淺談大直徑鋼管樁在公路橋梁施工中的應用與安全控制

摘要：隨著我國公路交通事業的飛速發展，公路橋梁結構設計越來越先進，各種結構型式新穎的橋梁不斷出現，由此各種現澆橋梁在橋梁結構中的比重也越來越大。近年來大直徑鋼管樁作為新型的柱梁式支架在橋梁施工中得到越來越廣泛的應用。文章結合嶺南高速公路祝莊互通樞紐立交C匝道斜拉橋上橫梁施工就其應用進行了闡述。

關鍵詞：大直徑鋼管樁；公路橋梁施工；公路交通；結構設計；現澆橋梁 文獻標識碼：A

中圖分類號：U445 文章編號：1009-2374（2015）05-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0385

1 概述

隨著我國公路交通事業的飛速發展，公路橋梁結構設計越來越先進，各種結構型式新穎的橋梁不斷出現，由此各種現澆橋梁在橋梁結構中的比重也越來越大。由于現澆橋梁的增多，施工荷載的加大，一種新的腳手架結構——大直徑鋼管樁支架也應運而生，與傳統的標準鋼管（扣件式、碗扣式、門式）支架、萬能桿件（甲型、西乙型等）支架相比，大直徑鋼管樁作為腳手架族新增結構材料，其本身的結構特點既可獨立使用，亦可組拼成框架結構，而且安全可靠，對加快橋梁施工進度、提高經濟效益方面，特別對于水中墩臺、大跨徑橋梁和高墩身橋梁的施工平臺的搭設，采用大直徑鋼管樁作為受力桿件是一種較好選擇，值得推廣使用。

2 大直徑鋼管樁支架的特點

大直徑鋼管樁是指由δ=5～12mm厚普通鋼板卷制而成的直徑為Φ600～850mm的圓形鋼管（一般因成本因素不采用無縫鋼管），鋼管為螺旋焊管。大直徑鋼管樁作為腳手架工作平臺時，其一般特點如下：（1）平臺結構穩定，整體性能好，受力明確，力學模式簡單，容易建模；（2）鋼管樁受力面積大、承載力高。由于直徑大，鋼管壁較厚，因而有其較大的承載能力，必要時可向鋼管內澆注砼（或灌砂）而成為鋼管砼樁（或鋼管砂樁），承載力將進一步顯著提高；（3）加工簡單，施工工藝要求不高，可在現場加工制作，節段長短也可隨需要制作。鋼管接頭采用法蘭盤或直接焊接法，安拆方便，連接迅速。施工機械化程度高，長節段配合機械施工效率更高；（4）適用于不同的地基基礎。可便于支架設計以適應不同的地基狀況、承載力要求。荷載較小、地基承載力好時采用擴大基礎；荷載較大、地基承載力差時采用樁基礎。

3 大直徑鋼管樁支架結構組成

大直徑鋼管樁在作為支架工作平臺時，其一般構成如下：（1）基礎——基礎一般為鋼筋砼筏式基礎或用鋼管樁樁基礎；（2）立柱（受壓桿件）——大直徑鋼管樁作為受壓桿件是平臺的主要傳（受）力桿件；（3）水平撐、剪刀撐（鋼管間連接件）——可用型鋼或小直徑鋼管連接（框架結構穩定性連接件）；（4）橫梁——立柱頂面可放置大型鋼、貝雷、自制的各種形式的桁架等同鋼管樁連接形成柱梁式框架結構，共同參與受力。

4 大直徑鋼管樁在橋梁施工中的應用

大直徑鋼管樁因其自身的獨特優點，在橋梁工程中有著相當廣泛的應用，其應用大體在如下十個方面：（1）橋梁施工棧橋的樁基礎；（2）水中鉆孔樁工作平臺的支承樁和導向樁；（3）橋梁施工臨時碼頭的支架承載樁；（4）大跨徑連續箱梁現澆施工平臺和通道排架的承重立柱；（5）斜拉橋、連續梁橋零號塊現澆支架立柱和臨時錨固的支承樁；（6）大型鋼套箱圍堰的水平支撐；（7）大型龍門吊的立柱和斜支撐；（8）大型蓋梁施工平臺立柱；（9）斜拉橋、懸索橋主塔橫系梁施工平臺承重柱； （10）其他方面的應用。

5 工程實例

5.1 工程概況

二廣高速公路南陽境分水嶺至南陽段工程祝莊樞紐互通立交C匝道橋上跨許平南高速公路，橋梁上部為獨塔斜拉橋，全長125.464m，橋跨組成為（61.72+63.744）m。平面位于R=150m的圓曲線上，橋面設7%的橫坡，為國內目前曲線半徑最小、橫坡最大的彎、坡斜拉橋。索塔采用外塔柱外偏8度的H型，索塔總高50.01m。上橫梁距現澆箱梁橋面高24.669m，距地面高約40m，上橫梁高2.5m，寬3.5m，上部長17.353m，下部長17.002m，箱形斷面，共有C55混凝土88.1m3，橫梁總重約250噸。

