現(xiàn)澆梁支架鋼管立柱連接方式優(yōu)化分析及探討

劉小保

（江西有色建設(shè)集團(tuán)有限公司）

1 工程概況

海新路與疏港通道立交工程位于海滄區(qū)海新路與疏港通道的交界處?？傮w設(shè)計(jì)包含對(duì)海新路拓寬改造，在疏港通道上新建主線高架上跨海新路，并設(shè)置9 條匝道與之構(gòu)成一座全互通立交。

本工程共設(shè)有橋梁14 座，分別為：疏港通道上跨海新路跨線橋1 座，分左、右幅；疏港通道一期段改造拆舊新建中橋1 座；互通匝道橋梁9 座；人行棧橋1 座；人行天橋2 座。

橋梁基本概況：

⑴海新路跨線橋1 座：左右幅分別長(zhǎng)507m、509m；上下部構(gòu)造為樁基礎(chǔ)、板式花瓶墩、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼現(xiàn)澆箱梁構(gòu)造。

⑵中橋1 座：左右幅均長(zhǎng)46m；上下部構(gòu)造為擴(kuò)大基礎(chǔ)、重力式U 型臺(tái)、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼現(xiàn)澆箱梁。

⑶互通立交匝道橋9 座：總長(zhǎng)2898m，其中最短的BM 匝道橋長(zhǎng)63m，最長(zhǎng)的G 匝道橋長(zhǎng)752m；上下部構(gòu)造為：樁基礎(chǔ)、板式花瓶墩、預(yù)應(yīng)力鋼筋砼現(xiàn)澆箱梁構(gòu)造（其中F、G 匝道橋均有一聯(lián)為鋼箱梁）。

⑷人行棧橋1 座：橋長(zhǎng)244.8m；上下部構(gòu)造為樁基礎(chǔ)、單圓柱鋼筋混凝土墩、鋼筋混凝土實(shí)腹式連續(xù)板梁。

⑸人行天橋2 座：兩座橋長(zhǎng)分別為17.2m、39m；上下部構(gòu)造為樁基礎(chǔ)、鋼立柱(內(nèi)填充混凝土)、鋼箱梁。

2 現(xiàn)澆梁的支架體系

2.1 支架體系的確定

根據(jù)住建部辦公廳關(guān)于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍的規(guī)定，本項(xiàng)目上述14 座橋梁中，除了兩座人行天橋的梯坡道外，現(xiàn)澆梁模板支架、鋼箱梁臨時(shí)支墩均屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，必須編制安全專項(xiàng)施工方案，并組織專家論證審查。經(jīng)專家論證審查后確定的支架體系為：

⑴橋梁上部現(xiàn)澆梁模板支架以鋼管+貝雷梁組合支架體系為主，該體系自上而下的布置方式為：竹膠板→橫橋面方木→縱橋向貝雷梁→橫橋向雙拼工字鋼→砂筒→鋼管立柱→鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)。

其中鋼管立柱為：雙排Φ529×8mm 鋼管立柱及砂筒橫向等距布置，單排4 或5 根。

⑵考慮到橋梁上橋端、下橋端梁底距離現(xiàn)狀地面的高度較低，凈空不足，且個(gè)別現(xiàn)狀原地面起伏高低差較大，采用鋼管+貝雷梁、承插型盤扣式支架體系施工難度較大，因此少部分上部現(xiàn)澆梁施工采用鋼管+型鋼支架體系，該體系自上而下的布置方式為：竹膠板→橫橋面方木→縱橋向工字鋼→橫橋向雙拼工字鋼→砂筒→鋼管立柱→鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)。

其中鋼管立柱為：雙排Φ529×8mm 鋼管立柱及砂筒橫向等距布置，單排4 或5 根。

2.2 鋼管立柱安裝

在地基處理合格、鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)安裝完畢之后，進(jìn)行鋼管立柱的安裝，安裝工藝如下：

⑴根據(jù)各排支撐柱高度確定下料長(zhǎng)度，在加工場(chǎng)一次焊接加工成型，鋼管柱安裝前先在加工場(chǎng)檢查平整度及垂直度，其兩端中心連線的偏差度控制在10mm 以內(nèi)，經(jīng)檢查合格的鋼管柱按部位進(jìn)行編號(hào)使用；鋼管立柱如有接長(zhǎng)，接頭必須錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)上下距離不得小于1m。

