挂篮法0号块临时固结施工工法

施工工法

编制单位：中国建筑一局（集团）有限公司

主要执笔人：黄文明匡丕榜卢斌任长睿苏晓东

1.前言

临时固结作为保证连续梁桥悬臂施工安全性和稳定性的重要措施之一，如何设计临时固结使施工成本更低、施工工艺更简易，并对悬臂施工中桥梁结构的內力、扰度和稳定性有利，这是工程设计、施工控制中的重要问题。梁体较重的悬臂梁一般采用竖向钢管混凝土支撑＋竖向预应力钢束临时固结体系。汕头市汕北大道（凤东路）龙湖段外砂河特大桥主桥段为水上桥梁作业段，主桥为(40+70+70+40)悬臂现浇梁，图纸建议采用竖向钢管混凝土支撑＋竖向预应力钢束临时固结体系，考虑到此固结系统预应力施工较为复杂，工期较长，钢管混凝土无法回收再利用，项目部对临时固结体系进行优化。利用0#块现浇支架钢管与承台、0#块梁底相固结，改造后的钢管支架作为挂篮施工临时固结体系和0#块现浇支架。

本工法核心工艺形成的《悬浇法0#块现浇支架与临时固结相结合的支架施工工法》经亚太建设科技信息研究院有限公司查新，国内文献完全相同报道、未见相关国家级工法的报道。本技术应用于汕头市汕北大道（凤东路）龙湖段外砂河特大桥主桥29#、30#、31#墩，钢管支撑架与承台、0#块梁底的节点处理作为工法控制的重难点，项目部进行了重点控制，应用效果良好，节约了工期、造价，简化了临时固结施工过程。

2.工法特点

2.0.1利用0#块钢管现浇支架作为临时固结体系是一种外锚式支撑体系临时固结；

2.0.2无需进行应力施工，简化了承台、墩顶预埋件，简化了施工流程；

2.0.3有效利用了原有的0#块的钢管支撑架，简化了0#块支架的整体设计，简化了工序，提高了使用效率；

2.0.4临时固结的拆除较为快捷，缩短了合拢段的施工周期。

3.适用范围

本工法适用于一般悬臂挂篮施工，特别适应于悬臂浇筑现浇梁中梁体较重、考虑偏载较大、0#块相对较长的悬臂挂篮施工。

4.工艺原理

悬浇法0号块支架的钢管立柱除作为支架的主要承力部件外，还利用其作为后期的临时固结体系，以抵抗竖向压力、不平衡弯矩和纵向水平力，保证结构在施工全过程的稳定性，使结构不至于破坏，还可以有效减小由临时置结产生的刚性区域。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

图5.1-1工艺流程图5.2操作要点

5.2.1支架设计与验算

1支架设计

1）0#块现浇支架设计：自上而下主要结构为模板系统、工字刚排架、工字刚纵梁，双拼工字刚承重梁、卸落块、钢管桩等。

图5.2.1-1 0#块现浇支架设计

2）临时固结设计：将0#块支架钢管钢管内上下50cm节段灌注C50混凝土，上端锚固桥墩两侧主梁的腹板下，下端与承台顶相锚固,锚固部位伸入钢筋并采用预埋钢板与钢管焊接，在钢管外侧加肋板焊接。

图5.2.1-2 临时固结设计

2支架验算

1）0#块现浇验算：建立迈达斯模型，对支架钢管的轴力和弯矩、预埋件的承载力和主次梁的强度进行验算。

图5.2.1-3 钢管的轴力和弯矩计算

2）临时固结验算

在对临时固结体系建立受力模型并通过计算可知，两个支座均不受拉力，其主要承受不平衡荷载与竖向荷载，对悬臂梁施工时的不平行荷载与竖向荷载带入进行

验算。

图5.2.1-3 不平衡荷载验算

5.2.2承台施工及锚固钢板预埋

承台浇筑前，预先在承台顶预埋钢板与钢筋作为钢管支撑的临时固结，线路中心线对称布置，盖板下部焊接8 根U 型圆钢，钢筋与钢板焊接要求双面焊，焊脚高不少于12mm ，焊缝长度16cm ，焊缝饱满，注意控制电流，不烧伤主筋。

