現澆梁支架鋼管立柱連接方式優化分析及探討

劉小保

（江西有色建設集團有限公司）

1 工程概況

海新路與疏港通道立交工程位于海滄區海新路與疏港通道的交界處。總體設計包含對海新路拓寬改造，在疏港通道上新建主線高架上跨海新路，并設置9 條匝道與之構成一座全互通立交。

本工程共設有橋梁14 座，分別為：疏港通道上跨海新路跨線橋1 座，分左、右幅；疏港通道一期段改造拆舊新建中橋1 座；互通匝道橋梁9 座；人行棧橋1 座；人行天橋2 座。

橋梁基本概況：

⑴海新路跨線橋1 座：左右幅分別長507m、509m；上下部構造為樁基礎、板式花瓶墩、預應力鋼筋砼現澆箱梁構造。

⑵中橋1 座：左右幅均長46m；上下部構造為擴大基礎、重力式U 型臺、預應力鋼筋砼現澆箱梁。

⑶互通立交匝道橋9 座：總長2898m，其中最短的BM 匝道橋長63m，最長的G 匝道橋長752m；上下部構造為：樁基礎、板式花瓶墩、預應力鋼筋砼現澆箱梁構造（其中F、G 匝道橋均有一聯為鋼箱梁）。

⑷人行棧橋1 座：橋長244.8m；上下部構造為樁基礎、單圓柱鋼筋混凝土墩、鋼筋混凝土實腹式連續板梁。

⑸人行天橋2 座：兩座橋長分別為17.2m、39m；上下部構造為樁基礎、鋼立柱(內填充混凝土)、鋼箱梁。

2 現澆梁的支架體系

2.1 支架體系的確定

根據住建部辦公廳關于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程范圍的規定，本項目上述14 座橋梁中，除了兩座人行天橋的梯坡道外，現澆梁模板支架、鋼箱梁臨時支墩均屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，必須編制安全專項施工方案，并組織專家論證審查。經專家論證審查后確定的支架體系為：

⑴橋梁上部現澆梁模板支架以鋼管+貝雷梁組合支架體系為主，該體系自上而下的布置方式為：竹膠板→橫橋面方木→縱橋向貝雷梁→橫橋向雙拼工字鋼→砂筒→鋼管立柱→鋼筋砼獨立基礎。

其中鋼管立柱為：雙排Φ529×8mm 鋼管立柱及砂筒橫向等距布置，單排4 或5 根。

⑵考慮到橋梁上橋端、下橋端梁底距離現狀地面的高度較低，凈空不足，且個別現狀原地面起伏高低差較大，采用鋼管+貝雷梁、承插型盤扣式支架體系施工難度較大，因此少部分上部現澆梁施工采用鋼管+型鋼支架體系，該體系自上而下的布置方式為：竹膠板→橫橋面方木→縱橋向工字鋼→橫橋向雙拼工字鋼→砂筒→鋼管立柱→鋼筋砼獨立基礎。

其中鋼管立柱為：雙排Φ529×8mm 鋼管立柱及砂筒橫向等距布置，單排4 或5 根。

2.2 鋼管立柱安裝

在地基處理合格、鋼筋混凝土獨立基礎安裝完畢之后，進行鋼管立柱的安裝，安裝工藝如下：

⑴根據各排支撐柱高度確定下料長度，在加工場一次焊接加工成型，鋼管柱安裝前先在加工場檢查平整度及垂直度，其兩端中心連線的偏差度控制在10mm 以內，經檢查合格的鋼管柱按部位進行編號使用；鋼管立柱如有接長，接頭必須錯開，錯開上下距離不得小于1m。

⑵采用吊車將加工好的鋼管柱吊放到預定位置和標高處，安放在基礎混凝土底座上，鋼管柱安裝時測量技術人員全程旁站觀測控制，采取全站儀（或人工吊線法）控制垂直度。

⑶立柱與基礎連接：在鋼管立柱頂面和底面焊接封口鋼板，并在鋼管與封口鋼板之間焊接加勁肋；安放至設計位置后與基礎預埋鋼板焊接。鋼管立柱如有接長，接頭必須錯開，錯開上下距離不得小于1m。

2.3 鋼管立柱橫縱向連接

⑴同排鋼管柱間橫橋向連接：柱與柱之間采用[12槽鋼設置2 道水平聯系桿及1 道斜向剪刀撐，斜向連接與水平方向的夾角在45～60 度之間。

⑵雙排鋼管墩縱向連接：柱與柱之間采用[12 槽鋼設置2 道水平聯系桿及1 道斜向剪刀撐，斜向連接與水平方向的夾角在45～60 度之間；當縱向連接、剪刀撐無法穿過墩柱時，焊接槽鋼與墩身固定頂緊。

⑶在距離立柱頂、底部30cm 處設置1 道橫縱向水平連接桿。

3 采用“抱箍”方案進行優化

3.1 優化背景

本工程由9 條匝道橋現澆箱梁共41 聯，經專家論證后的方案中，鋼管立柱的縱、橫向連接、剪刀撐連接體系均采取焊接方式。在施工準備階段，考慮到海新路東側高邊坡爆破作業方案審批還需較長一段時間，土石方短時間無法大面積施工，故將年度計劃的施工重心調整至橋梁施工，因此須加快橋梁施工進度。而加快施工進度需要增加各種資源的投入，從現澆梁支架角度分析就需要做到：適當增加支架系統的投入聯數并加快每一聯支架系統的周轉。

