用前需认真检查

17、并确认合格有效方可投入使用；8.0.3 施工过程中，派专人指挥，专人监护，并配备对讲机保证沟通顺畅，起重指挥由 专人负责，信号应明确、清晰；8.0.4 严格按照安装、起重施工规范作业，不得违章指挥、违章操作。在雨雪天应采取 防滑措施，当风速在 10.8m/s 以上和雷电、暴雨、大雾等气候条件下，不得进行露天高空 支架安装作业；8.0.5 对支架、防护棚、安全通道（梯笼）、操作平台及防护、模板等进行安全质量检 查验收，确保盖梁高处作业的安全；8.0.6 施工现场相关安全标注标识（包括安全施工平台出入口 、上下通道、顶口临边及 外部交通安全标注标识）是否齐全；8.0.7 严格检查支架吊点的焊缝质量

18、，确保焊接牢固，防止发生吊装件散架或坠落； 8.0.8 支架作业平台底部封闭，周围设置踢脚板，下方安防安全网进行二次防护；8.0.9 盖梁支架涉及较多高空进行电焊、气割作业，要采取特殊的防护措施，封闭作业 面，防止焊渣、杂物坠落伤人或引发火灾；8.0.10 盖梁支架保通道路上的盖梁支架施工设置专用防护棚，同时吊装和使用工程中 安排专人对其进行防护；9环保措施9.0.1 做到文明施工，支架材料、支架配件、木料等堆放有序，各种废料集中堆放，严 禁随地倾倒废弃物，应将废弃物倒到指定地点；9.0.2 施工现场所产生的噪音须按规定的要求进行控制。如通过限制作业时间、限定车 速、 规范交通模式等实现噪音控

19、制；9.0.3 施工过程中发生油管漏油或爆油管时，应立即熄火，用油桶或其他容器盛接泄漏 的油，用吸油布或油毡清理地面上渗漏的油污，并采取修补、更换油管的措施，避免污染环 境；9.0.4 对施工区清除的淤泥运到指定的地点，避免污染环境；9.0.5 对施工中产生的边角料及时清理，并送到专用的存放区，施工区做到“工完、料 尽、场地清”文明施工。10效益分析10.0.1 根据盖梁结构特点，通过有限元建模计算大悬臂盖梁支架受力，然后做适当优 化， 单套 T 型大悬臂盖梁支架重约 55t，尽量减少支架用钢量，节省了成本；10.0.2 大悬臂盖梁支架落地点均为已浇筑的承台，即使位于软基环境下也可以不用进 任

20、何支架基础软基处理或者施打钢管桩，简化施工步骤，减少措施量，加快施工进度；10.0.3 与传统的工艺相比较：对于大悬臂现浇盖梁的施工，目前业内基本采用传统的门洞式支架结构，其基本形式为 上部结构承重纵横梁、下部结构600mm*10mm 钢支撑立柱和普通卸荷砂箱系统，门洞式支 架因落地钢管多， 导致支架用钢量较大；同时，如果钢立柱基础为软基础时，则需要施打钢 管桩，钢立柱间采用平联及型钢剪刀撑加强。传统的门洞式支架结构具有运输转场便携、实 体结构扰度较小的优点，然而，软基环境下，传统门洞式支架因盖梁悬臂过长，存在竖直支 架无法落地或者支架落地点基础承载力不足的弊端，需要通软基换填或者施打钢管桩的

21、方式 满足支架落地承载力要求，因此传统门洞式支架存在例如用钢量大、工序复杂、措施工程量 大、施工成本高、工效底的明显缺点；（1）施工工效方面：门洞式支架落地点多，拼接节点数量多，而且软基环境下需要提前对落地支架基础进行处理，因此软基环境下门洞式支架安装一次的时间是 5.5d（软基处 理 2d+3.5d），大悬臂盖梁支架只有 4 个落地点，支架拼写节点少，拼装速度快， 同时落地 点均位于已浇筑的承台上，不需要支架落地点进行软基处理，根据现场实际记录，单套 T 型 标准支架拼装时间为 2.5d，比传统门洞式支架拼装一次消耗时间缩短 55%，见下表：表 10.0.3-1 拼装单套支架平均工效比较关键

