浅谈钢管支撑系统在盖梁施工中的应用

摘要：新工艺的应用就会带来相应管理上的问题。结合S26公路东延伸实例，对盖梁施工过程中采用钢管支撑系统进施工进行了总结，为今后同类施工管理提供了借鉴。

关键词：S26公路东延伸钢管支撑盖梁施工应用

中图分类号： YU511 文献标识码： A

1 概述

S26工程位于G2京沪高速公路与G50沪渝高速公路之间，西至G1501上海绕城高速公路，东起G15沈海高速公路，途径青浦区香花桥街道、重固镇和华新镇。S26-4-2标主线高架起止里程K7+178.545-K8+812.545，全长1.63km；匝道N2、S2起止里程K7+480～K7+941.545，全长460m。

随着社会经济的发展，技术工艺也在不断的创新改进，S26公路东延伸项目盖梁施工采用钢管支撑系统施工，相对传统的碗扣式满堂支架有较大的突破，盖梁支架采用钢管支撑系统施工具有明显的缩短工期、减少人工、提高工效、受力清晰、节能减排等优点，有效提高了桥梁盖梁施工规模化施工效率。 图1 钢管支撑盖梁施工工艺

2 适用范围及特点

2.1 适用范围

本盖梁支架采用钢管支撑系统，适用于盖梁支架搭设高度大于2.2m且小于24m的桥梁工程施工，支架体系拟定采用φ600钢管+双拼1200mm工字钢。盖梁支架搭设高度小于等于2.2m采用碗扣式盖梁满堂支架工艺，盖梁支架搭设高度大于24m采用销棒式盖梁无落地支架工艺。

2.2 钢管支撑体系盖梁施工的特点

（1）钢管支撑体系盖梁施工适应了桥梁模块化施工工艺，打破了传统的钢管、扣件施工工艺，其结构形式简单，受力清晰，适应了规模化生产。

（2）钢管支撑体系盖梁施工利用了桥梁承台自身承重功能，减少了地基处理难度，杜绝了一系列因地基因素引起支架失稳，造成坍塌事故的发生。

（3）钢管支撑体系安装由地面一次整体焊接、螺栓连接成型，安装时只需整体吊装，缩短了施工周期，降低了劳动强度。

（4）钢管支撑体系安装、拆除与传统支撑体系施工相比，过程中的危险源及不可控因素减少，为施工安全进一步提供了保障。

3 施工准备

3.1临边防护及登高

3.1.1临边防护

临边防护采用标准化施工防护栏，竖向、横向连杆为φ48钢管，防护栏高度1200mm，长度为1500mm，钢管底部焊接钢板，I20a 工字钢上焊接长100mmφ20钢筋，φ48立杆插在钢筋上，并实施点焊，保证临边防护与操作平台牢固连接。

图2 临边防护图 图3 临边防护与工字钢连接详图

3.1.2登高设备

盖梁施工登高采用专业的高空作业车，高空作业车每次可上2~3人，同时每个盖梁配备一个梯笼，方便人员上下。

图4高空作业车 图5 登高梯笼

3.2材料配置准备

（1）800×800mm正方形混凝土调节块，混凝土强度C40，调节块高度控制在500mm以内。如果承台面为斜面，需种钢筋，φ16钢筋间距200mm,避免钢管支撑受力后调节块移位。

（2）砂箱尺寸为800×800×650mm，底部承砂底座采用高378mm，采用22mm钢板，可装砂高度200mm，卸砂后沉降高度为185mm。底板与竖向侧板设置8块加劲板，每块加劲板厚度12mm。砂箱顶部盖板高度为450mm，采用22mm钢板，内设十字交叉加劲板，加劲板12mm。所有的钢板间的连接采用双面满焊。第一次根据施工经验预抛9mm，在第一次盖梁施工完成后，测得沉降数据，调整预抛数值。

