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装配式型钢脚手架在高墩翻模施工中的应用

发表时间：2020/11/10 来源：《基层建设》2020年第22期作者：李波

[导读] 摘要：为解决桥梁高墩翻模施工过程中墩身钢筋的作业安全、安装质量和进度工期，在翻模钢筋分节施工时，首先搭设安全防护作业平台。

        中铁上海工程局集团第五工程有限公司广西南宁 530000
        摘要：为解决桥梁高墩翻模施工过程中墩身钢筋的作业安全、安装质量和进度工期，在翻模钢筋分节施工时，首先搭设安全防护作业平台。本次选用洛清江大桥主桥双肢薄壁墩为例，墩身位于洛清江河中，由于汛期洛清江河水暴涨暴跌，河水上涨速度快。采用墩旁脚手架存在极大的安全风险，因此，采用“装配式型钢脚手架”进行墩身施工作业。
        关键词：高墩翻模；作业安全；安装质量；进度工期
        引言
        翻模施工的关键在于钢筋作业施工，尤其处于河水上涨快、要求工期紧，在墩身钢筋作业过程中，由于钢筋施工工程量大，作业时间长，极易发生高空坠落和物体打击。在这种情况下，采用墩旁脚手架无法满足施工需求。
        为保证施工进度，在汛期来临前完成墩身施工，同时保证作业人员的安全和钢筋施工的质量，采用“装配式型钢脚手架”进行作业。
        本文以柳州市洛清江大桥主桥双肢薄壁墩翻模施工为背景，从型钢脚手架的制作，型钢脚手架的吊装和加固，钢筋作业三个方面，介绍了“装配式型钢脚手架在高墩翻模中”的施工过程和原理。
        1.工程概况
        洛清江大桥桥梁全长752m，桥跨布置为3×30+(30+40+30）+57+3×90+57+(43+35）+3×30 m，主桥横跨洛清江，桥跨布置为 57+3×90+57m，全长384m；主跨为预应力连续刚构桥；桥梁采用左右分幅式桥梁，单幅桥面宽度为20.5m，双向六车道。洛清江主桥上部结构采用预应力混凝土变截面连续刚构桥，按全预应力混凝土结构设计，主桥单幅桥宽20.5m,悬臂宽度3.5m，采用单箱双室结构，跨中梁高3m，支点梁高6m。
        主桥墩身设计情况：洛清江大桥主桥墩身分左右幅的双肢薄壁墩，平均墩高21m，墩身为13.5×1.25m的等截面墩身，双肢薄壁墩间距为2.5m。主筋采用Φ28钢筋，间距10cm;箍筋采用Φ16钢筋，间距10-15cm。每个单肢桥墩钢筋总重量为95t。墩身采用翻模施工，每次浇筑6m。
        2.装配式型钢脚手架施工
        2.1型钢脚手架设计情况
        根据墩身模板横肋设计情况和墩身横断面尺寸，翻模施工每次浇筑高度6m，提前用工字钢加工成主架体，并每隔2m焊接安全操作平台和临边防护，呈一体式型钢脚手架。采用汽车吊或塔吊整体吊运安装到墩身模板横肋上，架体与墩身模板采用高强螺栓连接加固，同时架体与墩身钢筋采用多道揽风绳锚固。
        2.2型钢脚手架工艺流程
        型钢脚手架施工工艺流程见图1
        2.3熟悉墩身结构及墩身模板设计图纸
        施工前，根据墩身断面尺寸和墩身模板的设计加工情况，充分利用墩身模板面板+小竖肋+大横肋的特点，墩身模板采用Φ25精轧螺纹钢对拉加固。高墩桥梁翻模施工时，每次浇筑6m混凝土,钢筋也是每次绑扎高度6m，并在墩身预留一层墩身模板，先在地面加工型钢脚手架，并在该架体上每2m安装作业平台，平台之间安装上下通道，把加工好的型钢脚手架整体吊装在墩身预留的模板横肋上。计算架体在墩身模板的强度、刚度、稳定性；架体安装在模板上，翻模施工预留的模板与墩身的摩擦力，精轧螺纹钢的锚固是否合格，提前做好技术准备工作。墩身模板每2m设置一层操作平台，左右幅墩身中间安装一套上人爬梯。模板设计加工断面见图2。