图5.2.2-1承台预埋件安装图

砼浇注前应注意各种预埋件的位置，在振捣过程中避免对预埋件产生干扰。承台注意养护，承台强度达到要求之前，注意不要随意对预埋件产生干扰。

5.2.3钢管立柱安装

钢管立柱安装于承台上，安装之前将预埋钢板表面的水泥浆凿除干净，放出十字线，吊装立柱钢管，调整钢管的竖直度和平面位置，并与预埋钢板点焊,安装加劲板，进行钢管和加劲板焊接。钢管与预埋板应密贴，有缝隙时，应用焊缝填平。钢管接头需轴向一致，相邻钢管接口需错位布置，先对接焊，再绑焊钢板，焊缝质量符合要求。

钢管安装完成后在钢管内浇筑50cm厚的C50混凝土使的钢管与承台形成固结。

5.2.4墩身施工及锚固钢板预埋

墩身施工过程中，准确安装墩身的预埋钢板，在墩身浇筑完成后通过平联将墩身与临时支撑固结形成一个整体，增强其抗倾覆能力。墩身的预埋钢板分为两种：扶手预埋板，牛腿预埋板，扶手预埋板与平联焊接，牛腿预埋板与牛腿焊接形成支撑搭设横梁。预埋板上需通过塞缝焊焊接钢筋并伸入墩身内以保证与墩身连接的可

靠性。

图5.2.4-1墩身锚固钢板安装图

5.2.5钢管立柱连接系安装

钢管的连接系，分为钢管立柱连接系、钢管立柱与墩身连接系。连接系使墩身与钢管支撑形成一个整体，极大的增强了支撑体系的抗倾覆能力，其需保持水平，且需精准控制标高。

图5.2.5-1钢管连接系安装图

5.2.6支架顶部主次梁安装

在安装钢管牛腿时需精确控制标高保证高度在同一水平线上，以保证0#块的标高满足要求。

支架半成品在工厂加工，运至现场后组装焊接，必须确保焊接质量。平联和三角架与立柱相贯线在工厂放样加工，放样尺寸必须准确，保证与立柱密贴，确保现场焊接质量。

安装前事先放好标高位置，防止出错。主横梁支点位置采用双拼a16的工字钢作为卸落块来调整标高，安装时，工字钢可适当留出富余长度，现场测量放线后再割除多余部分。

5.2.7 0#块施工及梁底锚固钢板预埋

在钢管顶部先焊上锚筋，然后再钢管顶部需要浇筑的混凝土底标高处焊接钢筋网片与钢板并浇筑C50混凝土，混凝土可采用自卸的方式进行浇筑。钢管与顶部预埋钢板点焊,安装加劲板。钢管与预埋板应密贴，有缝隙时，用焊缝填平，焊缝质量符合要求。

在支架预压完成后，再进行模板安装。整套0号块、1号块模板由外模、底模、内模和端头模组成。端头模采用定型钢模，端头模上预留的纵向分布筋穿出槽口和波纹管穿出的位置，模板与钢管立柱顶结合的地方预留锚固钢筋的孔位并在梁体内预埋钢板。

箱梁0号块混凝土浇筑前，要进行挂篮施工预留孔的设置,采用预埋PVC管预留。箱梁0号块混凝土一次性浇筑完成，采取在顶板上开洞，混凝土输送泵软管直接伸入底板附近的方法卸料，以免对模板和预埋件产生干扰。

在混凝土凝固后，0#、1#块与支架体系固结形成一个系统。承台与钢管立柱通过钢管底部的浇筑的混凝土与预埋钢筋形成刚性节点；钢管立柱与现浇箱梁通过钢管顶部浇筑的混凝土与梁体预埋钢筋形成刚性节点，三者从而形成一个临时固结体系。按相关施工规范和一般设计要求，且不使永久支座过早受力，在悬浇过程中，视为永久支座不受力，按临时固结结构承担悬浇荷载和不平衡倾覆弯矩。通过刚性结构、体内固结的连接，使三者形成一套稳定的支撑与固结体系，极大的增强了悬臂现浇阶段梁体与挂篮整体的稳定性，极大的提升了其抗倾覆的能力。

5.2.8 0#块底模拆除

在0号块纵向预应力张拉完成后，进行0#块底模的拆除，先进行卸落块与排架的连接节点的拆除，再依次进行排架、纵横梁与0#块底模的拆除。当底模完成拆除后，此时0#块临时固结体系形成，0#块、承台与钢管的临时固结起到对悬臂浇筑过程中产生的不平衡力进行平衡。

