墩柱抱箍支架法在高速公路盖梁施工中的应用_李志强.pdf

1引言传统的方形单立柱盖梁施工方法是在桥下事先进行基础处理，再安排压载试验，最后施作盖梁。在高速公路某一标段方墩桩的施工中，采取了抱箍倒置三角支承梁的施工工艺，可适应地质条件差、道路交通条件差的特殊工程环境，可行性较高，安全性、质量可靠性、经济效益性均突出。2工程概况广西柳州（鹿寨）至南宁高速公路改扩建工程No.10标起于南宁市来宾界陶邓乡附近，起点桩号为K1379+324.478，本标段设计墩柱约300个，结构形式为方形直墩、独柱墩。墩柱施工周期按照独柱墩考虑为10 d，具体如下：钢筋安装5 d，模板安装浇筑2 d，养护至拆模3 d。结合施工图纸，桥梁墩柱主要采用双柱墩、单柱式墩，匝道桥板式墩柱，桥墩高度为111.2 m。根据以往施工经验，本项目墩柱配置不锈钢模板，采用一次立模浇筑成型工艺。3施工方案3.1施工方法的确定在普通路段，使用有2%横坡的盖梁设计，在特定路段，使用有5%的横坡的盖梁设计，如图1所示。若使用满堂脚手架则会占道，造成交通拥堵、车流不畅，对施工企业形象产生不良影响。施工过程中严禁在墩柱上预留孔洞。所以，在桥墩的上部和下部安装一个方形抱环，在固定的三角形支架上进行安装，一个U形固定架设置在支架上进行支撑，U形支架用于拆卸底部模具的卸载，也能用于调整盖板的底部模具的斜度。图 1道路交通情况与新建桥梁关系图（单位：cm）3.2双抱箍倒三角架支撑各抱箍由4个箍身组成，用20 mm钢板焊接从而形成箍【作者简介】李志强（1993），男，广东茂名人，助理工程师，从事高速公路及桥梁工程施工技术研究。墩柱抱箍支架法在高速公路盖梁施工中的应用Application of Pier Column Hoop Support Method in the Constructionof Expressway Cover Beam李志强（保利长大海外工程有限公司，广州 510620）LI Zhi-qiang(PolyChangdaOverseasEngineeringCo.Ltd.,Guangzhou510620,China)【摘要】根据某高速公路施工工程实践，介绍了墩柱抱箍支架法在该项目中的应用。确定了抱箍的施工方案，然后论述了抱箍墩身结构及倒三角架主梁结构形式，对盖梁抱箍的模板设计方式进行选择，重点阐述了采用抱箍倒三角形支架支撑在盖梁上的施工工艺。最终取得了良好的施工效果，证明了施工方法的可行性。【A b s t r a c t】Accordingtotheconstructionpracticeofahighway,thepaperintroducestheapplicationofthebracemethodofpiercolumninthisproject.The construction scheme of the hoop is determined,and then the structure of the hoop block and the structure of the main beam of theinverted tripod is discussed.The template design method of the cover beam hoop is selected,and the construction technology of using theinverted triangle bracket to support the cover beam is emphasized.Finally,good construction results are obtained and the feasibility of theconstructionmethodisproved.【关键词】高速公路；盖梁；墩柱抱箍支架；施工技术【K e y w o r d s】expressway;coverbeam;piercolumnhoopsupport;constructiontechnology【中图分类号】U445.4【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2023）06-0181-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.06.259Construction Technology工程施工技术181Construction&DesignForProject工程建设与设计身，箍身间用高强螺栓加强连接，增设加劲肋，提升抱箍的稳定性。