圓柱墩裝配式梯籠平臺(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

朱能軍,張學(xué)偉,段普凡

(中交路橋華東工程有限公司,上海 200000)

1 引 言

為了提高圓柱墩施工的安全性及便捷性,滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化施工要求,項(xiàng)目針對(duì)圓柱墩施工大膽創(chuàng)新,優(yōu)化工裝設(shè)備,提出圓柱墩裝配式梯籠平臺(tái),將施工爬梯與平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)、裝配化安裝,以提高圓柱墩施工安全性及標(biāo)準(zhǔn)化。新的施工方案可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)化安拆,在需要的位置靈活布置,做到安全施工、外表美觀、控制成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 工程概況

托于浙江省寧波舟山港六橫公路大橋一期工程施工第一合同段,涉及梅山互通及梅山高架橋,橋型設(shè)計(jì)為預(yù)制T梁橋,下部結(jié)構(gòu)為圓柱墩接蓋梁形式。涉及圓柱墩墩徑包含1.4 m、1.6 m兩種,最大墩高13.5 m,圓柱墩采用整體澆筑法(單次澆筑最大高度為9 m),模板一次性安裝到位。

常規(guī)圓柱墩施工采用安全爬梯及墩頂平臺(tái)形式,存在以下問(wèn)題:(1)首次澆筑的圓柱墩無(wú)法安裝安全爬梯附墻,爬梯通常采用纜風(fēng)繩加固,現(xiàn)場(chǎng)較為雜亂;(2)模板一體化平臺(tái)需對(duì)圓柱墩模板進(jìn)行改造,同時(shí)施工平臺(tái)增加了模板負(fù)載,對(duì)施工安全性不利。針對(duì)以上問(wèn)題,項(xiàng)目人員集思廣益,在既有設(shè)備基礎(chǔ)上創(chuàng)新采用內(nèi)環(huán)向平臺(tái),平臺(tái)自身具有穩(wěn)定性無(wú)需額外加固措施,且平臺(tái)與通道一體化設(shè)計(jì),不對(duì)圓柱墩產(chǎn)生影響,施工方便,安全性也得到了提高[1]。

3 方案比選

目前圓柱墩施工平臺(tái)形式主要包括:鋼管腳手架與墩頂環(huán)向平臺(tái)及本項(xiàng)目采用的裝配式梯籠平臺(tái)。

3.1 腳手架施工平臺(tái)

腳手架施工平臺(tái)采用落地式盤(pán)扣支架搭設(shè),此方案工藝簡(jiǎn)單,材料輕便可周轉(zhuǎn),但隨著支架搭設(shè)高度增加危險(xiǎn)性也越大,且對(duì)地基要求相對(duì)較高,因此,此平臺(tái)適用于陸上橋梁且地形較平坦地區(qū)的圓柱墩施工,搭設(shè)高度不宜過(guò)高。

3.2 墩頂環(huán)向平臺(tái)

墩頂環(huán)向平臺(tái)采用在圓柱墩頂節(jié)模板設(shè)置托架支撐作業(yè)平臺(tái),然后搭設(shè)裝配式作業(yè)平臺(tái)及護(hù)欄。此平臺(tái)施工無(wú)視地形因素,裝配化程度高,但是結(jié)構(gòu)自重較大,對(duì)模板和托架結(jié)構(gòu)要求較高[2]。

3.3 裝配式梯籠平臺(tái)

裝配式梯籠平臺(tái)采用包裹圓柱墩的梯籠形式提供作業(yè)平臺(tái)及人員上下通道,梯籠平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高2 m,每節(jié)段均配備環(huán)向平臺(tái)及斜爬梯,可實(shí)現(xiàn)墩身模板檢查、人員上下、墩身混凝土施工、抱箍安裝等功能。但梯籠平臺(tái)靠自身穩(wěn)定性,搭設(shè)高度不宜過(guò)高(一般不超過(guò)20 m),且一組平臺(tái)只能施工一根墩柱。

梅山高架橋及梅山互通地形較為平坦,圓柱墩最大墩高僅13.5 m,且本項(xiàng)目位于寧波萬(wàn)博魚(yú)度假區(qū)內(nèi),施工標(biāo)準(zhǔn)化要求較高,綜合考慮安全、施工工效及安全文明施工要求,選用裝配式梯籠平臺(tái)進(jìn)行圓柱墩施工。

4 裝配式梯籠平臺(tái)設(shè)計(jì)

裝配式梯籠平臺(tái)采用四個(gè)架體繞圓柱墩組拼成整體,包括1個(gè)橫向平臺(tái)架體、兩個(gè)縱向平臺(tái)架體及1個(gè)橫向爬梯平臺(tái)架體,各架體之間采用螺栓連接組成標(biāo)準(zhǔn)節(jié),標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度為2 m,可根據(jù)圓柱墩實(shí)際高度確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)量。架體在廠內(nèi)定制加工成型后現(xiàn)場(chǎng)螺栓連接成整體,由于架體高寬比較小,因此通過(guò)架體自身即可形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),安全性大大提高,取消了附墻件或其他加固措施,另外架體現(xiàn)場(chǎng)連接簡(jiǎn)單快速,安裝方便,實(shí)現(xiàn)了施工通道與作業(yè)平臺(tái)一體化,相比傳統(tǒng)搭設(shè)施工平臺(tái)方法更為便捷[3]。裝配式梯籠平臺(tái)平面圖及平臺(tái)架體見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 裝配式梯籠平臺(tái)平面圖

