立柱無支架施工技術在公路橋梁工程中的應用*

上海建工四建集團有限公司 上海 201103

0 引言

在一般橋梁立柱施工工藝中，通常采用在立柱周圍搭設操作腳手架，然后逐根綁扎鋼筋，再進行鋼模板分塊安裝以及混凝土澆筑。根據施工經驗，常規施工工藝的鋼筋安裝精度控制難度大、支架安全隱患多、現場施工周期長。為解決以上問題，昆山中環快速化改造工程S-1標在推進鋼筋模塊化施工中，通過對立柱采用無支架施工，使得立柱在施工過程中的質量、進度及成本都得到有效地改善。目前，我國對立柱無支架施工的研究尚未成熟，本文結合昆山中環快速化改造工程四工區的實際經驗，對立柱無支架施工的施工特點、工序流程、施工要點以及質量安全控制要求進行了詳細的闡述，希望能夠拋磚引玉，為今后立柱無支架施工工藝的發展指引道路。

1 工程簡介

昆山中環快速化改造工程是昆山市政府提出的建設東以黃浦江路、北以S339省道、西以江浦路、南以G312 構成的以城市高架為主的中環快速道路系統，旨在加快構建中環快速交通系統及內暢外捷的綜合交通體系。

工程施工范圍為中環南線S-Ⅰ標（起止里程MK0+460～MK3+199.6）和中環南線S-Ⅱ標地面輔道路面結構部分，其中橋梁工程包括主線高架2.472 km，高新區立交、錦淞路菱形立交、東漁涇中橋、中心河橋。工程主要位于G312國道與S339省道交界處，共有立柱473 根，主要由實體雙柱式Y形墩及實體單柱式花瓶形墩組成，立柱最高達28 m。本工程立柱體量大、外觀質量要求高、公路工程鋼筋保護層合格率要求嚴，為確保立柱能按要求完成，擬采用無支架施工工藝。

2 立柱無支架施工工藝特點以及適用范圍

2.1 工藝簡介

立柱無支架施工工藝的設想思路起源于蓋梁抱箍法無支架施工，通過將立柱鋼筋在加工廠內安裝成鋼筋模塊，采用平板車運輸至現場，在承臺頂層鋼筋安裝時采用1 臺250 kN汽車吊配合安裝固定，然后在承臺混凝土達到一定強度后，將現場安裝完成的鋼模板整體套入鋼筋模塊（或者分段拼裝），同時通過使用登高車、帶防墜器雙鉤全身式安全帶在定型鋼模板上搭設平臺，作為混凝土施工操作平臺。此施工工藝的采用，有效解決了人員上下、模板拆除作業以及作業人員操作平臺的問題，減少了現場施工作業量，同時提高了立柱施工質量，縮短了立柱施工周期[1,2]。

2.2 工藝特點

1）鋼筋的集中模塊化加工、制作與安裝，打破了傳統的分散式加工、制作與安裝模式，由高空變平地、由野外變車間作業。以成品、半成品領發制，配送到各作業面，減少了不利天氣影響，使原材充分利用，降低損耗。

2）橋梁立柱鋼筋籠在車間內利用定型胎具一次整體焊接成型，安裝時只需整體吊裝已焊接好的鋼筋籠整體模塊，縮短了施工周期，減少了現場安裝及暴露時間，降低了生銹的程度，提高了施工速度及外型尺寸精度，從而使保護層厚度得到保證，提高施工質量。

3）將傳統的搭設腳手架、立模工序合二為一，采用模架一體化，利用模板作為腳手架，立模的同時相當于完成了腳手架搭設，免除了搭設、拆除腳手架的復雜工序，節省了人工及腳手架的租賃費用，同時杜絕了腳手架作業的施工風險[3-6]。

2.3 適用范圍

本工藝適用于墩柱高度小于15 m的橋梁工程施工，大于15 m的立柱采用本方案時需分節施工。

3 立柱無支架施工工藝流程及要點

3.1 施工工藝流程

立柱鋼筋加工→立柱預埋位置測定→立柱鋼筋籠運輸及吊裝→鋼模板及操作平臺制作→立柱模板安裝→混凝土澆筑→模板拆除及成品養護

3.2 施工要點

3.2.1 立柱鋼筋加工

在標準化鋼筋加工車間，配置數控彎曲機1 臺，提高生產效率的同時能準確控制下料精度，且誤差一致。立柱鋼筋加工前，首先采用10#角鋼及抽拉桿根據設計圖紙的立柱外形尺寸制作鋼筋籠加工胎具，所有鋼筋在胎具上進行焊接。胎具底面直接在角鋼上等間距開槽，按照各間距最大鋼筋直徑進行，保證在加工小型號鋼筋時胎具的通用性；側面根據主筋間距采用抽拉桿等間距布設。胎具的尺寸必須保證精確，加工出來的鋼筋籠才能符合規范要求，出廠驗收時，只需檢查胎具和立柱長度即可。胎具大樣如圖1所示。

