鋼管立柱與牛腿在現澆箱梁過渡墩支架中的應用對比

韓勝

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550008）

現澆箱梁支架的豎向主承重結構通常有墩身預埋牛腿、靠墩體搭設螺旋式鋼管立柱等結構形式，它們都具有安全可靠、技術成熟的特點，但在工程實操過程中，它們的工藝要求和經濟效益又有所不同，本文論述、分析了現澆箱梁過渡墩對于這兩種不同結構形式選擇的利弊。

一、鋼管立柱、牛腿在現澆箱梁支架中的應用

（一）工程概況

滴水巖特大橋左右幅全長分別為989m、1031m。孔跨布置為：左幅9m×40m預應力T梁+40m+55m+40m預應力混凝土連續現澆箱梁+12m×40m預應力T梁，右幅9m×40m預應力T梁+40m+55m+40m預應力連續箱梁+13m×40m預應力T梁。本文結合滴水巖特大橋左右幅9號墩和12號墩分析論述，其中9號墩采用螺旋式鋼管立柱作現澆支架支撐，12號墩采用牛腿作為現澆支架支撐。相鄰10號、11號主墩墩高45m，第11跨上跨頂鄭大道，跨徑55m，頂鄭大道為雙向六車道的城市快速干道。

（二）豎向力支承的鋼管立柱和牛腿施工

鋼管立柱施工：滴水巖特大橋左右幅9號墩利用承臺頂面作為立柱支承基礎，承臺頂面安裝120cm×120cm，厚2cm鋼板作為立柱支墊，支墊鋼板需通過預留孔向承臺打入膨脹螺絲固定，并焊接鋼管柱腳與承臺鋼板，環立柱墩腳四周加焊1cm厚直角等腰20cm三角形鋼板，加強鋼管立柱穩定性。每個過渡墩各設單排4根外徑為φ1020mm的鋼管立柱，鋼管立柱與過渡墩之間以φ25精軋螺紋穿過墩身預埋孔，一端鎖定鋼管立柱上的I20工字鋼連接構件，另一端對穿墩身后用螺栓固定于墩身混凝土墻面。鋼管立柱在高度方面按6m層高設置水平面、縱立面和橫立面剪刀撐，剪刀撐與立柱以抱箍連接。鋼管立柱安裝完畢后，用Φ20鋼繩設置橫橋向抗傾覆浪風繩，增加鋼管立柱橫向穩定性，浪風繩地錨用Φ32圓鋼注漿錨固于中風化巖層1m以上深度。

牛腿施工：滴水巖特大橋左右幅10號、11號和12號墩預先于墩柱外壁預埋牛腿鍵盒及φ32精軋螺紋鋼筋孔道，預埋鍵盒時,先按照設計平面位置及標高利用墩身鋼筋將鍵盒焊死固定，避免預埋鍵盒在混凝土澆筑過程中發生位移或變形。根據支架設計方案，該現澆支架體系采用的是裝配式斜腳牛腿，牛腿吊裝就位后，用φ32精軋螺紋鋼筋對穿墩柱，并預加65kN水平力對拉后錨固鎖定，鍵盒與牛腿之間的空隙用薄鋼板墊實。

（三）支承橋跨荷載的貝雷梁安裝

滴水巖特大橋采用5610附著式塔吊配合75T汽車吊作為貝雷梁起吊工具，根據塔吊設計安裝參數，單臺塔吊在28m～10m臂長時，可起重重量為3.3T～6T，第11跨橋梁單跨單層貝雷梁長28m，重2.8T，可在協調控制好兩臺塔吊起吊節奏的同時，起吊單榀整片貝雷梁。貝雷梁按各橋跨實測凈跨徑值控制拼裝長度，并預先在地面組裝，組裝完成后用塔吊從兩端整體吊到支承橫梁上，吊裝時兩個起吊點等距離分布，保持吊裝過程中貝雷梁平衡，避免吊裝過程對貝雷梁梁體產生扭曲應力。由于主跨55m承重梁采用雙層貝雷梁設計，因此在將每跨第一排貝雷梁吊到支承橫梁上時，要先用[10槽鋼從貝雷梁上層弦桿位置將貝雷梁斜向臨時固定在支承橫梁或牛腿上，再用角鋼與承重橫梁焊接，將貝雷梁臨時鎖定（嚴禁焊接貝雷梁）。吊裝第二排貝雷梁也按相同方法施工，再安裝貝雷梁橫向支承架將相鄰兩排貝雷梁橫向連接。縱向貝雷主梁的水平偏差應≤10mm，全架長的水平偏差不大于50mm，分配梁采用I20a工字鋼，縱橋向間距70cm并排布于貝雷梁節點位置。

