高橋墩托盤式提升腳手架施工技術(shù)

朱永學(xué) 劉 英 徐中穩(wěn)

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，北京 065201）

高橋墩托盤式提升腳手架施工技術(shù)

朱永學(xué) 劉 英 徐中穩(wěn)

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，北京 065201）

隨著現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)的進(jìn)步，高橋墩大跨度橋梁設(shè)計(jì)呈上升趨勢。多數(shù)高橋墩所處地理環(huán)境較為復(fù)雜，安全維護(hù)及施工平臺按常規(guī)方法施工難度較大，投入高安全風(fēng)險(xiǎn)大。為此，施工技術(shù)人員借鑒房建腳手架搭設(shè)技術(shù)，設(shè)計(jì)研發(fā)了托盤式提升腳手架，試點(diǎn)使用并對其安全經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析對比，考察其施工可行性。經(jīng)試點(diǎn)施工安全風(fēng)險(xiǎn)明顯降低，經(jīng)濟(jì)成本投入明顯減少，施工進(jìn)度大大加快，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

高橋墩；托盤式提升腳手架；施工技術(shù)

1 前言

廣西六寨至河池高速公路№4標(biāo)摩岜二號高架大橋，位于廣西南丹縣西南側(cè)，橋梁所處地形環(huán)境較為復(fù)雜，山勢陡峭，施工便道極差，是項(xiàng)目的控制性工程。左幅橋長約428米；右幅434米，上構(gòu)為2×30+6×40+4×30先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力砼T梁，下構(gòu)橋墩設(shè)計(jì)2～8#墩為空心薄壁墩，其余為圓柱式橋墩?？招谋”诙战孛娉叽鐬?70cm×310cm，壁厚55cm，雙腔室或三腔室鋼筋混凝土方墩。最高墩柱6#墩左幅為65.5米，加蓋梁高度2.8米，總高度達(dá)68.3米。為確保該橋安全快速施工，減少投入，項(xiàng)目經(jīng)學(xué)習(xí)及試驗(yàn)采用高墩托盤式提升腳手架施工技術(shù)。

腳手架施工方案現(xiàn)場對比

2 施工方案的確定

由于摩岜二號高架大橋所處地理環(huán)境復(fù)雜，橋墩高度較高，若采用常規(guī)的落地腳手架的搭設(shè)已經(jīng)超出腳手架搭設(shè)規(guī)范規(guī)定的不大于50m的要求。若強(qiáng)行采用落地腳手架方案，施工必須在腳手架35米以下位置加設(shè)雙副桿等采取特殊處理措施，以滿足腳手架應(yīng)力驗(yàn)算的要求，而且附加成本投入及安全風(fēng)險(xiǎn)大大增加，施工進(jìn)度緩慢，給項(xiàng)目安全、成本控制和合同履約帶來了非常大的壓力。

為了確保安全，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本控制目標(biāo)，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)及全體技術(shù)人員充分學(xué)習(xí)、借鑒房建腳手架搭設(shè)相關(guān)資料文件，學(xué)習(xí)兄弟單位成功經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場結(jié)合摩岜二號高架大橋墩身尺寸規(guī)則（體型簡單，單體施工工期較長）等施工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)托盤式提升腳手架。先在左幅6#墩進(jìn)行試點(diǎn)性施工，與右幅6#墩落地腳手架進(jìn)行對比，積累相關(guān)設(shè)計(jì)施工第一手?jǐn)?shù)據(jù)，然后總結(jié)改進(jìn)，完善方案后在全橋推廣使用。

3 托盤式提升腳手架設(shè)計(jì)參數(shù)及可行性驗(yàn)算

3.1 腳手架的搭設(shè)結(jié)構(gòu)

基本構(gòu)件：托盤、立桿、大橫桿、小橫桿、手拉葫蘆（10T）、Φ70圓鋼。

加強(qiáng)構(gòu)件：剪刀撐。

作業(yè)平臺構(gòu)件：腳手板（兩步一設(shè)）、踏步梯段。

安全防護(hù)桿部件：欄桿、防護(hù)網(wǎng)、擋腳板。

3.2 托盤設(shè)計(jì)

