现浇箱梁满堂支架安全专项施工方案.docx
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现浇箱梁满堂支架安全专项施工方案
贵州省江口至瓮安高速公路
TJ9B合同段（K121+000~K130+195）
现浇箱梁满堂支架
安全专项施工方案
承包单位：
中交二公局第四工程有限公司
监理单位：
河南省豫路工程技术开发有限公司
建设单位：
中交安江高速公路有限公司
二〇一四年六月十日
现浇箱梁满堂支架安全专项施工方案
1编制依据
1.1《贵州省江口至瓮安高速公路两阶段施工图设计（TJ9B合同段K121+000-K130+195）》；
1.2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《混凝土工程模板与支架技术》、《公路桥涵施工手册》、《路桥施工计算手册》。
2工程概况
K129+000沙子坡中桥设计跨径20m，上部结构采用预应力砼箱梁，下部结构采用U型桥台扩大基础。
桥平面位于R=1100m圆曲线上，纵断面位于-3%的直线上，桥面横坡为单向3%。
梁全长19.92m，梁体为双箱变截面结构。
箱梁顶宽左幅12.127-13.123m、右幅11.071-11.957m；箱梁底宽左幅8.125-9.121m、右幅7.068-7.954m；顶板厚度25cm，腹板厚度50～90cm，底板厚度22～62cm，采用满堂支架法现浇施工。
全桥现浇箱梁主要工程量：
名称
单位
数量
备注
φS15.24钢绞线
kg
6779.2
YM15-12锚具
套
48
φ内90金属波纹管
m
474.4
HPB400钢筋
kg
103002.2
HPB300钢筋
kg
6458.9
C50混凝土
m³
320
3现浇箱梁满堂支架施工方案
现浇箱梁采用φ48×3.5mm碗扣式满堂支架现浇施工，左右幅支架一次成型。
支架立杆间距：
顺桥及横向间距为60cm。
每根立杆下均装可调强力底托，利于基础承载，并通过调整底托高度，使横杆水平受力。
立杆顶均装可调顶托，便于标高调整、落架等后续工序的施工。
横杆步距为90cm，为增加支架的刚度和稳定性，纵、横向用φ50钢管，每间隔3排立杆沿支架全高分别设置一排剪刀撑。
剪刀撑斜杆与地面夹角控制在45°～60°之间，斜杆必须用扣件与立杆连接牢固。
沿桥梁纵轴线方向，在脚手架顶托上梁底布置I12工字钢、翼板底布置15cm×15cm方木，再在其上布设8cm×10cm横向方木；作为箱梁底模的受力骨架。
纵向工字钢及15cm×15cm方木间距同脚手架横桥向间距，为60cm；横向8cm×10cm方木间距为30cm。
所有方木必须经压刨处理、加工后方可使用；要求方木的两个受力面必须加工平整，厚度均匀、一致。
横、纵向方木交叉点用铁钉、扒钉等连接构成受力整体，底板采用1.2m×1.5m钢模，翼板底模采用15mm厚的胶合板（胶合板与方木骨架用铁钉连接）。
钢筋在钢筋加工厂加工、人工现场绑扎成型。
现浇箱梁混凝土一次分层浇筑完成，先浇筑底板与腹板混凝土，再浇筑翼板、顶板混凝土。
混凝土在混凝土拌合站集中拌制，混凝土罐车运送至现场，采用吊车吊送入模，人工用φ50、φ30型插入式振捣棒振捣密实。
4施工工艺流程
现浇预应力混凝土箱梁施工工艺流程图：
（见下页）
现浇箱梁施工工艺流程图
5主要人员及设备
主要施工人员配置表
工种名称
人员
工种名称
人员
项目经理
胡厚兰
现场质检员
翟菁菁
生产副经理
李矿森
拌合站负责人
李耀云
技术负责人
樊磊
现场机械负责人
周林
现场安全负责人
杜勇
设备维修工
2人
现场质量负责人
代磊
机械司机
2人
现场试验负责人
潘伟强
汽车司机
4人
现场测量负责人
王星
钢筋工
6人
现场安全员
魏庆国
模板工
6人
作业队负责人
刘苓君
砼工
4人
现场施工负责人
林宇
电工
1人
机械设备配置
序
号
设备
名称
单
位
规格
数量
备注
1
搅拌机
套
HZS60型
1
二拌站
2
砼搅拌运输车
台
10m3
6
砼运输
3
砼输送泵车
台
40m
1
砼浇筑
4
汽车吊
台
25T
2
浇筑砼（备用）
5
发电机组
台
200KW
1
备用
6
张拉设备
套
200T
1
全自动数控智能张拉设备
7
钢筋加工设备
套
2
钢筋加工
8
压浆设备
套
1
智能压浆设备
9
插入式振捣器
台
50型、30型
8
振捣
另工地配作业队负责人1人，安全管理人员1人，电工1人，张拉、压浆工4人，所有参加施工的人员都具有丰富的施工经验并经过培训上岗。
设备进场后及时进行检查、调试，并上报监理工程师检查验收。
6施工工艺及方法
6.1基底处理
先施工桥下路基及混凝土路面，确保基底承载力满足要求。
6.2支架施工
支架采用φ48×3.5mm碗扣式满堂支架，左右幅支架一次成型。
支架立杆间距：
顺桥及横向间距为60cm。
每根立杆下均装可调强力底托，利于基础承载，并通过调整底托高度，使横杆水平受力。
立杆顶均装可调顶托，便于标高调整、落架等后续工序的施工。
