高墩蓋梁預(yù)埋爬錐托架法施工關(guān)鍵技術(shù)

譚志維 李 江

(中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司，江西 九江 332001)

1 概述

預(yù)埋爬錐托架法施工技術(shù)是在橋梁施工中，通過(guò)預(yù)埋爬錐、牛腿、砂筒、分配梁等將蓋梁模板以及混凝土等施工荷載傳遞到墩柱上。利用爬錐和高強(qiáng)螺栓作為牛腿與墩身之間的連接件，避免了采用傳統(tǒng)的預(yù)埋件施工中對(duì)墩身結(jié)構(gòu)造成的破壞，提高了墩身的外觀質(zhì)量。由于支架系統(tǒng)未落地，從而省去常規(guī)支架，下放可供車(chē)輛自由通行，在市政工程中，可以大量緩解施工過(guò)程對(duì)交通產(chǎn)生的擁堵。同時(shí)減少了高空作業(yè)焊接和拼裝的工作量，降低了項(xiàng)目的建設(shè)成本。

2 工程概況

湘府路為長(zhǎng)沙市南部一條東西走向的城市快速路：主路范圍西起湘府路大橋引橋段，東至紅旗路東側(cè)，全長(zhǎng)約11.85 km；途經(jīng)萬(wàn)家麗路、香月路、萬(wàn)福路等主要路口，交通較為擁擠。尤其在萬(wàn)家麗立交區(qū)域內(nèi)，匝道橋需要跨越既有的萬(wàn)家麗高架，導(dǎo)致匝道橋的墩身基本在20 m～30 m之間，如果采取落地支架進(jìn)行蓋梁施工，勢(shì)必會(huì)使施工期間的交通問(wèn)題尤為嚴(yán)重。而采用預(yù)埋爬錐托架法進(jìn)行高墩蓋梁施工，這種無(wú)落地支架在一定程度上緩解了城市交通的通行壓力。

在墩柱施工的時(shí)候預(yù)先埋設(shè)爬錐，利用高強(qiáng)螺栓將牛腿固定在爬錐上，從而形成完整的受力承重體系。在牛腿上擺放砂筒，再放置橫向分配梁，橫向分配梁采用HM588×300型鋼，總長(zhǎng)為8.5 m；利用吊機(jī)整體起吊放置于砂筒上，兩根橫向分配梁之間用連接系連接；橫向分配梁上依次設(shè)置縱向分配梁、排架和鋼模板?？v向分配梁規(guī)格為Ⅰ28b型鋼，型鋼之上密閉腳手板作為操作平臺(tái)，平臺(tái)四周設(shè)置鋼管欄桿作為防護(hù)平臺(tái)。底模排架采用[8的型鋼焊接成桁架結(jié)構(gòu)，外側(cè)模板采用定制整體式鋼模板。預(yù)埋爬錐托架總布置圖如圖1所示。

3 預(yù)埋爬錐托架法關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 預(yù)埋爬錐施工

爬錐的安裝需要在墩柱澆筑混凝土前進(jìn)行安裝，水平設(shè)置兩列，豎向共設(shè)置兩行。焊接與墩柱鋼筋上進(jìn)行固定，端部緊貼模板，防止漏漿，尾部設(shè)置墊板，其錨固長(zhǎng)度為48 cm。由于爬錐是整個(gè)托架系統(tǒng)中最重要的受力構(gòu)件，其安裝位置的精度將直接影響托架安裝的成敗，在預(yù)埋安裝時(shí)，采用鋼筋焊接成井字架，預(yù)留出每一個(gè)爬錐的位置，將四個(gè)爬錐形成一個(gè)整體式的預(yù)埋件，確保整體的安裝精度。

蓋梁施工時(shí)，所有施工荷載都由預(yù)埋在墩柱中的爬錐受力。爬錐的規(guī)格為M42/D25：M42螺栓采用10.9級(jí)，其有效直徑d=37.78 mm,有效面積為1 121 mm2；單個(gè)爬錐其抗拉承載力為150 kN，抗剪承載力為100 kN。通過(guò)受力分析與計(jì)算牛腿承受承重梁傳遞的豎向力中最大豎向力132 kN，爬錐群受拉力、剪力彎矩共同作用。

單個(gè)爬錐承受的剪力值：Q=132/4=33 kN<100 kN。

單個(gè)爬錐承受的拉力值：Nt=Mr/∑r2=132×170×300/(2×3002)=37.4 kN<150 kN。

從而可以看出預(yù)埋爬錐受力符合要求。

3.2 牛腿安裝

牛腿由20 mm,30 mm厚鋼板焊接而成。通過(guò)爬錐與墩柱固接,如圖2所示。

（二）有效的評(píng)價(jià)手段和方法。明確了評(píng)價(jià)的目的，就要對(duì)評(píng)價(jià)的手段和方法多動(dòng)些腦筋了。對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)該是多種評(píng)價(jià)形式形結(jié)合，比如紙筆測(cè)驗(yàn)、課堂觀察、課后談話、作業(yè)分析等多種形式對(duì)學(xué)生在知識(shí)與技能方面進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，過(guò)程與方法上予以鼓勵(lì)與批評(píng)相結(jié)合的方式，在情感態(tài)度價(jià)值觀方面進(jìn)行積極的鼓勵(lì)多于批評(píng)的方式，當(dāng)然，評(píng)價(jià)有法，但無(wú)定法。