抱柱框梁為2×［22槽鋼對拼焊接，懸挑梁為［14槽鋼焊接于框梁上組成托架，腳手架立于挑梁上，六根Φ70圓鋼置于墩身Φ80鋼管預(yù)埋孔內(nèi)支承整個(gè)爬升腳手架，墩身預(yù)埋管4米預(yù)埋一次，每4米提升一次（根據(jù)配備模板情況確定）。設(shè)計(jì)墩身預(yù)埋角鋼作為提升支點(diǎn)，手拉葫蘆作為提升設(shè)備提升托架。

3.3 托架設(shè)計(jì)尺寸

托架長8.6m，寬6m，由兩片長8.6m框梁和兩片3.2m框梁，用48根M24高強(qiáng)螺栓拼接組成托架（共計(jì)8個(gè)拼接點(diǎn)，每拼接點(diǎn)由6根M24高強(qiáng)螺栓連接）。挑梁間距1.4m滿焊于框梁上，挑梁上焊接雙排鋼筋定位樁作為腳手架立管樁座，分別距框梁0.6m，1.4m；4個(gè)φ32吊環(huán)焊接于框梁上作為提升持力點(diǎn)。

3.4 腳手架設(shè)計(jì)

橫向排距：0.9米，立桿置于托盤樁座上。

步距：1.8米?？v距：1.4米。

內(nèi)排架距離墩距：0.6米

采用小橫桿在上，搭在大橫桿上的小橫桿根數(shù)為3根。

具體參見圖3-1托架模型圖。

圖3 -1托架模型圖

3.5 方案可行性驗(yàn)算

根據(jù)現(xiàn)場施工需要，以及腳手架設(shè)計(jì)布設(shè)參數(shù)，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行建立計(jì)算模型如圖3-2。

托架各部受力情況如圖3-3彎矩圖、3-4剪力圖、3-5位移圖示。

經(jīng)驗(yàn)算：

鋼結(jié)構(gòu)焊縫驗(yàn)算：

焊縫驗(yàn)算簡圖

檢算結(jié)果

截面：普槽14a

焊縫高度取 hf=6mm

由鋼號Q235查得焊縫強(qiáng)度 fwt=160MPa

受荷載F=9.82KNN=0KNe=1050mm

由于承受靜力荷載或間接動(dòng)力荷載，βf=1.22

A點(diǎn)：上部翼緣內(nèi)側(cè)與腹板相交處

由彎矩在A點(diǎn)產(chǎn)生的正應(yīng)力 σM_A=M/Ix x(H/2-T-hf/2)=113.346MPa

綜上所述，影響煤礦巷道掘進(jìn)的因素眾多，為保證煤礦開采的安全性，提高作業(yè)效率，應(yīng)分析影響煤礦巷道掘進(jìn)的因素，降低工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。在掘進(jìn)作業(yè)中應(yīng)該合理解決地質(zhì)條件、掘進(jìn)工藝和機(jī)械設(shè)備、施工技術(shù)等問題，制定合理的優(yōu)化方案，從而提高煤礦巷道掘進(jìn)的效率和質(zhì)量。

B點(diǎn)：下部翼緣內(nèi)側(cè)與腹板相交處

由彎矩在B點(diǎn)產(chǎn)生的正應(yīng)力 σM_B=M/Ix x(H/2-T-hf/2)=113.346MPa

A點(diǎn)折算應(yīng)力

σA=sqrt{[(σN+σM_A)/Bf]^2+τV^2}=93.3377 MPa<=fwt 滿足!

B點(diǎn)折算應(yīng)力

σB=sqrt{[(σN+σM_B)/Bf]^2+τV^2}=93.3377 MPa<=fwt 滿足!

結(jié)論：設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)滿足受力要求 !