圖1 胎具大樣示意

鋼筋籠在車間集中加工成型。為保證鋼筋籠的剛度，使之在運輸、吊裝過程中不變形，根據需要可在籠內設置內箍加強，立柱主筋與箍筋、拉鉤筋全部采用CO2氣體保護焊點焊連接。為了方便后續的模板安裝，對鋼筋籠制作要求較高，要確保主筋順直、無變形，箍筋在同一平面上，無翹曲及個別凸起現象，并點焊連接。

3.2.2 立柱預埋位置測定

根據立柱設計的結構尺寸與線路位置的關系，將立柱外邊線的方向線放樣到承臺模板上，并用細線拉出立柱中心輪廓，作為立柱預埋鋼筋籠的基準線。為了避免立柱鋼筋籠預埋過程中與承臺頂層鋼筋的位置沖突，要預留立柱鋼筋位置，待鋼筋籠就位后，再后穿承臺頂層預留鋼筋。

3.2.3 立柱鋼筋籠運輸及吊裝

1）運輸。由于為整體式鋼筋籠，自重大、籠體長，運輸時應選用大于12 m的加長運輸車，在運輸及吊裝過程中注意對墊塊的保護。

2）吊裝。鋼筋籠采用自制專用吊具進行吊裝作業。出廠吊裝（從車間吊至運輸車）時，為使籠體受力均勻，防止鋼筋籠吊裝變形及焊點脫焊，需增加吊點。吊具采用長度為8 m 的16#工字鋼制作，吊具上對稱設置間距為1 m的吊環，適用于各種斷面尺寸的鋼筋籠吊裝。

立柱鋼筋籠在承臺鋼筋綁扎完畢、模板就位加固之后整體運送至現場安裝。根據立柱的截面尺寸，采用16#工字鋼制作長度為2.5 m的扁擔，扁擔上對稱設置1.5～2.5 m間距不等的吊環，在鋼筋籠頂端設置2 個吊點，作為主吊點，副吊點設在鋼筋籠的下部約1/3處。加強箍筋與主筋的連接處為吊點，吊環U形扣須連接在加強箍筋處的主筋外側，吊索要等長，確保鋼筋籠垂直，如圖2所示。

圖2 鋼筋籠吊裝示意

鋼筋籠插入承臺及承臺面以上50 cm段的對拉鉤筋和內箍筋先不安裝，待立柱鋼筋籠吊裝就位并固定后，綁扎插入承臺部分鋼筋，承臺面以上50 cm范圍內的箍筋待混凝土面鑿毛完成、清理干凈后安裝。由于整體式鋼筋籠質量大，全部作用于承臺鋼筋網片，會使之變形。施工時立柱主筋每側至少有3 根落地支撐，使主筋直接支撐在承臺底墊層上，承臺頂層鋼筋分別與立柱主筋點焊固定。遇6 級以上大風和臺風應設置纜風繩，確保鋼筋籠穩定。

3.2.4 鋼模板制作

1）墩柱采用廠家定制整體鋼模，無內拉桿設計。模板為4 片式，鋼面板背焊2 層型鋼骨架；墩高6 m以下采用1 節，6 m以上時，盡可能減少接縫的同時根據墩柱高度均勻分層。

2）模板設計除必須滿足《公路橋涵施工技術規范》（JTGT F50—2011）附錄D的要求外，還需要考慮模板豎向承載力必須保證能承受施工過程中包括工人、機具等所施加的全部荷載，按每平方米集中站立4 人、每人體重75 kg、2 倍的安全系數計算，豎向承載力P應滿足5.88 kN/m2的承載力要求，另加上操作平臺的自重，以防止施工過程中發生移位、變形現象，確保澆筑后的混凝土符合設計尺寸且外形平順。

