預制拼裝式高架橋上部結(jié)構(gòu)吊架平臺的設計及施工

鮑 逸

上海市房屋安全監(jiān)察所 上海 200002

市政工程是城市發(fā)展的基礎(chǔ)工程，也是民生工程。市政高架工程的建設綜合性極高，主要有以下特點：一是投入成本高；二是受諸多環(huán)境因素的影響，高空作業(yè)施工難度較大；三是工期短、任務重。施工過程中若為了按時完工而過度追求速度，將造成更多的安全和質(zhì)量隱患。

高空作業(yè)有2種較為常見的施工形式：一是搭設腳手架平臺，施工人員可在平臺上進行施工，安全可以得到保障，但搭設腳手架平臺造價太高，且安拆十分費時費力，與工期緊張相悖。二是采用登高車作業(yè)，施工位置的轉(zhuǎn)換十分便捷，但工藝作業(yè)頻繁，設備需時刻上下轉(zhuǎn)運模板、鋼筋等，施工人員操作范圍受限，極易發(fā)生登高車側(cè)翻事故；若同時使用多輛登高車，則設備投資大，導致資源浪費和管理難度提升[1-8]。

在上海兩港大道高架橋的現(xiàn)場施工中，以預制裝配式為主，具有大量高逾10 m的高空作業(yè)，涉及連續(xù)現(xiàn)澆段、橫隔板及端橫梁模板鋼筋施工，故急需一種施工方法或一個適合高空作業(yè)的平臺，為工人高空作業(yè)提供更加安全和便捷的施工條件。

1 工程概況

兩港大道快速化改造工程主線高架全線為標準段結(jié)構(gòu)，小箱梁、蓋梁和立柱均采用預制裝配法施工，預制裝配率達到92%，承臺、橋面板現(xiàn)澆施工。

上部結(jié)構(gòu)為整幅式雙向六車道，橋?qū)?6.1 m，采用預應力混凝土小箱梁，先簡支后連續(xù)體系。小箱梁標準跨徑30 m，梁高1.6 m。路口采用連續(xù)組合梁。連續(xù)組合梁的鋼結(jié)構(gòu)部分采用工廠制作、現(xiàn)場拼裝；組合梁混凝土橋面板采用現(xiàn)澆施工方法。下部結(jié)構(gòu)采用帶蓋梁雙柱式橋墩。蓋梁為平頭蓋梁，結(jié)構(gòu)高度2.6 m，順橋向?qū)?.0 m。立柱外包尺寸為7.5 m，其平面尺寸為橫橋向1.6 m、順橋向1.8 m。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承臺埋深約3 m，樁基采用φ600 mm的PHC管樁，單個標準承臺有26根樁。

2 吊架平臺設計

本掛籃操作平臺的實施原理為：掛籃吊架平臺兩側(cè)采用掛鉤掛接到箱梁的防撞墻上，中間吊耳固定在箱梁上，調(diào)節(jié)高度時通過塔吊或卷揚機作用，在豎直方向上運動，從而使掛籃吊架平臺底板調(diào)節(jié)至水平，周圍設圍欄，工人在底板上進行操作，起到無支架施工平臺的作用。

如圖1所示，橋梁上部結(jié)構(gòu)施工的掛籃操作平臺的構(gòu)造包括水平設置的底板與已經(jīng)連接在底板四周位置的安裝梁。底板包括相互平行的上底板和下底板，安裝梁焊接在上底板和下底板的四周側(cè)壁。連接桿兩端分別焊接在上底板和下底板上形成整體，可加強底板整體的承載能力。在護欄底部設置有連接安裝梁的斜拉桿，由安裝梁朝向護欄向下傾斜夾角為30°，起連接穩(wěn)定作用。