（3）标准框架，由4根竖向立杆、水平连系杆和竖向剪刀撑组成。竖向立杆采用φ600钢管，壁厚16mm，立柱之间的连接采用法兰盘对接，法兰盘端盘采用22mm厚钢板，并设置18mm厚加劲板。端板开直径30mm的孔，采用30个M28*70的螺栓连接。135#墩φ600钢管长度规格为5m+4m，φ600钢管之间的水平连系杆和竖向剪刀撑采用16#槽钢。

（4）考虑到钢梁与钢柱采用法兰盘连接，法兰盘厚度22mm，螺杆M28*70。

图6 立柱与钢梁连接节点

（5）1200mm工字钢梁，型号为WH1200×400×18×22，腹板厚18mm，翼缘厚22mm,每段长度13m，根据盖梁长度进行拼接，钢梁之间的连接采用法兰盘对接，法兰盘端盘采用22mm厚钢板，并设置8块加劲板，板厚22mm。端板开直径27mm的孔，采用34个承压型M24*70的螺栓连接(10.9S)，接头可承受最大弯矩3000kKN*m。高强螺栓预张力为225KN，工字钢根据图纸所示间距布置加劲板，并且每隔3m设置一道横向连接，将2根钢梁连成一个整体， 连系材料为16#槽钢，钢梁采用Q345钢材，其余杆件可采用Q235钢材。钢梁顶底板与腹板间采用熔透焊，焊脚宽度不少于12mm。

（6）钢柱法兰盘、剪刀撑与加劲板的连接、模板之间的连接均采用直径30mm的孔、M28*70的螺栓连接。（均为非受力连接，起连系作用）

（7）10t电动葫芦用于拆除钢管支撑。

3.3钢管支撑要求

（1）钢材、高强螺栓、普通螺栓的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准，具有质量合格证明文件、中文标志及检验报告等。

（2）钢材的表面外观质量除应符合国家现行标准的规定外，应符合下列规定：

1）当钢材的表面有锈蚀，麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2。

2）钢材表面的锈蚀等级应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923规定的C级及C级以上；

3）钢材端边或断口处不应有分层，夹渣等缺陷。

（3）要求全焊透的焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，检测比列按二级焊缝要求。

（4） 焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。

（5）工字钢之间的等强度连接采用10.9级的高强螺栓，其表面硬度应HRC32~36，且不得有裂纹或损伤。

（6）高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁、不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，且外摩擦面不应涂漆。

（7）高强螺栓应自由穿如螺栓孔，高强度螺栓孔不应采用气割孔，扩孔数量应不超过1.2d。

（8）高强螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露为2~3扣，起重允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。

（9）钢梁必须有加劲板位置方可架设在立柱上，原侧上根据钢梁1500mm模数进行微调，局部3柱、4柱盖梁支架，如不能同时满足，需现场在钢筋上焊接加劲板，板厚22mm。

（10）钢梁对接位置不易在跨中，方案要求对接位置距离较近处φ600钢管中心不大于5m。

（11）焊接H型钢的翼缘板拼缝和腹板拼接缝的间距不应小于200mm。翼缘板拼接长度不应小于2倍板宽，腹板拼接宽度不应小于300mm，长度不应小于600mm。

4 安装与拆除流程及控制要点

4.1钢管支撑安装

4.1.1钢管支撑安装流程

首先在承台面上浇筑混凝土调节块，安装砂箱（砂箱安装前需在试验室内进行预压，预压荷载为100t，根据预压情况确定砂箱沉降量，在安装时进行预抛），砂箱上安装标准框架，每个标准框架由4根竖向立杆、水平连系杆和竖向剪刀撑组成，φ600钢管之间的水平连系杆和竖向剪刀撑采用16#槽钢。吊装1200mm工字钢梁就位，并用法兰盘将钢梁与立柱固定。

4.1.2钢管支撑安装控制要点

（1）钢管支撑安装顺序由下至上，由柱边至悬臂外侧。

（2）采用一台50t履带吊进行安装；吊车停靠位置为现有施工便道，吊装距离控制在14米以内；局部位置如无施工便道，需铺设300mm宕渣，并进行压实，该区域地基抗压承载力100kpa，等于100KN/m2。