圖2 平臺(tái)架體立面圖

4.1 基座

基座包括連接件、基柱、基座板?；宸譃榈装迮c連接板,均為16 cm×16 cm的鋼板,板厚5 mm;基柱采用100 mm×100 mm×5 mm方鋼,高8 cm,頂部及底部與基座板焊接;連接件采用∠70 mm×5 mm角鋼,長(zhǎng)20 cm,連接件腹板需開(kāi)孔,孔徑20 mm,采用M18螺栓將基座與平臺(tái)縱橫向框架梁連接。見(jiàn)圖3(a～c)基座大樣圖。

圖3 基座大樣圖(單位:cm)

4.2 橫向框架梁

橫向框架梁采用70 mm×70 mm×5 mm方鋼加工而成。

(1)橫向平臺(tái)架體橫向框架梁。

橫向框架梁總長(zhǎng)為367 cm,其中方鋼長(zhǎng)353 cm,兩側(cè)端頭需焊接17 cm×14 cm鋼板,厚度為5 mm,鋼板需伸出梁端7 cm并在距端部3.5 cm處開(kāi)直徑20 mm螺栓孔作為架體連接端。見(jiàn)圖4。

圖4 1/2橫向平臺(tái)架體橫向框架梁結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)

橫向框架梁上需根據(jù)鋼絲網(wǎng)位置布置4組連接件用于固定防護(hù)網(wǎng),該連接件為4 mm×18 mm×5 mm(寬×高×厚度)鋼塊,連接螺栓采用M10普通螺栓。

(2)縱向平臺(tái)架體橫向框架梁。

橫向框架梁長(zhǎng)427 cm,方鋼兩端采用5 mm鋼板封堵并在鋼板中心焊接M18螺帽,橫向框架梁上需根據(jù)防護(hù)網(wǎng)位置布置6組連接件用于固定防護(hù)網(wǎng)。見(jiàn)圖5。

圖5 縱向平臺(tái)架體橫向框架梁結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)

(3)豎向框架梁。

豎向框架梁采用70 mm×70 mm×5 mm方鋼加工而成,單根長(zhǎng)193 cm,一端根據(jù)連接件對(duì)應(yīng)設(shè)置φ20 mm螺栓孔,另一側(cè)焊接∠70 mm×5 mm角鋼標(biāo)準(zhǔn)連接件,見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 豎向框架梁結(jié)構(gòu)圖(單位:cm)

圖7 豎向框架梁俯視圖(單位:cm)

標(biāo)準(zhǔn)連接件的作用在于連接架體間的橫向框架梁與豎向框架梁,以及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的橫、豎向框架梁,連接節(jié)點(diǎn)示意圖見(jiàn)圖8。

圖8 連接節(jié)點(diǎn)示意圖

(4)爬梯。

標(biāo)準(zhǔn)件爬梯包括護(hù)欄、梯步及休息平臺(tái),爬梯寬50 cm,采用20 mm×70 mm方鋼作為爬梯主肋,然后鋪設(shè)梯步,爬梯靠墩柱側(cè)需設(shè)置護(hù)欄。休息平臺(tái)尺寸為85 cm×75 cm,采用70 mm×70 mm方鋼作為支撐梁,中間設(shè)2道∠40 mm×5 mm輔助支撐,平臺(tái)板鋪設(shè)3 mm花紋鋼板。

(5)平臺(tái)。

標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)板寬30 cm,采用60 mm×60 mm方鋼作為主梁,中間增設(shè)一道∠40 mm×5 mm角鋼支撐,平臺(tái)板采用3 mm厚度花紋鋼板。

5 裝配式梯籠平臺(tái)施工

5.1 基礎(chǔ)處理

圓柱墩鋼筋籠安裝完成后,對(duì)梯籠平臺(tái)地基進(jìn)行壓實(shí)、平整處理,然后鋪設(shè)鋼板(或澆筑混凝土墊層),要求梯籠平臺(tái)基座落在鋼板(或混凝土墊層)上。

5.2 梯籠平臺(tái)加工

梯籠平臺(tái)各部件委托專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行工廠化生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化加工,加工完成的各標(biāo)準(zhǔn)件經(jīng)驗(yàn)收合格后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)拼裝[4]。

5.3 拼裝梯籠平臺(tái)

梯籠平臺(tái)各部件運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后在橋位旁進(jìn)行組拼,按次序依次拼裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)基座、橫向框架梁、豎向框架梁、爬梯及防護(hù)網(wǎng)。根據(jù)圓柱墩施工高度確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)層數(shù)后利用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)連接件將梯籠平臺(tái)拼裝成整體。

