２０１０年第０３期 （总第１５１期） 现代企业文化 ＭＯＤＥＲＮ ＥＮＴＥＲＰＲ【ｓＥ ＣＵＬＴＵＲＥ ＮＯ．０３，２０１０ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１５１） 斜坡支架搭设方案浅析与检算 刘宗丽 （中铁二十五局集团广州铁路工程有限公司，广东广州５１０４０５） 摘要：文章结合实际加裁情况、填土性质和排水条件，提出一 东省兴宁市畲江镇布头坝村境内，起点桩号Ｋ２２＋１７６．５，终点桩 种钢管支架在斜坡上搭设施工现浇梁的方法，实现安全、有效施工。 号为Ｋ２２＋３９６．５，桥梁平面位于直线上，墩台轴线与路线前进方 关键词：斜坡支架；钢管支架；抗滑桩；地基承载力 向交角９０。，与铁路交角５３。。左幅上部结构采用６×２０ｍ后 中图分类号：ＴＵ４１３ 文献标识码：Ａ 张法预应力空心板＋（２２．５＋３５＋２２．５）ｎｌ预应力砼连续箱梁，全 文章编号：１６７４—１１４５（２０１０）０３—０１４７—０３ 长２０６．０６ｍ；右幅上部结构采用７×２０ｍ后张法预应力砼空心板 ＋（２２．５＋３５＋２２．５）ｍ预应力砼连续箱梁，全长２２６．０６ｍ。本桥左 在山区或丘陵等地区的现浇梁施工中，斜坡钢管支架的搭设 右两幅错跨布置，左幅共９跨，右幅共１Ｏ跨，其中左幅第８跨及 一直是桥梁施工中的重要施工工艺，也存在较大的安全隐患，尤 右幅第９跨以３５ｍ后张法现浇箱梁形式跨越广梅汕铁路畲汕线 其是在雨季施工时。如何安全可靠、方便快捷地搭设斜坡支架， Ｋ５＋２１７处。现浇箱梁左右幅各一联三跨，左幅第７、８、９跨和右 施工单位往往根据施工现场实际加载情况、填土性质和排水条件 幅第８．９、１０跨为８０ｍ后张法预应力现浇连续箱梁。现浇箱梁面 等对已有边坡的地基承载力、土体的稳定进行改造、试算、实验， 积共计１９６０ｍ２，单跨跨径最小２２．５ｍ，最大为３５ｍ，箱梁下缘变高 都具有各自的优势，本文所著斜坡支架搭设施工方法及检算方法 段按１．７５次抛物线变化。箱梁断面形式为两箱，沿纵向中间设一 具有较强的代表性。下面笔者结合兴畲高速公路跨广梅汕铁路 道隔墙。现浇箱梁采用Ｃ５０混凝土，桥面铺装采用６ｅｍ厚Ｃ５０防 桥梁工程，简述斜坡支架的搭设方案与检算。 水混凝土和１０ｅｒａ厚沥青混凝土。左右幅箱梁顶面纵坡均为０．３％， 一、工程概况及设计简介 横坡为２％。如图１所示： 兴畲高速公路跨广梅汕铁路Ｋ２２＋２８７分离式立交桥位于广 Ｋ２２十２８７立交桥施：￡：总平两布置圈 图１ Ｋ２２＋２８７立交桥平面布置图 二、斜坡支架搭设方案 开始搭设斜坡钢管支架，至左幅９＃台和右幅１０＃台终止。左幅 （一）地形地貌 ８＃墩和右幅 墩处现有地面标高为１１１．５ｍ，既有铁路片石护坡 本立交桥地处兴宁市郊区，夹于丘陵、山地、广梅汕铁路中 坡脚处地面标高为１０６．９１９ｍ，坡面高度为４．５８ｍ，平距３．６ｍ，坡长 间，施工场地狭窄，铁路两侧均为较高丘陵，既有铁路浆砌片石护 ５．８３ｍ，坡比为１：０．７８。 坡，坡比１：０．７５，坡高约５ｍ。