各倒三角支撑架包含2根长度均为12 m的主梁，各自又由2根12号槽钢以对扣焊接的方法制作成型。3.3抱箍的结构分析3.3.1箍身的结构在墩柱上安装抱箍时，抱箍应与墩柱紧密贴合。由于方墩截面的特殊性，为了使其与墩柱紧固，在桥墩的凹陷部位采用厚20 mm、宽45 cm的钢板进行加固，并与桩身进行焊接固定，使其达到桥墩凹槽的长度。环箍的箍身为20 mm厚钢板，配有加强板。采用这种方法，在螺栓联结后施加外力，既便于与桩柱紧密黏结，又可提升抱箍的承载性能。3.3.2连接螺栓的计算方法正压和摩擦力的乘积等同于抱箍与桩身间的最大静摩阻，即：F=fN（1）式中，F为抱箍与墩柱间的最大静摩擦力，N；f为抱箍与桩身之间的静摩擦系数；N为抱箍与桥墩之间的正压力，Pa。正向力N和锚杆的预紧力是对平衡力，假定每列有n个螺栓，根据抱箍的构造形式，螺栓总量为4n，各螺栓的预紧力取F1，则抱环和桥墩之间的总正压为：N=4nF1（2）4模板设计方式选择4.1盖梁抱箍法施工模板设计4.1.1侧模与端模支撑侧模采用竹胶板，模板厚1.5 cm，侧模中下部各设2个16 mm的螺钉，上下2个螺钉间距60 cm，由山形卡将其与竖向带连接，纵向带采用2个48 mm的钢管，纵向带与侧模之间用4.5 cm6.5 cm的方形木条，外侧间距20 cm。该模具的设计和侧面模具一样。4.1.2底模支撑底模由特质定型钢模板组成，面模厚度85 mm，肋板高度10 cm。墩柱相交部位采用2个半圆形定型模板，两悬臂端各1块带三角形模板，两柱间为2块定型模板。于底模下部按0.45 m的间距依次布设长度为1.0 m的14a槽钢作为横梁。利用三角支架对盖梁悬出端底模做支撑处理，以维持稳定，架体平稳置于横梁上。4.1.3纵梁在横梁的底端使用了2条28b形的槽钢。纵梁之间用1根钢管进行紧固，纵向横梁下面是1个抱箍。纵梁墩柱跨中的承载力由支座顶托承受，在与墩柱相连的系梁上安装支座，此支座起辅助作用，无须另外计算承压应力。4.1.4抱箍采用2片厚度为20 mm的半圆弧型钢板，用M24高强度螺栓进行焊接，环圈高度为0.3 m。由于拱肋与桥墩之间的摩擦作用给上部结构带来了支撑反力，可作为主体支撑结构进行使用。于墩柱和抱箍间增设23 mm厚的橡胶垫圈，作用在于增加桥墩与抱箍的摩擦力，维持结构的稳定性，并有效保护桥墩混凝土1。4.1.5防护栏杆与工作平台在支模框架体系外部分别设有脚手架，用于支承工作平台，并与顶梁支承系统分开，脚手架由48 mm钢管架设，垂直相距0.5 m，横隔3个档位设1根横杆。4.2盖梁满堂支架模板设计1）侧模与端模及底模设计。侧、端、底模的设计与上面的抱箍法模板相同。2）纵梁。在横梁的底部，3个横桥向的48 mm的钢管被用作纵梁。纵向横梁与纵向横梁之间用一条钢管系杆构成。3）满堂支架。满堂支架的架设部位是C30钢筋混凝土系梁，其承载力能达到整个盖梁浇注时所需要的承载力。顶梁支承体系为全屋式支架，支架为48 mm3.5 mm的钢管，横桥纵向立柱间距0.6 m，纵桥纵向立柱间距0.45 m，全屋支架纵向上各有3个剪刀撑。横梁间距1.2 m，地面上0.15 m安装清扫杆，以增强支架的整体连接和稳定性。5墩柱抱箍支架法施工5.1抱箍吊装抱箍拼装成型并通过质量检验，同时墩身混凝土的实测强度达标后，可吊装抱箍。对称布设法兰，作业人员用电动扭矩扳手拧紧螺栓，提升紧固效果。于桥墩上抱箍下方设置醒目的标记作为参照基准，以便判断抱箍是否有下沉的迹象。于抱箍牛腿的千斤顶上设置2根工字钢，彼此间用对拉螺栓连接，避免倾覆，内侧配套钢管起到支撑的作用。在已经布设到位的工字钢上放一排10号工字钢，垂直36号工字钢布置，工字钢间距50 cm，并与36号工字钢绑扎牢固；10号工字钢上铺10 cm5 cm方木，间距40 cm，垂直10号工字钢，用铁丝将方木其固定在工字钢；盖梁底模放置在方木之上。