碗扣式脚手架现浇箱梁施工技术
来源：桥梁施工技术
1.适用范围
适用于采用满堂碗扣式脚手架现浇箱梁施工作业(以32m箱梁为例)。
2.作业准备
2.1 碗扣式脚手架箱梁施工前应该满足包括场地、材料、人员和机械的要求。
2.2 技术准备
2.2.1 根据碗扣式脚手架纵向搭设确定地基处理混凝土地面的标高。
2.2.2 计算脚手架立杆、横杆、顶托以及横纵方木的数量。
2.3 场地准备
原地面根据地质确定换填碎石垫层厚度，碾压密实，并浇筑混凝土基础。为避免处理好地基受水浸泡，在四周开挖40×30cm的排水沟，排水沟分段开挖形成坡度。
2.4 材料准备
备足需要的碗扣脚手架数量，钢管采用现行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定，外径为ф48mm的钢管，壁厚为 3.5mm。
2.5 机械设备
2.6.1机械配备：挖机、吊车、高压水泵以及各分项工程作业设备。
2.6.2技术设备：水准仪、全站仪、梁体测温仪。
3.技术要点
以32m现浇简支箱梁底宽5.5m、桥面宽12m、梁高3.05m、梁长32.6m为例。设计碗扣式满堂支架最大步距为1.2m，立杆间距纵向为0.6m，横向梁底部分为0.3m，两边为0.6m。
顶托上横桥用I20a工字钢作大楞，10cm×10cm方木间距20cm置于工字钢上作小楞，面铺6mm厚钢板作模板支撑。
3.1支架搭设
满堂支架立杆水平间距在顺桥向采用0.6m，横向梁底部分为0.3m，两边为0.6m，竖向步距为1.2m，立杆、横杆均采用碗扣连接。纵、横向每间隔不大于6m分别设置一道剪刀撑，剪刀撑跨越立杆的根数5－7根，竖向每3m设置一层水平剪力撑。
3.2脚手架荷载
考虑荷载最大部位（梁体支撑中部荷载最大，中间宽度为5.5m）的受力进行分析计算如下：
3.2.1 梁体自重：
32m梁体混凝土用量为334.71m3，容重按2.5t/m3计，则梁体重量为836.775t；考虑到施工产生的胀模系数1.05 ，则梁体自重为：
3.2.2 梁体内、外膜自重：
根据现浇箱梁定型模板图按136.3t考虑，呈均布荷载形式布置在底板上面；
3.2.3 顶部I20a工字钢及方木、钢板的自重：
按最不利情况计算，梁底范围内支架顶托上横向用6m长I20a工字钢共48根，此部分荷载为：
3.2.4 人、机、料及其他临时荷载取2.5kN/m2。
3.2.5 混凝土浇注时冲击及振捣荷载取4 kN/m2。
3.2.6 钢管脚手架自重：
底模板及其下楞木计算荷载：
底层支架立杆及地基承载力计算荷载：
3.3 荷载验算
3.3.1 支撑方木验算
方木截面尺寸为10cm×10cm，木材的E=9000N/mm2。横向方木间距按20cm计算，下部纵向工字钢间距按0.6m考虑，则方木受力为：
P=0.6×0.2×64.02=7.68kN,
故方木强度满足要求。
线性荷载
按三跨连续梁计算：
而
因此，方木的挠度也满足要求。
3.3.2 工字钢验算
工字钢间距按最大的0.6m（顺桥长方向）放置于立杆顶托上，立杆间距按最大不利处考虑为0.6m×0.6m。工字钢的截面特性为：
工字钢受力为：
P=0.6×0.6×64.02=23.05 kN
线性荷载
强度验算按三跨连续梁计算：
所以强度满足要求。
因此，工字钢的挠度也满足要求。
3.3.3 底层支架承载力验算
因碗扣式支架的间距（取最大处）为0.6m×0.6m，步距最大为1.2m，所以一根立杆所承担的荷载面积为0.6m×0.6m，即：
因此，立杆的强度能满足要求。
按JGJ130规范第5.6.2条的规定，计算长度l0=h+2a，h为步距取1.2m，a为立杆伸出顶层横向水平杆中心到模板支撑点的长度，取0.5m，则
l0=1.2+2×0.5=2.2
λ=220/1.58=139.2
查轴心受压构件的稳定系数得φ=0.352
则单肢钢管立杆受压应力为：
因此，立杆的稳定性能满足要求。
3.3.4 地基承载力要求
因底层单根钢管所传递的最大荷载为轴力N=24.35KN，立杆底座通过15号槽钢将荷载传递到混凝土硬化层，按跨中最不利情况，一根立杆处地基受力面积按30cm×60cm计，所需地基承载力为：
