客運專線連續(xù)梁0號塊模板、鋼筋整體吊裝設計與施工

賈為民

（中鐵大橋局集團第一工程有限公司 鄭州 450053）

石武客運專線河南段鶴壁特大橋跨鶴濮高速連續(xù)梁上部結(jié)構(gòu)為48m＋80m＋48m雙線連續(xù)箱梁，此處連續(xù)梁位于鶴壁高速出口匝道內(nèi)，由于外部協(xié)調(diào)問題，該段范圍進場較晚，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際進度，如果按照常規(guī)施工方法，將導致項目部的總工期目標無法完成。該連續(xù)梁設計采用掛籃懸澆施工，懸澆節(jié)段施工周期一般無法大幅度減少，只能在合理的條件下適當加快施工速度，如何減少0號塊占用關(guān)鍵線路的施工時間，是確保該處連續(xù)梁按期完成的關(guān)鍵所在。

1 方案比選

0號塊如按常規(guī)方法依步驟施工，每道工序的施工時間無法減少，能否將部分施工工序與承臺、墩身施工時同步進行，減少占用關(guān)鍵線路的時間，經(jīng)過反復討論，提出以下2種施工方法進行同步施工：一種是模板、鋼筋整體吊裝法；一種是模板、鋼筋整體平移法。2種方法施工思路如下：

（1）模板、鋼筋整體吊裝法。在2墩之間的平地上設拼裝基礎(chǔ)，在拼裝基礎(chǔ)上安裝0號塊施工平臺、內(nèi)外模及支撐系統(tǒng)、鋼筋及預應力管道；在平臺橫梁間焊接吊點，待墩位處0號塊支架安裝完成，由2臺大噸位吊機將模板、鋼筋整體吊裝就位，然后按常規(guī)澆筑混凝土。

（2）模板、鋼筋整體平移法。在0號塊順橋向一側(cè)設施工支架基礎(chǔ)，然后拼裝支架；在支架上安裝0號塊橫移滑道、施工平臺、內(nèi)外模及支撐系統(tǒng)、鋼筋及預應力管道，待墩位處0號塊支架安裝完成，橫移滑道接長，利用橫移設備將施工平臺、模板、鋼筋橫移就位，然后按常規(guī)澆筑混凝土。

2種方案各自的優(yōu)（缺）點：

（1）模板、鋼筋整體吊裝法。傳力明確，變高空為陸地作業(yè)，安全性高，隱患較少；需租賃大噸位吊機，但施工方便；采用常規(guī)支架、平臺，需設吊點，但增加平臺用鋼量很少；吊機使用量少，使用時間短，經(jīng)濟性好。

（2）模板、鋼筋整體平移法。受力明確且合理，安全可靠，但工序多；需多投入一套外支架，支架投入量大；受墩頂支座安裝的影響，鋼筋、模板橫移有一定難度，需采取一定措施方能準確就位；施工均為高空作業(yè)，吊機使用頻繁，安全隱患較多，經(jīng)濟性較差。

通過2種方案的對比，確定采用模板、鋼筋整體吊裝法。

2 吊裝設計

連續(xù)梁0號塊模板、鋼筋整體吊裝法包括4個施工系統(tǒng)：①吊裝平臺及拼裝基礎(chǔ)；②支架及錨固系統(tǒng)；③吊裝系統(tǒng)；④模板系統(tǒng)。

2．1 吊裝平臺及拼裝基礎(chǔ)

2．1．1 吊裝平臺

0號塊吊裝平臺由縱梁、橫梁、吊裝梁、走道梁及其間的連接桿組成，各構(gòu)件連接位置均采用焊接連接。縱梁采用I36型鋼，根據(jù)所處位置不同，在0號塊腹板兩側(cè)采用2×I36，其余部位均采用單根I36型鋼；橫梁采用2×H600型鋼；吊裝梁采用2×I36型鋼，2根I36之間設直徑100mm銷軸作為吊點；走道梁采用單根I25型鋼；連接桿件采用單根I22型鋼。

計算荷載：鋼筋總重43t，側(cè)模及側(cè)模支架重34t，底模平臺、內(nèi)模及內(nèi)模支架等重43t，總重120t。平臺縱梁、橫梁、吊裝梁、銷軸為主要受力構(gòu)件，通過受力檢算，強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求，各構(gòu)件連接部位焊縫的長度和厚度根據(jù)受力檢算情況采用，均符合規(guī)范要求。