1825.2预压抱箍安装后铺设盖梁底模板，进入预压环节。加载物采用沙袋，加载量取盖梁重量的1.3倍，根据加载量和单个沙袋的质量控制加载所需沙袋的数量。加载过程中，施工人员加强对抱箍的观察，针对抱箍表现出的异常状况采取处理措施。以抱箍下滑为例，用扳手拧紧抱箍对拉螺栓，直至抱箍维持稳定的状态为止，对拉螺杆上用油漆设置标记，作为抱箍安装的受力点。抱箍加压后通过在抱箍下方作标志，检查抱箍是否有下沉现象。预压完成后，方可进行盖梁钢筋施工2。5.3模板支架、底模的制作与安装钢抱箍侧半幅：盖梁模底为28b槽钢纵梁，在抱箍东面和西面各有一条纵梁，每条长度3.5 m，纵桥向用10 cm10 cm木枋，间距0.15 m铺设作横梁，在贴近立柱并在靠近立柱的地方放置一条横梁。柱顶凿毛结束且通过质量检验后，开始安装支架。严格按照从下到上的顺序进行，首先把抱环装好，利用吊装工具把纵梁抬起，然后用钢管和扣件把两边的槽钢固定住，最后把横梁和木方放置在纵梁顶端。满堂支架侧半幅：盖梁模底为满堂支架，横桥向立柱间距为0.6 m，纵桥向立柱间距为0.45 m，立柱最大2.7 m，支架采用48 mm3.5 mm的脚手式钢管，在纵向上设置一道剪刀撑。在钢管的顶部安装一个顶板，用于调整箱体的底模高度。横桥的上部是一对48 mm3.5 mm的钢管，在纵向纵桥上，用10 cm10 cm，间隔0.15 m的木方为横梁，将第一根和最后一根固定在靠近柱子的地方。5.4钢筋的制作、运输与安装钢筋严格按设计加工，在钢筋加工场对骨架片和箍筋半成品加工，用平车运至施工现场，用汽车吊起吊并在盖梁底模上安装成型。相邻钢筋接头位置错开并符合规范要求，钢筋与模板间用混凝土垫块固定，以确保混凝土保护层厚度，混凝土垫块根据钢筋保护层厚度预制。5.5安装侧模在梁柱安装验收通过后，应严格按照施工要求进行盖梁侧模的安装。5.6混凝土的浇筑及养护模板安装完成后，由现场监督人员对样板的平面位置、顶部高度、节点连接和稳定试验进行检验。混凝土采用泵车浇筑，并进行连续浇筑，每车混凝土浇筑间隔时间不宜超过1 h，并以分层浇筑为主，一次浇筑成型，每次浇筑高度不超过50 mm。使用插入式振子，以快速插拔方式进行振动，使其运动距离不大于其作用半径的1.5倍，与模板保持510 cm的间距，禁止用振动棒撞击模板、钢筋。振动棒在下层水泥中嵌入510 cm。5.7模板与支模架的拆除在盖梁混凝土压力达到3.0 MPa，且不会因为模具的拆卸而造成损伤时，将盖梁侧面的模板拆卸下来。在拆除模具时，可以用锤子轻敲板身，将其从水泥中分离出来，然后用吊车拆除，不能进行剧烈的冲击或强行扭转，将模板吊到指定的地方。当混凝土强度达到100%时，盖梁支模系统不能拆卸3。6支架法与抱箍法的对比分析如果使用满堂支架方法，则整个架子由柱子组成，每根柱子的高度为11 m，最大的柱子宽度是2.4 m；如果使用碗扣式脚手架，则每根柱子需要承受7 t左右压力，而且每一根柱子都要经过一定的预压。在考虑模板、支架和临时荷载的情况下，决定采用抱箍法施工，每一组抱箍的荷载G为100 t左右，n=Num（0.03G+1）=Num（0.03100+1）=Num（4）=4（Num为螺栓个数）。实际应用中，每列螺钉数量为4，抱箍的整体高度为450 mm。各支承装置由倒三角支承和2个抱环组成，总质量为1.4t。单个支架的安装需由4名员工耗费1 d时间即可，安装效率提高，安装所需的资金减少，无论在提高施工效率还是增加经济效益方面均有良好的应用效果。7结语综上所述，抱箍法施工便捷、对现场环境的适应能力强、工期短、投资少，综合应用效果优异。虽然其他支承系统同样具有抱箍法的优越性，但其他支承系统存在安装效率低、费用高、耗时长等缺点。所以，在施工中应大力推广采用抱箍施工技术。尤其对于方墩，采用抱箍施工也是一种较好的施工方式。【参考文献】1周巍.钢抱箍型钢托架在桥墩盖梁施工中的应用J.交通世界，2020（25）：128-129.2黄永建.方柱盖梁抱箍优化设计及应用J.工程建设与设计，2022（8）：126-128.3钱勇生.盖梁抱箍法在引江济淮菜巢线桥梁工程中的应用J.广东水利水电，2022（10）：93-97.【收稿日期】2023-04-02Construction Technology工程施工技术183