（3）法兰盘的螺栓、剪刀撑的螺栓均由工人乘高空作业车至作业面进行安装。

（3）构件在法兰盘螺栓尚未连接完毕之前，机械不得松开吊钩。

（4）单节Φ600立柱安装完毕后,立即安装剪刀撑。

（5）钢梁安装必须由中间至两边对称安装，吊装就位后立即扣上限位，防止钢梁偏位。

1）1200mm工字钢每延米重量为310kg/m，按最长13m工字钢计算，单根钢梁最大重量为4.030t；

2）Φ600钢柱每延米重量为230.4 kg/m，按最长6m立柱计算，单根重量为1.38t。

4.1.3大六角头高强螺栓施工

（1）工艺流程

施工交底检查连接面安装构件到位，临时螺栓固定校正钢柱并预留偏差值紧固临时螺栓，冲孔，检查缝隙确定可作业条件初拧：按紧固顺序，采用转角法作出标记终拧检查验收。

（2）机具准备

一般扳手、手动扭矩扳手、量规。

电动初、终拧扳手。该扳手必须经过校验，并做标识。

（3）接触面清除

承压型高强度螺栓连接接触面应清除油污及浮锈等，保持接触面清洁。

（4）高强度螺栓的的安装顺序

一个接头上的高强螺栓，应从螺栓群中部开始安装，逐个拧紧。初拧、终拧都应从螺栓群中部向四周扩展逐个拧紧，每拧一遍均应用不同颜色的油漆做上标记，防止漏拧。

（5） 高强度螺栓的安装方法

高强度螺栓紧固用的扭矩扳手，班前和班后应进行校核，对误差大于5%的扭矩扳手要更换或重新标定。

高强度螺栓的紧固应分初拧和终拧两次进行，对初拧后仍不能使板叠密贴的大型节点还应进行复拧，直到板叠密贴方可进行终拧。

高强度大六角头螺栓施工预拉力（kN）

高强度螺栓应在螺母上施加扭矩，其紧固顺序一般应由接头中心顺序向外侧（三个方向）进行。初拧、复拧和终拧后螺栓应用不同颜色的涂料在螺母上做出标记。

经初拧和复拧后的扭剪型高强度螺栓应采用专用扳手终拧，并在螺栓尾部梅花卡头上做标记。

高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成。

经检查合格的高强度螺栓节点，应及时用厚涂料或腻子封闭，对于接触腐蚀介质的接头，应用防腐腻子封闭。

Tc=k*Pc*d=（0.11~0.15）*250*24=660~900KN

d-高强度螺栓公称直径（mm）

k-高强度螺栓连接副的扭矩系数平均值，0.110~0.150

Pc-高强度螺栓施工预拉力（KN）

Tc-施工终拧扭矩（N*M）

初拧扭矩和复拧扭矩为终拧扭矩的50%左右（330~450KN）。初拧或复拧后的高强度螺栓应用颜色在螺母上标记。

（6）高强螺栓安装检验

高强度螺栓连接副的施拧顺序和初拧、复拧扭矩应符合设计要求和国家现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》JGJ 82－1991的规定。

高强度螺栓连接副终拧后，螺栓丝扣外露应为2～3扣，其中允许有10%的螺栓丝扣外露1扣或4扣。

高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有飞边、毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，除设计要求外摩擦面不应涂漆。

高强度螺栓应自由穿入螺栓孔。高强度螺栓孔不应采用气割扩孔，扩孔数量应征得设计同意，扩孔后的孔径不应超过1.2d（d为螺栓直径）。

4.1.4模板安装

首先在1200mm钢梁上铺设长度为5m的20#工字钢@50mm及倒三角形楔块，再铺设盖梁盖梁底部钢模及外侧操作平台钢板网，同时搭设临边防护。在盖梁钢筋安装完毕后，合上盖梁侧模板，沿盖梁长度方向侧模采用8mm钢模，侧模上下部位采用φM27对拉螺杆。预应力张拉端侧模采用18mm木模，次龙骨50*100方木@250,主龙骨直径48mm双钢管@500，对拉螺杆与盖梁主筋焊接10d，工人进入盖梁钢筋笼内进行焊接。