22、工序软基处 理/施工 钢管桩非标准 节立柱 安装标准节立 柱安装三角斜撑安装卸落 砂筒 安装主桁架 及分配 梁安装总共耗时采用工艺改进前工 艺20.5 天1.5 天0 天1 天0.5 天5.5天采用工艺改进后工 艺00.5 天0.5 天1 天0.5天0.5 天2.5天2）施工成本方面：单套 T 型大悬臂盖梁支架重约 55t，与传统门洞式多点落地支架相比可节约钢材 11.1t。根据总体工期计划，2019 年余杭高架四工区一共采购 22 套盖梁支架，一共节约现 浇支架用钢量约 244.2t，减少现浇支架采购费用约 190.5 万；2020 年余杭项目有 125 榀盖梁于软基环境下施工，如果采用传统

23、门洞式支架则必须 施打钢管桩以满足支架落地条件，大悬臂盖梁支架落地点均为已浇筑的承台，避免此项费用 支出。按照 30m 桩长计算，22 套支架可以节约 410t 钢材（196.8 万），同时可以节约钢管桩 施打人工及机械费用 372 万元；共新增利润 759.3 万，其中 2019 年新增收益 190.5 万，新增税收 17.1 万，2020 年新 增收益 568.8 万， 新增税收 51.2 万。详细如见下表：表 10.0.3-2 工艺改进后人材机资源及费用节省计算表序号资源项目配置/施 工数量减少用钢量 （人机台班）支架钢材/钢 管桩施打单价节省费用 （万元）备注1支架用钢量22 套/t2

24、44.2（元）7800190.52软基处理材料费22 套4107800196.83软基处理人机费125 榀41016003724合计759.3施工质量方面：传统工艺的门洞式支架因盖梁悬臂长度较长，支架落地点多，位于承台 以外的支架落地点往往会随着非刚性基础的沉降而沉降，从而发生非刚性基础范围内盖梁结 构扰度偏大，导致结构不合格。然而，大悬臂盖梁支架的所有落地点均位于已浇筑的承台上， 刚性基础可以很好的规避支架因加载引起弹性基础沉降而导致的扰度偏大的问题；安全文明施工方面：大悬臂支架落地立柱仅为 4 根，拼装节点较传统门吊式支架少 1/3，可以大大降低支架施工时起重吊装次数及重量，降低起重吊装安

25、全风险；同时大悬臂 盖梁支架采用模块化设计加工，可以灵活应用于各种不同结构及高程的大悬臂盖梁施工，避 免了传统门吊式支架因转换结构而必须产生的大量的电焊气割工作，有效降低电焊气割的安 全风险。综合上述几方面， 其比较内容如表 10.0.5-3 所示。表 10.0.3-3 效益对比表序号比较项目采用工艺改进前门吊 式支架采用工艺改进后大 悬臂盖梁支架备注1单套盖梁支架拼装 时间工期（d）5.52.5缩短近 55%2施工自动化水平差高3施工人员较多较少4工人劳动强度高较低5返工率高极低6施工质量非刚性基础区域扰度 大扰度小7安全文明施工差好8环保软基处理破坏土壤结构环境，产生施工噪音不需要进行软基

26、处 理施打钢管 桩引起9施工效果差好10人材机成本节约759.3 万元不计管理 费11单个圆柱施工成本 节约超过 6.1 万元11应用实例本工法采用软基环境下大悬臂盖梁现浇支架的施工经验，已成功应用于浙江省杭州市余 杭区崇贤至老余杭连接线（高架）工程四工区（中交四航实施），施工作业满足预定要求。工程名称：余杭区崇贤至老余杭连接线（高架）工程四工区工程地点：浙江省杭州市余杭区结构形式：城市高架桥（公路一级标准）开竣工时间： 2018 年 8 月开工， 2021 年 3 月竣工实物工程量： 125 榀软基环境下结构多样、悬臂长度大的盖梁施工应用效果：完成 125 榀软基环境下结构多样、悬臂长度大的盖梁施工。采用大悬臂盖梁 现浇支架施工工法工效高、安全可靠、质量保证、劳动强度低，成本降低。