H 型雙排抗滑樁支模架施工工藝及要點研究

田小將

（中鐵二十二局集團(tuán)第五工程有限公司，重慶 400042）

1 案例工程概況

1.1 工程區(qū)位簡介

本文所選案例工程為ZJY 片區(qū)道路橋梁支擋工程項目，施工道路共三條，分別為一支路延伸段、長壩嘴一號路A 段與長壩嘴一號路B 段。一支路延伸段全長0.358 公里；長壩嘴一號路A 段全長0.313 公里；周家?guī)r小學(xué)長壩嘴一號路B段全長0.335 公里。詳細(xì)區(qū)位圖如圖1 所示。

圖1 案例ZJY 片區(qū)項目區(qū)位圖

如圖1 中本次設(shè)計道路中的邊坡段采用H 型斜撐式雙排抗滑樁工藝進(jìn)行治理，治理邊坡長度101.60m，前排樁縞號H1-1→H29-1, 后排樁編號為H1-2→H29-2 共計58 根樁，均為圓形旋挖樁，鉆孔直徑均為2.50m，前排樁、后排樁 橫向中心間距均為3.50m，前排樁、后排樁縱向中心間距均為8.00m，前排樁樁頂標(biāo)高低于后排樁樁頂標(biāo)高5.81 米，后排樁樁長29.50m→36.00m。后排樁樁頂標(biāo)高204.00m→213.50m，前排樁樁頂標(biāo)高198.19m→207.69m。

1.2 施工區(qū)地質(zhì)情況及巖土分布

案例工程ZJY 片區(qū)位于川東南弧形構(gòu)造帶華瑩山帚狀褶皺構(gòu)造束東南部，北碚向斜南東翼，無區(qū)域性斷層通過，巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層傾向280～305°，傾角24～30°，優(yōu)勢產(chǎn)狀290°∠28°。該片區(qū)內(nèi)出露的地層由上而下依次可分為第四系全新統(tǒng)填土層(Q4ml)、粉質(zhì)粘土（Q4el+dl）和侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)沉積巖層。表層以雜填土為主，主要為粘性土、砂、泥巖塊石及磚、砼塊等建筑垃圾以及膠袋、塑料、布、木塊等各類生活垃圾組成厚度約14.5～16.4m，分布于場區(qū)中部。沿線基巖埋深0.0～45.5m，基巖面傾角5～20°為主，總體與原始地貌一致，局部基巖面傾角較大＞30°，相對高差約25m 左右，巖土界面總體起伏較大。場地基巖強(qiáng)風(fēng)化帶一般厚度0.50～3.50m，巖體破碎，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖芯成塊狀，巖質(zhì)軟，手可捏碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

1.3 工藝難點

在所選工程案例段的H 型雙排抗滑樁支模架施工工藝如圖2 所示。

圖2 H 型雙排抗滑樁支模架施工工藝示意圖

該工程項目工藝難點有四：第一，H 型樁地面部分施工方式：因L1、L2、L3 梁寬度不一致，縱向空間上重合。L1、L2 梁支撐無法從地面搭設(shè)至梁底，若接樁一次到頂，支撐架抗傾覆無法滿足；第二，工藝各環(huán)節(jié)的銜接，如場地平整硬化、L1～3 梁頂接樁澆筑和擋土墻及冠梁間澆筑的銜接難度較高；第三，關(guān)于模板制作：為了保證H 型抗滑樁地面部分整體施工進(jìn)度，地面接樁部分為定型鋼模，并提前由專業(yè)廠家制作完成到場，支模架采用扣件式腳手架。其余為木模，在場地平整過程中，現(xiàn)場同步進(jìn)行制作。從而保證模板制作不耽誤關(guān)模、模板加固和混凝土澆筑；第四，由于案例工程段在樁位密集的受限空間施工多道斜梁，這就對施工現(xiàn)場人員技能達(dá)標(biāo)、安全風(fēng)險管控得力、技術(shù)保障可控、物資供應(yīng)及時、操作平臺及架體牢靠等提出了更高的要求。