4.2钢管支撑拆除

4.2.1钢管支撑拆除流程

盖梁混凝土强度达到100%，同时预应力张拉完毕方可拆除支架。支架拆除采用自下而上的顺序进行拆除，具体流程如下：

电动葫芦与钢绞线固定电动葫芦钢索从下部揽紧钢梁解除砂箱约束，释放内部粗砂拆除最上节框架剪刀撑拆除最上节框钢立柱电动葫芦下放钢梁至第二节框架上工人上操作平台，配合吊机将底模，龙骨等材料拆除拆除1200mm钢梁拆除下节框架拆除砂箱

4.2.2钢管支撑拆除控制要点

（1）采用50t履带吊配合吊运支架；

（2）先拆除悬臂远端处钢梁，后拆除柱边钢梁；剪刀撑严禁一次全部拆除，前一段钢梁拆除后方可拆除后一段钢梁剪刀撑；

（3）每延米钢梁重量为310kg/m，每延米底模及龙骨重量250kg/m,考虑每个电动葫芦分担1根15米钢梁及相应的模板重量，钢梁重量4.65t，底模重量3.75t,共计8.4t，采用10t的电动葫芦，葫芦最大下放高度9米；

（4）单根钢绞线设计抗拉力为1860MPa*π(0.0152/2)^2=33.8t大于10t。

4.2.3模板拆除

（1）底模拆除执行“拆模令”，由施工单位提出申请，并附混凝土强度报告，强度达到100%，预应力张拉完毕，经监理批准后方可实施。

（2）侧模板：待砼浇筑2～3天后，为防止裂缝和边棱破损，盖梁侧面模板，必须待混凝土强度达到2.5Mpa后才能拆除。

（3）拆除模板，应遵循先支后拆，后支先拆的顺序。人工配合机械拆除，拆除注意严禁用猛烈的敲打和强扭等，保证其表面和棱角不受到损坏。

（4）梁底模板拆除时间必须根据同条件试块试压达到设计强度，同时预应力张拉完毕，封锚完成。

5 施工过程的监管

5.1 监控人员配置

（1）作业班组在每个施工作业区配备至少一名立柱施工专职安全监督员。安全监督员负责监督钢管支撑体系施工前的各项安全措施是否到位，工人的操作是否符合安全要求，施工过程是否存在安全隐患。一旦发现问题，要求立即停止作业，并及时纠正安全缺陷，消除安全隐患。

（2）立柱施工安全监督员在巡视时需佩戴醒目标识。

（3）项目部设立专门的施工安全员负责每天巡视钢管支撑体系盖梁施工，监督作业班组、立柱安全监督员的工作情况，检查盖梁施工作业现场的安全生产状况和工人的安全意识、安全行为，发现问题及时解决、并做好记录。

5.2 过程监管

项目部建立钢管支撑体系吊装令、拆除令制度，施工前项目部报监理审批，待监理对现场检查通过后，方可进行施工。过程中的监控措施具体如下：

（1）钢管支撑体系整体吊装前有专人检查焊接及焊接情况，保证模块的刚度、吊装时支撑体系不变形。

（2）模板吊装及施工平台吊装前有专职安全人员对模板的螺栓情况进行全面检查，保证模板的整体性。

（3）定期组织技术人员、专职安全人员对操作平台、梯笼、现场机具及模板情况进行检查，保证其安全性及确保逃生通道通畅。

（4）每次吊装前，检查起重吊装机具、设备，确保安全可靠后方可起重吊装。

（5）支架的拆除按规定程序进行。先将吊具挂钩拴牢，再拆除支架。材料、工具不得直接向下抛，施工人员与钢支撑之间保持一定的安全距离。

6 结束语

钢管支撑体系盖梁施工在S26公路东延伸项目中取得了良好的效果，以先进的施工工艺推进了标准化的管理，为管理思路的拓宽提供了有价值的经验、为施工管理工作更上一个台阶创造了有利的条件。