牛腿在鋼結(jié)構(gòu)工廠提前按圖紙要求進(jìn)行制作成型，在墩柱鋼筋施工時(shí)，由測(cè)量組精確定位牛腿的高程，作業(yè)人員將制作成型的牛腿安裝到位。牛腿安裝到位后，由作業(yè)人員利用水平尺對(duì)牛腿的水平度進(jìn)行檢查，檢查合格后及時(shí)將牛腿與爬錐間進(jìn)行點(diǎn)焊占時(shí)固定，之后再利用10.9級(jí)螺栓，將牛腿固定在爬錐處。

3.3 砂筒安裝

待墩柱混凝土澆筑完成，齡期達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可開(kāi)始蓋梁牛腿上方砂筒的安裝工作。砂筒為圓形桶裝結(jié)構(gòu)，側(cè)面開(kāi)設(shè)兩個(gè)螺栓孔，并安裝螺栓，在砂筒安裝前需先進(jìn)行預(yù)壓施工，作業(yè)人員將細(xì)砂填入砂筒內(nèi)，將承壓板插入砂筒內(nèi)，利用壓力機(jī)施壓，將砂筒內(nèi)細(xì)砂壓實(shí)，確保蓋梁現(xiàn)澆施工時(shí)，砂筒不會(huì)發(fā)生沉降。砂筒預(yù)壓根據(jù)其承重荷載的1.3倍進(jìn)行預(yù)壓。砂筒結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

砂筒最大反力按F=132 kN計(jì)算。

σ桶壁=σ砂×d1×H/(2×(H-d2)×δ)=1.4×360×157/(2×(227-24)×30)=6.5 MPa,滿足規(guī)范要求。

3.4 橫梁安裝

蓋梁現(xiàn)澆施工支架主要承重梁為兩根橫梁，布置在橋墩兩側(cè)，橫梁采用HM588×300型鋼，長(zhǎng)8.5 m，兩根橫梁之間通過(guò)四組橫向連接系連接，增加橫梁的整體剛度，連接系與橫梁之間采用螺栓連接。

3.5 防護(hù)平臺(tái)安裝

平臺(tái)的防護(hù)共設(shè)置兩道，一道在支架搭設(shè)完成，鋪設(shè)小分配梁后進(jìn)行全面封閉，一道在蓋梁側(cè)模安裝時(shí)進(jìn)行。

橫梁安裝完畢，頂面鋪設(shè)小分配梁后，對(duì)蓋梁施工平臺(tái)進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)區(qū)域?yàn)闈M鋪，在小分配梁上鋪設(shè)4 mm厚花紋鋼板，與小分配梁搭接處點(diǎn)焊固定。在小分配梁端部焊接φ3.5 mm鋼管，鋼管高度1.2 m，設(shè)置兩道橫桿，底部設(shè)置踢腳板，作為平臺(tái)的護(hù)欄。同時(shí)，對(duì)防護(hù)欄桿采用密目綠網(wǎng)進(jìn)行包裹，確保整個(gè)防護(hù)平臺(tái)全封閉，防止蓋梁施工過(guò)程中雜物掉落。

3.6 底模安裝

3.7 預(yù)壓堆載

為確保施工安全，對(duì)GL2-3型蓋梁進(jìn)行預(yù)壓堆載試驗(yàn)，通過(guò)觀測(cè)底模沉降值，得出精確的變形值，以便在后續(xù)施工中進(jìn)行精確調(diào)整，指導(dǎo)施工。

1)預(yù)壓堆載荷載：GL2-3蓋梁長(zhǎng)度5.7 m、寬度2.2 m、高度2.3 m?；炷练搅?6.8 m3。所以蓋梁最大混凝土質(zhì)量為G=26.8×2.5=67 t。而預(yù)壓堆載采用120%荷載試驗(yàn)，即80.4 t。

2)預(yù)壓堆載觀測(cè)點(diǎn)布置：在立柱頂部設(shè)置兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，底模兩側(cè)分別設(shè)置2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。變形觀測(cè)點(diǎn)布置如圖4所示，一共6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(①～⑥)。

3)荷載加壓：鋼筋原材對(duì)稱(chēng)均勻的布置于底模上進(jìn)行加壓，在底模上焊接相應(yīng)限位鋼板，以確保預(yù)壓的安全性。

4)分級(jí)加載：第一級(jí)為70%，第二級(jí)為100%。每一級(jí)待變形穩(wěn)定后進(jìn)行觀測(cè)，再進(jìn)行下一級(jí)加載。持荷時(shí)間24 h～48 h。

5)卸載：底模變形穩(wěn)定后，則按照反順序分級(jí)卸載，同時(shí)觀測(cè)相應(yīng)變形值，以得到測(cè)點(diǎn)的非彈性變形和彈性變形值。