在广梅汕铁路路肩西侧约２ｍ外， （二）施工方法 －１４７－－ ５ｍ长×１．５ｍ高ｘ １．５ｍ宽的台阶，并用 由于护坡面片石较松散，故施工前必须先将部分片石护坡及坡 工刷坡后将坡面开挖成３３． 后少量松散土人工凿除，外运至ｌｋｍ外，直至露出未扰动原状土。人 Ｃ３０钢筋砼浇注，台阶横桥向设１％横坡，以利于排水。如图２所示：址擗蛐 、抖 ｒＩ１Ｔ１ 爿１＿Ｉ”＿ｇＩＴ 蒯 ＝土 一 ｊ 说州一 ｌ＇＾ Ｋ” 谨 ＊ ｌｌ ｃ ＾ 密．＾骱¨ｕｆ－ｑ ｆ ０ ｔ ｊ － ＃ ～ｌ【 】＾粥挟 】，：“ 豫“ ￡＾ Ｊ＾． ０ ＾ 虹。 Ｈ】 － ｍ Ｊ ｌＢ自 ｘ ３：１ ｔ☆ ｝ Ｉ ¨“¨ ｔ＃＆ ｆ、 ！ 幢 ：ｎ “曲 ．ｎ ｆｉ．所ＩＩ【＿＿１ 枵、 ，一 ５ （ ０ 砖廿；ｃ幢 ｎｎ ｛ ＾； ｃｌ ２ 悄 『： ｛¨ ｆｎ、＾ －！Ｈ Ｈ＾Ｌ』 地 ’： ｔ ｆ螗 ＊ ０ Ｉ＾ｋ 、 ＿底 ＾ ＾ｔ ｆ ０ １、 ＊∞雌ｍ ｎ Ｊ 十， ＾Ｈ板 铺 ＃帮 ，杠 ｌ 畦州竹￡ Ｅ颦 ｊ０ｔ 摧十ｆ 《Ｉｌ１ ｛ｘ｛１ ∞２ ‰ ５、 ｔ ｔ 枉Ｈ“＾ 啦ｒ＇ｄ硅 ｛ 々ｔ｝ “ ＊ ｔ ‘ 目 Ｈ ＊ 筝 牲 ＊ ＊女 ¨ ＆＊ 甘 图２ Ｋ２２＋２８７立交桥斜坡支架搭设立面图 台阶正立面立模、浇注Ｃ３０钢筋砼，钢筋网为ＩＩ级西１２ｍｍ 变化较大时，另行采取加固措施。 钢筋，水平间距０．３ｍ，道，竖向间距０．５ｍ／道，钢筋网绑扎连接。 抗滑桩对滑坡体的作用是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳 钢筋砼外模为１．５ｍ高工程木模板，砼浇注后不拆除。 定地层对桩的抗力（锚固力）平衡滑动体的推力，增加其稳定性。 外模外侧打入１．８ｍ长ｆ１２＃槽钢抗滑桩，槽钢间距为０．５ｍ， 当滑坡体下滑时受到抗滑桩的阻抗，使桩前滑体达到稳定状态。 伸入台阶不小于３０ｃｍ。最后在第三阶台阶地面立模、浇注一层 抗滑桩埋入地层以下深度，按一般保守经验，软质岩层中锚固深 ２５ｃｍ厚钢筋砼作为持力层、防水层。一 瓣 臻 一 度为设计桩长的三分之一；硬质岩中为设计桩长的四分之一；土 台阶面上铺设３ｃｍ厚杉木搭板，板上铺设 ．３＃槽钢，槽钢上 质滑床中为设计桩长的二分之一。桩柱间距一般取桩径的３～５倍， 搭设钢管支架，间距为０．５ｍ，横向连接杆间距加密为ｌ 剪刀撑 以保证滑动土体不在桩问滑出为原则。 及斜撑间距加密为２．５ｍ。 一 根据滑坡体厚度、推力大小、防水要求和施工条件等，本工程 为防止钢管支架及施工机具侵入铁路安全限界，确保铁路行 选用槽钢抗滑桩，在外模外侧打入１．８ｍ长ｆ１２＃槽钢抗滑桩，槽钢 车安全，必须在外侧悬挂两侧钢丝安全网，并悬挂“禁止侵入铁路 间距为Ｏ．５ｍ，伸入台阶不小于３０ｃｍ。施工中必须注意的是，由于 限界”等安全标识牌及施工安全警示牌。待箱梁施工完毕后再用 槽钢抗弯模量Ｉ）（与ＩＹ差别较大，施工中必须将凹槽垂直于台阶 Ｍ７．５浆砌片石将原片石护坡恢复原状。 立面布置。最后在第三阶台阶地面立模、浇注一层２５ｅｍ厚钢筋 （三）土体抗滑设施 砼作为持力层、防水层。 １．排水设施。由于斜坡支架搭设均位于小丘陵上，根据钻 （四）支架布置 探资料，距地下水大于３ｍ，可不考虑地下水对地基及台阶影响。 采用扣件式钢管支架，以承受箱梁的恒载和施工荷载，根据 丘陵顶部预设截水天沟，在滑坡可能发展的边界５米以外，设置 箱梁底板处荷载ｑ＝２２．５８ｋＮ，顺桥向等间距布置５０×５０ｃｍ共ｌ７ 一条或数条环形截水沟，用以拦截普遍引自斜坡上部流向斜坡的 排；横桥向等间距５０×５０ｅｍ共６７排。横向连接杆间距加密为 水流。斜坡上设置截水沟、横坡等地表排水设施。 ｌＯＯｃｍ，支架底托为【６．３｝｝槽钢，槽钢下铺设３ｃｍ厚杉木大板。剪 根据地质情况，每级台阶转角处及第三级台阶脚为滑动面， 刀撑及斜撑间距加密为２．５ｍ／道。 在台阶上打抗滑桩，以克服滑动，穿过滑动面，深入土体稳定层， （五）施工荷载及承载力检算 来防止土体滑动。由于滑动力及重力累加效应，为确保斜坡支架 １．底模向下传递总荷载。左右幅箱梁施工总荷载为１．２ 施工安全，在第三级台阶立面处，除正常布置抗滑桩外，再人工浇 倍梁重（含施工动载），即３６１７ｔ×１．２－－－４３４０．４ｔ，左半幅为２１７０．２ｔ， 注一条３３．５ｍ×１．５ｍｘ１．１８ｍ地脚梁，将边坡与台阶联结为整体， 片石护坡高度４．５８ｍ，平距３．６ｍ，则护坡上底模传递总荷载为 可有效减少土体滑移。 ２１７０．２ｔ／８０ｍ×４．５８ｍ＝１２４．２ｔ，即１２４２ｋＮ。 ２．抗滑桩。抗滑桩既要保证桩不被剪断、推弯或推倒，也要 ２．钢管支架承受荷载。钢管横向、纵向最大间距均为０．９ｍ， 保证桩间土体不会从桩间滑走或因桩高不够导致土体从桩顶滑 台阶上为０．５ｍ，检算时取间距最大值即Ｏ．９ｍ计算。最不利荷载 出。抗滑桩设置在每级台阶立面处，滑动面接近于水平，而且也 为７．５ｍ底板下支架承受护坡上左幅全部梁体荷载，即纵向（３．６ｍ） 是滑动层较厚的部位。一定要保证桩身有足够的强度和锚固深 共６排，横向（７．５ｒｒｄｓｉｎ５３。）共１ｌ排承受全部１２４２ｋＮ力，即每根 度、桩高和桩间距离都要适当。抗滑桩的施工方法主要有打人法、 钢管支架受力１２４２ｋＮ／（１ １×６）＝１８．８２ｋＮ。 钻孔法和挖孔法三种，由于本工程滑动面不大，桩深较浅，故采用 ３．钢管支架强度检算。 打人法。直接用重锤把槽钢抗滑桩打入，简单易行。施工要求边 立杆按照轴心受压构件考虑： 开挖边支护，即开挖一级，防护一级，不得一次开挖到底。 在集中荷载作用下： 为保证土体在施工过程中的稳定性，在抗滑桩顶及各级边坡 钢管断面面积Ａ＝４２４ｍｍ （公称面积）； 平台可各布设两个断面监控量测点，加强施工监测。如监测数据 钢管回转半径ｉ＝（ｄ２＋ｄ１２）１／２／４＝１５．９； 一１４８一 按照强度计算时，立杆受压应力为： 盯＝Ｎ／Ａ＝１８８２０／４２４－－４４．３９Ｎ／ｍｍ ＜１７９ＭＰａ＝ｆ；ｆ：钢材设计强 Ｂ＝１６．７５ｍ，半幅台阶宽度，施工荷载及其他值均取左半幅计算； ｒ２＝０，台阶以上土容重，由于本方案中台阶面上无填充物，故 ｒ２＝０； 度值，一般为２１５ＭＰａ，这里为保险安全期间，安全系数取１．