地基换填处理后承载力可通过动力探触仪检测，并采用C25混凝土硬化30cm，将荷载均匀传递至地基，避免支架基础不均匀沉降。
4.施工工艺流程及操作要点
4.1 操作要点
4.1.1 地基处理
测量人员根据原地面标高及梁底标高计算满堂支架高度及硬化混凝土基础顶面标高，然后根据原地面地质情况确定换填碎石垫层厚度，换填并碾压密实，浇筑30cm厚C25混凝土基础。
基础换填后应及时进行地基承载力检测试验，通过检算地基承载力不得小于150KPa。
为避免处理好的地基受水浸泡，产生不均匀沉降，在基础四周开挖40×30cm的排水沟，排水沟分段开挖形成坡度。
4.1.2 测量放样
测量人员用全站仪放样箱梁在地基上的竖向投影线，并用白灰撒上标志线，现场技术员根据投影线定出单幅箱梁的中心线，同样用白灰线做上标记。根据中心线向两侧对称布设碗扣支架。
4.1.3 布设立杆垫块
根据立杆位置布设立杆垫板，垫板采用槽钢，使立杆处于槽钢中心，槽钢横向布置，放置平整、牢固，底部无悬空现象。每根立杆底座横向采用槽钢连成一片。
4.1.4 碗扣支架安装
根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。一般先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆，再逐层往上安装，同时安装所有横杆。立杆和横杆安装完毕后，安装斜撑杆，保证支架的稳定性。斜撑通过扣件与碗扣支架连接，安装时尽量布置在框架结点上。
4.1.5 顶托安装
为便于在支架上高空作业，安全省时，可在地面上大致调好顶托伸出量，再运至支架顶安装。
根据梁底高程变化决定顺桥向控制断面间距，横桥向设左、中、右三个控制点，精确调出顶托标高。然后用明显的标记标明顶托伸出量，以便校验。
最后再用拉线内插方法，依次调出每个顶托的标高，顶托伸出量一般控制在30cm以内为宜。
4.1.6 纵横梁及外模安装
顶托标高调整完毕后，在其上安放I20a工字钢横梁，采用10cm×10cm方木间距20cm置于工字钢上作小楞，面铺6mm厚钢板作模板支撑。
4.1.7 支架预压
(1) 荷载预压
安装模板前，要对支架进行压预。支架预压的目的：1、检查支架的安全性，确保施工安全。2、消除地基非弹性变形和支架非弹性变形的影响，有利于桥面线形控制。
先利用箱梁底模下面的可调顶托调整预拱度，完成后即可进行预压试验。荷载采用砼预制块堆载的等载预压方法，通过先底板，再腹板，最后堆载顶板和翼板的顺序进行。
总荷载量控制在32m跨箱梁1058.4T，持荷时间24小时即可，最多不超过48小时，通过测量计算出堆载前后的实测变形挠度值。根据实测挠度值，修正理论设计预拱度值，以此作为第一孔箱梁浇注时的预拱度值。
(2) 预压重量的计算
预压重量按移动模架在箱梁施工过程中最不利状况（以现浇32m箱梁为例）进行考虑，其箱梁浇筑过程的荷载如表1：
表1 32m箱梁浇筑过程中荷载重量估算表
|
内模重量（T） |
底板砼总重量（T） |
斜腹板砼 重量（T） |
顶板翼缘 板砼重量（T） |
施工附加荷载（T） |
合计 （T） |
|
36 |
220 |
210 |
330 |
15 |
882 |
|
q2=7.07T/m |
q3=6.75T/m |
q4=10.61T/m |
注：施工附加荷载按砼重量的2%。,钢筋混凝土配重块重量未计算。预压荷载=1.2×施工荷载=1.2×882＝1058.4T。
① 支架的底模、侧模初始状态的设定（先按箱梁相应断面的设计标高暂定）。
② 场地平整硬化，预压块的制作及堆放等工作。
③ 场地照明设备的安装。
④ 人员组织、机械设备与测量仪器的配备。
⑤观测点的设置
移动模架在预压过程中需观测9个断面共27个观测点，具体观测位置设在每跨的L/8、L/4、3L/8、L/2处及两端墩顶支座处，每组分左、中、右三个点。在点位处固定观测杆，以便于沉降观测。其观测点的设置如图3所示。
图1 沉降观测点布设
第一步：初始状态的观测，在完成观测点的布设后进行各观测点初始读数的观测，并做好记录。
