ST60塔式支撐架體系在鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋接線工程中的應(yīng)用

曾翔鴻

(武漢鋼鐵建工集團(tuán)有限責(zé)任公司　湖北　武漢：430081)

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ST60塔式支撐架體系在鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋接線工程中的應(yīng)用

曾翔鴻

(武漢鋼鐵建工集團(tuán)有限責(zé)任公司湖北武漢：430081)

摘要武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋漢陽接線工程是武漢市二環(huán)線的重要組成部分，支架是現(xiàn)澆砼箱梁施工的關(guān)鍵過程。ST60塔式支撐架體系作為國(guó)內(nèi)一種新型的施工工藝用于鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋漢陽接線工程，是對(duì)傳統(tǒng)支架的突破。相對(duì)于碗扣式滿堂支撐架體系，ST60塔式支撐架體系重點(diǎn)體現(xiàn)在施工簡(jiǎn)單、高效、安全、承載力大、成本低。介紹了ST60塔式支撐架體系的施工工藝、方案設(shè)計(jì)、塔架安裝及施工控制要點(diǎn)，總結(jié)了該體系的應(yīng)用特點(diǎn)，便于進(jìn)一步推廣使用。

關(guān)鍵詞ST60塔式支撐架體系；鸚鵡洲大橋；接線工程；施工應(yīng)用；對(duì)比分析

ST(shoring tower)60塔式支撐體系由歐洲引進(jìn)，因其立桿截面尺寸為60mm而得名。其架體構(gòu)件根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造，采用Q345低合金高強(qiáng)鋼，單肢承載力可達(dá)60kN以上，是一種先進(jìn)的支架支撐體系。該體系經(jīng)湖北省住建廳組織專家論證同意準(zhǔn)入應(yīng)用，而武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋漢陽接線工程則為該體系在湖北省內(nèi)市政工程的首次應(yīng)用。本文即以ST60塔式支撐體系在該工程標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)箱梁施工為例，對(duì)體系的應(yīng)用情況淺要分析如下。

1ST60塔式支撐體系簡(jiǎn)介

ST60塔式支撐體由塔式支撐架、木工字梁次分配梁(縱楞)及主分配梁(橫楞)組成。塔式支撐架由主框架、通用交叉拉桿、連接銷、銷釘、彈簧銷、調(diào)節(jié)托座、調(diào)節(jié)底座7大部分組成。各部分相關(guān)規(guī)格，單位及重量見表1。

主框架相關(guān)物理特性指標(biāo)見表2。

2應(yīng)用工程概況

武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋漢陽接線工程西起墨水湖北路東接武漢市鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋，主線高架橋跨馬滄湖。而 ST60塔式支撐體系應(yīng)用于馬滄湖高架項(xiàng)目部的三工區(qū)，即馬滄湖上下橋匝道區(qū)域主線及匝道橋支架施工(見圖1)。主線橋標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋面寬26m，底板寬17m，梁高2m，每跨長(zhǎng)30m，單箱三室；加寬段預(yù)應(yīng)力砼箱梁橋面最寬44m，最窄34m，底板最寬40m，最窄26m，梁高2m，每跨長(zhǎng)30m，單箱五至七室。腹板寬0.6m，頂板厚度為0.25m，底板厚度為0.22m，箱梁縱坡為1.546%、1%，雙向橫坡為1.5%。

圖1　標(biāo)準(zhǔn)段箱梁橫斷面圖

序號(hào)名稱樣圖規(guī)格(m)單位重量(kg)1主框架1.2×1.6片24.351.5×1.6片26.551.2×1.1片18.1981.5×1.1片20.1982通用交叉拉桿1.5×1.0套5.8641.25×1.0套5.2641.0×1.0套4.6643連接銷個(gè)0.74銷釘D10個(gè)0.055彈簧銷D3個(gè)0.016調(diào)節(jié)托座1.05套11.237調(diào)節(jié)底座1.05套9.309

表2　ST60塔式支撐體系主框架物理特性

3ST60塔架施工工藝

ST60塔架施工分為方案設(shè)計(jì)及評(píng)審；支架下地基處理、搭設(shè)及驗(yàn)收；達(dá)到條件后的拆除三大部分，具體施工工藝流程見圖2。

圖2　ST60塔架施工工藝

4ST60塔架方案設(shè)計(jì)

依據(jù)箱梁截面尺寸跨距及荷載分部情況、ST60塔架的技術(shù)參數(shù)、相關(guān)國(guó)家規(guī)范等，經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)出塔架平面布置圖如圖3所示。