横杆步距为90cm，为增加支架的刚度和稳定性，纵、横向用φ50钢管，每间隔3排立杆沿支架全高分别设置一排剪刀撑。
剪刀撑斜杆与地面夹角控制在45°～60°之间，斜杆必须用扣件与立杆连接牢固。
沿桥梁纵轴线方向，在脚手架顶托上梁底布置I12工字钢、翼板底布置15cm×15cm方木，再在其上布设8cm×10cm横向方木；作为箱梁底模的受力骨架。
纵向工字钢及15cm×15cm方木间距同脚手架横桥向间距，为60cm；横向8cm×10cm方木间距为30cm。
所有方木必须经压刨处理、加工后方可使用；要求方木的两个受力面必须加工平整，厚度均匀、一致。
横、纵向方木交叉点用铁钉、扒钉等连接构成受力整体，底板采用1.2m×1.5m钢模，翼板底模采用15mm厚的胶合板（胶合板与方木骨架用铁钉连接）。
6.3现浇箱梁支架验算
计算分别以中支点最大截面预应力混凝土箱梁和跨中截面预应力混凝土箱梁处为例，以左幅为例对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。
6.3.1荷载计算
（一）荷载分析
根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式：
⑴q1——箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。
⑵q2——箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。
⑶q3——施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kPa；当计算肋条下的梁时取1.5kPa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kPa。
⑷q4——振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kPa，对侧板取4.0kPa。
⑸q5——新浇混凝土对侧模的压力。
⑹q6——倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kPa。
⑺q7——支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：
满堂钢管支架自重
立杆横桥向间距×立杆纵桥向间距×横杆步距
支架自重q7的计算值（kPa）
60cm×60cm×90cm
3.38
（二）荷载组合
模板、支架设计计算荷载组合
模板结构名称
荷载组合
强度计算
刚度检算
底模及支架系统计算
⑴＋⑵＋⑶＋⑷＋⑺
⑴＋⑵＋⑺
侧模计算
⑸＋⑹
⑸
（三）荷载计算
⑴箱梁自重——q1计算
根据现浇箱梁结构特点，我们取7－7截面（断面最大）进行箱梁自重计算，并截面下的支架体系进行检算，首先进行自重计算。
7-7截面处q1计算
根据横断面图，用CAD算得该处梁体截面积A=14.985m2则：
q1＝
=
＝
取1.2的安全系数，则q1＝42.7×1.2＝51.24kPa
注：
B——箱梁底宽，取9.124m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算，7-7断面为最大断面按实心梁×1.2系数，保证安全。
⑵新浇混凝土对侧模的压力——q5计算
因现浇箱梁采取水平分层以每层约30cm高度浇筑，在竖向上以V=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度T=28℃控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力
q5=
K为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂K=1.2
当V/t=1.2/28=0.043＞0.035时
h=1.53+3.8V/t=1.69m
q5=
6.3.2结构检算
（一）扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算
碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“├”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。
本工程现浇箱梁支架按φ48×3.5mm钢管扣件架进行立杆内力计算，计算结果同样也使用于WDJ多功能碗扣架（偏于安全）。
⑴计算7-7截面处
支架体系采用60×60×90cm的布置结构，如图：
横向
①、立杆强度验算
根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为90cm，立杆可承受的最大允许竖直荷载为［N］=35kN（参见公路桥涵施工手册中表13－5碗口式构件设计荷载［N］=35kN、路桥施工计算手册中表13－5钢管支架容许荷载［N］=33.7kN）。