5.4 整體吊裝梯籠平臺(tái)

由于圓柱墩高度不高,且梯籠平臺(tái)采用輕型鋼加工,梯籠平臺(tái)整體最大重量約4 t,采用整體吊裝方案。梯籠平臺(tái)整體組拼完成后,利用汽車(chē)吊進(jìn)行整體吊裝,吊裝時(shí)應(yīng)注意緩慢移動(dòng),不能磕碰圓柱墩鋼筋籠,平臺(tái)與圓柱墩之間應(yīng)留足空間用于吊裝模板。

5.5 安裝模板

模板在地面組拼完成后進(jìn)行整體安裝,吊裝時(shí)應(yīng)注意保持與梯籠平臺(tái)的安全距離,模板安裝完成根據(jù)平臺(tái)與圓柱墩模板間的距離鋪設(shè)平臺(tái)板,標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)板寬30 cm[5]。

5.6 墩頂通道

為方便圓柱墩施工,同一墩位圓柱墩墩頂設(shè)置通道,具體方法為拆除頂節(jié)梯籠平臺(tái)一塊防護(hù)網(wǎng)作為通道口,并列鋪設(shè)2塊平臺(tái)板作為通道,平臺(tái)板之間應(yīng)采用螺栓固定,通道兩側(cè)設(shè)置不低于1.2 m高的安全護(hù)欄。

5.7 圓柱墩施工及抱箍安裝

梯籠平臺(tái)安裝完成且圓柱墩模板安裝到位后即可進(jìn)行圓柱墩混凝土施工,作業(yè)人員通過(guò)爬梯上下,利用墩頂通道實(shí)現(xiàn)同一墩位圓柱墩同時(shí)施工,提高施工效率。

圓柱墩混凝土達(dá)到75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后整體拆除模板,然后利用梯籠平臺(tái)進(jìn)行墩身外觀缺陷處理及混凝土養(yǎng)護(hù)。

墩身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即進(jìn)入蓋梁施工階段,利用梯籠平臺(tái)進(jìn)行抱箍安裝,抱箍安裝標(biāo)高及高強(qiáng)螺栓扭力值驗(yàn)收通過(guò)后即可整體拆除梯籠平臺(tái),周轉(zhuǎn)至下一墩位處施工。

5.8 操作要點(diǎn)

(1)由于梯籠平臺(tái)采用整體吊裝施工,需經(jīng)過(guò)多次周轉(zhuǎn),因此需加強(qiáng)對(duì)平臺(tái)各部件的連接質(zhì)量檢查,更換不合格(損壞)的連接螺栓或部件。

(2)梯籠整體吊裝時(shí)吊裝速度不宜過(guò)快,需平穩(wěn)進(jìn)行,防止碰撞鋼筋籠,可在四個(gè)角設(shè)置拉繩,吊裝時(shí)由工人操作拉繩輔助控制梯籠吊裝姿態(tài),調(diào)整位置。

(3)梯籠平臺(tái)四周防護(hù)網(wǎng)應(yīng)滿(mǎn)布,不留間隙,防護(hù)網(wǎng)與橫向框架梁需連接牢固。

(4)利用梯籠平臺(tái)施工作業(yè)時(shí),上下不得交叉作業(yè)。

(5)平臺(tái)與圓柱墩之間空隙較大時(shí),應(yīng)增設(shè)平臺(tái)板,防止人員踩空墜落[6]。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,圓柱墩裝配式梯籠施工平臺(tái)成功應(yīng)用于梅山高架橋及梅山互通,相比圓柱墩環(huán)向施工平臺(tái),其外形更美觀,功能更齊全,實(shí)現(xiàn)了爬梯與平臺(tái)相結(jié)合、不僅可用于圓柱墩施工及人員上下通道,還可以做為模板檢查平臺(tái)、圓柱墩養(yǎng)護(hù)平臺(tái)、圓柱墩外觀修飾平臺(tái)、抱箍安裝平臺(tái)等,真正實(shí)現(xiàn)了功能集成化,平臺(tái)各部件均在廠內(nèi)加工為標(biāo)準(zhǔn)件,現(xiàn)場(chǎng)組裝,達(dá)到生產(chǎn)工廠化、施工裝配化的目的,不僅可以加快施工進(jìn)度,節(jié)約成本,還極大的降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。另外,墩柱施工使用該裝配式平臺(tái),可節(jié)約項(xiàng)目安全爬梯及常規(guī)抱箍安裝平臺(tái),經(jīng)濟(jì)實(shí)用[8]。

但隨著梯籠平臺(tái)搭設(shè)高度增加,其高寬比逐漸增大,梯籠平臺(tái)穩(wěn)定性也會(huì)變差,因此對(duì)于高度較高的圓柱墩來(lái)說(shuō),不適宜采用裝配式梯籠平臺(tái),需根據(jù)實(shí)際施工條件進(jìn)行合理選擇。