圖3　ST60塔架平面布置圖

底板采用1.2m*1.5m(橫向1.5m，縱向1.2m)的塔架搭設(shè)，塔架沿箱梁縱向布置從墩柱開始依次為500mm，布置三榀塔架后，每1000mm布置一榀，具體布置圖見圖4。

圖4　塔架縱向布置圖

橫向以箱梁道路中心線對(duì)稱布置，首榀框架中心與箱梁中心線重合，布置間距為1500mm、1500mm、1000mm、1500mm。共計(jì)7榀獨(dú)立塔架和兩榀連體框架，具體布置見圖5。

圖5　塔架橫向布置圖

箱梁橫梁底部采用1.2m*1.0m(橫向1.0m，縱向1.2m)的塔架搭設(shè)，從墩柱邊500mm開始，依次布置間距為500mm、1000mm、1000mm，共計(jì)四榀，翼緣板采用連體框架，具體布置見圖6。

圖6　箱梁橫梁處塔架布置圖

5ST60塔架安裝

5.1拼裝前的準(zhǔn)備工作

(1)地基基礎(chǔ)的準(zhǔn)備

按照塔架設(shè)計(jì)方案中的地基處理方法對(duì)支架下地基進(jìn)行處理，并完成地基承載力試驗(yàn)和驗(yàn)收，地基承載力不小于140MPa，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(2)材料準(zhǔn)備

清點(diǎn)材料，確保用于支撐架搭設(shè)的各種材料數(shù)量足夠并已到現(xiàn)場(chǎng)。

(3)機(jī)具

拼裝施工時(shí)主要使用的工具為錘子與水平尺，另外還需要扳手用于加勁鋼管扣件的連接；獨(dú)立塔架就位需吊帶、吊環(huán)和25噸汽車吊。

(4)定位放線

由技術(shù)人員根據(jù)塔架設(shè)計(jì)方案，繪制平面圖，每跨需布置兩道橫向控制軸線及箱梁中心線，再由測(cè)量人員將控制軸線投測(cè)在已硬化的地基上，最后由技術(shù)人員指導(dǎo)，作業(yè)人員進(jìn)行彈線?？v橫線交點(diǎn)即為塔架支腿的中心點(diǎn)，塔架就位時(shí)塔架支腿的中心點(diǎn)需與縱橫彈線交接點(diǎn)重合。

5.2塔架施工方法

5.2.1人員組織

將施工人員分為三個(gè)組，分別為頂、底托拼裝組；塔架拼裝組、塔架吊裝就位組，每個(gè)組為4個(gè)人。根據(jù)拼裝進(jìn)度需求，可適當(dāng)增加每組別人員。

5.2.2拼裝

先由頂、底托拼裝組將頂、底托拼裝好待用；再由塔架拼裝組對(duì)塔架進(jìn)行拼裝，塔架拼裝采用水平拼裝，先將木方置于地上，兩人將主框架墊于木方上，另外兩人根據(jù)所需尺寸先下后上的順序安裝交叉拉桿，交叉拉桿通過主框架上的鎖銷與主框架連接，再進(jìn)行下底層框架水平交叉拉桿安裝，拉桿安裝完成后，首節(jié)主框架即拼裝完成。接下來為主框架接長(zhǎng)工作，在主框架上端插入連接銷，打入銷釘和彈簧銷，主框架就完成接長(zhǎng)連接工作。主框架與主框架之間連接完成后，按照首節(jié)主框架交叉拉桿的拼裝方法進(jìn)行交叉拉桿安裝，如此交替反復(fù)安裝，直至整榀獨(dú)立塔架拼裝完成。最后將已拼裝好的頂、底托穿入主框架柱上，并用14#鐵絲臨時(shí)固定，頂?shù)淄猩斐鲩L(zhǎng)度根據(jù)塔架高度和箱梁高程確定，最大伸出長(zhǎng)度不超過500mm，超過部分需進(jìn)行加固處理；整個(gè)塔架的拼裝即完成。

獨(dú)立塔架拼裝完成后即可進(jìn)行吊裝就位作業(yè)。在拼裝作業(yè)過程中，主框架上的鎖扣必須保持一致向上，確保水平向的交叉拉桿落在兩片主框架上。

5.2.3吊裝就位

吊裝前，需由項(xiàng)目部質(zhì)檢員對(duì)單獨(dú)塔架拼裝進(jìn)行驗(yàn)收，合格后方可吊裝。塔架吊裝就位采用1臺(tái)25噸汽車吊，吊具為吊帶和5噸吊環(huán)(根據(jù)塔架整體重量確定)，塔架頂端設(shè)兩個(gè)吊點(diǎn)，斜角對(duì)稱布置。吊裝就位順序縱向?yàn)閺囊粋?cè)橋墩處向另一側(cè)橋墩方向施工，橫向?yàn)橄淞褐行木€向兩側(cè)。