第二步：第一级加载，第一级加载模式加载至总重的50%，主要模拟完成底板、腹板钢筋、预应力筋、内模安装、顶板翼缘钢筋、预应力筋的安装等施工过程，其荷载按均布于底板上考虑,加载过程的观测：由于第一级加载荷载相对较小，可以考虑完成加载后才进行各观测点观测。
第三步：第二级加载，第二级加载模式加载至总重的75%，是模拟底板砼、斜腹板砼、顶板、翼缘板砼已形成一定施工梯度的全断面浇筑，同时顶、底、翼缘板砼在跨中断面的最不利受力状态。
加载过程的观测：第二级加载是模拟施工过程比较不利受力状态，其加载过程共分为三步，第一步底板砼，第二步斜腹板砼，第三步顶板翼缘板砼。每完成每一步加载均要对观测点进行观测、记录，同时测量观测贯穿于加载全过程，发现异常应立即停止加载，查找原因处理后在进行。
第四步：第三级加载模，第三级加载模式加载至总重的100%，是模拟箱梁砼浇筑完成的状况。
加载过程观测：第三级加载分为三步加载，第一步为底板砼全部浇筑完成，第二步为完成腹板砼浇筑，第三步为完成顶板翼缘板砼施工。
测量观测必须全过程进行，测出以上每个过程的每个观测点标高变化情况，若发现变形量异常必须立即停止加载进行应急处理，查找原因处理后才能继续进行。
第五步：持荷观测，完成第三级加载后应持荷观测24小时，每小时观测一次，并做好记录，若发现异常应及时上报，进行应急处理。
第六步：卸载观测，卸载观测是“加载预压”的重要一环，通过各级荷载的卸载观测可推算出满堂支架在各级荷载作用下的弹性变形量与残余变形量，卸载观测过程与加载观测过程相反，其过程如下：
第三级加载状态→第二级加载状态→第一级加载状态→初始状态
卸载时每完成一级卸载均待观察完成、做好记录再卸下一级荷载。
第七步：对预压过程进行总结，编写“预压－卸载报告”，对满堂支架在使用过程中的安全性、可靠性进行评估，对各观测断面的观测点在各施工阶段的残余变形、弹性变形量的计算，对支撑点、跨中、鼻梁段的抬高值的确定，对局部刚度不足的部位提出加固方案。
(4) 满堂支架预压注意事项
① 对预压荷载应认真称量、计算，由专人负责。
② 压重所有材料应提前准备至方便起吊运输的地方。
③ 在加载过程中，要严格按加载程序详细记录加载时间、吨位、位置，测量要全过程跟踪观测。未经观测不能加载下一级荷载。每完成一级加载应暂停一段时间，进行测量，并对满堂支架进行检查，发现异常情况停止加载，及时分析，采取相应措施。
④ 观测过程要贯穿于支架预压全过程，在此过程要统一组织，统一指挥。
⑤ 满堂支架变形观测应采用高精度水准仪，精确至mm，观测过程中前后置尺地方要保持一致。
4.2.8现浇梁施工
(1)模板安装
模板的安装要结合钢筋及预应力管道的埋设依次进行。
安装前检查：板面是否平整、光洁、有无凹凸变形及残余粘浆，模板接口处要清除干净；所有模板连接端部和底脚有无碰撞而造成影响使用的缺陷或变形，振动器支架及模板焊缝处是否有开裂破损，如有均要及时补焊、整修。
铺设底模：采用人工为主机械配合的方式施工。底模板安装前要考虑支架的预留拱度的设置调整、加载预压试验及支座板的安装。
侧模安装：
先使侧模滑移或吊装到位，与底模板的相对位置对准，用顶压杆调整好侧模垂直度，并与端模联结好。
侧模安装完后，用螺栓联接稳固，并上好全部拉杆。调整其它紧固件后检查整体模板的长、宽、高尺寸及不平整度等，并做好记录。不符合规定者，要及时调整。
内模安装：
内模安装要根据模板结构确定，当内模为拼装式结构时，可采用吊装方式安装内模。
内模安装完后，严格检查各部位尺寸是否正确。
端模安装：
将胶管或波纹管逐根插入端模各自的孔内后，进行端模安装就位。安装过程中逐根检查是否处于设计位置。
端模安装要做到位置准确，连接紧密，侧模与底模接缝密贴且不漏浆。
安装模板时要注意预埋件的安装，严格按设计图纸施工，确保每孔梁上预埋件位置准确无误，无遗漏。
(2)支座、支座板安装
安装支座前复测桥墩中心距离及支承垫石高程，检查锚栓孔位置及深度要符合设计要求。
支座安装要保持梁体垂直，支座上下板水平，不产生偏位。支座与支承垫石间及支座与梁底间密贴、无缝隙。支座四角高差不大于2mm。支座水平偏差不得大于2mm。