２，即 ｆ＝２１５／１．２＝１７９ＭＰａ（下同）； Ｄ＝４．５８ｍ，基础埋深，取最大值４．５８ｍ； 钢管抗压安全系数：１７９／４４．３９－－－４．０３＞１．５（要求安全系数） 根据以上计算，支架受压强度符合要求。 ４．支架稳定性检算。 钢管脚手架主要验算立杆的稳定性，计算时可按两端铰接的 Ｃ＝２ｋＰａ，土体黏聚力； 故，半幅Ｃ３０钢筋砼自重压力、土自重、施工荷载之和。 Ｐ＝ｒｌ×ＨＩ＋ｒ２×Ｈ２＋１２４２ｋＮ／（７．５ｎｄｓｉｎ５３。Ｘ ３．６ｍ） ＝１８．５ Ｘ ４．５８＋２６ Ｘ ０．５ Ｘ ３＋３６．７４＝１６０．４７ ｋＰａ 受压构件来简化计算。对于扣架式钢管支架，考虑到立杆本身可 能存在弯曲，扣架之间连接的偏差和荷载的不均匀，可按受压构 地基承载力系数Ｋ＝Ｐｕ／Ｐ＝３４５２／１６０．４７＝２１．５＞３ 故地基承载力满足要求。 ７．台阶上槽钢稳定性检算（半幅）。 由于第三阶台阶所受荷载为最大，且木模及２５ｅｍ厚砼抗弯 件来计算： 立杆长细比： ＝Ｌ／ｉ＝４５８／１５．９＝２９ 此处最不利荷载为第三阶台阶承受上部荷载传递的所 查《钢结构设计规范》附录Ｃ一１得，ａ类截面轴心受压构件 模量有限，稳定系数中＝０．９６４， 则：盯＝Ｎ／￣Ａ＝１８８２０／０．９６４＊４２４ ＝４６．０４Ｎ／ｍｍ ＝４６．４０ＭＰａ＜１７９ＭＰａ＝ｆ； 钢管支架稳定系数：１７９／６４．０４＝３．９＞２．０（要求安全系数） 根据以上计算，钢管支架稳定性符合要求。 ５．支架底托『６．３撑槽钢抗剪强度计算。 每根槽钢长６ｍ，上托７根钢管支架，即槽钢共７个断面受剪 力ｑ１，本处验算时取其中一个，即每个断面受剪力１８．８２ｋＮ，如图 ３所示： Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ Ｇ＝ｌ ８＿８２ｋＮ 图３槽钢受力图单位：１１１１１１ 查《热轧槽钢尺寸、外形、重量及允许偏差》（ＧＢ／Ｔ７０７—１９８８） 『６．３＃热轧普通槽钢每米质量６．６３４ｋ￣ｍ，则每根６ｍ槽钢自 重３９．８０４ｋｇ， 『６．３＃热轧普通槽钢的截面抵抗矩：Ｗｘ＝１６．１ Ｘ １０３ｍｍ３， 『６．３＃热轧普通槽钢的截面 性矩：Ｉｘ＝５０．８ Ｘ １０４ｒａｍ ， 『６．３＃热轧普通槽钢弹性模量取Ｑ２３５钢材弹性模量： Ｅ＝２．１×１０ ＭＰａ 钢管支架（钢管外径４８ｍｍ，壁厚３ｒａｍ）作用于槽钢上时，作用 面为圆形，但剪切面可近似按矩形计算，即剪切面对ｘ—ｘ轴面积矩 Ｓｍｘ＝４．８ｍｍ×３ｒａｍ×２４ｍｍ＝３４５．６ｍｍ 腹板厚：８－－４．８ｍｍ，则剪应力 ｔ：ＯＳｍ／Ｉ ８ １８．８２×１０ Ｎ×３４５．６ｒａｍ ５０．８×１０ ｍｌ ×４．８ｍｍ） ＝２．６７ＭＰａ 容许剪应力增大系数便安全地取Ｃ＝Ｉ．０，临时结构提高系数 ｋ＝１．３０，则［ｒ］＝８５／１．３０×１．０＝６５．３８ＭＰａ，ｒ≤ ，，故满足要求。 ６．地基承载力检算。 台阶后土体主要为亚黏土，最大干密度为ｒｄ＝１８．