立杆实际承受的荷载为：
N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时）
NG1K—支架结构自重标准值产生的轴向力；
NG2K—构配件自重标准值产生的轴向力
ΣNQK—施工荷载标准值；
于是，有：
NG1K=0.6×0.6×q1=0.6×0.9×51.24=18.446KN
NG2K=0.6×0.6×q2=0.6×0.6×1.0=0.36KN
ΣNQK=0.6×0.6×0.9（q3+q4+q7）=0.324×（1.0+2.0+3.38）=2.067KN
则：
N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK=1.2×（18.446+0.36）+0.85×1.4×2.067=25.03KN＜［N］＝35kN，强度满足要求。
②、立杆稳定性验算
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》有关模板支架立杆的稳定性计算公式：
N/ΦA+MW/W≤f
N—钢管所受的垂直荷载，N=1.2（NG1K+NG2K）+0.85×1.4ΣNQK（组合风荷载时），同前计算所得；
f—钢材的抗压强度设计值，f＝205N/mm2参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.1.6得。
A—φ48mm×3.5㎜钢管的截面积A＝489mm2。
Φ—轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比λ查表即可求得Φ。
i—截面的回转半径，查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》附录B得i＝15.8㎜。
长细比λ＝L/i。
L—水平步距，L＝0.9m。
于是，λ＝L/i＝57，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》查附录C得Φ＝0.829。
MW—计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10
WK=0.7uz×us×w0
uz—风压高度变化系数，参考《建筑结构荷载规范》表7.2.1得uz=1.38
us—风荷载脚手架体型系数，查《建筑结构荷载规范》表6.3.1第36项得：
us=1.2
w0—基本风压，查〈〈建筑结构荷载规范〉〉附表D.4w0=0.8KN/m2
故：
WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN
La—立杆纵距0.6m；
h—立杆步距0.9m，
故：
MW=0.85×1.4×WK×La×h2/10=0.0536KN
W—截面模量查表〈〈建筑施工扣件式脚手架安全技术规范〉〉附表B得：
W=5.08×103mm3
则，N/ΦA+MW/W＝33.08×103/（0.829×489）+0.0536×106/（5.08×103）＝92.153KN/mm2≤f＝205KN/mm2
计算结果说明支架是安全稳定的。
（二）满堂支架整体抗倾覆验算
依据《公路桥涵技术施工技术规范实施手册》第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。
K0=稳定力矩/倾覆力矩=y×Ni/ΣMw
采用20m验算支架抗倾覆能力：
左幅支架宽13.2m，长20m采用60×60×90cm跨中支架来验算全桥：
支架横向23排；
支架纵向34排；
高度11m；
顶托TC60共需要23×34=782个；
立杆需要23×34×11=8602m;
纵向横杆需要23×11/0.9×20=5623m；
横向横杆需要34×11/0.9×13.2=5486m；
剪刀撑需要22.3×7×11=1717m；
故：
钢管总重（8602+5623+5486+1717）×3.84=82.28t;
顶托TC60总重为：
782×7.2=5.63t；
故q=82.28×9.8+5.63×9.8=861.52KN；
稳定力矩=y×Ni=8×861.52=6892.14KN.m
依据以上对风荷载计算WK=0.7uz×us×w0=0.7×1.38×1.2×0.8=0.927KN/m2
跨中20m共受力为：
q=0.927×11×20=203.94KN；
倾覆力矩=q×5=203.94×5=1019.7KN.m
K0=稳定力矩/倾覆力矩=6892.14/1019.7=6.76>1.3
计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求
（三）箱梁底模下方木验算
本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用8×10cm方木，顺桥向底板下采用I12工字钢，翼板下15×15cm方木固定在顶托上。