图5.2.8-1零号块底模拆除后示意图

5.2.9支架拆除

在边跨与中跨都完成了合拢之后，即可拆除临时固结体系进行桥梁的第二次体系转换，桥梁结构由简支变连续，此时临时固结体系完成工作。

临时固结钢筋混凝土凿除困难，需先采用直径5cm～10cm的水钻切割，然后采取风镐凿除，水下固结部分的拆除可以派遣水鬼进行水下切割作业，钢管底部浇筑混凝土部分在不影响通航的情况下可以不进行破除，钢管立柱拆除完成后可以周转使用，提高了材料的利用率。

图5.2.9-1临时固结解除后示意图

6.材料与设备6.0.1 工程材料

表6.0.1-1主要材料

6.0.2 施工设备

7.质量控制

7.0.1钢材焊接质量验收标准

1.钢材的质量应符合国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700-2006）和《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-2008）的有关规定。

2.各主要构件（包括钢管桩、主纵梁、平联等）的拼接与对接（包括主要构件本身的接长以及不同主要构件之间的连接）焊缝质量应达到《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001) 中二级焊缝标准。支架钢结构焊接中的二级及以上焊缝应编制专项焊接工艺，焊接质量应符合设计要求。其他焊缝质量应达到三级焊缝标准。

3.钢结构焊接工程所用钢材及焊接材料应符合设计要求，并应具有钢厂和焊接材料厂出具的产品质量证明书或检验报告，其化学成分、力学性能和其他质量要求应符合国家现行有关标准的规定。

4.焊接材料应与钢材性能相适应。手工焊接时，应选用与主材相适应的结构钢

焊条。Q235 材料之间的焊接采用E4303 焊条。焊接材料应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》（GB/T 5117-2012）和《热强钢焊条》（GB/T 5118-2012）等标准的有关规定。

5.钢结构焊接应按现行《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011）的有关规定执行。各焊缝应严格按照图纸要求及相应规范进行施工，不得少焊、漏焊。钢结构的制作验收应遵守《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）的要求。