在模板安装前详细检查支座位置，检查的内容有：纵、横向位置、平整度，同一支座板的四角高差，四个支座板相对高差。
支座安装后即按规定锚固支座螺栓，灌浆固定。
(3)现浇梁梁体施工
现浇梁施工必须保证保护层强度和布置密度，钢筋加工和安装要准确，顶面高程要严格控制。砼浇筑是要有低向高处进行，注意对称浇筑。在施工过程中应派专人负责支架和模板的变形及沉降观测，发现问题及时处理。现浇梁的浇筑最好安排在白天进行。现浇梁的养护设备和设施必须事先准备妥当，制定详细的养护方案，确保梁体的砼质量。其它要求和施工方法与预制箱梁相同。
(4)模板拆除
当梁体混凝土强度达到设计强度的50%，混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层温度与环境温度之差均不大于15℃，且能保证构件棱角完整时方可拆除侧模和端模。气温急剧变化时不宜进行拆模作业。
拆除前先检查卷扬机等设备的性能，并清理好拟进入的作业面。
①内模拆除
②侧模及端模拆除
侧模拆模时通过顶压机构使侧模脱离梁体，再通过卷扬机滑到相应的位置上。
拆模时，严禁重击或硬撬，避免造成模板局部变形或损坏混凝土棱角。
模板拆下后，要及时清除模板表面和接缝处的残余灰浆并均匀涂刷隔离剂，与此同时还要清点和维修、保养、保管好模板零部件，如有缺损及时补齐，以备下次使用。并根据消耗情况酌情配备足够的储存量。
4.2.9预应力施工
(1)预应力筋张拉
①张拉工艺流程：制束→穿束→预张拉→初张拉→终张拉→锚具外钢绞线切割。
②下料与编束：钢绞线的下料采用砂轮切割机切割。按设计尺寸下料后，编束后用20号铁丝绑扎，间距1～1.5m。编束时应先将钢绞线用梳溜板理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。
③穿束方法：人工穿束。预应力成孔采用预埋波纹管、内穿塑料管的方法施工。预应力钢绞线安装，在梁体混凝土强度达到张拉要求后进行。
④预应力施工采用ZB4-500油泵供油，用YCW250B千斤顶进行纵向张拉，张拉油表不低于1.0级。千斤顶标定有效期不超过一个月以及出现不正常现象时重新校验。油表检验与千斤顶视为一个单元进行检验，千斤顶在张拉作业前必须与油表配套校正,其校正系数不大于1.05。
⑤ 预施应力按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行。张拉前，应清除管道内杂物和积水。
⑥当混凝土强度应达到设计强度的50%，此时箱梁带模预张拉，但模板应松开，不应对梁体压缩造成障碍，张拉数量、张拉力、张拉顺序符合设计要求；当梁体混凝土强度达到设计值的80%，且侧模板拆除后，进行初张拉。张拉数量、张拉力、张拉顺序符合设计要求；梁体混凝土强度、弹模达到设计值、龄期不少于10d后进行终张拉。
⑦采用四台千斤顶左右对称、两端同步进行张拉，按设计张拉顺序施工。按均衡对称，交错张拉的原则进行。张拉时根据测试的管道摩阻及喇叭口摩阻试验数据，调整张拉力，实行张拉力和伸长值指标双控，张拉以张拉力控制为主，以钢束伸长值进行校核。
⑧张拉操作程序：0—0.2σK(测初始伸长值、测工具锚夹片外露)—σK（测伸长值、测工具锚夹片外露、持荷2min）—补油至σK—回油到0（测总回缩量、工作锚夹片外露量）。
⑨终张拉完成，24小时后检查确认无滑丝、断丝现象，即可切割锚外多余钢绞线，用角磨机切割。
(2)孔道压浆
终张拉完毕后，必须在2天之内进行管道压浆作业。采用真空辅助灌浆工艺。压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。
①压浆水泥采用强度等级不低于42.5级低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥，掺入粉煤灰应符合《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》3.2.7条规定。浆体水胶比不超过0.34，不得泌水，流动度控制在30～50s之间。
