懸吊式底模托架澆筑懸空承臺施工技術

何定高HE Ding-gao

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

隨著目前國內交通事業迅速發展，橋梁工程又是交通事業中的重要組成部分，高陡邊坡地形作為山區公路橋梁施工的常見地形條件之一，橋梁設計選線時無法避免會將橋頭、橋尾的承臺設置到高陡邊坡上，導致承臺施工困難。而傳統工藝會采用修筑便道、砌筑擋墻形成平臺或在樁基內埋設預埋件、利用鋼護筒、鋼板樁圍堰等方法，這就會使得對樁基或承臺主筋造成損傷，影響結構穩定性，并且傳統工藝工作量大、代價高。所以，目前急需一種方便、快捷的施工工藝，解決高陡邊坡上橋梁懸空承臺的施工難題[1-2]。

1 工程概況

大豐華高速公路三渡水大橋2#、3#承臺均為大體積承臺，位于邊坡陡峭的三渡水水庫兩岸，四處承臺均一側靠山另一側懸空，施工環境十分惡劣。3#承臺上方為S228省道，通行壓力大，不具備開挖施工便道的條件，另一側因禁止占用水庫庫容，無法施工擋墻或鋼圍堰。

2 技術原理

三渡水大橋左線承臺為高樁承臺，承臺平面尺寸：13.2×8.2m，承臺高度4.0m，考慮鋼筋混凝土容重為γ=26 kN/m3，承臺施工第一次澆筑高度為1.5m。

為施工、立模方便，在承臺樁基四周搭設支架懸吊平臺，工藝原理如下：該工藝懸吊式底模托架依靠設置在每根樁基頂部的工字鋼墊塊提供整體向上的反力，反力依次通過上主梁、精軋螺紋鋼、下主梁及分配梁，將力傳遞、分配到底模上，提供鋼筋、側模及混凝土施工的支撐體系。懸吊式承臺底模托架見圖1、圖2。

圖1 懸吊式承臺底模托架平面圖

圖2 懸吊式承臺底模托架圖

3 受力模型驗算

3.1 荷載計算及組合

承臺第一次澆筑高度：h=1.5m；混凝土壓力荷載：qh=γh=26×1.5=39.0kN/m2；模板荷載：qm=1.0kN/m2；混凝土傾倒和振搗荷載：qd=4.0kN/m2；平臺周邊施工荷載：qs=2.5kN/m2；計算強度取荷載基本組合組合：Q=1.2×自重+1.2×混凝土荷載+1.2×模板荷載+1.4×施工活荷載；計算剛度（變形）取荷載標準組合：Q=自重+混凝土荷載+模板荷載。

3.2 建模計算

建立懸吊平臺的有限元模型（見圖3），經模型驗算得結果如下：

圖3 懸吊平臺有限元模型

3.2.1 強度計算

①I20b工字鋼分配梁（見圖4）：最大正應力：σ=136.6 MPa＜f=215MPa；最大剪應力：τ=29.3MPa＜fv=125MPa；結論：I20b分配梁強度計算值滿足規范要求。

圖4 模型計算結果-彎曲應力（MPa）

②II45b雙拼工字鋼分配梁（見圖5）：最大正應力：σ=88.2MPa＜f=215MPa；最大剪應力：τ=47.0MPa＜fv=125MPa；結論：II45b分配梁強度計算值滿足規范要求。

圖5 模型計算結果-剪應力（MPa）

③精軋鋼吊桿（見圖6）：精軋鋼采用PSB830直徑32mm精軋螺紋鋼，抗拉強度設計值：fpy=650MPa；精軋鋼最大拉應力：σ=594.6MPa＜fpy=650MPa；結論：精軋鋼吊桿強度計算值滿足規范要求。

圖6 模型計算結果-只受拉單元應力（MPa）

3.2.2 變形計算

懸吊平臺整體豎向變形（見圖7）：

圖7 模型計算結果-豎向變形（mm）

懸吊平臺最大豎向位移：Δ1=7.87mm；吊桿伸長值：Δ2=3.32mm；相對變形值：Δ=Δ1－Δ2=7.87-3.32=4.55mm＜2600/400=6.5mm（計算跨度2.6m）；結論：懸吊平臺豎向位移值滿足要求。

3.2.3 樁頂混凝土受壓計算

樁頂混凝土受壓（見圖8）：橫梁最大反力：P=553.5kN；樁基直徑2.0m，采用C30混凝土，抗壓強度設計值：fc=20MPa；橫梁下支撐選用I45b工字鋼，單支點4支，單樁頂部支撐面積：A=500×152×4=304000mm2；頂部混凝土壓應力：σ=P/A=553.5×1000/304000=1.82MPa＜fc=20MPa；結論：樁基頂部混凝土抗壓強度滿足要求。