7.0.2钢管施工质量检查验收标准

表7.0.2-1钢管施工质量验收标准表

7.0.3预埋件质量验收标准

表7.0.3-1预埋件质量验收标准

7.0.4混凝土质量控制标准

1.专人振捣且满足规范要求，严格控制施工工艺，使混凝土振捣不漏振和过振，防漏浆，钢管拼缝严密。

2.浇筑前复核预埋件是否完整。

8.安全措施

8.0.1施工前对高空作业人员进行身体检查，对患有不适宜高空作业疾病的人员不得安排高空作业。

8.0.2设置专职安全员全程旁站监督左右，禁止违规作业。

8.0.3氧气瓶不得沾染油脂，乙炔发生器必须有防止回火的安全装置，氧气瓶与乙炔瓶要隔离至少5米存放。工地的小型临时油库应远离生活区50米以外，并外设围栏。

8.0.4支撑梁进行吊装的时候，应严格检查钢丝绳及塔吊吊绳的质量，对转运的安全进行有效的控制。

8.0.5水上施工作业及船上流动作业人员应按规定穿着救生衣。符合高处作业条件的，还应按高处作业的规定系好安全带。

8.0.6水上作业人员必须佩戴安全帽、穿救生衣、系安全带、穿防滑鞋。

8.0.7严格落实所有安全技术措施和个人劳动防护用品，未经落实时不得进行施工。作业平台需备足并正确放置救生设备。

8.0.8高处及水上作业中的安全标志、工具、仪表、电气设施和各种设备，必须在施工前进行检查，确认完好方能投入使用。

8.0.9施工中对水上作业的安全技术设施发现有缺陷和隐患时，必须及时解决；危及人生安全时，必须停止作业。

8.0.10遇有六级以上强风、浓雾等恶劣气候，不得进行水上作业。台风暴雨前后，应对水上作业安全设施逐一加以检查，发现有损坏、变形、松动等现象应立即修理完善。

8.0.11因作业必需临时拆除或变动安全防护设施时，施工及安全负责人必须签字同意，并采取相应的可靠措施，作业后立即恢复。

8.0.12水上作业平台周边必须设置防护栏杆，并挂设安全网。

8.0.13水上作业应有牢固的立足作业平台，临边防护要符合规定。

9.环保措施

9.0.1加强检查和监控工作，及时采取措施消除噪声，不得对河道污染。

9.0.2不进行夜间作业，减少施工噪声对居民的影响。

9.0.3拆撑的过程中应符合城市建筑施工环保管理规定。

9.0.4施工中不得造成与施工范围无关的其他建筑物的稳定破坏，保持周围环境协调，严格保护用地界以外的植被、树木。

9.0.5在施工中弃土、排污等严格按照设计和建设单位与环保部门签订的有关协议和进行处理。

9.0.6做好防汛排水工作，防止因施工淹没、损坏附近的建筑物。

9.0.7对沿线的河流保持清洁和畅通，严禁将生活废水、垃圾及废弃物倾倒于河道内。

施工现场作业产生的污水，禁止随地排放。

9.0.8作业时严格控制污水流向，在栈桥位置设置沉淀池，污水经沉淀后方可排出或回收用于洒水降尘。未经处理的废水，严禁直接排入排水设施。

9.0.9完工后及时清理施工场地，做到“工完料净”，不给周围环境遗留工程垃圾。

10.效益分析

利用0#块钢管现浇支架作为临时固结体系与传统的竖向支撑钢管＋竖向预应力钢束临时固结体系相比，节省临时固结的安装和拆除时间，并且空心钢管可以回收再利用，节约了施工成本。

以汕头市汕北大道（凤东路）龙湖段外砂河特大桥29#临时固结的两种施工方案进行测算对比。

10.1 工期测算

竖向支撑钢管＋竖向预应力钢束临时固结体系与利用0#块钢管现浇支架作为临时固结体系所使用的钢管支撑设计相同。固0#块钢管现浇支架作为临时固结体系相对于竖向支撑钢管＋竖向预应力钢束临时固结体系，省去了竖向预应力钢束临时固结体系的钢管混凝土与预应力施工与拆除的过程加快了施工进度，根据施工流程测算0#块施工完成时间比计划工期提前约24天。

10.2 经济测算

10.2.1原施工图纸方案方案

表10.2.1-1临时固结预应力钢管混凝土柱材料数量表

10.2.2与0#块钢管现浇支架相结合的临时固结

当支撑体系与临时固结相结合后，相对于原方案多了一部分预埋件，其钢管用量与原方案一致，并节省了钢管内的混凝土。

表10.2.2-1临时固结预埋件材料数量表

10.2.3两种固结支撑体系经济对比表

表10.2.3-1两种固结支撑体系经济对比表

10.3社会效益

10.3.1在施工过程中，施工专业化，施工流程简化，对河道的影响较小，从而不使业主及社会产生负面评价。质量高，投资少，工期短。

10.3.2 安全性高，材料与设备可周转，拆除方便快捷，不留下安全隐患。

10.3.3节约钢材，响应国家节能减排的，使本企业在当地树立良好的形象。

11.应用实例

11.1工程概况

外砂河特大桥位于汕头市澄海区韩江水域，桥梁全长1919m，双向六车道，桥位跨越韩江支流外砂河，江面宽约450米。汕头市汕北大道（凤东路）龙湖段工程（K23+324~K31+126.61）。

贤林大道全长9.3874公里，是福建省重点项目，路面设置双向8车道，老港溪大桥跨越老港河，老港溪大桥是双幅桥梁，桥梁中心号为K6+474.20,设置4个

0#块。

11.2施工情况

外砂河特大桥主桥为连续箱梁，左右幅各三个墩，均采用钢管立柱支架现浇施工。老港溪大桥主桥为连续箱梁，左右幅各两个墩，均采用钢管立柱支架现浇施工。支架采用直径1016mm，厚14mm钢管立柱承重，横桥向每排设置4根钢管立柱支撑于桥墩两侧主梁的腹板下，钢管内灌注C50混凝土。下端与承台顶相接,上端先用钢板与梁体预埋钢板焊接，外侧在加肋板焊接，中部用槽钢作纵、横向联结系，并与桥墩附着。临时支撑与锚固体系相结合，成功简化了施工流程。

11.3工程评价

在工程施工过程中，我司精心组织，科学管理，进行工艺研究，归纳总结相关经验成果，将工法应用于后续施工。在外砂河特大桥的施工过程中，通过该工法，使0#块临时固结与支架体系相结合，节省了大量的临时固结所需的材料，简化了施工流程。不仅保证了施工质量，达到安全文明施工的效果，节约工期，作用取得了良好的经济效益及社会效益，获得各界的一致认可，为公司赢得了信誉。

11.4工法图片

图11.4-1 承台锚固钢板预埋图11.4-2 承台施工

图11.4-3钢管立柱安装图11.4-4钢管立柱底部加劲板焊接

图11.4-5钢管立柱底部混凝土浇筑图11.4-6墩身施工及锚固钢板预埋

图11.4-7钢管立柱连接系安装

图11.4-8支架顶部主次梁安装 图11.4-9 0#块施工及梁底锚固钢板预埋

图11.4-10 0#块底模拆除