5.2 上橫梁施工支架設計

因索塔上橫梁距箱梁頂面高24.669m，而索塔外塔柱為外傾式，造成上橫梁寬度較橋面寬更寬，采用普通的扣件或碗扣支架搭設，由于高度大、穩定性差、不易搭設，極難滿足現場實際要求。而在傳統的高塔橫梁施工中，有另一種常用的方法為吊架法，但因此橋上橫梁跨度較大，橫梁荷載達250噸，且一側塔柱外傾，因而在上橫梁中布置了較多的橫向預應力束。如采用此方法施工，必須將塔身先期澆筑，那么必然在塔梁固結處設置大量的普通鋼筋及預應力管道接頭，工作程序繁瑣、預埋精度也難以控制，同時在澆筑時橫梁支架的輕微變形也必將影響到塔梁固接部的結構狀態。故本橋上橫梁施工采用大直徑鋼管樁支架法施工，支架設計如下：在澆筑箱梁時，箱梁頂面預埋鋼管樁錨固鋼板，中塔柱施工時，支立鋼管樁，搭設橫梁支架。支架具體如下：索塔兩側塔柱各預埋三塊牛腿，中間用四根大直徑（Φ600×5mm）鋼管作為主立柱，四根鋼管相互之間用[18a槽鋼設置水平撐、剪力撐，將其形成整體框架，同時每層水平撐處設支架附墻件與塔柱身連接，增加支架的穩定性。在鋼管頂、塔身預埋牛腿上布置大型工鋼作為縱向分配梁，其上面布置3排I45a工鋼作為橫梁，形成支架平臺。橫梁上用雙拼[10槽鋼作為底模分配梁，兩端懸挑長1m，作為施工時的人行通道，邊部焊型鋼立柱，掛設安全網。

該支架可隨中塔柱的施工同時搭設，并可利用鋼管支架及與塔身附墻件在增加少量設施后構成塔身施工上下安全通道和工作平臺，減少塔身施工的其他臨時設施，起到多重作用，降低施工的難度。同時采用該方案，結構受力非常明確，支架便于搭設，用塔吊配合支架的安拆，三天即可完成支架的搭設工作，其進度較常規采用的滿堂支架搭設要快3倍以上，且支架穩定性高、安全可靠，取得了良好的效果。

6 安全生產管理控制

（1）施工作業人員必須在上崗前進行崗位培訓考核合格，持證上崗，按設計施工不得任意改變設計應遵守其中有關安全的規定；（2）作業現場應設安全圍和警示標志，不允許無關人員進入危險區域，設置材料提上或吊下的設施，禁止投擲，應拉設安全網，上下腳手架有高度差的入口應設坡度或踏步，并設欄桿防護；（3）施工人員進入現場，必須帶好安全帽，高空作業要掛好安全帶，做到“雙保險”，腳下應有必要數量的腳手板，并應鋪設平穩，且不得有探頭板，當暫時無法鋪設落腳板時，用于落腳或抓握，把持的桿件均應為穩定的構架部分，著力點與構架節點的水平距離應不大于0.8m，垂直距離應不大于1.5m；（4）各施工用架嚴格按照腳手架安全技術防護標準和規范搭設，鋼管腳手架不得使用嚴重銹蝕、彎曲、壓扁或有裂紋的鋼管，腳手架不得鋼木混搭；（5）在架上作業人員應穿防滑鞋和佩掛好安全帶。保證作業的安全，腳下應有必要數量的腳手板，并應鋪設平穩，且不得有探頭板。當暫時無法鋪設落腳板時，用于落腳或抓握、把持的桿件均應為穩定的構架部分，著力點與構架節點的水平距離應不大于0.8m，垂直距離應不大于1.5m。位于桿接頭之上的自由立桿不得用作把持桿；（6）支架搭設作業時，應按形成基本構架單元的要求逐排、逐跨和逐步地進行搭設，矩形周邊腳手架宜從其中的一個角度開始向方向延伸外搭設，確保已搭部分穩定，大霧及雨、雪天氣和6級以上大風時，不得進行腳手架上的高處作業。架上作業人員應做好分工和配合，傳遞桿件掌握好重心，平穩傳遞，不要用力過猛，以免引起人身或桿件失衡，對每完成的一道工序，要認真檢查才能進行下一道工序；（7）腳手架立桿的基礎應平整夯實，具有足夠的承載力和穩定性。設于坑邊或臺上時，立桿距坑、臺的上邊緣不得小于1m，且邊坡的坡度不得大于土的自然安息角，否則，應作邊坡的保護和加固處理。腳手架立桿之下必須設置墊板。

7 結語

大直徑鋼管樁作為橋梁施工腳手架的構成材料，由于其受力明確、承載力大、加工簡單、轉運快捷、安裝方便、機械化程度高，的確是橋梁搭設受力工作平臺的理想選材。本橋采用了此支架方案既加快了施工進度，又確保了施工安全、質量，同時節約了成本、增加了經濟效益。

參考文獻

[1] 鋼結構工程施工質量驗收規范（GB 50205-2001）[S].北京：人民交通出版社.

[2] 公路橋涵施工技術規范（JTG/T F50-2011）[S].北京：人民交通出版社.

作者簡介：駱強，男，河南省機西高速公路建設有限公司工程師。

（責任編輯：陳 倩）