单线铁路现浇连续梁满堂脚手架施工技术

    1· 工程概况
    本工程项目为某铁路特大桥，全长943.13m。第2、3、4孔采用（32+48+32）m 连续梁现浇施工，梁高2.95-4.05m变截面，梁顶面宽4.90m，底面宽3.70m。连续梁采用满堂支架现浇施工，中孔跨主路大街，边孔为既有水田地，施工前进行地基换填，在浇筑箱梁混凝土之前按施工规范要求对支架进行预压，保证结构尺寸及安全质量。
    2· 满堂脚手架的支架选型
    2.1 扣件式钢管脚手架
    在施工过程中，这种脚手架通常情况下由钢管和扣件两部分组成。其优点主要表现为：拆装方便，便于搭设，并且能够能与建筑物平立面的变化相互适应。但是这种脚手架同样存在不足，主要表现为：
    ①脚手架节点的强度受扣件抗滑力的影响和制约。实践表明，直角扣件产生的抗滑能力受摩阻力的影响，通常在10kN 左右，因此，在整体的稳定性方面，该类型的脚手架还有待进一步提高。
    ②立杆节点偏心距大。节点处的偏心距对于Φ48mm钢管来说通常在53mm 左右，进而在一定程度上，弱化了立杆的稳定性、轴向抗压能力等。根据轴心受压强度的实际情况，钢管的承载力通过计算可知为72kN，但是，在偏心施工荷载的作用下，立杆的安全荷载仅为5kN，在这种情况下，进一步限制了扣件式钢管脚手架的承载能力。
    ③在拼接过程中，由于通过人工的方式对扣件螺栓进行操作，这样安装质量就会影响承载力和整体稳定性等，并且，随着脚手架安装高度的增加，这种影响也在不断增大。因此，在实际施工过程中，选择扣件式钢管脚手架作为桥梁满堂脚手架，其搭设高度通常情况下控制在10m。
              
     2.2 门式脚手架
    作为一种多功能脚手架，门式脚手架的优点主要表现为：尺寸标准化，同时形成系列产品；结构合理，具有较高的承载力；拆装方便，效率高，安全可靠。
    这种脚手架的不足主要表现为：
    构件尺寸灵活性比较差，尤其是对构架尺寸进行调整时，需要换用另一种型号的门架及配件；门式脚手架依靠斜杆及剪刀撑提高其整体的稳定性和刚度，在这种情况下，其搭设高度收到限制，对于门式钢管脚手架来说，其搭设高度最高为8m。
    2.3 碗扣式脚手架
    在施工过程中，这种脚手架的优点主要表现为：
    ①多功能。根据施工的实际情况，该脚手架的尺寸、形状和承载能力等可以随着设置。
    ②高功效。拼装该类型的脚手架时，省时省力，通过一把铁锤就可以完成部分作业，进而在一定程度上避免了螺栓作业。
    ③承载力大。通过同轴心承插的方式对立杆进行连接，横杆与立杆之间的连接依靠碗扣接头实现，各杆件轴心线相交于一点，接头的抗弯、抗剪、抗扭等力学性能非常好。因此，这种结构具有可靠的稳固性和较大的承载力。这种脚手架的不足主要表现为：
    由于横杠属于几何尺寸的定型杆，进而在一定程度上对构架尺寸形成了制约。
    3· 满堂脚手架的设计
    3.1 脚手架的设计内容
    在设计脚手架的过程中，通常情况下，主要包括：
    ①设定搭设脚手架方法时，需要结合经验，同时参考杆件标准；
    ②对脚手架的强度、稳定性进行验算；
    ③剪刀撑的布置和构造；
    ④对脚手架的通道进行构造；
    ⑤对脚手架的基础承载力进行计算；
    ⑥规定脚手架检查验收的内容和质量标准。
    3.2 脚手架的强度和稳定验算
    在结构方面，由于满堂脚手架属于多次超静定结构，采用荷载平均分布法与超静定结构计算方法相比，前者计算杆件的作用力更加安全，因此，在对各单支立杆的轴向力进行计算时，一般采用荷载平均分布法。
    对于纵横向水平杆来说，其作用主要是约束立杆，进而在水平杆上的作用力比较小，并且水平杆不会破坏整个脚手架，因此在检算杆件强度的过程中，可以只检算单支立杆的强度。
    3.3 验算单支立杆稳定性的方法
    对于满堂脚手架来说，在4 个方向都需要对立杆分别设置横杆，而横杠处在相应的框架平面内，没有偏心，因此在横杠层，水平方向的横杠限位进一步约束立杆。当整架最窄边的高宽比小于3：1 时，在这种情况下，可以认为，立杆的局部稳定决定着整架的承载力，也就是水平横杠的布距。因此，可以对脚手架结构稳定性的计算问题进行简化，通过简化在一定程度上将其划归为在平面内计算脚手架稳定性的问题，也就是通过对单支立杆的稳定性进行验算实现对整个结构的稳定性的验算。
    如果桥梁的纵坡、横坡比较大，在这种情况下，验算脚手架的稳定性，需要重点考虑，在初凝前因纵坡、横坡产生的水平荷载的作用，混凝土对支架稳定性产生的影响，同时采取措施，进行加固处理。
    3.4 设计剪刀撑
    根据构造的实际情况，设计剪刀撑。在搭设的支架中，对于剪刀撑来说，其作用主要表现为：确保脚手架结构的几何不变性，同时为了防止杆件间的位移发生变形，需要形成稳定的构架（脚手架的承载能力受到变形的严重影响）；在整体、局部，或某一方向上，需要巩固和强化脚手架的刚度；在水平荷载方面，需要进一步巩固脚手架的抵抗力。受水平力的影响和制约，对于剪刀撑的两根交叉斜杆来说，其中杆受拉，另一杆受压，并且这两杆的应力一般都比较小，因此，不需验算其强度及稳定性。
    3.5 设计脚手架通道处构造
    在施工过程中，由于需要对通道处脚手架进行断开布置处理，进而在一定程度上容易形成空洞，进一步弱化脚手架整体的稳定性。当通道轴线与桥梁纵向斜交时，脚手架的稳定性更为薄弱，同时会进一步恶化锐角处脚手架的受力条件，脚手架在横坡水平推力的作用下，其稳定性逐渐丧失。因此，必须对通道处的脚手架进行加宽加密处理，同时也应该加密布设剪刀撑，进而确保通道处的脚手架形成独立的稳定系。
    3.6 满堂脚手架的检查验收内容及质量标准
    3.6.1 质量控制
    ①按照设计要求，对需要进场的杆件、扣件、底撑、顶托等进行检查；
    ②按照设计要求，控制杆件的数量、形式及位置；
    ③顶托与方木、底撑与垫木之间需要密贴顶紧；
    ④立杆要垂直，同时合理设置立杆上下端的自由长度，确保扣件扣紧的程度；
    ⑤错开相邻两立杆接头，同时需要在不同的步距内布置立杆；
    ⑥剪刀撑要紧扣在立杆、横杆上，同时交叉剪刀撑要位于立杆的两侧。
    3.6.2 满堂脚手架检查验收内容及质量标准
    在施工过程中，为了有效地控制脚手架的施工质量，通常情况下需要在组织设计满堂脚手架施工的过程中，需要参考相应的检查验收内容，同时遵守质量检验标准。
    4· 满堂脚手架的施工
    通过进行经济技术比较，该桥支架采用碗扣式脚手架进行施工。根据脚手架搭设高度和施工荷载，假定脚手架的组架方法设为纵向、横向及高度60cm×60cm×120cm，加密布置腹板下支架，腹板下60 cm×30 cm×120 cm。脚手架横断布置如图2 所示。
                 
