反吊梁法在胸墻施工中的應用

吳春兵，鄧海軍

中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524008

1 胸墻設計概況

某項目碼頭現澆胸墻長度為19.41m、寬度為4.9m，采用鋼筋混凝土結構，施工時一次性澆筑到頂。其底標高為+0.7m，頂標高為+3.5m，厚度為2.8m，前沿胸墻突出沉箱30cm。沉箱設計頂標高為+1.0m。港區設計低水位為+0.56m，設計高水位為+1.44m，平均水位為+1.04m。在碼頭結構設施工中，胸墻底模系統通常采用事先在沉箱外墻預埋圓臺螺帽，胸墻施工時再加設三腳架做支撐鋪設底模的方法。在潮差較小的區域或常水位高于胸墻設計底模標高的水域中，運用該工藝需要潛水員水下施工，其施工工序較多，底模裝拆煩瑣，施工成本較高。基于此，文章通過對某港口工程項目中胸墻施工所采取的反吊梁法的計算及施工過程敘述，明確反吊梁法在胸墻施工中的應用場景，為后續推廣提供依據。

2 底模系統設計

胸墻底模系統設計為整體結構，采用的是“321”型加強型貝雷梁，跨度為21m，三排單層貝雷梁通過1.35m寬花窗連接，頂部鋪設3mm花紋鋼板為工作平臺。花紋鋼板上按0.3m間距呈梅花狀布設5cm大小的透水孔，減少浮力對底模系統的影響。

貝雷梁頂部靠沉箱側設置60cm寬、8mm厚的可前后移動的鋼板，把其作為胸墻底模。待底模整體安裝好后將上層活動鋼板往沉箱墻面靠，緊貼墻面，防止出現過大縫隙，并用螺栓與下層鋼板固定，防止涌浪拍打出現變動。同時，在8mm鋼板底部的中間跨度位置設置支撐扁鐵，用于調整底模預拱度。連續胸墻分奇數段和偶數段間隔施工，首先施工部分奇數段，再施工夾在其間的偶數段，因此胸墻底模系統也分為奇數段與偶數段兩種。

3 底模裝拆說明

3.1 奇數段底模系統裝拆

奇數段底模系統反吊在已安裝沉箱預埋的拉環上。安裝前，將整個貝雷梁及與之相應的拉桿連接焊接加固成整體，然后將已焊接好的雙32a工字鋼帶鋼墊塊安裝在待澆筑胸墻兩側的沉箱上，后端通過φ30mm拉桿錨定，前端采取φ24mm拉桿固定工字鋼，防止其移位。采用吊機整體吊裝貝雷梁，使貝雷梁靠近沉箱墻面，測量底模標高滿足要求后擰緊貝雷梁上的反吊拉桿螺母，通過采用鋼墊板+螺帽的方式將其與已加固在沉箱上的雙32a工字鋼連接固定，接著將底模活動鋼板貼緊沉箱迎水墻面，避免出現縫隙，防止澆筑混凝土時漏漿，最后綁扎鋼筋、安裝胸墻側模與澆筑混凝土。

待胸墻澆筑且混凝土強度達到設計要求后拆除底模系統。首先采用吊機懸掛貝雷梁，使鋼絲繩輕微帶力，然后拆除貝雷梁與工字鋼連接的螺帽等，通過吊機移除貝雷梁并安置，最后拆除工字鋼。如此完成整個底模系統的裝拆工作，裝拆施工全部水面以上作業，無須人員進行任何水下作業。

3.2 偶數段底模系統裝拆

偶數段胸墻底模系統反吊在待澆筑胸墻兩側已完成施工的胸墻上，其安裝過程與奇數段胸墻底模系統類似。不同之處在于連接工字鋼與貝雷梁的反吊拉桿通過PVC管穿過待澆筑胸墻段，懸挑貝雷梁的雙32a工字鋼與已澆筑胸墻預埋圓臺螺母連接。拆除時與偶數段胸墻施工也類似，先吊機懸掛貝雷梁，鋼絲繩帶力，然后拆除拉桿螺帽，拆除貝雷梁后，再拆除工字鋼，利用預埋在胸墻前沿的PVC管制作碼頭排水孔。

4 反吊梁計算

4.1 荷載分析

反吊梁所受胸墻新澆混凝土及鋼筋自重荷載Q1=0.3×2.8×25=21.0kN·m；胸墻外側鋼模按模板0.18t/m2計，其自重荷載Q2=19.41×2.8×0.18×9.8÷19.41=4.94kN·m；貝雷片單片重270kg，加花窗及底模按平均360kg計，雙排單層自重荷載Q3=1.2kN·m；施工時人員及設備自重荷載Q4=2×0.3=0.6kN·m。