⑵采用吊車將加工好的鋼管柱吊放到預(yù)定位置和標(biāo)高處，安放在基礎(chǔ)混凝土底座上，鋼管柱安裝時(shí)測(cè)量技術(shù)人員全程旁站觀測(cè)控制，采取全站儀（或人工吊線法）控制垂直度。

⑶立柱與基礎(chǔ)連接：在鋼管立柱頂面和底面焊接封口鋼板，并在鋼管與封口鋼板之間焊接加勁肋；安放至設(shè)計(jì)位置后與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板焊接。鋼管立柱如有接長(zhǎng)，接頭必須錯(cuò)開(kāi)，錯(cuò)開(kāi)上下距離不得小于1m。

2.3 鋼管立柱橫縱向連接

⑴同排鋼管柱間橫橋向連接：柱與柱之間采用[12槽鋼設(shè)置2 道水平聯(lián)系桿及1 道斜向剪刀撐，斜向連接與水平方向的夾角在45～60 度之間。

⑵雙排鋼管墩縱向連接：柱與柱之間采用[12 槽鋼設(shè)置2 道水平聯(lián)系桿及1 道斜向剪刀撐，斜向連接與水平方向的夾角在45～60 度之間；當(dāng)縱向連接、剪刀撐無(wú)法穿過(guò)墩柱時(shí)，焊接槽鋼與墩身固定頂緊。

⑶在距離立柱頂、底部30cm 處設(shè)置1 道橫縱向水平連接桿。

3 采用“抱箍”方案進(jìn)行優(yōu)化

3.1 優(yōu)化背景

本工程由9 條匝道橋現(xiàn)澆箱梁共41 聯(lián)，經(jīng)專家論證后的方案中，鋼管立柱的縱、橫向連接、剪刀撐連接體系均采取焊接方式。在施工準(zhǔn)備階段，考慮到海新路東側(cè)高邊坡爆破作業(yè)方案審批還需較長(zhǎng)一段時(shí)間，土石方短時(shí)間無(wú)法大面積施工，故將年度計(jì)劃的施工重心調(diào)整至橋梁施工，因此須加快橋梁施工進(jìn)度。而加快施工進(jìn)度需要增加各種資源的投入，從現(xiàn)澆梁支架角度分析就需要做到：適當(dāng)增加支架系統(tǒng)的投入聯(lián)數(shù)并加快每一聯(lián)支架系統(tǒng)的周轉(zhuǎn)。

經(jīng)查閱各類參考資料及相關(guān)施工案例，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化鋼管立柱間的橫縱向連接方式，即：將焊接方式變?yōu)椤氨Ч俊狈绞?，是提高支架體系周轉(zhuǎn)率的簡(jiǎn)單有效、具有可行性的方法之一。后經(jīng)與各參建單位的充分交流及論證，各方一致認(rèn)為此優(yōu)化方案具有加快施工進(jìn)度、降低施工成本、提高安全系數(shù)等優(yōu)勢(shì)；后將此優(yōu)化方案報(bào)請(qǐng)?jiān)桨刚撟C專家組進(jìn)行修改論證，專家組也同意按此“抱箍”方案實(shí)施。

3.2 工法原理

有別于以往在鋼管立柱上焊接節(jié)點(diǎn)鋼板，再在節(jié)點(diǎn)鋼板上焊接縱、橫向連接槽鋼和剪刀撐的焊接連接方式，該工法是借鑒蓋梁抱箍的施工方法（采用摩擦環(huán)抱墩柱的柱箍，用于支撐蓋梁施工的工字鋼及底模），將鋼制抱箍緊緊環(huán)抱住鋼管立柱，用抱箍替代節(jié)點(diǎn)鋼板，縱橫向水平槽鋼、剪刀撐槽鋼與抱箍的連接板用螺栓相連接。調(diào)整前后的連接構(gòu)造對(duì)比見(jiàn)圖1、圖2，抱箍細(xì)部圖見(jiàn)圖3。

4 施工操作

4.1 抱箍制作

⑴考慮用鋼管立柱同規(guī)格管材制作的抱箍能更好地與鋼管立柱貼合，抱箍主材最好使用與鋼管立柱同規(guī)格的邊角管材；將與鋼管立柱相同管材的直徑529mm、壁厚8mm 的焊接管切割成高250mm 的一段段抱箍圓弧帶，再將圓弧帶兩等分，形成兩片半圓弧條帶待用。