        图1 型钢脚手架施工工艺流程图

        图2 模板设计加工断面图
        2.4加工型钢脚手架
        根据现场实际情况，平整一块10*15m场地并进行硬化，地面平整，浇筑场地比周围地面高5cm以上，并在场地四角打入Φ25钢筋，锚入地下1m，便于后期安装缆风绳固定架体加工，四周做好排水沟。
        根据型钢脚手架设计图纸，在地面精确放样，并用墨线弹出结构边线，便于生产加工。型钢进场后，及时检查原材合格证和检测报告，现场抽样送检，检测合格后方可生产加工。根据图纸，整体架体高5.7m，宽1.65m，长14m，每隔2m设置作业平台，为保持自身的平衡，上下通道设置在架体两侧。对单侧设置5根[12槽钢竖向支撑，设置3根横撑、顺联和斜撑[8槽钢精确下料，按大小里程侧分部先进行竖向、横撑、作业平台顺撑的平面加工，然后再吊装稳定后，进行顺联的焊接，形成一个架体。注意竖向支撑底部整体要平整，焊接加工误差小。
        架体在场地架立后，四角采用缆风绳固定，竖向支撑上焊接然后在平台上焊接上下通道，上下踏步和扶手都采用φ48钢管，踏步高度25-30cm，侧面安装1.2m高扶手。
        在竖向支撑和横联交叉处设置作业平台[8槽钢顺撑，每侧设置5根，顺撑下焊接Φ25的钢筋小牛腿，作业平台宽0.9m，顺撑之间设置间距15cm的Φ16钢筋，再铺设1.5cm竹胶板。侧面间隔1.5m设置高1.2m的Φ16防护栏杆，防护栏杆侧面安装密目网，栏杆底板设18cm高的踢脚板。架体四角竖向支撑架上焊接吊耳，便于吊装转运。
        2.5定位加固型钢脚手架
        型钢脚手架焊接安装完成后，采用塔吊或者汽车吊吊运到模板横肋上，作业人员站在墩内混凝土面上配合塔吊精准吊放型钢脚手架。初次安装时，根据墩身横肋布置和墩身竖向螺栓孔的位置，在墩身竖向螺栓孔高出模板顶3cm处，焊接2块5*12*1cm钢板，钢板间净间距2cm,钢板间再安装一块4*16*1cm钢板，这个钢板可以稍微转动位置。三个钢板之间用M24*85螺栓连接，中间钢板另一端与模板螺栓眼采用M24*85螺栓连接，墩身螺栓处塞垫厚2cm钢板，架体与模板之间共采用10个高强螺栓锚固；再在架体顶端横联槽钢与墩身箍筋之间采用3组呈“X”形φ10mm的钢绳连接成揽风绳。架体加固完成检查正常后，解除塔吊挂钩，进行钢筋作业作业。墩旁安装上人爬梯，根据施工高度，拆除爬梯侧面防护网，爬梯与型钢脚手架之间安装由钢管搭设的过人通道，型钢脚手架安放侧面见图3，架体与模板加固详图见4，架体与爬梯通道见5。