如圖1和圖2所示，安裝梁包括連接梁和調(diào)節(jié)梁。連接梁下端焊接在底板上，上端焊接有掛鉤，掛鉤焊接在連接梁、抵接桿、限位桿上，限位桿上端焊接在抵接桿端部，掛鉤鉤接到防撞墻上，抵接桿下端面抵接在防撞墻上，限位桿位于防撞墻內(nèi)側(cè)壁，防止掛籃脫離防撞墻。

圖2 吊架平臺示意圖2

上底板和下底板均包括沿長度方向設置的支撐桿，支撐桿采用40 mm×80 mm×5 mm的方管，在支撐桿下表面焊接有橫梁，橫梁采用50 mm×50 mm×5 mm的方管，橫梁垂直于支撐桿，相鄰兩橫梁之間的距離為85 cm。橫梁過多會增加掛籃整體的質(zhì)量，過少則影響到掛籃施工的安全性。在上底板上表面鋪有供工人站立的木模，便于工人在掛籃上進行施工。

如圖1和圖3所示，在上底板四周設置護欄，在護欄兩側(cè)壁上焊接有呈豎直設置的定位桿、滑移槽、滑移桿，通過滑槽承插連接2個護欄，即相鄰兩滑移桿之間焊接有連接護欄，便于拆裝。

圖1 吊架平臺示意圖1

圖3 吊架平臺示意圖3

掛籃吊架平臺主要采用50 mm×50 mm×5 mm方管制作（圖4），吊架吊點設置在濕接縫處和兩側(cè)防撞墻頂面外側(cè)，將其正好嵌在小箱梁上，吊架底部由40 mm×80 mm×5 mm的方管作為底部主要結(jié)構(gòu)，底板每隔850 mm布置1道50 mm×50 mm×5 mm的方管作為橫梁，在上面鋪設厚1.5 cm的木模，在工人施工周圍采用50 mm×50 mm×5 mm的方管作為護欄，高度為1.2 m，剛好將豎向吊點處5#角鋼直接作為受力點從濕接縫穿過，吊耳采用φ10 mm的鋼筋與角鋼進行焊接，在每兩個角鋼間設置斜拉鋼筋，來支撐40 mm×80 mm×5 mm的方管。施工各節(jié)點焊接要求必須滿足鋼筋焊接及驗收規(guī)程的要求，吊點和吊點鋼筋都與角鋼單面焊接，焊接長度不小于10倍鋼筋直徑。

圖4 吊架平臺正立面

3 掛籃吊架平臺驗算

掛籃寬60 cm，長度13.23 m，自重200 kg，考慮掛籃自重，施工荷載考慮材料堆放、施工人員、設備等，需要對以下項目進行驗算，且需滿足要求：

1）模板面板的抗彎強度、撓度。

2）5#角鋼抗拉、焊縫強度。角鋼與方管焊接，焊接長度為滿焊，長度為50 mm；當所有施工荷載位于兩吊點之間時，對焊縫來說為最不利情況，此時由4條焊縫承擔整幅施工過程質(zhì)量。

3）40 mm×80 mm×5 mm方鋼穩(wěn)定性、抗彎強度、撓度，每道φ10 mm斜拉鋼筋抗拉強度。由于底部由50 mm×50 mm×5 mm方鋼與40 mm×80 mm×5 mm的方鋼進行焊接，側(cè)面由50 mm×50 mm×5 mm的方鋼與之焊接，故平臺受力情況更加良好。

4）吊耳及吊點處焊縫，滿足鋼筋焊接、驗收和起吊安全要求。

4 吊架平臺的實施

當?shù)跫苤谱魍瓿珊螅谙淞荷习惭b好卷揚機，為確保卷揚機水平和穩(wěn)定，可用鋼筋或者角鋼制作臨時支架用來固定支撐。2臺卷揚機分別使用鋼絲繩吊住兩端角鋼上端的吊耳，緩慢吊裝角鋼從2片梁間的濕接縫伸上來，用橫向鋼管穿過吊耳架在小箱梁的箱體頂板上，鋼管下墊方木進行高度和水平調(diào)節(jié)。