5.2.4塔架的整體加固

獨(dú)立塔架需采用Φ48×3.5鋼管進(jìn)行加勁，使之成為一個(gè)整體。水平加勁管需在底部和頂部各設(shè)置一道，中間每4.8米設(shè)置一道，將所有塔架橫縱連接成整體。同時(shí)在整個(gè)架體的外圍四周設(shè)置閉合剪刀撐，剪刀撐需上到頂，下到底，剪刀撐與水平面的夾角為45°～60°。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求頂?shù)淄猩斐鲩L(zhǎng)度不宜超過500mm，如果超過500mm，但不得超過700mm,同時(shí)需采用Φ48×3.5鋼管進(jìn)行加勁。

5.2.5塔架拆除及倒運(yùn)

(1)拆除條件

塔架拆除前需制定拆除方案，經(jīng)審批后方可組織實(shí)施。箱梁現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度、彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的90%，預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿施工完畢，壓漿所用水泥漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢人員的檢查驗(yàn)證并經(jīng)過監(jiān)理批準(zhǔn)，方可進(jìn)行塔架拆除。

(2)拆除順序

先松頂托，再將塔架上的模板、木工字梁、托架、槽鋼依次拆除，接著將整個(gè)架體的縱、橫向水平連桿，塔架四周的剪刀撐拆除，使之成為獨(dú)立的塔架，最后降低獨(dú)立塔架底托高度，采用液壓手動(dòng)叉車將獨(dú)立的塔架倒運(yùn)至下個(gè)作業(yè)面。

采用釘錘敲或短鋼管扭松頂托，使梁底模板與梁體混凝土自然分離，松頂托是先從跨中開始，再往兩端依次進(jìn)行見圖7。

圖7　塔架拆除示意圖

松頂托后，使頂托與已有砼面形成200mm～300mm操作面。完成塔架上的模板、木工字梁、托架拆除工作后，從箱梁兩側(cè)或一段開始進(jìn)行倒運(yùn)獨(dú)立塔架。

無需周轉(zhuǎn)使用的塔架，采用液壓手動(dòng)叉車倒運(yùn)至箱梁翼緣板外后，采用25噸汽車吊配合，垂直或水平進(jìn)行構(gòu)件拆解。

垂直拆解時(shí)，先利用吊帶在塔架頂端對(duì)稱角設(shè)置吊點(diǎn)，然后將頂端塔節(jié)的銷釘和彈簧銷拆除，利用汽車吊吊至地面，依次從上向下拆除，單片塔體在地面進(jìn)行構(gòu)件拆解。

水平拆解時(shí)依次拆除每節(jié)段連接銷后，按塔架拼裝的逆順序進(jìn)行拆解，并將拆出的各部件歸堆碼放。

6ST60塔架檢查驗(yàn)收

ST60塔架安裝檢查應(yīng)執(zhí)行湖北省于2015年1月1日頒布實(shí)施的《ST60塔式支撐腳手架施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求，驗(yàn)收可比照國(guó)家現(xiàn)行的門式塔架驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，具體驗(yàn)收要求可參照表3。

表3　塔架搭設(shè)技術(shù)要求、允許偏差及檢驗(yàn)表

7ST60塔架施工控制要點(diǎn)

(1)支架下地基處理需根據(jù)支撐架單肢承載力60kN，不同的地質(zhì)情況進(jìn)行驗(yàn)算，形成處理方案。

(2)塔架平面位置必須準(zhǔn)確，縱橫方向排列整齊。

(3)主框架各連接點(diǎn)的銷釘與彈簧銷必須安裝到位，吊裝前，頂、底托必須與主框架固定。

(4)塔架吊裝時(shí)，吊車作業(yè)范圍內(nèi)嚴(yán)禁人員穿行或停留。

(5)每座塔架的底部水平拉桿安裝完后，用水平尺檢查平整度，通過調(diào)節(jié)底座調(diào)節(jié)桿的螺母，使兩個(gè)方向水平尺的氣泡都居中，從而保證每個(gè)塔架在豎向保持垂直。

(6)塔架搭設(shè)及加固完畢后，需對(duì)塔架進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收不合格需整改后重新驗(yàn)收，嚴(yán)禁未經(jīng)驗(yàn)收進(jìn)行下一道工序施工。

8ST60塔架與傳統(tǒng)碗扣架對(duì)比分析

8.1施工性能的對(duì)比分析

武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋漢陽接線工程箱梁支架體系施工中，ST60塔式支撐體系和傳統(tǒng)的碗扣式滿堂支撐架分別在不同的箱梁段進(jìn)行了采用。這里，按照支架搭設(shè)空間相同體積，對(duì)比箱梁塔式支撐體系與使用碗扣式滿堂支撐架，作出如下分析，見表4。

