圓柱墩裝配式梯籠平臺設計與施工技術

朱能軍,張學偉,段普凡

(中交路橋華東工程有限公司,上海 200000)

1 引 言

為了提高圓柱墩施工的安全性及便捷性,滿足標準化施工要求,項目針對圓柱墩施工大膽創新,優化工裝設備,提出圓柱墩裝配式梯籠平臺,將施工爬梯與平臺一體化設計、裝配化安裝,以提高圓柱墩施工安全性及標準化。新的施工方案可實現現場化安拆,在需要的位置靈活布置,做到安全施工、外表美觀、控制成本,提高經濟效益。

2 工程概況

托于浙江省寧波舟山港六橫公路大橋一期工程施工第一合同段,涉及梅山互通及梅山高架橋,橋型設計為預制T梁橋,下部結構為圓柱墩接蓋梁形式。涉及圓柱墩墩徑包含1.4 m、1.6 m兩種,最大墩高13.5 m,圓柱墩采用整體澆筑法(單次澆筑最大高度為9 m),模板一次性安裝到位。

常規圓柱墩施工采用安全爬梯及墩頂平臺形式,存在以下問題:(1)首次澆筑的圓柱墩無法安裝安全爬梯附墻,爬梯通常采用纜風繩加固,現場較為雜亂;(2)模板一體化平臺需對圓柱墩模板進行改造,同時施工平臺增加了模板負載,對施工安全性不利。針對以上問題,項目人員集思廣益,在既有設備基礎上創新采用內環向平臺,平臺自身具有穩定性無需額外加固措施,且平臺與通道一體化設計,不對圓柱墩產生影響,施工方便,安全性也得到了提高[1]。

3 方案比選

目前圓柱墩施工平臺形式主要包括:鋼管腳手架與墩頂環向平臺及本項目采用的裝配式梯籠平臺。

3.1 腳手架施工平臺

腳手架施工平臺采用落地式盤扣支架搭設,此方案工藝簡單,材料輕便可周轉,但隨著支架搭設高度增加危險性也越大,且對地基要求相對較高,因此,此平臺適用于陸上橋梁且地形較平坦地區的圓柱墩施工,搭設高度不宜過高。

3.2 墩頂環向平臺

墩頂環向平臺采用在圓柱墩頂節模板設置托架支撐作業平臺,然后搭設裝配式作業平臺及護欄。此平臺施工無視地形因素,裝配化程度高,但是結構自重較大,對模板和托架結構要求較高[2]。

3.3 裝配式梯籠平臺

裝配式梯籠平臺采用包裹圓柱墩的梯籠形式提供作業平臺及人員上下通道,梯籠平臺標準節段高2 m,每節段均配備環向平臺及斜爬梯,可實現墩身模板檢查、人員上下、墩身混凝土施工、抱箍安裝等功能。但梯籠平臺靠自身穩定性,搭設高度不宜過高(一般不超過20 m),且一組平臺只能施工一根墩柱。

梅山高架橋及梅山互通地形較為平坦,圓柱墩最大墩高僅13.5 m,且本項目位于寧波萬博魚度假區內,施工標準化要求較高,綜合考慮安全、施工工效及安全文明施工要求,選用裝配式梯籠平臺進行圓柱墩施工。

4 裝配式梯籠平臺設計

裝配式梯籠平臺采用四個架體繞圓柱墩組拼成整體,包括1個橫向平臺架體、兩個縱向平臺架體及1個橫向爬梯平臺架體,各架體之間采用螺栓連接組成標準節,標準節高度為2 m,可根據圓柱墩實際高度確定標準節數量。架體在廠內定制加工成型后現場螺栓連接成整體,由于架體高寬比較小,因此通過架體自身即可形成穩定結構,安全性大大提高,取消了附墻件或其他加固措施,另外架體現場連接簡單快速,安裝方便,實現了施工通道與作業平臺一體化,相比傳統搭設施工平臺方法更為便捷[3]。裝配式梯籠平臺平面圖及平臺架體見圖1、圖2。

圖1 裝配式梯籠平臺平面圖

圖2 平臺架體立面圖

4.1 基座

基座包括連接件、基柱、基座板。基座板分為底板與連接板,均為16 cm×16 cm的鋼板,板厚5 mm;基柱采用100 mm×100 mm×5 mm方鋼,高8 cm,頂部及底部與基座板焊接;連接件采用∠70 mm×5 mm角鋼,長20 cm,連接件腹板需開孔,孔徑20 mm,采用M18螺栓將基座與平臺縱橫向框架梁連接。見圖3(a～c)基座大樣圖。

圖3 基座大樣圖(單位:cm)

4.2 橫向框架梁

橫向框架梁采用70 mm×70 mm×5 mm方鋼加工而成。

(1)橫向平臺架體橫向框架梁。

橫向框架梁總長為367 cm,其中方鋼長353 cm,兩側端頭需焊接17 cm×14 cm鋼板,厚度為5 mm,鋼板需伸出梁端7 cm并在距端部3.5 cm處開直徑20 mm螺栓孔作為架體連接端。見圖4。

圖4 1/2橫向平臺架體橫向框架梁結構圖(單位:cm)

橫向框架梁上需根據鋼絲網位置布置4組連接件用于固定防護網,該連接件為4 mm×18 mm×5 mm(寬×高×厚度)鋼塊,連接螺栓采用M10普通螺栓。

(2)縱向平臺架體橫向框架梁。

橫向框架梁長427 cm,方鋼兩端采用5 mm鋼板封堵并在鋼板中心焊接M18螺帽,橫向框架梁上需根據防護網位置布置6組連接件用于固定防護網。見圖5。

圖5 縱向平臺架體橫向框架梁結構圖(單位:cm)