2 H 型雙排抗滑樁支模架工藝簡述

2.1 工藝流程

H 型雙排抗滑樁支模架工藝流程情況如圖3 所示。

圖3 H 型雙排抗滑樁支模架工藝流程圖

2.2 重要環(huán)節(jié)工藝方法簡述

由圖3 可知，H 型雙排抗滑樁支模架工藝可分為五大重要環(huán)節(jié)，分別為：

2.2.1 墊層環(huán)節(jié)

墊層環(huán)節(jié)首先是對H 型抗滑樁施工場地進(jìn)行人工平整夯實，多采用立式手扶沖擊機(jī)進(jìn)行，平整夯實范圍為抗滑樁前樁、后樁以及擋土板的外邊緣145cm 內(nèi)；其次平整夯實后用C20 混凝土進(jìn)行125cm 寬度范圍、15cm 厚度的墊層澆筑，為L1～L3 抗滑樁接樁以及斜梁腳手架的搭設(shè)提供夯實的基礎(chǔ)。

2.2.2 接樁、斜梁支撐架環(huán)節(jié)

本案例施工段H 型雙排抗滑樁支模架工藝采用的是扣件式鋼管腳手架模板支撐體系。其主要原因為：L1、L2、L3 梁在縱向空間上重合，L1、L2 梁中間支撐鋼管無法從地面搭設(shè)。否則L1 梁豎向支撐鋼管要穿過L2、L3 梁，L2 梁豎向支撐鋼管要穿過L3 梁，無法實施。該環(huán)節(jié)分布澆筑情況如圖4所示。

圖4 接樁及斜梁支撐架環(huán)節(jié)澆筑順序示意圖

如圖4 所示該環(huán)節(jié)工藝順序為：接樁和斜梁由地面向上分三次澆筑實施，接樁及斜梁澆筑完成后，再由地面向上澆筑擋板和冠梁。斜梁L3 平場后可能形成的架體最大高度按11.50 米（含梁高1.50 米）考慮，該點施工即為危險性較大部位。L3 梁架子設(shè)計按其高度計算。斜梁上一級L3 與L2，L2與L1 架體最大高度按7.12 米（含梁高1.5 米）計算。同時，立桿和水平桿間距應(yīng)按照模板架子設(shè)計要求搭設(shè)，縱橫桿排列整齊。

2.2.3 L3～L1 各斜梁支撐體系

L3～L1 各斜梁支撐體系環(huán)節(jié)是H 型雙排抗滑樁支模架工藝的要點所在，其核心內(nèi)容是對H 型雙排抗滑樁L3～L1斜梁模板支撐的三次架管工藝、三次澆筑外架搭設(shè)和三次澆筑的內(nèi)架搭設(shè)工藝，由于細(xì)節(jié)較多將在下文3.1 節(jié)作為工藝要點詳細(xì)論述。

2.2.4 腳手架搭設(shè)環(huán)節(jié)

本案例施工段采用雙排腳手架，與接樁和斜梁連接成整體。其具體搭設(shè)工藝如圖5所示。

圖5 腳手架搭設(shè)工藝示意圖

如圖5 所示，四周豎向剪刀撐設(shè)置至架頂，架頂設(shè)置水平剪刀撐；四周掃地桿離地不超過200mm。立桿垂直，連接扣件要擰緊。相對架與架增設(shè)兩道水平管連接。確保腳手架的整體性和穩(wěn)定性。施工過程中大橫桿分別在立桿內(nèi)側(cè)與立桿用直角扣件扣緊，不能隔步或遺漏。小橫桿應(yīng)貼近立桿設(shè)置，用直角扣件與大橫桿扣緊，上下層小橫桿應(yīng)沿立桿左右兩側(cè)布置，各桿件相交伸出端頭大于150mm，以防桿件滑脫。在地基搭設(shè)時除用C20 混凝土做硬化外，還要于立桿下面加鋪木條或木板，減少由于架子不均勻而產(chǎn)生的沉降。

2.2.5 樁間擋板及支架搭設(shè)環(huán)節(jié)

該環(huán)節(jié)首先樁間土石方可用挖機(jī)進(jìn)行破碎，底部開挖從樁臨空面開挖至樁板墻內(nèi)側(cè)+800mm，上部根據(jù)放坡系數(shù)進(jìn)行開挖，自卸汽車運至回填區(qū)域回填，裝載機(jī)整平，振動壓路機(jī)碾壓密實；其次，在墊層基礎(chǔ)做好后，以人工搭設(shè)樁間擋板及支架，其具體布置工藝如圖6 所示。