        图3 型钢脚手架安放墩身侧面图                                     图4 型钢脚手架与模板加固详图

        图5 型钢脚手架与上人爬梯连接
        3.墩身钢筋施工
        架体加固完成后，墩身与上人爬梯通道安装完成后，开始钢筋的施工作业。
        3.1钢筋加工
        墩身主筋Φ28竖向根数共550根，主筋连接采用直螺纹套筒连接，故需要严格把控机械连接施工过程中质量，丝头加工工艺流程要求如下：
        ⑴钢筋端部平头使用钢筋切割机进行切割；
        ⑵按照钢筋规格所需的调整试棒调整好滚丝头内孔最小尺寸；
        ⑶按钢筋规格更换涨刀环，并按规定的丝头加工尺寸调整好剥肋加工尺寸：
        ⑷调整剥肋挡块及滚轧行程开关位置，保证剥肋及滚轧螺纹的长度符合丝头加工尺寸的规定；标准型接头的丝头有效螺纹长度应不小于1/2连接套筒长度，且允许误差为+2P；
        ⑸丝头加工时应用水性润滑液，不得使用油性润滑液;
        ⑹钢筋丝头加工完毕经检验合格后，应立即带上丝头保护帽或拧上连接套筒，防止装卸钢筋时损坏丝头。
        3.2钢筋安装
        ⑴连接钢筋时，钢筋规格和连接套的规格应一致，并确保钢筋和连接套的丝扣干净、完好无损。
        ⑵必须用力矩扳手拧紧接头。
        ⑶力矩扳手的精度为±5%，要求每半年用扭力仪检定一次。
        ⑷连接钢筋时应对正轴线将钢筋拧入连接套，然后用力矩扳手拧紧。接头拧紧值应满足表一规定的力矩值，不得超拧，拧紧后的接头应作上标记，防止钢筋接头漏拧。
        ⑸钢筋连接前要根据所连接钢筋直径的需要将力矩扳手上的游动标尺刻度调定在相应的位置上。即按规定的力矩值使力矩板手钳头垂直钢筋轴线均匀加力。当听到力矩扳手发出“咔嗒”声响时即停止加力（否则会损坏扳手）。
        ⑹连接水平钢筋时必须依次连接，从一头往另一头，不得从两边往中间连接，连接时一定两人面对站定，一人用扳手管钳卡住已连接好的钢筋，另一人用力矩扳手拧紧待连接钢筋，按规定的力矩值进行连接，这样可避免弄坏已连接好的钢筋接头。
        ⑺力矩扳手不使用时，将其力矩值调为零，以保证其精度。
        ⑻使用扳手对钢筋接头拧紧时，只要达到力矩扳手调定的力矩值即可
        ⑼主筋接头采用机械连接，同一截面上的钢筋接头不超过总数量的50%，上下错开布置。
        ⑽主筋与箍筋之间采用扎丝绑扎。绑扎或焊接的钢筋网和钢筋骨架不得有变形、松脱现象。
        ⑾采用与钢筋保护层等厚的垫块，垫块与钢筋扎紧，相互错开，分散布置。
        ⑿墩身主筋在安装时采用加固钢筋固定，用线锤对中吊线方法定位，绑扎完的钢筋骨架应保证竖直、不倾斜，必要时采用缆风绳固定。
        ⒀钢筋安装完毕，在自检合格后，再由质检员约请监理工程师进行检查验收，并做好检查记录。砼浇注时，钢筋班组必须派专人跟踪值班。
        ⒁检查合格后，架体四角的竖向支撑上的吊耳穿上钢绳，采用塔吊或汽车吊整体吊装到另一个墩，循环使用。
        3.3钢筋质量标准
        ①检查接头外观质量应外露不超过2扣，钢筋与连接套筒之间无缝隙；
        ②用力矩扳手检查接头拧紧程度。
        表1 钢筋安装允许偏差表

        4.效益分析
        （1）经济效益：
        使用一体式型钢脚手架，结构简单，安拆方便，安全可靠，减少循环搭设的工序，每个墩身节约安装费用约2万元，每个墩身工期节约20天；
        （2）社会效益：
        ①采用一体式型钢脚手架，该架体提前在场地加工，整体吊装在模板横肋上加固，从吊装到加固完成投入使用，仅用1个小时左右就能完成，大大提高工期效率。
        ②加工前，项目部依靠Midas Civil、桥梁大师等现代科学软件计算架体在模板横肋上的强度、刚度、稳定性计算，做好技术准备。
        ③由于架体有充足的操作空间，能多层多人施工，安全可靠，能保证施工质量，能形成标准化施工作业，施工形象好。既能加快施工进度，又能保证施工安全和施工质量，新颖的工法特点将促进桥梁高墩翻模施工的技术进步，社会效益明显。型钢脚手架操作平台见图6 、型钢脚手架使用如图7

        图6 型钢脚手架操作平台

        图7 型钢脚手架在墩身模板的使用
        5.结束语
        洛清江大桥主桥墩高换算成单肢桥墩高度384m，业主要求在5月初汛期来临前全部完成墩身施工，该桥主墩于2020年3月20日开始主墩墩身施工，2020年5月2日完成墩身施工。
        桥梁墩身翻模施工中采用型钢脚手架进行墩身钢筋作业，安装、加固、使用的全过程，始终处于安全、快速、高效的可控状态，该架体不仅制作简单，具有足够的操作空间，施工安全可靠，保证施工质量，能有效组织人员作业，最终加快施工进度，按期完成墩身施工。
        参考文献
        [1]《洛清江大桥设计施工图纸》
        [2]《JTG-T F50-2011a公路桥涵施工技术规范》
        [3]《JGT163-2013钢筋机械连接用套筒》
        [4]《曙光大道工程实施性施工组织设计》