表4　施工性能對(duì)比分析

ST60塔架主框架有一道斜桿與小橫桿，形成穩(wěn)固的三角形結(jié)構(gòu)，并且便于施工中攀爬，材質(zhì)、外觀、單肢承載力都比碗扣式塔架要好。

8.2施工組織對(duì)比分析

按30m一跨組織施工，從零件拼裝成整個(gè)架體，傳統(tǒng)碗扣式支撐架與ST60塔式支撐架的施工組織對(duì)比見表5。

表5　施工組織對(duì)比分析

ST60塔式支撐架所用的人工量?jī)H為碗扣式滿堂支撐架的50%。ST60塔式支撐架相比碗扣式滿堂支撐架每周轉(zhuǎn)使用一次便節(jié)省一次安拆，反復(fù)周轉(zhuǎn)使用所節(jié)省的人工、費(fèi)用、時(shí)間不言而喻，并且整體倒運(yùn)大大減小了小構(gòu)件的遺失。

8.3施工成本的對(duì)比分析

按每1立方米搭設(shè)體積分別計(jì)算兩種支撐體系施工成本，對(duì)比見表6。

表6　施工成本對(duì)比(單位：元)

從表6中可以看出，ST60塔式支撐架體系在成本控制上具有一定優(yōu)勢(shì)；且隨著施工租賃時(shí)間的增長(zhǎng)，ST60塔式支撐架體系成本優(yōu)勢(shì)更加明顯。

通過 ST60塔式支撐架體系與碗扣式鋼管支撐體系對(duì)比分析，可以得出如下結(jié)論：

(1)ST60塔式支撐體系塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制造精度高，質(zhì)量可靠，與碗扣式支撐體系相比，用鋼量??；

(2)ST60塔式支撐架體系剛度大、搭設(shè)簡(jiǎn)單、拆除方便、搭設(shè)效果美觀，符合安全文明施工要求，很好地解決了碗扣式支撐體系構(gòu)件多、施工人員多、高處作業(yè)多的弊端；

(3)ST60塔式支撐架采用人機(jī)械配合安拆，施工速度快，效率高，安全性好，大大縮短了施工周期，節(jié)約了安拆成本；

(4)ST60塔式支撐架體系需使用扣件少，且在施工過程中采用整體式周轉(zhuǎn)倒運(yùn)，扣件不易丟失損壞，材料損耗小；

(5)ST60塔式支撐架體系與碗扣式鋼管支撐體系相比具有明顯的成本節(jié)約優(yōu)勢(shì)，并且其周轉(zhuǎn)的周期越長(zhǎng)，成本節(jié)約的優(yōu)勢(shì)更明顯，長(zhǎng)期使用經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。

9結(jié)束語

ST60塔式支撐架體系符合國(guó)家低碳、環(huán)保、綠色建造的精神，通過該體系在武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋漢陽接線工程的成功運(yùn)用，對(duì)ST60塔式支撐架施工流程、優(yōu)點(diǎn)有了具體的認(rèn)識(shí)，為箱梁施工提供了更好的施工支撐體系，為以后成功運(yùn)用ST60塔式支撐架提供了施工經(jīng)驗(yàn)，并且為 ST60塔架的推廣應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯：李文英)

The Application of ST 60 Tower Bracing Frame

in the Bridge Connection of Yingwuzhou Yangtze Bridge

ZENG Xianghong

(Wuhan Industrial Construction Group Co. LTD of WISCO, Wuhan 430081, Hubei)

Abstract:The bridge connection of Wuhan Yingwuzhou Yangtze Bridge in Hanyang is an essential part of the 2nd Ring of the city. Being a critical process of cast-in-site concrete box girder construction, ST 60 tower bracing frame is a breakthrough of traditional bracing frame. Compared with the bowl-buckle full-framing bracing frame, ST 60 tower bracing frame is easy to operate, efficient and safe with great loading capacity and low cost. By analyzing the application of ST 60 tower bracing frame and making a comparative analysis with traditional bracing frame, the paper aims at summarizing its characteristics in practice so as to promote its further application.

Key words:ST 60 tower bracing frame; Yingwuzhou Yangtze Bridge; bridge connection； construction application; comparative analysis

作者簡(jiǎn)介：曾翔鴻(1977～)，男，工程師.E-mail： 997192773@qq.com

收稿日期：2015-10-20修回日期：2015-10-30

中圖分類號(hào)：U445.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-3524(2015)04-0021-05