鋼管立柱與牛腿在現(xiàn)澆箱梁過渡墩支架中的應(yīng)用對比

韓勝

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550008）

現(xiàn)澆箱梁支架的豎向主承重結(jié)構(gòu)通常有墩身預(yù)埋牛腿、靠墩體搭設(shè)螺旋式鋼管立柱等結(jié)構(gòu)形式，它們都具有安全可靠、技術(shù)成熟的特點(diǎn)，但在工程實(shí)操過程中，它們的工藝要求和經(jīng)濟(jì)效益又有所不同，本文論述、分析了現(xiàn)澆箱梁過渡墩對于這兩種不同結(jié)構(gòu)形式選擇的利弊。

一、鋼管立柱、牛腿在現(xiàn)澆箱梁支架中的應(yīng)用

（一）工程概況

滴水巖特大橋左右幅全長分別為989m、1031m?？卓绮贾脼椋鹤蠓?m×40m預(yù)應(yīng)力T梁+40m+55m+40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)現(xiàn)澆箱梁+12m×40m預(yù)應(yīng)力T梁，右幅9m×40m預(yù)應(yīng)力T梁+40m+55m+40m預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁+13m×40m預(yù)應(yīng)力T梁。本文結(jié)合滴水巖特大橋左右幅9號墩和12號墩分析論述，其中9號墩采用螺旋式鋼管立柱作現(xiàn)澆支架支撐，12號墩采用牛腿作為現(xiàn)澆支架支撐。相鄰10號、11號主墩墩高45m，第11跨上跨頂鄭大道，跨徑55m，頂鄭大道為雙向六車道的城市快速干道。

（二）豎向力支承的鋼管立柱和牛腿施工

鋼管立柱施工：滴水巖特大橋左右幅9號墩利用承臺頂面作為立柱支承基礎(chǔ)，承臺頂面安裝120cm×120cm，厚2cm鋼板作為立柱支墊，支墊鋼板需通過預(yù)留孔向承臺打入膨脹螺絲固定，并焊接鋼管柱腳與承臺鋼板，環(huán)立柱墩腳四周加焊1cm厚直角等腰20cm三角形鋼板，加強(qiáng)鋼管立柱穩(wěn)定性。每個(gè)過渡墩各設(shè)單排4根外徑為φ1020mm的鋼管立柱，鋼管立柱與過渡墩之間以φ25精軋螺紋穿過墩身預(yù)埋孔，一端鎖定鋼管立柱上的I20工字鋼連接構(gòu)件，另一端對穿墩身后用螺栓固定于墩身混凝土墻面。鋼管立柱在高度方面按6m層高設(shè)置水平面、縱立面和橫立面剪刀撐，剪刀撐與立柱以抱箍連接。鋼管立柱安裝完畢后，用Φ20鋼繩設(shè)置橫橋向抗傾覆浪風(fēng)繩，增加鋼管立柱橫向穩(wěn)定性，浪風(fēng)繩地錨用Φ32圓鋼注漿錨固于中風(fēng)化巖層1m以上深度。

牛腿施工：滴水巖特大橋左右幅10號、11號和12號墩預(yù)先于墩柱外壁預(yù)埋牛腿鍵盒及φ32精軋螺紋鋼筋孔道，預(yù)埋鍵盒時(shí),先按照設(shè)計(jì)平面位置及標(biāo)高利用墩身鋼筋將鍵盒焊死固定，避免預(yù)埋鍵盒在混凝土澆筑過程中發(fā)生位移或變形。根據(jù)支架設(shè)計(jì)方案，該現(xiàn)澆支架體系采用的是裝配式斜腳牛腿，牛腿吊裝就位后，用φ32精軋螺紋鋼筋對穿墩柱，并預(yù)加65kN水平力對拉后錨固鎖定，鍵盒與牛腿之間的空隙用薄鋼板墊實(shí)。

（三）支承橋跨荷載的貝雷梁安裝

滴水巖特大橋采用5610附著式塔吊配合75T汽車吊作為貝雷梁起吊工具，根據(jù)塔吊設(shè)計(jì)安裝參數(shù)，單臺塔吊在28m～10m臂長時(shí)，可起重重量為3.3T～6T，第11跨橋梁單跨單層貝雷梁長28m，重2.8T，可在協(xié)調(diào)控制好兩臺塔吊起吊節(jié)奏的同時(shí)，起吊單榀整片貝雷梁。貝雷梁按各橋跨實(shí)測凈跨徑值控制拼裝長度，并預(yù)先在地面組裝，組裝完成后用塔吊從兩端整體吊到支承橫梁上，吊裝時(shí)兩個(gè)起吊點(diǎn)等距離分布，保持吊裝過程中貝雷梁平衡，避免吊裝過程對貝雷梁梁體產(chǎn)生扭曲應(yīng)力。由于主跨55m承重梁采用雙層貝雷梁設(shè)計(jì)，因此在將每跨第一排貝雷梁吊到支承橫梁上時(shí)，要先用[10槽鋼從貝雷梁上層弦桿位置將貝雷梁斜向臨時(shí)固定在支承橫梁或牛腿上，再用角鋼與承重橫梁焊接，將貝雷梁臨時(shí)鎖定（嚴(yán)禁焊接貝雷梁）。吊裝第二排貝雷梁也按相同方法施工，再安裝貝雷梁橫向支承架將相鄰兩排貝雷梁橫向連接。縱向貝雷主梁的水平偏差應(yīng)≤10mm，全架長的水平偏差不大于50mm，分配梁采用I20a工字鋼，縱橋向間距70cm并排布于貝雷梁節(jié)點(diǎn)位置。