3）模板設計要充分考慮混凝土澆筑及振搗時的振動影響和側壓力，為確保模板拼縫嚴密，防止爆模現象的發生，對拉螺桿的剛度及強度要求很高。為防止多次使用而導致的拉伸變形及螺紋磨損，現采用同等型號的精軋螺紋鋼拉桿，強度更加得到確保。模板整體應穩定、牢固，具有必要的強度、剛度和穩定性。

4）由于未搭設腳手架，安裝及拆除模板時需要攀爬至一定高度去拆卸螺桿，增加了作業過程中的風險。為確保安全，采用φ16 mm圓鋼通長焊接到模板外側圍檁的四角上，涂黃漆加以顏色區別，保證安拆模板時任何一個角點都可以掛雙扣安全帶，隨走隨移。

5）施工方案中應有模架體系結構總體布置圖，明確操作平臺的位置，應有重要節點、部位的構造和連接詳圖，應有構件的材料設計要求及具體尺寸，并附有詳細的設計計算書。模板設計文件應有中標單位技術負責人的簽字確認和審核意見。

3.2.5 操作平臺

操作平臺與立柱鋼模同時設計、同時加工、同時安裝、同時拆除。設計立柱鋼模的同時，設計柱頂操作平臺，在柱頂節模板上用8#槽鋼加工焊接操作平臺。平臺頂層螺栓連接在立柱模板上部的圍檁型鋼上，然后在系梁底第1層槽鋼上安裝支撐，在立柱模板每面設置2 道支撐，操作平臺寬度60 cm，操作平臺底面鋪設厚18 mm的竹膠板，四周設30 cm的高踢腳板，外圍設高1.2 m的φ48 mm鋼管護欄，刷黑黃漆，采用密目網密封。

3.2.6 立柱模板安裝

1）模板進場后，將模板與精軋螺紋鋼連接成一整體，然后分節預拼裝鋼模板，每節對齊后用定位銷固定，并檢查拼縫及錯臺情況，發現問題及時整改。

2）模板安裝采用汽車吊機配合進行，采用每相鄰2 片模板為1 組、分2 次拼接的方式安裝，將模板分成2 組，下節模板拼好后，吊裝一組上節模板，與之對位，安裝上下節間水平拼縫定位銷。待另一組吊裝就位后，安裝水平定位銷及縱向拼縫的定位銷和精軋螺紋鋼拉桿，最后用同樣的方法安裝操作平臺。

3）模板安裝過程中，要調整吊索長度一致，確保模板垂直，花瓶式立柱在模板兩角用2 根牽引繩做引導。作業人員安模作業時必須佩戴雙扣安全帶。安裝模板過程中如發現墊塊脫落，應立即停止作業，在原位增補后方可繼續施工。

4）模板及平臺安裝完畢后，為調整立柱垂直度和防止立柱傾斜，在立柱頂部四個方向設纜風繩，采用長6 m的30#槽鋼作地錨。并對其平面位置、頂部標高、節點連系及縱橫向穩定性進行“三檢制”檢查。為方便作業人員及機具的運送，可通過升降機或梯籠上下作業平臺。

3.2.7 混凝土澆筑

混凝土的澆筑采用常規工藝進行，并用登高車配合施工，要注意混凝土澆筑及振搗時的側壓力和工人、機具的總荷載不得超出模板設計承載力。

3.2.8 模板拆除及成品養護

1）模板拆除。模板拆除同樣采用汽車吊機配合進行，拆模前必先將吊機鋼絲繩掛鉤好待拆模板后才能拆除最上層螺栓，按先上后下的順序進行。所有聯結、支撐均應全部解除后方可輕敲模板，使其與混凝土分離然后吊除，切勿損傷混凝土表面及邊棱。拆除模板時，嚴禁拋扔或猛力地敲打和強扭等，模板拆除過程現場必須有專人指揮，吊機作業半徑內嚴禁站人。

2）成品養護。模板拆除完成后，采用混凝土養護硬化劑或薄膜對立柱進行養護。

4 結語

通過在昆山中環對實體雙柱式Y形墩及實體單柱式花瓶形墩的應用，為今后類似非直線段立柱的無支架施工提供了借鑒。雖然立柱無支架施工工藝已經在多個工程項目中得到運用，充分體現出其相對于傳統施工工藝的優點，但是對立柱無支架施工的研究尚處于不成熟的階段。希望能夠通過作者的一點心得體會，推廣立柱無支架施工工藝，使得立柱的施工質量、進度及成本都能得到有效的改善。