②压浆前孔道用清水冲洗，高压风吹干，管道真空度稳定在-0.06～-0.10MPa之间；浆体注满管道后，在0.50～0.60MPa下持压2min；压浆最大压力不超过0.60MPa。
③启动电机使搅拌机运转，然后加水，再缓慢均匀地加入水泥，拌合时间不少于1min；然后将调好的水泥浆放入压浆罐，压浆罐水泥浆进口处设2.5mm×2.5mm过滤网，以防杂物堵管。
④压浆顺序：先下后上。首先由一端以0.6MPa的恒压力向另一端压送水泥浆，当另一端溢出的稀浆变浓之后，达到规定的稠度后，保压2min以上，封闭出浆口，继续压浆到压力达到0.6MPa，管道出浆口应装有三通管，必需确认出浆浓度与进浆浓度一致时，方可封闭保压，浆体注满管道后，应在0.50-0.60MPa下持压2min，压浆最大压力不宜超过0.60MPa。若无漏浆则关闭进浆阀门卸下输浆胶管。
⑤压浆用的胶管一般不超过30m，若超过30m则压力增加0.1MPa。水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40min。
4.2.10支架及底模的拆除
在梁体张拉完成后，压浆强度达到设计强度，方可拆除支架和底模。梁底模及支架卸载顺序，严格按照从梁体挠度最大处支架节点开始，逐步向两端卸落相邻节点，当达到一定卸落量后，支架方可脱落梁体。
5.质量控制和质量检测
5.1 碗扣脚手架构检查
5.1.1 应有产品质量合格证和应有质量检验报告，钢管材质检验方法应符合现行国家标准《金属拉伸试验方法》（GB/T228）的有关规定。
5.1.2钢管外径、壁厚、端面等偏差，应分别符合规定，钢管必须涂有防锈漆。钢管表面应平直光滑，不应有裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛刺、压痕和深的划道。
5.1.3表面锈蚀深度应符合规定。锈蚀检查时，应在锈蚀严重的钢管中抽取三根，在每根锈蚀严重的部位横向截断取样检查，当锈蚀深度超过规定值时不得使用。
5.1.4脚手架使用中，应定期检查，杆件的设置和连接，支撑等的构造是否符合要求；地基地否积水，底座是否松动，立杆是否悬空；扣件是否松动；杆件支立完成后对立杆连接必须进行100%检查。
5.2梁体混凝土
5.2.1混凝土施工的检验符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》的相关规定。
6.安全
6.1 脚手架搭设人员必须是考核合格的专业架子工。上架人员应定期体检，合格者方可挂牌上岗。
6.2 设脚手架人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
6.3 手架的构配件质量与搭设质量与搭设质量，应规定进行检查验收，合格后方准使用。
6.4 作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得超载。不得将模板支架、泵送混凝土和砂浆的输送管等固定在脚手架上；严禁悬挂起重设备。
6.5 有六级及六级以上大风和雾、雨、雪天气时应停止脚手架搭设与拆除作业。雨、雪后上架作业应有防滑措施，并应扫除积雪。
6.6 在脚手架使用期间，严禁随意拆除杆件：主节点处的纵、横向水平杆，纵横向扫地杆等。
6.7 不得在脚手架基础及其邻近处进行挖掘作业，否则应采取安全措施，并报主管部门批准。
6.8 搭设脚手架时，外侧应有防止坠物伤人的防护措施。
6.9 在脚手架上进行电、焊作业时，必须有防火措施和专人看守。
6.10 工地临时用电线路的架设及脚手架接地、避雷措施等，应按现行行业标准有关规定执行。
6.11 搭拆脚手架时，地面应设围栏和警戒标志，并派专看守，严禁非操作人员入内。
7.环保及文明施工
7.1 施工便道适量洒水，减少扬尘，防止大气污染。
7.2 施工用水处理后排放，严禁随意排放，防止水污染。
7.3 使用机械设备，要尽量减少噪声、废气等污染；施工场地的噪声应符合有关规定，并应遵守当地有关部门对夜间施工的规定，防止噪声污染。
7.4 要求施工现场做到布局合理，材料定位堆置，机具进出有序，施工道路平整畅通。施工中做到工完料尽，工完场清，建筑垃圾及时清除。