二、兩種支撐結(jié)構(gòu)的施工效益對比

（一）設(shè)備、材料、人工成本對比

由于墩柱高度為45m，起吊高度較高，因此拼裝鋼管立柱做過渡墩現(xiàn)澆箱梁支架需要用到1臺75T吊車作為立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的拼裝主吊機(jī)，再用1臺25T汽車吊配合轉(zhuǎn)運(yùn)。根據(jù)設(shè)計(jì)，單幅橋的單墩立柱需要用到鋼管立柱φ1020、I20工字鋼、φ32精軋螺紋鋼筋、120mm×120mm×20mm鋼板；牛腿支架施工時(shí)，需使用1臺25T吊車配合吊裝，材料方面，需自購牛腿、油泵車、100T穿心千斤頂、牛腿預(yù)埋盒、φ25鋼筋、φ48x35鋼管、φ32精軋螺紋鋼筋。鋼管立柱施工時(shí)，設(shè)備、材料及人工費(fèi)合計(jì)：359854.64元+51661.87元=411516.51元；牛腿施工時(shí)，設(shè)備、材料及人工費(fèi)合計(jì)：52882.27元+20148元=73030.27元；采用鋼管立柱施工比采用牛腿施工成本費(fèi)高出338486.24元。

（二）搭設(shè)速度對比

鋼管立柱施工時(shí)，要先用1臺25T吊車安裝底立柱并調(diào)整豎直，再依次往上安裝鋼管立柱，鋼管立柱單排安裝達(dá)到一定高度則需立即采用工字鋼橫向加固連接，確保鋼管立柱架體的穩(wěn)定。根據(jù)現(xiàn)場施工統(tǒng)計(jì)：前30m高度范圍的鋼管立柱吊裝需2天，最頂層鋼管立柱吊裝時(shí)則需要使用75T吊車吊裝，其吊裝噸位方能確保鋼管立柱安裝過程安全，頂層鋼管立柱吊裝需要1天。從上往下依次拆除架體，頂層鋼管立柱拆除需使用1臺75T吊車占用1天，使用1臺25T吊車，拆除中底層鋼管立柱需占用1天，鋼管立柱安裝及拆除總共需要5天。牛腿施工時(shí)，吊裝需1臺25T吊車，5組牛腿安裝需要2天，牛腿安裝完成后需使用配套穿心千斤頂對精軋螺紋鋼進(jìn)行張拉，從張拉到結(jié)束需要2天，牛腿拆除時(shí)需使用配套穿心千斤頂先對牛腿的精軋螺紋卸力松退，再使用千斤頂或者吊車配合頂拉出預(yù)埋鍵盒并吊卸到地面，在牛腿頂拉出預(yù)埋鍵盒瞬間牛腿晃動(dòng)大，容易發(fā)生高空墜落等情況對拆除人員人身安全造成傷害，拆除風(fēng)險(xiǎn)高，牛腿拆除完成后則需要使用吊車或?qū)Ｓ眯揎椉艿跞?，預(yù)埋鍵盒填補(bǔ)及墩柱修飾，5組牛腿拆除及墩柱填補(bǔ)修飾需要3天，則采用牛腿施工共需7天；采用鋼管立柱施工比牛腿施工節(jié)約2天工期。

（三）總體經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

總體而言，經(jīng)過兩種不同形式支撐的施工成本、搭設(shè)工期對比，采用鋼管立柱施工的成本高但工期較短；采用牛腿施工的成本較低但工期較長。從施工安全性而言，兩者都涉及到高空作業(yè)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不僅要做好崗前安全教育培訓(xùn)工作，更要嚴(yán)格監(jiān)督現(xiàn)場施工的過程安全。對于較高的鋼管立柱安裝和拆除而言，施工方案設(shè)計(jì)和控制的重心除了要保證其滿足支架的整體承載能力及穩(wěn)定性要求，還要做好高空吊裝的計(jì)算分析與控制，確保在起吊機(jī)具與起吊高度、起吊荷載相匹配的基礎(chǔ)上留足吊裝規(guī)范要求的安全系數(shù)。對于牛腿施工而言，需要充分考慮牛腿鍵盒安裝對墩柱受力鋼筋的影響，在施工方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)做好相應(yīng)的避讓和保護(hù)，方便牛腿施工完成后對受力主筋的焊接和修復(fù)；另一方面，牛腿施工的安全隱患還在于其吊裝、張拉鎖定和卸載拆除過程，施工方案設(shè)計(jì)中要對施工操作平臺和人員的安全保護(hù)措施進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，同時(shí)在施工過程加強(qiáng)現(xiàn)場管控，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)安全管理制度，以確保施工過程安全。

三、結(jié)語

鋼管立柱安裝及拆除工期較短，施工安全風(fēng)險(xiǎn)可控，但由于單位鋼材用量較大，導(dǎo)致其施工成本較高，因此鋼管立柱更適用于墩柱較矮的支架施工。牛腿支架施工人工成本較高，安裝及拆除工期較長，牛腿拆除后對施工操作平臺的拆除過程風(fēng)險(xiǎn)也較高，但對于高墩施工而言，在嚴(yán)格管控好質(zhì)量安全的前提下，其經(jīng)濟(jì)性更為明顯。