    按设计方案采用WDJ 碗扣型多功能脚手架，构件结构简单，受力稳定可靠的承插式钢管支架。
    首先，清理处理满堂支架范围内的沼泽地软泥，进行换填A 组料压实找平。大面积用压路机压实，小面积用打夯机夯实，并测试土压力使其达到地基承载力要求。
    其次，在换填平整的地基顶面铺设一层10-15cm 混凝土面层（或水稳层），要求设成1%的横向坡度，以便排水。在处理合格后的硬化面地基上纵向铺设22cm×16cm×260cm 枕木，横向间距60cm，（腹板加强处30cm）。满堂支架纵向间距箱梁底部30cm，翼缘板下90cm, 横向间距60cm（腹板加强处30cm），立杆间距按120cm 布置。顺桥向外侧每4.0m 设1 道通长剪刀撑。剪刀撑设置时从顶到底要连续，搭接头保证不小于60cm，接头卡不少于2 个，与水平杆的夹角为45°-60°, 卡扣设置数量按大于85%控制。同时支架范围内顺桥两侧开挖纵向临时排水沟，有足够的排水断面，以防雨水对支架底部基础的侵害，影响地基承载力。
    再次，碗扣支架搭设前，先按技术放线布置好枕木垫，然后搭拼碗扣支架。拼立杆时必须用吊线锤检查其垂直度，防止立杆偏心受力。接头部位必须连接牢固。
    每拼好一孔，及时安排支架预压，预压需逐孔进行，以消除支架的非弹性变形，并监测弹性变形情况，掌握资料，进行数据分析。同一类型的结构最多预压三跨，其余根据预压测设的资料设置相应的预拱度，即可进行下道工序的施工，加快施工进度。
    最后，混凝土浇筑顺序应该从如何加大脚手架整体稳定性和均布受力方面考虑，减少由于混凝土分布的不均衡引起的倾覆或下滑力矩。连续箱梁纵向浇筑顺序为：由两个中墩位置分别向中跨和边跨两侧浇筑，保证梁体支架受力平衡。横向浇筑顺序如图3所示。
                   
    5 ·结束语
    本文通过对该铁路特大桥单线32+48+32m 满堂脚手架现浇连续梁的施工实践，我们得出脚手架施工几点关键因素：①软土地基处理满足承载力要求；②脚手架自身的材质或周转次数，应满足安全技术规范要求；③碗扣式钢管脚手架安装过程保证横平竖直，卡扣牢固；④根据结构物高度及施工荷载，确定纵横及高度搭设间距，满足受力检算要求；⑤加固防护措施。剪刀撑的设置及横纵排水防护设置。因此，碗扣式脚手架施工安全问题是完全可以避免的。针对不同的建筑结构、施工自然地理环境及气候条件需要采取不同的施工技术措施，有待进一步研究和探讨，本文仅对以后同类工程作为一个参考。