本工程是超高層綜合體建筑，對項目的組織協(xié)調(diào)要求高，周邊場地狹小、基坑深度大、綠色施工和安全環(huán)保施工要求高，施工現(xiàn)場作業(yè)面大，東西區(qū)作業(yè)進度不同步，各個小分區(qū)施工存在高低差，現(xiàn)場復雜多變，現(xiàn)場平面布置不斷變化，給現(xiàn)場合理布置帶來困難。

2．1．2 拼裝基礎(chǔ)

在連續(xù)梁主墩與邊墩之間設置擴大基礎(chǔ)作為吊裝平臺的拼裝基礎(chǔ)。拼裝基礎(chǔ)數(shù)量系根據(jù)支架管柱的數(shù)量確定，設置4個即滿足拼裝要求，設置距離要在所選吊機吊裝半徑覆蓋范圍。基礎(chǔ)平面尺寸2．5m×1．0m，根據(jù)受力需要，拼裝基礎(chǔ)施工前需處理地基，使地基承載力不小于180kPa。為方便構(gòu)件安裝，拼裝基礎(chǔ)需高出地面40cm，待擴大基礎(chǔ)施工完畢后，在擴大基礎(chǔ)上拼裝0號塊吊裝平臺。如受現(xiàn)場施工場地限制，一次起吊場地范圍內(nèi)無法施工拼裝基礎(chǔ)，則拼裝基礎(chǔ)設置距離可根據(jù)情況適當加大，中間設置轉(zhuǎn)場基礎(chǔ)，利用吊機吊轉(zhuǎn)即可。

2．2 支架及錨固系統(tǒng)

0號塊支架采用直徑102cm的鋼管，內(nèi)填充C30混凝土作為支撐管柱，鋼管支撐柱上端設置2個牛腿，用于支撐整個0號塊吊裝平臺。支架基礎(chǔ)通過設于承臺上的預埋件與鋼管混凝土柱焊接，鋼管混凝土柱之間及鋼管混凝土柱與墩身之間均設連接系，以加強穩(wěn)定。鋼管樁頂面切割成斜面，與梁底面坡度一致。鋼管柱周圍焊直徑20 mm鋼筋 ，將鋼管柱與梁臨時固接，做為連續(xù)梁的錨固體系。故鋼管柱的受力檢算不僅僅是支撐0號塊及其支撐平臺，應按最大懸臂狀態(tài)時進行檢算，并且要考慮不平衡荷載、風載等不利荷載。當懸臂施工到最大懸臂時（10號塊），鋼管柱有可能受到最大的豎向力，按最不利荷載條件下承載能力極限狀態(tài)計算，單根鋼管柱最大的豎向反力為11 452kN，單根鋼管柱的承載力為13 934 kN，安全系數(shù)大于1．2倍，承載力滿足要求。

2．3 吊裝系統(tǒng)

0號塊吊裝系統(tǒng)主要包括選擇合理噸位的吊機、鋼絲繩。0號塊吊裝平臺、鋼筋、預應力管道、內(nèi)外模板及模板支撐系統(tǒng)、鋼絲繩及吊具等總重約120t，考慮1．2倍的安全系數(shù)，同時考慮1．1［1］倍的動力系數(shù)，荷載總重158．4t。墩高10m，梁高6．65m。參考擬采用的300t吊機吊重參數(shù)：臂長25．7m，10m幅度，吊重87t，2臺174t，滿足設計吊重要求，選擇2臺吊重300t吊機配合起吊能滿足施工要求。吊裝作業(yè)時，根據(jù)現(xiàn)場資源考慮每側(cè)采用2根直徑60mm鋼絲繩，按60°夾角計算，經(jīng)檢算安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

2．4 模板系統(tǒng)

外模部分采用掛籃模板，墩頂處外模采用0號塊專用鋼模板，內(nèi)模及底模均采用方木加竹膠板。模板系統(tǒng)均經(jīng)過專門檢算，強度、剛度、穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求。

3 施工工序

3．1 施工步驟

0號塊拼裝基礎(chǔ)施工→吊裝平臺鋪設→模板、鋼筋、預應力管道安裝（0號塊支架同步安裝完成）→支架平臺整體檢查驗收→2臺300t吊機抬吊0號塊吊裝平臺、模板、鋼筋就位→連續(xù)梁臨時固結(jié)體系施工→按常規(guī)施工澆筑混凝土及后序工序。

