鋼抱箍支撐系統在高樁碼頭施工中的應用

孫振華

摘 要：高樁碼頭具有自重輕、泊穩條件好、易于靠泊、對淤泥超深適應性好等優點，廣泛應用于各個港口碼頭。高樁碼頭下部結構由鋼管樁或PHC樁組成，施工上部結構時，橫梁施工支撐系統尤為重要，是碼頭施工特有的施工工藝。本文通過一個工程案例，介紹了鋼抱箍支撐系統在高樁碼頭中的應用，可為類似工程項目提供參考。

關鍵詞：高樁碼頭;鋼抱箍;支撐系統;橫梁施工

中圖分類號：U655 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0110-03

1 工程背景

工程位于海外某港口項目，本項目為2個3.5萬噸級碼頭，平面布置形式為順岸式布置，2個泊位總長度為440m，碼頭寬度為20m。碼頭通過3座引橋與后方陸域連接，1#、3#引橋寬為10.5m，長約36m。碼頭主體采用高樁梁板結構形式，樁基采用Φ800鋼管樁，排架間距7m，每榀排架設2根直樁和2對斜樁。上部結構為現澆上、下橫梁，預制縱向梁系，疊合面板的結構型式。

碼頭現澆橫梁共計66榀，每榀橫梁長20m，下橫梁寬1.5m，高1m，前沿設靠船構件。橫梁支撐系統為本項目施工的關鍵，其施工質量、進度對3.5萬噸級泊位碼頭施工至關重要。本文旨在介紹鋼抱箍支撐系統的應用過程。

2 幾種橫梁施工底部支撐系統對比

橫梁支撐系統是碼頭施工區別于其他項目施工的關鍵工序，目前常用的支撐系統主要有3種：直接在鋼管樁上焊接牛腿板;采用鋼筋反吊于鋼管樁上;鋼抱箍抱在鋼管樁上。其優缺點對比詳見表1。

通過對比，鋼抱箍支撐系統較為安全可靠、經濟合理。因潮水對其施工影響較大，在施工中，可以采取一定措施，降低潮水影響，提高作業效率，從而使鋼抱箍支撐系統能夠廣泛應用。

3 鋼抱箍支撐系統工藝流程

鋼抱箍支撐系統采用鋼抱箍夾抱于鋼管樁合適位置加固后，然后同排架鋼管樁間采用型鋼鋪設于抱箍耳朵上，橫向采用木方鋪設，木方上部采用竹膠板滿鋪，從而形成橫梁底部支撐系統，如圖1所示。

工藝流程如下：①設計鋼抱箍并加工;②夾樁木制作、安裝（臨時平臺）;③采用吊車、木筏初步完成抱箍安裝;④利用夾樁木平臺進行抱箍調平;⑤橫梁施工;⑥放松抱箍，使底部支撐系統下落;⑦抱箍集中取出。

3 施工應用

3.1設計鋼抱箍并加工

鋼抱箍由兩片近半圓弧鋼板、鋼耳朵和加勁鋼板、對拉螺桿等組成，總高度500mm，鋼耳朵（采用30H型鋼）長500mm，抱箍鋼板厚度20mm，在其內側粘貼5mm橡膠板，用于增加抱箍與鋼管樁的摩擦力同時，有效保護鋼管樁防腐涂層。其原理是：通過對拉螺栓將鋼抱箍與樁身夾緊，利用鋼抱箍與鋼管樁表面之間的摩擦力來承受施工豎向荷載（主要是鋼筋混凝土自重和抱箍系統自重）的作用，如圖2所示。

3.1.1摩擦力計算

單片鋼抱箍的摩擦力計算如下，根據力的平衡原理可知：

∫π0qr dθsinθ=2N

qr ∫π0sinθdθ=2N

-qr cosθ│π0 =2N

q=N/r

∴單片鋼抱箍的摩擦力F單=fqπr= f（N/r）πr= fπN

整個鋼抱箍的摩擦力F=2F單=2fπN

其中：

Q——鋼抱箍對管樁壁的線性荷載;

r——管樁半徑;

f——鋼抱箍與管樁表面的摩擦系數，一般取0.3，可用摩擦角法測得;

N——螺栓內力，N =（π/4）d2×0.8×σ鋼 ，d為螺栓直徑，σ鋼為螺栓允許拉應力。

3.1.2實際承載能力

在理想狀態下，鋼抱箍的承載能力只與摩擦系數、螺栓的大小及數量有關，而與鋼抱箍和樁身表面的接觸面積大小無關。本工程用鋼抱箍計算：鋼抱箍圓弧鋼板寬度為500mm，兩端均采用4Φ24螺栓加固。

摩擦力理論值F理 = 2fπN

其中f = 0.3，σ鋼 = 1. 7×105 KN/m2（已考慮安全系數）

N=4×（π/4）×0.0242×0.8×1.7×105=246.1KN

故F理 = 2×0.3×π×246.1=463.9KN

底模承受靜壓力主要為下橫梁混凝土、鋼筋、底模支撐橫梁和靠船構件等，總壓力為

F=（（1.5×1×20+3）×2400×10+37.3×24×2×10）/1000=809KN

采用3個抱箍，3F理>F，可滿足要求。

3.2夾樁木制作、安裝（臨時平臺）、鋼抱箍安裝

鋼管樁切樁完成后，為便于鋼抱箍安裝操作，同時提高作業效率，有效利用潮水，首先制作夾樁木做臨時平臺，然后，采用人站在木筏上將鋼抱箍初步安裝，最后工人在臨時夾樁木平臺上對鋼抱箍進行精平后加固。

采用木方（75×125mm）制作夾樁木，用絲桿對拉夾加固在鋼管樁上，作為抱箍調整的站立平臺，如圖3所示。

3.3鋼抱箍精平加固

根據標高推算出鋼抱箍安裝標高距離鋼管樁頂部距離。潮水合適時，工人站在夾樁木上，采用米尺量測，對鋼抱箍進行精平，加固，減少吊裝設備和測量儀器使用，大大提高作業效率。

3.4鋼抱箍支撐系統拆除

碼頭施工中，下橫梁底標高一般較低，需乘潮作業。為了提高作業效率，需采取措施，降低潮水影響，有效利用可作業時間。

（1）用鋼絲繩將抱箍上鋪設的支撐橫梁（型鋼）捆住，利用手拉葫蘆將其固定在橫梁鋼筋上，根據橫梁結構形式，對稱選取4處，采用4個手拉葫蘆吊掛。

（2）用卡環將鋼絲繩穿在預先打好孔的抱箍耳朵上，然后將鋼絲繩固定在橫梁鋼筋上，每榀橫梁共計3組抱箍，共需要6根鋼絲繩。

（3）檢查鋼絲繩固定可靠后，用氧氣乙炔割斷固定鋼抱箍的固定螺栓，受重力影響抱箍向橫梁兩側分開，通過鋼絲繩吊掛在橫梁鋼筋上。

（4）松動固定工字鋼的手拉葫蘆，使支撐橫梁下沉脫離下橫梁底面。

（5）拆除木方格柵和橫梁底模板，待吊車空閑時將抱箍、H型鋼集中吊至陸地，完成底模系統拆除。

4 結語

本文詳細介紹了鋼抱箍支撐系統在高樁碼頭樁基施工中的應用。經實踐證明，鋼抱箍支撐系統可普遍用于鋼管樁、PHC樁等管樁樁基的上部結構施工支撐平臺，其施工簡便，安全可靠，施工材料可周轉使用，經濟效益明顯，且能有效縮短工期。在高樁碼頭施工中廣泛應用，為同類工程提供了有益的參考。