山區連續剛構橋上部結構裝配式三角托架施工應用

趙素軍 ZHAO Su-jun；王春云 WANG Chun-yun

（中交一公局第二工程有限公司，北京 101102）

0 引言

重嶺山丘陡壁帶及大斜面庫區橋梁施共具有施工作業面小、安全風險高、便道多坡陡彎急、運輸及起重條件有限等特點。針對重嶺山丘陡壁帶及大斜面庫區橋梁施工特點及傳統工藝存在的問題，本文提出一種無落地裝配式三角托架施工工藝，將托架設計成不同長度且以法蘭連接接長的標準節段，并在標準節段上的桿件連接處及墩身承重牛腿上設置銷軸連接孔，通過將標準節段加工組合成模塊后進行整體安裝及拆除。本文以景文3標工程為例，進行這種托架施工技術的應用總結分析。

1 裝配式托架設計

1.1 托架標準節段基本形式設計

裝配式托架將常規剛接型托架優化為鉸接型托架，使桿件由彎拉剪的受力狀態優化為僅承受軸力狀態。

托架設置2種通用的標準節段形式：一端帶銷軸孔、耳板及法蘭的端部標準節段、兩端帶法蘭的中間標準節段。

1.2 標準節段連接系統設計

橫桿標準節段采用型鋼或工字鋼加工制作，斜桿標準節段采用型鋼、工字鋼或鋼管加工制作，端頭均設計法蘭盤作為托架節段連接面，并用連接螺栓在連接面處形成托架桿件的縱向連接系統；托架橫桿節段上按照需求設置螺栓孔，使桿件在通長的范圍內均能設置連接耳板及橫向平聯，共同形成橫向連接系統。

橫桿與斜桿之間、桿件與設在墩柱上的承重牛腿之間均通過耳板及銷軸進行連接，形成錨固連接系統。

1.3 托架牛腿及預埋件設計

裝配式托架按照牛腿及預埋件形式共設置兩種類型：一種為承插牛腿型裝配式托架，其牛腿設置銷軸連接耳板、連接螺栓、剪力鍵，剪力鍵由鋼板加工制成（如圖1），通過銷軸使牛腿與托架桿件連接，通過剪力鍵承受豎向荷載，通過對拉精軋螺紋鋼緊固牛腿承受水平荷載；另一種為爬錐牛腿型裝配式托架，爬錐牛腿由爬錐、高強螺桿、埋件板、高強螺栓、定位板、定位支撐等組成。構件之間通過螺栓連接，避免了傳統預埋件錨筋與錨板間易產生焊接質量問題。與傳統預埋件相比，爬錐預埋件具有可拆裝、可重復使用、易操作、質量和安全性高等特點。

圖1 兩種預埋件及牛腿結構形式

1.4 托架整體結構設計

裝配式托架結構體系依上至下排架、分配梁、卸荷裝置、托架橫梁、托架斜桿。墩柱間托架結構體系依上至下包括排架、分配梁、卸荷裝置、工鋼托架橫梁、牛腿，與墩柱通過裝配式牛腿進行銷接連接。如圖2所示。

圖2 托架布置圖

2 工程應用

2.1 托架施工平臺安裝

施工平臺采用預埋套筒+外掛三角作為支撐，其結構與墩柱模板施工過的施工平臺一致，并在鋼筋加工場用槽鋼統一加工成型。預埋錨固套筒和剪力鍵（爬錐）一同進行預埋，且低于剪力鍵（爬錐）100cm。如圖3所示。

圖3 施工平臺三腳架斷面圖

施工平臺施工時，利用塔吊或者汽車吊將三角架整體吊裝至預埋錨固套筒，用螺栓將其與預埋套筒錨固。環繞墩柱一周布置施工平臺，施工平臺完成后，用防護網片進行臨邊防護，確保施工人員安全。

2.2 預埋件施工

墩身施工到預埋件所在節段時，根據設計圖推算出預埋件的空間坐標，采用全站儀對控制點進行放樣，保證預埋件施工有足夠的精度，預埋件的軸線偏位應不超過3mm的允許誤差范圍。

2.2.1 承插型牛腿預埋件安裝

預埋件安裝施工前將預埋盒子分為兩個一組，每組預埋盒之間焊接固定，固定時根據承插型牛腿的叉腿之間的寬度作為預埋盒焊接固定的距離。每組預埋盒之間根據墩身厚度采用鋼管緊密焊接，連接后對其精度進行復核及調整，保證牛腿安裝時對拉精軋螺紋鋼順利傳入。

承插型牛腿預埋件安裝前，在設計位置下方設置具有一定強度及剛度的定位支撐裝置，定位支撐可提前預埋于上一節段墩身混凝土或焊接固定在墩身鋼筋上。預埋件安裝在其設計位置后，采用水平限位裝置將其固定，防止澆筑過程中位置偏移。同時，在預埋件底部加設鋼筋網片，對墩身進行局部加強，避免0號塊施工時應力集中損壞墩身混凝土。

墩柱模板合模前，在預埋盒內填充泡沫膠，防止混凝土澆筑過程中漏漿至預埋盒與鋼管內部，混凝土強度達到設計強度后，拆除模板并對預埋盒內的泡沫膠進行清理，保證后續剪力鍵和精軋螺紋鋼的順利安裝。

2.2.2 爬錐或加長套筒連接型牛腿預埋件施工

爬錐或加長套筒連接型牛腿預埋件系統由爬錐（加長套筒）、高強螺桿、埋件板、高強螺栓、定位板、定位支撐等組成。爬錐（加強套筒）、高強螺栓、高強螺桿及埋件板均為高強材質，構件之間通過螺紋連接，安裝便捷，效率高。并且單套構件組合承載能力高，避免了傳統預埋件錨筋與錨板間易產生因焊接質量而產生的安全問題。