下面重點對對吊裝平臺鋪設、吊裝就位過程及連續(xù)梁臨時固接體系作詳細介紹，其余常規(guī)工序不再介紹。

3．2 吊裝平臺鋪設

在拼裝基礎(chǔ)上首先安裝楔塊，楔塊的作用是模擬支架上拼裝，確保梁底線形符合設計要求。然后在楔塊上安裝H600橫向分配梁，在H600型鋼梁上鋪設I36縱向分配梁和吊裝梁，構(gòu)成0號塊模板、鋼筋的吊裝平臺。0號塊吊裝平臺分配梁安裝時，應保證測量放線精準、楔塊頂面與H600橫梁、I36縱梁和吊裝梁與橫梁之間焊接牢固，且所有分配梁需保證其安裝精度及平行度，以保證支架整體吊裝能順利就位，不與鋼管支撐柱相碰。吊裝平臺拼裝完成后，開始正式綁扎0號塊鋼筋、安裝預應力管道和內(nèi)外模板及模板支撐系統(tǒng)。

3．3 吊裝過程

3．4 連續(xù)梁臨時固結(jié)體系施工

連續(xù)梁臨時固結(jié)體系利用0號塊支架鋼管柱，在固結(jié)體系施工時，重點控制鋼管柱安裝的垂直度，使其滿足不大于h／1 000［2］（h為管柱高度）后進行鋼管柱與承臺預埋件的相連。待連接完成，及時完成鋼管柱之間及與墩身之間的聯(lián)結(jié)系，然后往鋼管柱內(nèi)灌注混凝土。每根管柱頂面坡度與梁底坡度一致，鋼管柱頂部周圍焊接25根直徑20mm鋼筋伸入梁內(nèi)與梁體臨時固結(jié)。在支架整體吊裝就位前，應注意先不焊接此鋼筋，待支架整體吊裝就位后，在梁底模板對應鉆孔，然后再焊接此墩梁固結(jié)鋼筋。

3．5 保障措施

（1）吊機進場前，須提前對吊機站位的場地進行整平輾壓，確保吊機進場順利。

（2）吊裝平臺安裝中，要嚴格按照設計位置進行安裝，起吊前對支架鋼管柱頂標高、牛腿標高進行專項檢查。

（3）起吊前對所有參與人員進行技術(shù)交底，明確每個人的具體職責。

（4）起吊過程中，由專人統(tǒng)一指揮，確保起吊過程中的同步平穩(wěn)。

（5）吊裝平臺起吊過程中安排專人對吊機及起吊的構(gòu)架進行觀察，確保整體吊裝的安全性。

（6）需提前在支架鋼管柱焊接腳手平臺，并將微調(diào)用的導鏈安裝就位，以方便人員操作。

（7）整體吊裝構(gòu)架就位后及時進行測量調(diào)整，確保連續(xù)梁線形及標高符合設計要求，待滿足規(guī)范及設計要求后方能松鉤。

4 模板、鋼筋整體吊裝法與常規(guī)支架施工的比較

4．1 施工周期的比較

原位支架現(xiàn)澆與模板、鋼筋整體吊裝法施工周期分別見表1、表2。

表1 原位支架現(xiàn)澆施工 d

表2 模板鋼筋整體吊裝 d

通過對表1、表2的對比可知，模板鋼筋整體吊裝法占關(guān)鍵線路的時間為12d，而0號塊的常規(guī)施工為35～40d，按35d計取，減少施工時間23d，實際節(jié)約時間不小于23d。

4．2 投入的比較

綜合考慮吊機租賃費用、拼裝基礎(chǔ)費用、場地整平碾壓處理費用、平臺鋼結(jié)構(gòu)增加費用、施工費用，單個墩模板鋼筋整體吊裝法要比常規(guī)支架現(xiàn)澆法施工多投入約8萬元，而不能按期完工影響后序施工的損失要遠大于該項投入。

通過以上比較，采用模板鋼筋整體吊裝法比常規(guī)支架現(xiàn)澆法施工關(guān)鍵線路時間節(jié)約23d，為項目完成總的工期目標創(chuàng)造了更有利的條件。

5 結(jié)語

0號塊模板、鋼筋整體吊裝法實現(xiàn)了“變高空為陸地”、“變散扎為整體”、“變連續(xù)施工為同步施工”的快速施工理念。需要指出的是，這種方案的改變，在一定條件下，可以加快1個月左右的施工時間，但對吊裝技術(shù)和設備有較高的要求，增大了施工安全風險，且本方案僅應用于陸地橋墩，如為水上施工，須借助大型浮吊、駁船來實現(xiàn)。本文旨在推廣科學合理的快速施工理念，同時也提供一種在類似條件下可供借鑒的施工方法。

［1］ GB－50009－2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001．

［2］ GB 50205－2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］．北京：中國計劃出版社，2001．