液體碼頭閥室平臺鋼抱箍支撐施工技術

湖南天鷹建設有限公司，湖南 常德 415000

1 工程概況

案例工程為中石化武漢分公司80萬t/年乙烯工程液體碼頭主體工程，閥室平臺下面φ1000mm立柱共12根，有4個排架，每排3根。基礎采用12根直徑為1m的鉆孔灌注樁；閥室平臺的尺寸為20m×15m×2m，閥室平臺施工時正值長江豐水期，平臺下方地面已被江水淹沒。

2 承力支撐方案的選擇

項目部針對此階段情況，初步選用了3種方案進行比較。

（1）滿堂支架法。該方法在工程建設中被廣泛應用，支架的搬運和搭拆、砂袋的預壓等施工工序均可人工完成，無須大型設備。但是支架搭設及預壓周期較長，支架的不均勻沉降會影響平臺底部線形，不利于加快工程進度和提高工程質量，并且對地基承載力要求較高。

（2）立柱穿孔式支架法。此方法是在立柱的適當位置預留孔洞，待混凝土強度達到設計強度的70%后穿入型鋼作為支撐點，然后在其上安裝工字鋼托梁，搭設枕木形成底模平臺。此方法擺脫了支架法對橋下軟弱地基的不適，且不需要進行堆載預壓，并能加快施工進度，但施工完成后需對柱子上的預留孔洞進行修補，影響了柱子混凝土的外觀。

（3）鋼抱箍法。該技術不受地基條件的影響，施工工序比較簡單；鋼抱箍、型鋼等材料可以重復利用，節省了成本；平臺施工完后，松動抱箍螺栓使抱箍下降10～20cm，然后拆除模板；施工不受墩柱高度的影響，且能保證立柱的外觀質量。

以上3種方案，經過綜合比較與論證，最終確定采用鋼抱箍法作為閥室平臺底部承力支撐的方案。

3 鋼抱箍方案的設計

3.1 鋼抱箍的平面布置

用規格為10cm×10cm的方木夾樁作為夾樁抱箍的支撐，在抱箍牛腿上每邊擺放1根I36a的工字鋼作為主梁，然后在主梁上與其垂直的方向鋪設[20a槽鋼作為次梁，次梁上方再鋪設規格為10cm×10cm的方木作為底模板支撐，底模采用鋼模板或木質膠合板。[20a槽鋼間距為60cm，方木間距為20cm。鋼抱箍效果如圖1所示，鋼抱箍布置平面圖如圖2所示。

圖1 鋼抱箍效果圖

圖2 鋼抱箍布置平面圖

3.2 主梁、次梁及鋼抱箍的受力計算

閥室平臺混凝土分兩次澆筑，第一次澆筑0.5m，7d后再澆筑余下的1.5m，因此主梁、次梁及鋼抱箍受力計算時高度取值為0.5m。

（1）主梁的計算。I36a的工字鋼相關參數：彎曲截面系數Wx=875cm3，截面面積A=76.3cm2，慣性矩Ix=15760cm4。

荷載q：

式中：B為縱向跨度，m；H為第一次澆筑高度，m；γ為鋼筋混凝土重度，kN/m。

最大彎矩Mmax：

式中：r為可變荷載的分項系數，取1.2；q為荷載，kN/m；l為橫向跨度，m。

最大剪力Qmax：

應力驗算：

抗剪驗算：

撓度驗算：

式中：E為工字鋼彈性模量；I為I36a工字鋼慣性矩。

通過驗算主梁受力滿足要求。

（2）次梁的計算。[20a的槽鋼相關參數：彎曲截面系數Wx=178cm3，截面面積A=28.8cm2，慣性矩Ix=1780.4cm4。

荷載q：

最大彎矩Mmax：

最大剪力Qmax：

每米鋪設1.67根[20a的槽鋼，即間距為60cm。

應力驗算：

抗剪驗算：

撓度驗算：

通過驗算次梁受力滿足要求。

（3）鋼抱箍的計算。鋼抱箍承重荷載為G，安裝時螺栓的緊固力為W，則

式中：μ為摩擦系數，取0.3。

鋼抱箍對墩柱混凝土的壓力：

式中：[σ]為混凝土軸心抗壓強度，C30混凝土取20.1MPa；A為接觸面積，鋼抱箍高度為40cm，立柱直徑為1m，故A=3.14×1×0.4=1.256m2。

使用8.8級高強螺栓，螺栓直徑為24mm，螺栓設計拉力：

式中：Ae為螺栓有效面積；fbt為8.8級高強螺栓抗拉強度容許值，為640MPa；Ae×fbt為高強螺栓的預拉力值，經《簡明施工計算手冊》查得8.8級直徑為24mm的高強螺栓的設計預拉應力值為155kN。

則需要螺栓數量：

式中：k為安全系數，取2.0。

通過計算，每個鋼抱箍至少要上18個高強螺栓，施工現場的鋼抱箍每個可上24個螺栓，安全起見，施工時將鋼抱箍的螺栓全部上滿。

3.3 臨時棧橋的搭設

平臺施工前從江邊的地面處搭設一道棧橋至閥室平臺上方作為臨時施工便道，供人員行走和材料運輸，便道寬2m，采用輪扣式滿堂支架搭設。棧橋搭設前首先進行地基處理，然后鋪一層磚渣提高地面的抗壓強度，接著鋪礦渣整平夯實，最后擺放規格為5cm×20cm的木板分散地基應力。支架布設規格為90cm×90cm，橫桿垂直方向間距為1.2m，并設置掃地桿和縱橫向剪刀撐，增強支架的穩定性。支架搭設完成后在上方滿鋪木板，并將其與支架用鐵絲綁扎牢固，同時在棧橋兩側設置欄桿和安全網。

3.4 拆除的底模

拆除底模支撐系統時，首先在閥室平臺上部的兩端各安置1個手拉葫蘆，手拉葫蘆的頂端掛在預埋的Φ25mm的鋼筋上，底部各吊1根[25的槽鋼，槽鋼垂直于主梁I36a工字鋼，將兩根主梁支撐起；然后慢慢地逐個松動抱箍的高強螺栓，使抱箍下降一定的高度，為拆除工字鋼和木方留出空間，再將高強螺栓緊固至一定的程度，保證抱箍至少能承受工字鋼和木方的自重；最后將底模、木方、槽鋼和工字鋼依次取出。手拉葫蘆布置如圖3所示。

圖3 手拉葫蘆布置圖

4 結束語

目前鋼抱箍在工程建設中應用較為普遍，且位置準確、安拆方便、機動靈活，能夠節約施工成本。與支架相比，使用鋼抱箍能夠顯著縮短工期，且施工中不會出現由于混凝土澆筑振搗所引起的卡箍下移和拖架彎曲變形等問題，解決了支架在施工時因自重而引起的地基沉陷、底板變形等問題。另外，與立柱穿孔式蓋梁支架相比，鋼抱箍減少了對柱身混凝土的局部損壞和柱子主筋的錯位彎曲。因此，鋼抱箍的應用能顯著解決施工中的許多問題，意義較大。