二、兩種支撐結構的施工效益對比

（一）設備、材料、人工成本對比

由于墩柱高度為45m，起吊高度較高，因此拼裝鋼管立柱做過渡墩現澆箱梁支架需要用到1臺75T吊車作為立柱標準節的拼裝主吊機，再用1臺25T汽車吊配合轉運。根據設計，單幅橋的單墩立柱需要用到鋼管立柱φ1020、I20工字鋼、φ32精軋螺紋鋼筋、120mm×120mm×20mm鋼板；牛腿支架施工時，需使用1臺25T吊車配合吊裝，材料方面，需自購牛腿、油泵車、100T穿心千斤頂、牛腿預埋盒、φ25鋼筋、φ48x35鋼管、φ32精軋螺紋鋼筋。鋼管立柱施工時，設備、材料及人工費合計：359854.64元+51661.87元=411516.51元；牛腿施工時，設備、材料及人工費合計：52882.27元+20148元=73030.27元；采用鋼管立柱施工比采用牛腿施工成本費高出338486.24元。

（二）搭設速度對比

鋼管立柱施工時，要先用1臺25T吊車安裝底立柱并調整豎直，再依次往上安裝鋼管立柱，鋼管立柱單排安裝達到一定高度則需立即采用工字鋼橫向加固連接，確保鋼管立柱架體的穩定。根據現場施工統計：前30m高度范圍的鋼管立柱吊裝需2天，最頂層鋼管立柱吊裝時則需要使用75T吊車吊裝，其吊裝噸位方能確保鋼管立柱安裝過程安全，頂層鋼管立柱吊裝需要1天。從上往下依次拆除架體，頂層鋼管立柱拆除需使用1臺75T吊車占用1天，使用1臺25T吊車，拆除中底層鋼管立柱需占用1天，鋼管立柱安裝及拆除總共需要5天。牛腿施工時，吊裝需1臺25T吊車，5組牛腿安裝需要2天，牛腿安裝完成后需使用配套穿心千斤頂對精軋螺紋鋼進行張拉，從張拉到結束需要2天，牛腿拆除時需使用配套穿心千斤頂先對牛腿的精軋螺紋卸力松退，再使用千斤頂或者吊車配合頂拉出預埋鍵盒并吊卸到地面，在牛腿頂拉出預埋鍵盒瞬間牛腿晃動大，容易發生高空墜落等情況對拆除人員人身安全造成傷害，拆除風險高，牛腿拆除完成后則需要使用吊車或專用修飾架吊人，預埋鍵盒填補及墩柱修飾，5組牛腿拆除及墩柱填補修飾需要3天，則采用牛腿施工共需7天；采用鋼管立柱施工比牛腿施工節約2天工期。

（三）總體經濟性評價

總體而言，經過兩種不同形式支撐的施工成本、搭設工期對比，采用鋼管立柱施工的成本高但工期較短；采用牛腿施工的成本較低但工期較長。從施工安全性而言，兩者都涉及到高空作業，項目團隊不僅要做好崗前安全教育培訓工作，更要嚴格監督現場施工的過程安全。對于較高的鋼管立柱安裝和拆除而言，施工方案設計和控制的重心除了要保證其滿足支架的整體承載能力及穩定性要求，還要做好高空吊裝的計算分析與控制，確保在起吊機具與起吊高度、起吊荷載相匹配的基礎上留足吊裝規范要求的安全系數。對于牛腿施工而言，需要充分考慮牛腿鍵盒安裝對墩柱受力鋼筋的影響，在施工方案設計階段應做好相應的避讓和保護，方便牛腿施工完成后對受力主筋的焊接和修復；另一方面，牛腿施工的安全隱患還在于其吊裝、張拉鎖定和卸載拆除過程，施工方案設計中要對施工操作平臺和人員的安全保護措施進行專項設計驗算，同時在施工過程加強現場管控，嚴格執行各項安全管理制度，以確保施工過程安全。

三、結語

鋼管立柱安裝及拆除工期較短，施工安全風險可控，但由于單位鋼材用量較大，導致其施工成本較高，因此鋼管立柱更適用于墩柱較矮的支架施工。牛腿支架施工人工成本較高，安裝及拆除工期較長，牛腿拆除后對施工操作平臺的拆除過程風險也較高，但對于高墩施工而言，在嚴格管控好質量安全的前提下，其經濟性更為明顯。