圖8 模型計算結果-豎向反力（kN）

4 懸空承臺施工工藝

4.1 懸吊式底模托架安裝

4.1.1 設置工字鋼墊塊 首先將橋梁樁頭高程修整至設計樁頂高程，根據承臺底層鋼筋高度（20+2×12.5=45cm），在承臺底鋼筋網上，順橋方向每處樁頂設置兩組墊塊，（墊塊為I45b雙拼工字鋼、對稱布置、長50cm）。根據承臺鋼筋布置，承臺鋼筋穿過打孔的墊塊工字鋼，保證承臺鋼筋的完整性。為確保墊塊受力穩定，在承臺底層鋼筋安裝完成后，在墊塊工字鋼兩邊增加加勁鋼板。

4.1.2 安裝上主梁 在墊塊工字鋼上橫橋向、對稱安裝上主梁，上主梁采用雙拼I45b工字鋼，長度13.47m，間距26.6cm。

4.1.3 安裝吊桿 在樁基兩側的上主梁安裝吊桿，吊桿上設雙螺母，通過上下各3cm厚鋼板與上主梁固定。吊桿距樁基中心1.2m對稱布置（Ф32精軋螺紋鋼，長2.15m/根）。

4.1.4 安裝下主梁 下主梁順橋方向安裝，并與吊桿連接固定，固定方式同上主梁。下主梁采用I45b工字鋼，雙拼設置，長度10.2m，間距18.2cm。下主梁兩端各露出承臺界限1m，作為操作空間，以便施工。

4.1.5 安裝分配梁 分配梁采用I20b工字鋼，設置在下主梁上方，并垂直與下主梁水平方向。分配梁包括對稱設置在兩排樁基外側的第一分配梁、設置兩排樁基內側的第二分配梁以及設置在樁基和樁基之間的第三分配梁。第一分配梁共8根，每側4根，間距50cm，長15.2m/根；第二分配梁共5根，間距依次為70cm、74.5cm、74.5cm、70cm，長15.2m/根；第三分配梁共4根，每排樁基2根，間距71cm，長3.07m/根。第一、二分配梁伸出承臺外側1m用于施工通道平臺。

4.2 承臺底模安裝 在分配梁上順橋向按30cm等間距布置10×10cm方木，方木長10.2m。方木上鋪設12mm厚竹膠板，作為承臺施工底模，承臺四邊外形成1m寬施工通道。

4.3 承臺鋼筋安裝 鋼筋骨架按設計圖紙正確綁扎，并在模腔內準確定位。承臺底層鋼筋與工字鋼墊塊沖突位置，鋼筋通過打孔穿過工字鋼，承臺底層鋼筋安裝完成后，利用支座灌漿料封閉墊塊工字鋼。

4.4 承臺側模安裝 承臺側模采用1.5m×1.0m鋼模板。確保模板表面光滑、平整。在模板接縫中夾入雙面膠帶，保證模板縫無滲漏。模板安裝就位后，對其平面位置、頂部標高、節點聯系及縱橫向穩定性進行檢查。[3-5]

4.5 承臺混凝土分層澆筑 承臺混凝土分兩次澆筑，兩次澆筑高度依次為1.5m、2.5m。底層混凝土澆筑完成后養護7d，且當混凝土強度達到設計強度80%后方可澆筑上層混凝土。混凝土分層面插入Φ16mm鋼筋作為連接筋。連接筋插入上下層混凝土各20cm，間距1m梅花型布置，以加強承臺上下層的連接[6-9]。

4.6 拆模與養生 混凝土澆筑完成后應立即覆蓋灑水養生，待混凝土達到一定強度后適時拆除模板、底部的工字鋼及方木等材料，并繼續養生，始終保持混凝土表面濕潤。混凝土澆筑完成之后，設專人對混凝土的內外溫差進行監測，測溫時間不少于14d，前7d每隔4h測溫一次，后7d每8h測溫一次[10-12]。

5 結束語

利用懸吊式底模托架澆筑懸空承臺的施工方法，通過在樁頂設置墊塊工字鋼，將承臺施工受力點設置在樁頂，結構受力合理，同時保護了樁基鋼筋免遭破壞；采用上、下主梁及分配梁設置了承臺施工操作平臺，無需提前預埋工字鋼或牛腿裝置，確保了承臺結構整體穩定性和完整性，保證了施工安全，降低了施工成本，豐富了橋梁施工技術，具有廣闊的推廣應用前景。