(3)豎向框架梁。

豎向框架梁采用70 mm×70 mm×5 mm方鋼加工而成,單根長193 cm,一端根據連接件對應設置φ20 mm螺栓孔,另一側焊接∠70 mm×5 mm角鋼標準連接件,見圖6、圖7。

圖6 豎向框架梁結構圖(單位:cm)

圖7 豎向框架梁俯視圖(單位:cm)

標準連接件的作用在于連接架體間的橫向框架梁與豎向框架梁,以及標準節的橫、豎向框架梁,連接節點示意圖見圖8。

圖8 連接節點示意圖

(4)爬梯。

標準件爬梯包括護欄、梯步及休息平臺,爬梯寬50 cm,采用20 mm×70 mm方鋼作為爬梯主肋,然后鋪設梯步,爬梯靠墩柱側需設置護欄。休息平臺尺寸為85 cm×75 cm,采用70 mm×70 mm方鋼作為支撐梁,中間設2道∠40 mm×5 mm輔助支撐,平臺板鋪設3 mm花紋鋼板。

(5)平臺。

標準平臺板寬30 cm,采用60 mm×60 mm方鋼作為主梁,中間增設一道∠40 mm×5 mm角鋼支撐,平臺板采用3 mm厚度花紋鋼板。

5 裝配式梯籠平臺施工

5.1 基礎處理

圓柱墩鋼筋籠安裝完成后,對梯籠平臺地基進行壓實、平整處理,然后鋪設鋼板(或澆筑混凝土墊層),要求梯籠平臺基座落在鋼板(或混凝土墊層)上。

5.2 梯籠平臺加工

梯籠平臺各部件委托專業廠家進行工廠化生產、標準化加工,加工完成的各標準件經驗收合格后運輸至現場拼裝[4]。

5.3 拼裝梯籠平臺

梯籠平臺各部件運輸至現場后在橋位旁進行組拼,按次序依次拼裝標準節基座、橫向框架梁、豎向框架梁、爬梯及防護網。根據圓柱墩施工高度確定標準節層數后利用標準節連接件將梯籠平臺拼裝成整體。

5.4 整體吊裝梯籠平臺

由于圓柱墩高度不高,且梯籠平臺采用輕型鋼加工,梯籠平臺整體最大重量約4 t,采用整體吊裝方案。梯籠平臺整體組拼完成后,利用汽車吊進行整體吊裝,吊裝時應注意緩慢移動,不能磕碰圓柱墩鋼筋籠,平臺與圓柱墩之間應留足空間用于吊裝模板。

5.5 安裝模板

模板在地面組拼完成后進行整體安裝,吊裝時應注意保持與梯籠平臺的安全距離,模板安裝完成根據平臺與圓柱墩模板間的距離鋪設平臺板,標準平臺板寬30 cm[5]。

5.6 墩頂通道

為方便圓柱墩施工,同一墩位圓柱墩墩頂設置通道,具體方法為拆除頂節梯籠平臺一塊防護網作為通道口,并列鋪設2塊平臺板作為通道,平臺板之間應采用螺栓固定,通道兩側設置不低于1.2 m高的安全護欄。

5.7 圓柱墩施工及抱箍安裝

梯籠平臺安裝完成且圓柱墩模板安裝到位后即可進行圓柱墩混凝土施工,作業人員通過爬梯上下,利用墩頂通道實現同一墩位圓柱墩同時施工,提高施工效率。

圓柱墩混凝土達到75%設計強度后整體拆除模板,然后利用梯籠平臺進行墩身外觀缺陷處理及混凝土養護。

墩身強度達到設計強度后即進入蓋梁施工階段,利用梯籠平臺進行抱箍安裝,抱箍安裝標高及高強螺栓扭力值驗收通過后即可整體拆除梯籠平臺,周轉至下一墩位處施工。

5.8 操作要點

(1)由于梯籠平臺采用整體吊裝施工,需經過多次周轉,因此需加強對平臺各部件的連接質量檢查,更換不合格(損壞)的連接螺栓或部件。

(2)梯籠整體吊裝時吊裝速度不宜過快,需平穩進行,防止碰撞鋼筋籠,可在四個角設置拉繩,吊裝時由工人操作拉繩輔助控制梯籠吊裝姿態,調整位置。

(3)梯籠平臺四周防護網應滿布,不留間隙,防護網與橫向框架梁需連接牢固。

(4)利用梯籠平臺施工作業時,上下不得交叉作業。

(5)平臺與圓柱墩之間空隙較大時,應增設平臺板,防止人員踩空墜落[6]。

6 結 語

綜上所述,圓柱墩裝配式梯籠施工平臺成功應用于梅山高架橋及梅山互通,相比圓柱墩環向施工平臺,其外形更美觀,功能更齊全,實現了爬梯與平臺相結合、不僅可用于圓柱墩施工及人員上下通道,還可以做為模板檢查平臺、圓柱墩養護平臺、圓柱墩外觀修飾平臺、抱箍安裝平臺等,真正實現了功能集成化,平臺各部件均在廠內加工為標準件,現場組裝,達到生產工廠化、施工裝配化的目的,不僅可以加快施工進度,節約成本,還極大的降低了施工安全風險。另外,墩柱施工使用該裝配式平臺,可節約項目安全爬梯及常規抱箍安裝平臺,經濟實用[8]。

但隨著梯籠平臺搭設高度增加,其高寬比逐漸增大,梯籠平臺穩定性也會變差,因此對于高度較高的圓柱墩來說,不適宜采用裝配式梯籠平臺,需根據實際施工條件進行合理選擇。