按方木在梁底进行受力计算（偏于安全），方木在箱梁跨中截面处按L＝60cm进行受力计算。
如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。
⑴跨中4-4截面处（按7-7截面计算）
按方木横桥向跨度L＝60cm取3m范围内进行验算。
①方木间距计算
q＝（q1+q2+q3+q4）×B＝（51.24+1.0+2.5+2）×3=170.22kN/m
M＝（1/8）qL2=（1/8）×170.22×0.62＝7.66kN·m
W=（bh2）/6=（0.1×0.1×0.08）/6=0.000133m3
则：
n=M/（W×［δw］）=7.66/（0.000133×11000×0.9）=5.82（取整数n＝6根）
d＝B/（n-1）=3/5=0.6m
注：
0.9为方木的不均匀折减系数。
经计算，方木间距小于0.6m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，顺桥向15×15cm方木布置在顶托上间距60cm满足要求，横向8×10cm方木间距d取0.3m。
②每根方木挠度计算
方木的惯性矩I=（bh3）/12=（0.1×0.1×0.1×0.08）/12=6.67×10-6m4
则方木最大挠度：
fmax=（5/384）×［（qL4）/（EI）］=（5/384）×［（265.8×0.64）/（12×9×106×6.67×10-6×0.9）］=4.44×10-4m＜l/400=0.6/400=1.5×10-3m（挠度满足要求）
③每根方木抗剪计算
τ=
MPa＜［τ］=1.7MPa
符合要求。
（四）底模板计算
箱梁底模采用钢平模，翼板底模采用竹胶板，取各种布置情况下最不利位置按竹胶板进行受力分析，并对受力结构进行简化（偏于安全）如下图：
通过前面计算，横桥向方木布置间距分别为0.3m时最不利位置，则有：
竹胶板弹性模量E＝5000MPa
方木的惯性矩I=（bh3）/12=（1.0×0.0153）/12=2.8125×10-7m4
⑴7－7截面处底模板计算
①模板厚度计算
q=（q1+q2+q3+q4）l=（51.24+1.0+2.5+2）×0.3=17.02kN/m
则：
Mmax=
模板需要的截面模量：
W=
m2
模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：
h=
因此模板采用1220×2440×15mm规格的竹胶板。
②模板刚度验算
fmax=
＜0.9×0.3/400m=6.75×10-3m
满足要求
（五）侧模验算
根据前面计算，分别按8×10cm方木以30cm的间距布置，以侧模最不利荷载部位进行模板计算，则有：
①模板厚度计算
q=（q4+q5）l=（4.0+50.7）×0.3=16.41kN/m
则：
Mmax=
模板需要的截面模量：
W=
m2
模板的宽度为1.0m，根据W、b得h为：
h=
因此模板采用1220×2440×15mm规格的竹胶板。
②模板刚度验算
fmax=
＜0.9×0.3/400m=7.5×10-3m
满足要求
（六）立杆底座和地基承载力计算
1立杆承受荷载计算
在中支点两侧立杆的间距为60×60cm，每根立杆上荷载为：
N＝a×b×q＝a×b×（42.7+q2+q3+q4+q7）
＝0.6×0.6×（42.7+1.0+1.0+2.0+3.38）=18.03kN
②立杆底托验算
立杆底托验算：
N≤Rd
通过前面立杆承受荷载计算，每根立杆上荷载最大值为：
N＝a×b×q＝a×b×（q1+q2+q3+q4+q7）
＝0.6×0.6×（42.7+1.0+1.0+2.0+3.38）=18.03kN
底托承载力（抗压）设计值，一般取Rd=40KN;
得：
18.03KN＜40KN立杆底托符合要求。
3立杆地基承载力验算
立杆地基承载力验算：
≤K·
k
式中：
N——为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；
Ad——为立杆底座面积Ad=15cm×15cm=225cm2；
按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：
底拖下砼基础承载力满足要求。
（七）所需材料计算
以沙子坡中桥左幅为例进行计算，计算全幅时可按左幅计算量×（1312.3+1195.7）/1312.3进行计算。
顶板宽13.123m，底板宽9.124m，翼板宽2m，腹板高1.05m，内模1.05×3.9m。
共需支架横向23排，支架纵向34排，高度11m，所需材料如下：
顶托TC60共需要23×34=782个；
立杆需要23×34×11=8602m;
纵向横杆需要22×0.6×11/0.9×34=5486m；
横向横杆需要33×0.6×11/0.9×23=5566m；
剪刀撑需要22.3×7×11=1717m；