兩端為可活動的掛鉤，在吊架固定完成后安上螺栓掛在防撞護欄上。施工外側(cè)使用高1.2 m的護欄，能保護或限制施工人員由于動作幅度太大造成的傾覆，施工人員可采用登高車從兩個端部進入吊架（圖5）。

圖5 吊架平臺現(xiàn)場

5 吊架平臺的可行性分析

5.1制作規(guī)模

吊架需要的制作材料簡單，僅需50 mm×50 mm×5 mm、40 mm×80 mm×5 mm的方管和5#角鋼，通過焊接即可制作，成本低廉，較為輕便，可循環(huán)利用，安拆便捷，適合短時間內(nèi)多次周轉(zhuǎn)，不需要大型機械設備進行吊裝和轉(zhuǎn)運，人力配合卷揚機就足夠現(xiàn)場進行轉(zhuǎn)運和安裝，施工較為方便，且吊架可重復利用，損耗微小。

5.2施工功能

吊架平臺相較于腳手架和登高車，具有以下優(yōu)勢：

1）吊架上具備護欄和施工通道，空間較大，可堆放方木和模板等材料。

2）拼裝長度自由，適用多種工況。

3）平臺設計穩(wěn)固，不會發(fā)生側(cè)翻的危險，保障施工人員的安全。

4）經(jīng)濟節(jié)約，減少了登高車和吊車的使用，降低施工能耗。

5）在高空作業(yè)時，吊架及吊架護欄存在時可減少高空墜物的隱患和險情，如木楔和施工工具墜落。

6）減少工人在行車道上施工，避免社會道路的占用，社會車輛在施工區(qū)附近的行車空間和安全可以得到保障。

5.3美觀性

吊架主體在制作過程中噴設醒目的黃色油漆，底部噴上黃黑相間的斜條紋。噴涂油漆既可以防腐作用，防止鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在長時間露天環(huán)境下發(fā)生腐蝕，又具有警示作用，提示施工人員和過路車輛此處正在進行高空作業(yè)，應注意避讓。

噴涂油漆后，吊架外形清晰、干凈，施工作業(yè)規(guī)范，達到文明施工和標準化施工要求，能夠美化外來人員對施工現(xiàn)場的觀感和評價（圖6）。

圖6 掛籃吊架平臺文明和標準化施工現(xiàn)場

5.4便捷性

掛籃吊架平臺的制作全程在地面上作業(yè)吊裝，轉(zhuǎn)運都是成品，無需拆卸。安裝完畢后，可以直接通過施工便道完成一個承臺上的橫梁施工，且有足夠的平臺堆放模板和鋼筋，提高工效，減少材料機械和人工的周轉(zhuǎn)次數(shù)，可實現(xiàn)同步施工，縮短了施工周期。

6 結(jié)語

綜上所述，市政高架橋工程預制施工的上部結(jié)構(gòu)是整個項目的關(guān)鍵部分。

1）兩港大道高架橋上部結(jié)構(gòu)在建造過程中，設計出適用于預制拼裝的高架橋梁上部結(jié)構(gòu)的掛籃吊架平臺，解決了高空作業(yè)、工效低、工期長等極易產(chǎn)生工人違規(guī)操作安全隱患的難題，具有制作方便、安全穩(wěn)固、安拆便捷、易流轉(zhuǎn)、可循環(huán)、經(jīng)濟環(huán)保、減少社會道路的占用和杜絕高空墜物等優(yōu)點，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，值得在其他類似工程中推廣應用。

2）目前，我國的市政工程在施工操作、技術(shù)管理上還存在許多不足和欠缺，為減少質(zhì)量隱患，提高施工的安全、便捷和工效，應鼓勵現(xiàn)場施工提出裝置設備、技術(shù)及管理方法的優(yōu)化改進與創(chuàng)新，促進我國市政工程的發(fā)展。