4 托盤式提升腳手架的操作性要點(diǎn)

4.1 嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖各項(xiàng)參數(shù)施工，不得隨意更改腳手架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

4.2 嚴(yán)格控制預(yù)埋管的標(biāo)高、位置，保證六個(gè)預(yù)留孔嚴(yán)格在同一水平面上，平面部位不得隨意挪動(dòng)，以避免托盤產(chǎn)生應(yīng)力集中，出現(xiàn)安全隱患；

4.3 經(jīng)常檢查托底鋼棒、手拉葫蘆是否發(fā)生松動(dòng)、變形、損壞，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修理更換，確保托架升降安全；

4.4 定期檢查腳手架立管站樁的焊縫是否完好，拼接螺栓是否松動(dòng)變形，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)加固，避免出現(xiàn)托盤變形及立管移位產(chǎn)生架體應(yīng)力集中出現(xiàn)架體垮塌事故；

4.5 托盤式提升腳手架的最大安全隱患在于提升過程中。因此，在提升過程中必須專人指揮，協(xié)同工作，要求8只手拉葫蘆均衡提升或降落，不得出現(xiàn)快慢不勻現(xiàn)象的發(fā)生，避免托盤卡住墩身出現(xiàn)應(yīng)力集中及架體嚴(yán)重傾斜。提升之前確保各構(gòu)件完好，受力均勻方可抽出托底鋼棒勻速緩慢提升。提升到位后立即將托底鋼棒插入預(yù)埋孔內(nèi)，緩慢落下托盤確保各著力點(diǎn)受力均勻，若發(fā)現(xiàn)鋼棒未受力及時(shí)用木墊塊墊實(shí)；

4.6 托底鋼棒的按拆安全隱患較大，高空作業(yè)時(shí)必須佩戴好安全帶、安全帽，架體離開鋼棒10cm左右即拆除鋼棒，架體升降至高于預(yù)埋孔10cm左右時(shí)即安裝鋼棒，確保人員操作安全。

5 經(jīng)濟(jì)效能分析

為客觀反映托盤式提升腳手架的使用效能，特別在摩岜二號高架大橋具有代表性的6#墩左右線墩柱做試驗(yàn)點(diǎn)，從安全性（包括安全投入）、經(jīng)濟(jì)性、施工進(jìn)度、操作難度四方面做對比分析，以期得到比較客觀真實(shí)的數(shù)據(jù)。

通過上述現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過整理分析，該方案真實(shí)的反映了施工成本流向，及安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。施工難度的可控性方面取得良好的效果，施工工期大大壓縮，緩解了施工工期壓力，保證了合同履約。經(jīng)濟(jì)成本投入方面，僅6#右墩工期壓縮10天，材料、機(jī)械、人工、安全投入等成本投入節(jié)約11.27萬元，測算全橋工期壓縮56天，成本投入節(jié)約67.64萬元，具有良好的推廣價(jià)值。

6 總結(jié)。

托盤式提升腳手架切實(shí)解決了材料用量大，占用周期長，成本投入大的問題。經(jīng)濟(jì)效益明顯，能大量的節(jié)約施工成本。托盤式提升腳手架升降施工工序少、工法簡單易于操作，施工周期明顯優(yōu)于常規(guī)落地腳手架，有利于壓縮施工周期，減輕工期壓力。

安全性能及適用性方面更顯其優(yōu)越性，托盤提升腳手架以墩身作為持力支座無需考慮地基承載力問題，及地形影響，尤其適用于高橋墩等形體結(jié)構(gòu)規(guī)則、單體高度較高的構(gòu)筑物，適用范圍更廣，便于推廣使用。安全性方面，安裝搭拆簡單方便，不存在超規(guī)范高度搭設(shè)，及人員高空搭設(shè)架體作業(yè)問題，安全風(fēng)險(xiǎn)大大降低。托盤式提升腳手架雖然在專業(yè)的橋梁施工單位已應(yīng)用廣泛，其配合翻模施工具有操作簡便，經(jīng)濟(jì)可行的優(yōu)點(diǎn)。但其還有許多待優(yōu)化的方面，比如考慮引入機(jī)械助動(dòng)提升，提高勞動(dòng)資源使用效率，優(yōu)化施工工序提高使用效能問題。施工中將進(jìn)一步優(yōu)

化設(shè)計(jì)，以期該施工技術(shù)日臻完善。

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》人民交通出版社.

[2]《橋梁施工工程師手冊》人民交通出版社.

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