15×15cm方木：
20×23=460m；
8×10cm方木：
20/0.3×13.123=875m；
竹胶板：
[1.05×2+2×2+（1.05+3.9）×2]×20=321m2；
钢模：
9.124×20=182.48m2。
考虑方木、竹胶板需裁拼损耗，可按1.3系数进行计算。
6.4支架护拦及楼梯
在所搭设脚手架的顶面，即作业平面左右两边，在施工作业时，为了作业人员的安全，设置护栏。
护栏采用钢管扣件连接骨架，挂安全网的方式。
同时，在施工作业时，为了作业人员能方便上下作业平台，设置一个楼梯，楼梯骨架采用φ48×2.0钢管，楼梯上的护栏骨架采用钢筋焊接骨架，楼梯踏步采用木板。
6.5支架搭设注意事项
⑴立杆应选用同类管径和壁厚的钢管搭设，严禁不同型号的钢管混合使用，且所有材料均采用国标构件；
⑵在搭设之前，必须对进场的脚手架配件进行严格的检查，禁止使用规格和质量不合格的杆配件；
⑶脚手架的搭设作业，必须在统一指挥下，严格按照以下规定执行：
①按照支架施工方案放线、标定立杆位置；
②从一端向另一端有序的进行搭设，按定位依次竖起立杆，立杆的接长缝要错开布置，将立杆和纵、横向扫地杆连接固定，然后装设第一步的纵向和横向水平杆，校正立杆垂直度之后予以固定，并按此要求继续向上搭设；
③剪刀撑、斜杆等整体拉结杆件应随搭升的架子上一起及时设置，纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距底座上方不大于200mm处的立杆上，横向扫地杆固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上；
④在搭设过程中严格按照设计方案进行，不得随意改变构架设计、减少杆配件设置和对立杆纵距作大于100mm的构架尺寸放大。
确有实际情况，需要调整时，要经过技术计算；
⑸节点应可靠连接，扣件的拧紧程度应控制在扭力距达到40～60N•M；
⑹钢管立杆垂直度应≤1/500。
且应同时控制其最大垂直度偏差不大于100mm；
⑺纵向水平杆的水平偏差应≤1/250。
且全架长的水平偏差不大于50mm；
⑻为增加支架的稳定性，支架每隔3跨设置一道纵向和横向斜杆，其与地面夹角为45°～60°之间，斜杆底部应撑地。
支架外侧沿全高设十字剪刀撑，每道剪刀撑与5～6根立杆连结；
⑼支架的搭设和拆除的施工人员必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋；
⑽作业层上的施工荷载应符合设计要求，不得偏载、超载，严禁悬挂起重设备；
⑾支架的搭设要保证横杆的可靠连接，注意支架与墩身有必要可靠连接。
支架搭设前，一定要计算好支架的高度，顶托与底托的调节量，使其在可以调节的范围内。
6.6支座安装
在对支承垫石顶标高、预埋支座钢板锚栓孔位置进行复核无误后，将支座及锚栓精确定位并固定，并报监理工程师检验合格后转序施工。
⑴支座采用GPZ（2009）4DX、GPZ（2009）4GD、GPZ（2009）4SX盆式支座，支座规格与质量须符合设计要求，支座组装时其底面与顶面的钢垫板必须埋置密实，垫板与支座间平整密贴，支座四周不得有0.3mm以上的缝隙，严格保持清洁。
活动支座的聚四氟乙烯板和不锈板不得有刮伤、撞伤，氯丁橡胶板块密封在钢盆内，要排除空气，保持紧密。
⑵活动支座安装前用丙酮或酒精仔细擦洗各滑动面，擦洁后在四氟滑板的储油槽内注满硅脂类润滑剂，并注意硅脂清洁，坡道桥注硅脂应注意防滑。
⑶支座底板采用锚固螺栓与支承垫石连接，安装锚固螺栓时，其外露螺杆高度不得大于螺母的厚度。
现浇箱梁底部预埋的钢板或滑板，应根据浇注时温度、预应力张拉、砼收缩与徐变对梁长的影响，设计相对与设计支承中心的预偏值。
⑷盆式橡胶支座的顶板焊接在梁体底面的预埋钢板上，焊缝采用高度为6mm的角焊缝。
6.7铺设底模板
在满堂支架顶托上面纵向分布I12工字钢和15cm×15cm方木，横向分布8cm×10cm方木，上铺4mm厚120cm×150cm的钢平模和15mm厚的122cm×244cm竹胶板底模。
方木接头相互交错布置，方木之间调整顶托螺杆高度以保证底模线形。
铺设时每块底模间缝隙用双面胶带夹缝纵横连接。
底模铺设完成后，清除模板表面外双面胶带，模板表面光滑、平整，确保拼缝质量。
在铺设底模前先放置好支座，并在支座位置处根据梁底的楔块尺寸在底模上开孔，在开孔处支立梁底楔块的模板，楔块的底模根据预埋钢板的尺寸开孔，预埋钢板与楔块的底模用高强砂浆密封。
报监理工程师检验合格后转序施工。
6.8支架静载预压
6.8.1预压荷载
为了检查支架的承载力，减少和清除支架的非弹性变形及地基的沉降量。
在铺设完箱梁底模后，对全桥支架、模板进行预压，预压荷载按箱梁自重荷载的100％考虑。
6.8.2预压方法
预压采用1.5T/个砂袋装砂加载。
预压重量按计算荷载的
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