液體碼頭閥室平臺(tái)鋼抱箍支撐施工技術(shù)

湖南天鷹建設(shè)有限公司，湖南 常德 415000

1 工程概況

案例工程為中石化武漢分公司80萬(wàn)t/年乙烯工程液體碼頭主體工程，閥室平臺(tái)下面φ1000mm立柱共12根，有4個(gè)排架，每排3根。基礎(chǔ)采用12根直徑為1m的鉆孔灌注樁；閥室平臺(tái)的尺寸為20m×15m×2m，閥室平臺(tái)施工時(shí)正值長(zhǎng)江豐水期，平臺(tái)下方地面已被江水淹沒(méi)。

2 承力支撐方案的選擇

項(xiàng)目部針對(duì)此階段情況，初步選用了3種方案進(jìn)行比較。

（1）滿堂支架法。該方法在工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，支架的搬運(yùn)和搭拆、砂袋的預(yù)壓等施工工序均可人工完成，無(wú)須大型設(shè)備。但是支架搭設(shè)及預(yù)壓周期較長(zhǎng)，支架的不均勻沉降會(huì)影響平臺(tái)底部線形，不利于加快工程進(jìn)度和提高工程質(zhì)量，并且對(duì)地基承載力要求較高。

（2）立柱穿孔式支架法。此方法是在立柱的適當(dāng)位置預(yù)留孔洞，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后穿入型鋼作為支撐點(diǎn)，然后在其上安裝工字鋼托梁，搭設(shè)枕木形成底模平臺(tái)。此方法擺脫了支架法對(duì)橋下軟弱地基的不適，且不需要進(jìn)行堆載預(yù)壓，并能加快施工進(jìn)度，但施工完成后需對(duì)柱子上的預(yù)留孔洞進(jìn)行修補(bǔ)，影響了柱子混凝土的外觀。

（3）鋼抱箍法。該技術(shù)不受地基條件的影響，施工工序比較簡(jiǎn)單；鋼抱箍、型鋼等材料可以重復(fù)利用，節(jié)省了成本；平臺(tái)施工完后，松動(dòng)抱箍螺栓使抱箍下降10～20cm，然后拆除模板；施工不受墩柱高度的影響，且能保證立柱的外觀質(zhì)量。

以上3種方案，經(jīng)過(guò)綜合比較與論證，最終確定采用鋼抱箍法作為閥室平臺(tái)底部承力支撐的方案。

3 鋼抱箍方案的設(shè)計(jì)

3.1 鋼抱箍的平面布置

用規(guī)格為10cm×10cm的方木夾樁作為夾樁抱箍的支撐，在抱箍牛腿上每邊擺放1根I36a的工字鋼作為主梁，然后在主梁上與其垂直的方向鋪設(shè)[20a槽鋼作為次梁，次梁上方再鋪設(shè)規(guī)格為10cm×10cm的方木作為底模板支撐，底模采用鋼模板或木質(zhì)膠合板。[20a槽鋼間距為60cm，方木間距為20cm。鋼抱箍效果如圖1所示，鋼抱箍布置平面圖如圖2所示。

圖1 鋼抱箍效果圖

圖2 鋼抱箍布置平面圖

3.2 主梁、次梁及鋼抱箍的受力計(jì)算

閥室平臺(tái)混凝土分兩次澆筑，第一次澆筑0.5m，7d后再澆筑余下的1.5m，因此主梁、次梁及鋼抱箍受力計(jì)算時(shí)高度取值為0.5m。

（1）主梁的計(jì)算。I36a的工字鋼相關(guān)參數(shù)：彎曲截面系數(shù)Wx=875cm3，截面面積A=76.3cm2，慣性矩Ix=15760cm4。

荷載q：

式中：B為縱向跨度，m；H為第一次澆筑高度，m；γ為鋼筋混凝土重度，kN/m。

最大彎矩Mmax：

式中：r為可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.2；q為荷載，kN/m；l為橫向跨度，m。

最大剪力Qmax：

應(yīng)力驗(yàn)算：

抗剪驗(yàn)算：

撓度驗(yàn)算：

式中：E為工字鋼彈性模量；I為I36a工字鋼慣性矩。

通過(guò)驗(yàn)算主梁受力滿足要求。

（2）次梁的計(jì)算。[20a的槽鋼相關(guān)參數(shù)：彎曲截面系數(shù)Wx=178cm3，截面面積A=28.8cm2，慣性矩Ix=1780.4cm4。