圖6 樁間擋板及支架搭設(shè)工藝示意圖

如圖6 所示，立桿縱距為1.2m，橫距為1.05m，步距1.5m，施工時應(yīng)注意擋土板與樁身接觸部位應(yīng)先進(jìn)行鑿毛，鑿毛以露出新鮮粗骨料為止。

3 H 型雙排抗滑樁支模架工藝要點

3.1 斜梁L3～L1 支撐體系的構(gòu)建

如前文2.2.3 節(jié)所述，L3～L1 各斜梁支撐體系環(huán)節(jié)是H 型雙排抗滑樁支模架工藝的要點，主要在H 型雙排抗滑樁L3～L1 斜梁模板支撐的三次架管工藝、三次澆筑外架搭設(shè)和內(nèi)架搭設(shè)工藝。其中三次架管的立面情況與平面情況分別如圖7、圖8 所示。

圖7 位L3～L1 架管立面示意圖

圖8 位L3～L1 架管平面示意圖

如圖7 和8 所示，該工藝具體細(xì)節(jié)如下：L3～L1 的梁斷面分別為2200mm×1500mm、1800mm×1500mm、1500mm×1500mm；均采用扣件式鋼管腳手架，由大小橫桿、立桿、斜桿、剪刀撐等組成，并用扣件連接成整體，并統(tǒng)一采用Φ48mm×3.6mm 鋼管；斜梁沿跨度方向立桿間距均為0.60m，其中斜梁L3 梁底兩側(cè)立桿橫向總間距（不含操作架寬度）2.50m，立桿總計根數(shù)為7 根，梁底橫向立桿依次距梁底左側(cè)立桿距離：417mm，833mm，1250mm，1667mm，2083mm，2500mm；斜梁L2 梁底兩側(cè)立桿橫向總間距2.20m，立桿總計根數(shù)為6 根，梁底橫向立桿依次距梁底左側(cè)立桿距離：420mm，840mm，1260mm，1680mm，2200mm；斜梁L1 梁底兩側(cè)立桿橫向總間距1.80m，立桿總計根數(shù)為5 根，梁底橫向立桿依次距梁底左側(cè)立桿距離：450mm，900mm，1350mm，1800mm。L3～L1 均以梁底小梁平行方向鋪設(shè)，梁底支撐小梁間距200mm，方木小梁截面45mm×90mm，架管步距1.20m進(jìn)行支撐, 所不同者，L3 沿根數(shù)12 根，L2 與L1 沿根數(shù)均為10 根。L3～L1 的主梁均采用2 根Φ48mm×3.6mm 并用，同時前樁和對應(yīng)后樁為一組，每組樁間架管縱向和橫向間距均為0.9 米，步距1.5 米，用Φ48mm×3.6mm 鋼管搭設(shè)滿堂架用于連接各組樁間架管，以加強(qiáng)其整體性。三次澆筑外架搭設(shè)和內(nèi)架搭設(shè)工藝如圖9 和圖10 所示。

圖9 位L3～L1 澆筑外架搭設(shè)示意圖

圖10 位L3～L1 澆筑內(nèi)架搭設(shè)示意圖

如圖9、10 所示，架體搭高沿橫向上，即H1→H29 方向架子搭設(shè)長度不小于20 米才能進(jìn)行關(guān)模、扎筋、澆筑混凝土，以防架子到塌。L3～L1 面板均采用厚度為18mm 木膠合板，四周豎向剪刀撐設(shè)置至架頂，架頂設(shè)置水平剪刀撐。四周掃地桿離地不超過200mm。架四方連續(xù)設(shè)置斜撐桿，斜撐桿基礎(chǔ)一定要穩(wěn)定牢固。以保證在混凝土澆筑中樁模不因失穩(wěn)而發(fā)生傾斜或倒塌，按設(shè)計標(biāo)高調(diào)整腳手架可調(diào)頂托的標(biāo)高，可調(diào)頂托的外露部份不應(yīng)超過200mm，在可調(diào)頂托的托板上安放Φ48mm×3.6mm 雙鋼管作主龍骨，在主龍骨上安裝梁底次龍骨。如圖9、10 所示，L3-L2、L2-L1 的立桿有大部分設(shè)在前面的斜梁面上，并在斜梁面上設(shè)階梯形木墊塊，墊塊水平尺寸根據(jù)立桿間距確定，并且階梯形木墊塊之間一定要穩(wěn)定牢固。