6)結(jié)論：通過(guò)預(yù)壓堆載試驗(yàn)，得到相應(yīng)變形值，滿足要求。

4 蓋梁施工工藝流程

4.1 鋼筋骨架安裝

鋼筋骨架在底模鋪設(shè)后再開(kāi)始安裝，現(xiàn)澆蓋梁鋼筋骨架由特制吊具進(jìn)行吊裝，吊具為長(zhǎng) 24.6 m三角桁架。吊具上弦桿采用直徑180 mm鋼管，壁厚10 mm；下弦桿采用直徑140 mm鋼管，壁厚6 mm；豎桿、腹桿及平聯(lián)采用直徑60 mm鋼管，壁厚6 mm。

墩柱頂部預(yù)留有蓋梁預(yù)埋鋼筋，其預(yù)埋高度為1.5 m，蓋梁鋼筋骨架安裝前，作業(yè)人員需對(duì)預(yù)埋鋼筋尺寸進(jìn)行檢查，并與現(xiàn)澆蓋梁鋼筋骨架底部鋼筋布置進(jìn)行比對(duì)，確保鋼筋骨架吊裝至墩頂后，預(yù)埋鋼筋能順利的穿過(guò)鋼筋骨架，完成鋼筋骨架的安裝工作。

4.2 側(cè)模安裝

蓋梁側(cè)模安裝在鋼筋骨架吊裝到位后再進(jìn)行。其材質(zhì)采用組合鋼模板。模板形狀復(fù)雜，數(shù)量多，制作前進(jìn)行仔細(xì)分塊出圖，經(jīng)審核后制作。模板成品須經(jīng)設(shè)計(jì)人員、質(zhì)檢人員檢驗(yàn)合格后方可使用。模板打磨完成后涂抹脫模劑。脫模劑要均勻涂刷，用量盡可能少，現(xiàn)油光即可。涂刷過(guò)多，容易引起氣泡和油斑。

模板安裝好后，測(cè)量人員及技術(shù)人員應(yīng)對(duì)其測(cè)量檢查，使模板安裝位置、垂直度等滿足要求。模板安裝時(shí)，要嚴(yán)格控制錯(cuò)臺(tái)，接縫位置應(yīng)貼上雙面膠條，防止漏漿。

4.3 混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑前，應(yīng)檢查保護(hù)層、模板拉桿安裝情況，確保保護(hù)層符合設(shè)計(jì)要求，拉桿布置符合設(shè)計(jì)并進(jìn)行固定。

混凝土澆筑時(shí)，采用由中間向兩邊的澆筑方式，使用插入式振動(dòng)器振搗時(shí)，移動(dòng)間距不應(yīng)超過(guò)振動(dòng)作用半徑的1.5倍，一般振動(dòng)棒的作用半徑為30 cm～40 cm；與側(cè)模應(yīng)保證有5 cm～10 cm的距離；在振搗上層時(shí)，應(yīng)插入下層混凝土5 cm～10 cm左右，并在下層初凝前進(jìn)行。澆筑完成的混凝土頂面混凝土必須進(jìn)行收面處理，防止混凝土頂面開(kāi)裂影響混凝土質(zhì)量。

混凝土養(yǎng)護(hù)采用養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，外層覆蓋農(nóng)膜保溫、保濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7 d。養(yǎng)護(hù)期間設(shè)立專(zhuān)人負(fù)責(zé)，確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

4.4 支架拆除

支架拆除待蓋梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后方可進(jìn)行拆除，支架的拆除為支架搭設(shè)的逆工序，先整體落架落模，再拆除模板、排架、橫梁、牛腿或鋼管柱等下部結(jié)構(gòu)。

拆除順序：護(hù)欄→模板、分配梁→橫梁→分配梁→牛腿→爬錐；托架拆除時(shí)，應(yīng)按多點(diǎn)、對(duì)稱(chēng)、緩慢、均勻的原則進(jìn)行。

拆除作業(yè)由上而下逐層拆除，嚴(yán)禁上下同時(shí)作業(yè)；拆除過(guò)程中，凡已松開(kāi)連接的構(gòu)件應(yīng)及時(shí)拆除運(yùn)走，避免誤扶、誤靠；拆下的桿件應(yīng)以安全方式吊走或運(yùn)出，嚴(yán)禁向下拋擲。爬錐拆除后，需要對(duì)拆除位置利用水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)埋爬錐托架法利用爬錐和牛腿形成支撐體系，將整體施工荷載直接傳遞給墩柱，傳力途徑簡(jiǎn)單明確。分配梁與排架安裝以機(jī)械為主，并大幅減少高空作業(yè)時(shí)間，安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。無(wú)落地支架更是減少了施工占地面積，對(duì)于市政工程大幅減少了施工對(duì)城市交通帶來(lái)的影響。相比傳統(tǒng)支架施工，減少了管樁、鋼管等施工材料。相應(yīng)的降低了施工成本，同時(shí)也減少了施工材料的場(chǎng)內(nèi)倒運(yùn)數(shù)量。避免了地基不穩(wěn)帶來(lái)的安全隱患。