荷載q：

最大彎矩Mmax：

最大剪力Qmax：

每米鋪設(shè)1.67根[20a的槽鋼，即間距為60cm。

應(yīng)力驗(yàn)算：

抗剪驗(yàn)算：

撓度驗(yàn)算：

通過(guò)驗(yàn)算次梁受力滿足要求。

（3）鋼抱箍的計(jì)算。鋼抱箍承重荷載為G，安裝時(shí)螺栓的緊固力為W，則

式中：μ為摩擦系數(shù)，取0.3。

鋼抱箍對(duì)墩柱混凝土的壓力：

式中：[σ]為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度，C30混凝土取20.1MPa；A為接觸面積，鋼抱箍高度為40cm，立柱直徑為1m，故A=3.14×1×0.4=1.256m2。

使用8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓，螺栓直徑為24mm，螺栓設(shè)計(jì)拉力：

式中：Ae為螺栓有效面積；fbt為8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓抗拉強(qiáng)度容許值，為640MPa；Ae×fbt為高強(qiáng)螺栓的預(yù)拉力值，經(jīng)《簡(jiǎn)明施工計(jì)算手冊(cè)》查得8.8級(jí)直徑為24mm的高強(qiáng)螺栓的設(shè)計(jì)預(yù)拉應(yīng)力值為155kN。

則需要螺栓數(shù)量：

式中：k為安全系數(shù)，取2.0。

通過(guò)計(jì)算，每個(gè)鋼抱箍至少要上18個(gè)高強(qiáng)螺栓，施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼抱箍每個(gè)可上24個(gè)螺栓，安全起見(jiàn)，施工時(shí)將鋼抱箍的螺栓全部上滿。

3.3 臨時(shí)棧橋的搭設(shè)

平臺(tái)施工前從江邊的地面處搭設(shè)一道棧橋至閥室平臺(tái)上方作為臨時(shí)施工便道，供人員行走和材料運(yùn)輸，便道寬2m，采用輪扣式滿堂支架搭設(shè)。棧橋搭設(shè)前首先進(jìn)行地基處理，然后鋪一層磚渣提高地面的抗壓強(qiáng)度，接著鋪礦渣整平夯實(shí)，最后擺放規(guī)格為5cm×20cm的木板分散地基應(yīng)力。支架布設(shè)規(guī)格為90cm×90cm，橫桿垂直方向間距為1.2m，并設(shè)置掃地桿和縱橫向剪刀撐，增強(qiáng)支架的穩(wěn)定性。支架搭設(shè)完成后在上方滿鋪木板，并將其與支架用鐵絲綁扎牢固，同時(shí)在棧橋兩側(cè)設(shè)置欄桿和安全網(wǎng)。

3.4 拆除的底模

拆除底模支撐系統(tǒng)時(shí)，首先在閥室平臺(tái)上部的兩端各安置1個(gè)手拉葫蘆，手拉葫蘆的頂端掛在預(yù)埋的Φ25mm的鋼筋上，底部各吊1根[25的槽鋼，槽鋼垂直于主梁I36a工字鋼，將兩根主梁支撐起；然后慢慢地逐個(gè)松動(dòng)抱箍的高強(qiáng)螺栓，使抱箍下降一定的高度，為拆除工字鋼和木方留出空間，再將高強(qiáng)螺栓緊固至一定的程度，保證抱箍至少能承受工字鋼和木方的自重；最后將底模、木方、槽鋼和工字鋼依次取出。手拉葫蘆布置如圖3所示。

圖3 手拉葫蘆布置圖

4 結(jié)束語(yǔ)

目前鋼抱箍在工程建設(shè)中應(yīng)用較為普遍，且位置準(zhǔn)確、安拆方便、機(jī)動(dòng)靈活，能夠節(jié)約施工成本。與支架相比，使用鋼抱箍能夠顯著縮短工期，且施工中不會(huì)出現(xiàn)由于混凝土澆筑振搗所引起的卡箍下移和拖架彎曲變形等問(wèn)題，解決了支架在施工時(shí)因自重而引起的地基沉陷、底板變形等問(wèn)題。另外，與立柱穿孔式蓋梁支架相比，鋼抱箍減少了對(duì)柱身混凝土的局部損壞和柱子主筋的錯(cuò)位彎曲。因此，鋼抱箍的應(yīng)用能顯著解決施工中的許多問(wèn)題，意義較大。