５ｋＮ，ｍ ，土 的内聚力ｃ＝２ｋＰａ，土的内摩擦角由＝３２。，计算时偏安全地取 ＝３０。。 查《太沙基公式承载力系数表》得Ｎｒ＝２１．８，Ｎｑ＝２２．５， Ｎｃ＝３７．２，上部构造传至每个台阶面上的平均荷载，ｐ＝１８．８２ｋＮ×２ 根／１．１８ｍ＝３１．９ｋＮ／ｍ。 用太沙基公式计算极限荷载：Ｐｕ＝ｒｌ×Ｂ×Ｎｒ／２＋ｒ２×Ｄ×Ｎｑ ＋ｃ×Ｎｃ＝１８．５×１６．７５×２１．８，２＋０＋２×３７．２＝３８７０．６＋０＋ ７４．４＝３４５２ ｋＰａ 其中：ｒ１＝１８．５ｋＮ／ｍ ，台阶面以下土容重； 有弯矩，故本计算过程取第三阶台阶上槽钢计算，故此计算是偏 安全的。施工荷载取１．５倍传递荷载。 第三阶台阶所受荷载： Ｑ＝Ｉ．５ Ｘ １２４２ ｋＮ＝１８６３ ｋＮ 故单排９根【１２＃槽钢（单根槽钢间距２ｍ）承受压力Ｎ＝１８６３ ｋＮ 单根槽钢受力ｑ＝１８６３ ｋＮ／９根／１．５ｍ＝１３８ ｋＮ／ｍ＝１３８ ｋ ｍ Ｍ＝ｑ１２／８式中ｌ＝１５０ｃｍ则Ｍ＝１３８×１５０ｚ／８＝３８８１２５ ｋｇ・ｃｍ２ 【１２＃槽钢在施工现场摆放时，㈩ｃ轴平行模板、ｙ－ｙ轴承受弯 矩，故截面系数ｗ取Ｗｘ＝５７．７ｃｍ ，故 仃＝Ｍ／Ｗ＝３８８１２５ ｋｇ・ｃｍ２，５７．７ｃｍ ６７２６．６ ｋｇ／ｃｍ ＝６．７３ Ｍｐａ＜ １９５．８ＭＰａ－－ｆ； ｆ：钢材设计强度值，槽钢为Ｑ２３５钢，故强度取２３５ＭＰａ，这里 为安全期间，安全系数取１．２，即ｆ＝２３５／１．２＝１９５．８ＭＰａ（下同）； 安全系数：１９５．８／６．７３＝２９＞１．５（要求安全系数） 根据以上计算，支架受压强度符合要求。 ８．变形挠度检算。 ＝（５ｑｌ４）／（３８４ＥＪ） 式中ｑ＝１３８ ｋｇ／ｃｍ，ｌ＝１５０ｃｍ， Ｅ＝Ｉ．９５×１０５ Ｍｐａ＝１．９５×１０ ｋｇ／ｃｍ ． Ｊ＝３４６ ｃⅡｌ４ ＝（５×１３８ Ｘ １５０４）／（３８４×１．９５×１０ ×３４６）＝０．０１ ｃｍ 在最不利荷载条件下，最大挠度值０．１ ｒｍ＜１．５ｒａｍ 结论：『１２＃槽钢是安全的。 三、结语 根据现场观测的数据，最大沉降量为１．８ｍｍ。在长达３个月 之久的箱梁施工期内，斜坡地基稳定性良好；斜坡支架非常稳固， 在施工期间未产生变形及安全隐患；支架拆除方便、快捷，１０人仅 ２ Ｅｔ便拆卸完毕。本方案理论联系实际，在确保安全的前提下，实 现了快速在斜坡上搭设支架施工，能够为同类问题提供施工参考。 参考文献 ［１１洪毓康．土质学与土力学［］Ｍ］．北京：人民交通出版社， １９９８． ［２］桥梁工程施工技术规程（ＤＢＪＯ卜４６—２００４）． ［３］建筑施工高空作业安全技术规程（ＪＧＪ３３—９１）． ［４］公路桥涵施工技术规范（ＪＴＪ一０４１—２０００）． ［５］建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规￣（ｊｃｊ１３０— ２００１）． ［６】建筑施工高空作业安全技术规程（ＪＧＪ３３—９１ 作者简介：刘宗丽（１９７２一），女，河北唐山人，中铁二十五局集 团广州铁路工程有限公司工程师。 一１４９—