⑵在工廠用裁板機(jī)裁切10mm 厚鋼板制作抱箍法蘭、縱橫向連接板，然后在特制胎具上用沖孔機(jī)按設(shè)計(jì)孔位沖鉆橢圓孔；此步操作要求孔徑、孔位、孔位角度做到相對(duì)精準(zhǔn)，否則將會(huì)增加槽鋼的安裝難度。

⑶將半圓弧條帶與抱箍法蘭、縱橫向連接板焊接成品抱箍的1/2 部分，焊接工作在胎膜具上進(jìn)行。

4.2 安裝抱箍

⑴支架基礎(chǔ)采用預(yù)制塊混凝土基礎(chǔ)，每塊基礎(chǔ)就位后均測(cè)量其頂面高程，以確定每根鋼管立柱上抱箍鎖卡位置（抱箍鎖卡位置=剪刀撐設(shè)計(jì)高程－基礎(chǔ)頂面高程）。

⑵將需要安裝的鋼管立柱放倒在地面，把各個(gè)抱箍安裝到對(duì)應(yīng)位置。

⑶在基礎(chǔ)頂面安裝鋼管立柱，由于縱橫向水平槽鋼和剪刀撐槽鋼皆為裝配式的螺栓連接，桿件長(zhǎng)度和連接孔眼均相對(duì)固定，因此對(duì)鋼管立柱的平面位置、豎直度控制、剪刀撐豎向位置要求較高，安裝人員須嚴(yán)格把控立柱的安裝質(zhì)量。

4.3 縱橫向槽鋼和剪刀撐槽鋼下料制作

按方案圖進(jìn)行槽鋼的下料，鉆孔。

4.4 安裝電動(dòng)升降吊籃

將電動(dòng)升降吊籃吊掛于鋼管立柱的頂部（鋼管立柱頂部的水平槽鋼已先行連接）作為安裝人員的工作平臺(tái)。

4.5 安裝縱橫向水平桿及剪刀撐

將制作好的槽鋼，用通用5.6 級(jí)M18 螺栓與抱箍連接（或高強(qiáng)螺栓），用電動(dòng)扭力扳手緊固，安裝順序自上而下。

5 工法特點(diǎn)總結(jié)

該工法經(jīng)成功實(shí)施后，總結(jié)特點(diǎn)如下：

⑴槽鋼與抱箍連接速度快，與焊接方式相比節(jié)省大量時(shí)間，縮短支架搭設(shè)時(shí)間，極大提高支架系統(tǒng)周轉(zhuǎn)率。

⑵定型化成批制作，拆裝快捷，可重復(fù)使用，與焊接相比節(jié)省大量焊接材料和鋼構(gòu)件的損耗。

⑶利用抱箍在鋼管立柱上可以上下移動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，抵消了裝配桿件帶來(lái)的裝配式誤差，避免了在焊接方式中每個(gè)桿件都必須實(shí)測(cè)實(shí)量、按實(shí)下料才能安裝的弊端。

⑷抱箍直接卡緊在鋼管立柱上，避免了焊接方式對(duì)鋼管立柱的損傷。

⑸各連接部位均使用螺栓連接，且配備扭力顯示的電動(dòng)扳手，相比焊接質(zhì)量的不可控更能保證架體的安裝質(zhì)量，使整體架體更具穩(wěn)定性。

⑹各桿件的裝配速度快，大大縮短了工人高處作業(yè)的時(shí)間，有利于高處作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)管控。

⑺配合電動(dòng)升降吊籃的施工，降低了工人高處作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)，減輕了高處作業(yè)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

6 工法的提升設(shè)想

⑴單根立柱承受荷載較大的抱箍可以采用在抱箍圓周上增加上下兩道加勁箍的方法達(dá)到提升的目的。

⑵支架高度很高需要增強(qiáng)立柱間連接時(shí)，可以采用在抱箍上增設(shè)水平剪刀撐的連接鋼板，增設(shè)水平剪刀撐。

⑶為進(jìn)一步提高鋼管立柱支立速度，可以在臨近兩根立柱上部增加拴接縱向分配梁，達(dá)到兩根立柱同時(shí)整體支立加快立柱支立速度的目的。

7 結(jié)束語(yǔ)

雖然現(xiàn)在的橋梁施工的各項(xiàng)工藝已十分成熟，但在傳統(tǒng)的施工工藝中，仍存在著不少可以改進(jìn)之處；在實(shí)際施工中，如果能夠不斷發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝存在的不足之處，并進(jìn)行探索、優(yōu)化，就有可能達(dá)到提高施工效率、降低施工成本、減少安全風(fēng)險(xiǎn)的目的。