經查閱各類參考資料及相關施工案例，發現優化鋼管立柱間的橫縱向連接方式，即：將焊接方式變為“抱箍”方式，是提高支架體系周轉率的簡單有效、具有可行性的方法之一。后經與各參建單位的充分交流及論證，各方一致認為此優化方案具有加快施工進度、降低施工成本、提高安全系數等優勢；后將此優化方案報請原方案論證專家組進行修改論證，專家組也同意按此“抱箍”方案實施。

3.2 工法原理

有別于以往在鋼管立柱上焊接節點鋼板，再在節點鋼板上焊接縱、橫向連接槽鋼和剪刀撐的焊接連接方式，該工法是借鑒蓋梁抱箍的施工方法（采用摩擦環抱墩柱的柱箍，用于支撐蓋梁施工的工字鋼及底模），將鋼制抱箍緊緊環抱住鋼管立柱，用抱箍替代節點鋼板，縱橫向水平槽鋼、剪刀撐槽鋼與抱箍的連接板用螺栓相連接。調整前后的連接構造對比見圖1、圖2，抱箍細部圖見圖3。

4 施工操作

4.1 抱箍制作

⑴考慮用鋼管立柱同規格管材制作的抱箍能更好地與鋼管立柱貼合，抱箍主材最好使用與鋼管立柱同規格的邊角管材；將與鋼管立柱相同管材的直徑529mm、壁厚8mm 的焊接管切割成高250mm 的一段段抱箍圓弧帶，再將圓弧帶兩等分，形成兩片半圓弧條帶待用。

⑵在工廠用裁板機裁切10mm 厚鋼板制作抱箍法蘭、縱橫向連接板，然后在特制胎具上用沖孔機按設計孔位沖鉆橢圓孔；此步操作要求孔徑、孔位、孔位角度做到相對精準，否則將會增加槽鋼的安裝難度。

⑶將半圓弧條帶與抱箍法蘭、縱橫向連接板焊接成品抱箍的1/2 部分，焊接工作在胎膜具上進行。

4.2 安裝抱箍

⑴支架基礎采用預制塊混凝土基礎，每塊基礎就位后均測量其頂面高程，以確定每根鋼管立柱上抱箍鎖卡位置（抱箍鎖卡位置=剪刀撐設計高程－基礎頂面高程）。

⑵將需要安裝的鋼管立柱放倒在地面，把各個抱箍安裝到對應位置。

⑶在基礎頂面安裝鋼管立柱，由于縱橫向水平槽鋼和剪刀撐槽鋼皆為裝配式的螺栓連接，桿件長度和連接孔眼均相對固定，因此對鋼管立柱的平面位置、豎直度控制、剪刀撐豎向位置要求較高，安裝人員須嚴格把控立柱的安裝質量。

4.3 縱橫向槽鋼和剪刀撐槽鋼下料制作

按方案圖進行槽鋼的下料，鉆孔。

4.4 安裝電動升降吊籃

將電動升降吊籃吊掛于鋼管立柱的頂部（鋼管立柱頂部的水平槽鋼已先行連接）作為安裝人員的工作平臺。

4.5 安裝縱橫向水平桿及剪刀撐

將制作好的槽鋼，用通用5.6 級M18 螺栓與抱箍連接（或高強螺栓），用電動扭力扳手緊固，安裝順序自上而下。

5 工法特點總結

該工法經成功實施后，總結特點如下：

⑴槽鋼與抱箍連接速度快，與焊接方式相比節省大量時間，縮短支架搭設時間，極大提高支架系統周轉率。

⑵定型化成批制作，拆裝快捷，可重復使用，與焊接相比節省大量焊接材料和鋼構件的損耗。

⑶利用抱箍在鋼管立柱上可以上下移動的優勢，抵消了裝配桿件帶來的裝配式誤差，避免了在焊接方式中每個桿件都必須實測實量、按實下料才能安裝的弊端。

⑷抱箍直接卡緊在鋼管立柱上，避免了焊接方式對鋼管立柱的損傷。

⑸各連接部位均使用螺栓連接，且配備扭力顯示的電動扳手，相比焊接質量的不可控更能保證架體的安裝質量，使整體架體更具穩定性。

⑹各桿件的裝配速度快，大大縮短了工人高處作業的時間，有利于高處作業的安全風險管控。

⑺配合電動升降吊籃的施工，降低了工人高處作業的安全風險，減輕了高處作業工人的勞動強度。

6 工法的提升設想

⑴單根立柱承受荷載較大的抱箍可以采用在抱箍圓周上增加上下兩道加勁箍的方法達到提升的目的。

⑵支架高度很高需要增強立柱間連接時，可以采用在抱箍上增設水平剪刀撐的連接鋼板，增設水平剪刀撐。

⑶為進一步提高鋼管立柱支立速度，可以在臨近兩根立柱上部增加拴接縱向分配梁，達到兩根立柱同時整體支立加快立柱支立速度的目的。

7 結束語

雖然現在的橋梁施工的各項工藝已十分成熟，但在傳統的施工工藝中，仍存在著不少可以改進之處；在實際施工中，如果能夠不斷發現傳統工藝存在的不足之處，并進行探索、優化，就有可能達到提高施工效率、降低施工成本、減少安全風險的目的。