爬錐系統形成整體后以定位鋼板+定位螺母的方式進行固定，整體安裝在定位支撐裝置上，爬錐連接面與模板頂緊對齊后，將定位鋼板與定位支撐裝置焊接，完成最終定位。預埋件系統安裝前，需對爬錐孔進行封堵，以防止澆筑過程中水泥漿進入錐孔，造成堵塞。

2.2.3 混凝土澆筑

在模板、鋼筋、預埋件等均檢查合格后，方可澆筑混凝土。混凝土在澆筑過程中，振動棒應避免與預埋件直接接觸，并全程觀察預埋件，如發現產生偏位，應停止澆筑，并重新固定預埋件。

2.3 牛腿安裝

2.3.1 承插型牛腿施工

將承插型牛腿吊裝至清理完畢的預埋盒內，穿入精軋螺紋鋼以螺母固定鎖緊，并將精軋螺紋鋼進行張拉至其抗拉強度的30%-50%，對牛腿進行預緊鎖定，以抵消精軋螺紋鋼筋因托架水平拉力所產生的變形[3]。

圖4 承插型牛腿安裝

2.3.2 爬錐或加長套筒連接型牛腿施工

將爬錐牛腿吊裝至設計位置，以高強螺栓將牛腿整體初步錨固在爬錐預埋件上，通過扭矩扳手進行逐一復擰，復擰按照“先中間，后兩邊”的順序進行，直至所有高強螺栓均復擰至設計扭矩值，完成牛腿安裝。

2.4 托架安裝

將托架桿件標準節段由工廠運輸至施工現場，在施工場地內將托架桿件標準節段按設計圖紙拼裝成骨架片，并使用螺栓將耳板固定在裝配式托架橫桿上。托架桿件標準節段及耳板的連接螺栓安裝方向必須保持一致。

2.4.1 托架骨架組裝

托架桿件標準節段在加工場地通過連接系統按設計圖紙拼裝成整體骨架片；并使用螺栓將耳板固定在橫桿的設計位置上，螺栓須從耳板往橫桿一側擰入。

2.4.2 托架骨架片整體吊裝

裝配式托架骨架片拼裝完畢后，利用起重設備整體吊裝至牛腿位置，通過連接銷軸將托架骨架安裝在牛腿上。所有裝配式托架骨架片安裝錨固完成后，安裝平聯，增加裝配式托架的整體穩定性。至此，托架下部施工完成。托架下部結構、操作平臺及安全通道安裝完成且經驗收合格后方可繼續下一步施工。

2.4.3 分配梁安裝

在裝配式托架橫梁上按照設計圖紙依次安裝卸落裝置、分配梁。卸荷塊安裝時，需要在橫梁上用紅油漆按設計間距劃線標出其位置，卸落裝置和分配梁安裝按標記依次進行安裝。待所有托架構件安裝完畢后，通過調整卸荷塊控制標高，同時對卸荷塊加裝限位裝置。

2.4.4 排架安裝

在分配梁上安裝排架、翼緣板承重梁與裝配式施工平臺及通道。采取臨時固定措施，將排架進行分組安裝，并通過槽鋼將所有排架進行橫向連接，增整體穩定性。排架安裝就位后，設置人工操作平臺及臨邊防護護欄。然后通過調整卸落塊控制托架上部結構標高，直到滿足設計要求。

2.5 托架使用及拆除

托架使用前，組織人員進行驗收，驗收合格后，進行0#塊工程施工。

托架使用完畢后，通過卸荷裝置對底模卸載，并按照“先支后拆、后支先拆、自上而下”的原則依次拆除底模、排架、分配梁及卸荷裝置。托架用于其它部位施工時，可根據施工部位重新進行匹配組裝，達到資源的高效利用。

3 施工技術優勢分析

3.1 技術分析

①結構繼續秉承桿件標準化設計、整體裝配式安拆的理念，通用性強、安全性能好、安拆效率高。②整體結構采用裝配式連接，可以實現在后場快速拼裝，前場整體吊裝就位，安裝效率高。

3.2 安全性分析

①結構受力安全。桿件間采用銷接及栓接，結構受力明確，材料性能利用充分，主要受力部位無焊接連接，無焊縫脫焊風險，結構安全性高。②安拆高效安全。裝配化作業，安裝時間短、效率高，高空作業時間少，骨架片安拆施工獨立性強，施工安全性高。③現場文明施工。結構精簡明了，施工時材料可集中分區堆放，現場文明施工效果好。

3.3 環保性分析

桿件標準化設計，通用性強，提高了材料利用率，減少資源浪費。

托架裝配式施工，焊接量少，減少了焊接施工的煙霧及光污染。

整體式安拆施工，工效提高，提高了機械及人員的利用率，降低了能源及人力消耗。

3.4 經濟分析

經過項目使用證明，托架的拆除及重新組裝較普通支架提高工效約500%，極大程度減少了支架安裝、拆除及重新投入使用所需時間、人工及設備，加快了工程進度。

裝配式三角托架不僅提高了工效，縮短了工期，保證了施工質量，并且可重復周轉使用，促進可持續發展，節省工程造價，節約成本總計約100.58萬元。

表1 裝配式三角托架對比經濟分析表

4 結論

本文提出一種裝配式三角托架。該托架設計節段連接系統、桿件匹配系統、裝配式錨固系統及施工平臺系統，該托架施工工藝為公司首例。在景文3標工程應用結果表明，裝配式三角托架技術能極大程度地提高托架的通用性及適用性，工廠法模塊化加工能提高托架、0號塊施工質量，具有通用便捷、優質高效、安全經濟、節能環保等特點，推廣應用價值較高。