根據《混凝土結構工程施工規范》（GB 50666—2011）模板所受荷載基本組合設計值可得：

驗算底模系統強度時，其荷載組合設計值為S強=1.35×1.0×（21+4.94+1.2）+1.4×1.0×0.6=37.48kN·m；驗算底模系統剛度時，其荷載組合設計值為S強=1.35×1.0×（21+4.94+1.2）=36.64kN·m。

4.2 貝雷梁內力計算

（1）貝雷梁強度驗算。貝雷梁總長21m，采用三排單層布置，遠離胸墻的排梁受力忽略不計，按雙排單層貝雷梁承擔荷載進行驗算，根據反吊桿位置，反吊梁彎矩計算跨度取20.5m進行計算。

式中：Q為貝雷梁所受組合荷載，取值37.48kN/m；l為貝雷梁實際受荷載長度，取值20.5m。

根據貝雷梁廠家設計參數，雙排單層加強型貝雷梁其容許彎矩[M]為3375kN·m，容許剪力[σ]為490.5kN，因此[M]＞Mmax，[σ]＞fy，強度滿足要求。

（2）貝雷梁剛度驗算。根據貝雷梁設計參數，雙層單排貝雷梁其界面系數I=1154868.8cm4，可得

根據《混凝土結構工程施工規范》（GB 50666—2011）要求，結構外露模板，其允許擾度值取模板計算跨度的1/400。

故可得 [ω]=20.5×1000÷400=51.25mm＞ω=34.74mm，經計算剛度滿足要求。

4.3 反吊拉桿計算

胸墻底模系統反吊所用拉桿采用45#鋼螺桿，抗拉強度設計值為295MPa，M50螺桿截面直徑為44mm，M30螺桿截面直徑為26mm。

奇數段胸墻底模反吊在沉箱上。通過荷載分析，可求得單根M50反吊拉桿所受拉力f=96.04kN；單根M50拉桿所受拉應力σ1=63.19MPa。

根據力矩平衡原理，求得后錨拉桿所受拉力f1×l1=f2×l2，奇數段后錨拉桿F奇=25.29kN；偶數段后錨拉桿F偶=29.77kN，二者取較大值，則Fmax=29.77kN，由此求得后錨M30最大拉應力σ2=56.10MPa。

在求得所有拉桿的拉應力中取最大值σmax=63MPa，所有拉桿強度均滿足要求。

根據胡克定律求得奇偶數段胸墻反吊拉桿的伸長值：

式中：△l為縱向絕對變形量，mm；P為拉桿所受拉力，N；l為拉桿長度，mm；E為拉桿彈性模量，取值2.0×105MPa；A為拉桿截面積，mm2。

由此求得△l奇=0.10mm，△l偶=0.35mm。

可知，反吊拉桿最大伸長量不到0.5mm，因此拉桿變形對底模系統的影響可忽悠不計。

4.4 反吊梁工字鋼計算

反吊梁工字鋼驗算時按懸臂梁考慮，最大懸挑長度為0.62m，32a雙工字鋼所受最大彎矩Mmax=119.09kN·m，32a雙工字鋼截面系數W=692cm3，則拉應力σ=M÷W=172.09MPa＜ [σ]=215MPa。

綜上所述，文章所設計的胸墻底模系統完全滿足規范設計要求。

5 應用優勢

采取反吊梁法進行底模安裝與拆除的胸墻施工，其優勢相當明顯，具體體現在以下四個方面：一是底模系統為整體裝拆，施工簡單方便、容易操作，無須水下裝拆底模系統以及修補沉箱上預埋的圓臺螺母孔洞；二是底模安裝時所有人工操作在沉箱頂以上，降低了施工風險；三是采取整體安裝的工藝，底模的預拱、各部位的檢查調整等均在陸上進行，并可事先進行，從而提高了施工效率；四是底模系統可重復使用，顯著減少了材料損耗，有利于提高經濟效益，踐行文明施工的理念。

6 結束語

綜上所述，反吊梁法在胸墻中的應用優勢明顯，能極大地提高施工效率，降低項目施工成本，其應用前景較為廣泛。在類似水運工程的胸墻施工過程中，可借鑒該方法進行改進、創新，從而提高項目整體施工效率及質量。