3.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)的面板驗算（以L3 斜梁支撐體系為例）

在H 型雙排抗滑樁支模架工藝中對受壓區(qū)域的混凝土抗裂程度以及相應(yīng)的承載能、壓應(yīng)能力;受壓、受彎構(gòu)件的承載力;各種荷載參數(shù)等都有著較高要求，這就需要對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行面板驗算以保證工程的順利進(jìn)行。面板驗算是一個相對龐大的計算過程，在此僅以所選案例項目中L3 斜梁支撐體系為例進(jìn)行研究，相關(guān)驗算數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 L3 斜梁支撐體系面板驗算相關(guān)數(shù)據(jù)

將表1 中數(shù)據(jù)結(jié)合前文圖6,圖7 中L3 斜梁的相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行具體面板驗算，取單位寬度b=1000mm，按四等跨連續(xù)梁計算則有：

W＝bh2/6=1000×15×15/6＝37500mm3，

I＝bh3/12=1000×15×15×15/12＝281250mm4

q1＝γ0×[1.3(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.5×γL×Q1k]×b=1×[1.3×(0.1+(24+1.5)×1.5)+1.5×0.9×3]×1＝53.905kN/m

q1靜＝γ0×1.3×[G1k+ (G2k+G3k)×h]×b＝1×1.3×[0.1+(24+1.5)×1.5]×1＝49.855kN/m

q1活＝γ0×1.5×γL×Q1k×b＝1×1.5×0.9×3×1＝4.05kN/m

q2＝[1×(G1k+(G2k+G3k)×h)]×b＝[1×(0.1+(24+1.5)×1.5)]×1＝38.35kN/m

計算簡圖如圖11 所示。

圖11 L3 斜梁計算簡圖

則有強(qiáng)度驗算：

Mmax＝0.107q1靜L2+0.121q1活L2＝0.107 ×49.855 ×0.22+0.121×4.05×0.22＝0.233kN·m

σ ＝Mmax/W ＝0.233 ×106/37500 ＝6.213N/mm2≤[f] ＝15N/mm2

滿足要求。

撓度驗算：

Vmax＝0.632q2L4/ (100EI)=0.632×38.35×2004/ (100×10000×281250)＝0.138mm≤[ν]＝L/400＝200/400＝0.5mm

滿足要求。

支座反力驗算：

設(shè)計值（承載力極限狀態(tài)）：

R1=R5=0.393q1靜L+0.446q1活L=0.393 ×49.855 ×0.2+0.446×4.05×0.2＝4.28kN

R2=R4=1.143q1靜L+1.223q1活L=1.143 ×49.855 ×0.2+1.223×4.05×0.2＝12.387kN

R3=0.928q1靜L+1.142q1活L=0.928×49.855×0.2+1.142×4.05×0.2＝10.178kN

正常使用標(biāo)準(zhǔn)值：

R1'=R5'=0.393q2L=0.393×38.35×0.2＝3.014kN

R2'=R4'=1.143q2L=1.143×38.35×0.2＝8.767kN

R3'=0.928q2L=0.928×38.35×0.2＝7.118kN

滿足要求。

4 結(jié)論

綜上所述，在施工過程中為順利的完成H 型雙排抗滑樁支模架工藝，除嚴(yán)格遵守各重要工藝環(huán)節(jié)流程外，要將施工側(cè)重點集中于斜梁L3～L1 支撐體系的搭建，并做好同步的面板驗算。由實際施工效果來看，本工藝方案堅實可靠，有效的解決了因斜梁鋼筋綁扎后，空隙較小導(dǎo)致的混凝土澆筑存在的振搗密實問題，為今后施工類似工程積累了豐富經(jīng)驗。