抱箍支架法在圆弧形桥墩顶帽施工技术

卢 旺

（中铁十八局集团第五工程有限公司 天津 300855）

1 工程概况

天津市津滨轻轨轨道交通工程，线路全长53km。工程场地主要为盐渍土、软土、填土。区间场地内无河流，但部分线路位于虾池内，虾池水深0.4～5.2m。高架区间桥梁简支U 梁桥墩高度9～24m，简支U 梁墩顶设置预应力顶帽。顶帽高度150cm，平面尺寸1050cm×324cm，桥墩两侧顶帽悬臂长度370cm。顶帽采用C50 混凝土，混凝土自重68.6t。本工程简支U 梁圆弧形桥墩共计212 个。桥墩及顶帽断面见图1。

为解决软土地基支架不均匀沉降及水中桥墩顶帽施工难题，降低工程造价、加快施工进度。确定了桥墩顶帽施工采用抱箍支架法[1]。

2 抱箍支架工艺原理

抱箍支架设计是采用弧形抱箍与桥墩混凝土间静摩擦力平衡桥墩顶帽施工总荷载。抱箍支架主要由双层抱箍、抱箍间连接杆（构件3）、斜向支撑（构件1）、承重主梁（构件5）、分配梁（构件6）五部分组成[2]，抱箍支架结构见图2。桥墩上设置上下两层抱箍，上下层抱箍采用4 根对称连接杆件进行连接，确保上下层抱箍共同受力。每层抱箍由两个弧形部分，两个直线箱体组成。弧形抱箍与直线箱体之间设置2cm 宽平行缝，并采用两排共8 根M36 普通螺栓进行连接，通过紧固螺栓使抱箍对墩身混凝土施加径向压力，以提高抱箍与墩身混凝土间的静摩擦力。

3 施工工艺流程

3.1 测量放样

墩身顶帽抱箍施工之前，进行施工放样，测放出桥墩墩身中线和桥墩顶帽底标高，同时计算出顶帽施工期间支撑体系总高度和各分部支撑高度，利于施工时按各部情况调整支架的标高，满足施工要求。

图1 桥墩及桥墩顶帽立面图（单位：cm）

图2 抱箍支架示意图（单位：cm）

3.2 抱箍安装

抱箍四周采用∠40×∠40×3.5mm 角钢焊接接工作平台，工作平台宽80cm，护栏高120cm。工作平台四周设置Φ12 圆钢护栏，并满挂安全防护网，护栏下部设置20cm 高木质踢脚板。工作平台满铺3mm厚压花钢板。

在抱箍组装前，除去抱箍内侧的铁锈及墩身表面浮灰，并保证桥墩混凝土表面干燥。将墩身施工操作架拆除到顶层抱箍底层标高位置，为抱箍安装提供空间及施工作业平台。抱箍安装采用吊车单片吊装至墩身指定位置，采用钢丝绳+10 t 手动葫芦将抱箍临时挂在墩身顶部竖向钢筋上进行临时固定，通过拉动手动葫芦倒链调整抱箍安装位置。同层四片抱箍临时固定，初步调整完成后，采用M36 普通螺栓对相邻两片抱箍进行连接。抱箍连接过程中使每片抱箍中线与墩身中线重合确保相邻两片抱箍连接板相互平行，预留缝宽为2cm。

抱箍内排螺栓紧固设计值900kN·m，外排螺栓紧固设计值450kN·m。抱箍连接螺栓进行紧固时，先内排后外排，并均匀给力。上下顶层抱箍安装完成后，安装上下抱箍连接杆件。混凝土浇筑过程中每浇筑一层混凝土，采用力矩扳手对抱箍间连接螺栓进行复拧检验扭矩值。

3.3 承重梁安装

抱箍安装验收合格后，在顶层抱箍顺线路两侧抱箍直线箱体端部对称安装砂箱，砂箱底板与直线箱体采用Φ20 螺栓连接固定。砂箱高度调整范围为20～30cm。

砂箱顶部设置I45 工字钢承重梁，工字钢承重梁左右两侧在砂箱顶板上采用2cm 厚钢板焊接限位装置钢制工字钢左右滑动。承重梁工字钢之间设置横向拉结杆件6 根拉杆，墩身两侧各3 根，防止吊装及定位过程中发生横向失稳引发意外。拉杆采用Φ32 精扎螺纹钢外套壁厚5mmΦ48 钢管。

承重梁安装完成后，安装承重梁斜向支撑，斜向支撑与主梁采用法兰连接，与底层抱箍牛腿采用铰接。抱箍支架承重梁斜撑采用Φ20cm 钢管(壁厚d=10mm）。通过调整砂箱高度及斜向支撑顶端丝杆调节承重梁标高及预拱度设置。

3.4 分配梁安装

承重梁安装完成后，测量班对承重梁顶部标高进行复核，复核无误后，在承重纵梁上安装双拼18槽钢（I18 工字钢）分配梁，分配梁长6.0m、间距85cm。分配梁安装前，在分配梁上采用石笔画出承重梁位置线。

承重梁与分配梁之间采用螺栓、连接板进行固定，使承重梁与分配梁连接成一个整体，确保施工安全。连接板采用长度20cm 的∠100×10mm 角钢，角钢一边沿长度方向开11cm×2.2cm 长方形孔。角钢一边焊接在承重梁内侧面，开孔的一边顶面与承重梁顶面齐平，并确保开孔方向一致。分配梁上相应位置焊接9cm 长M20 螺栓。分配梁安装时，将螺栓与连接板开槽位置对准后向内滑动，紧固连接螺栓，实现分配梁与承重梁进行连接固定。

3.5 抱箍支架预压

抱箍支架预压前采用I18 工字钢对分配梁进行加密设置，加密后确保分配梁间距不大于30cm。分配梁上满铺400cm×200cm×5cm 木跳板。抱箍支架采用沙袋进行堆载预压，以120%施工总荷载(1311.66kN)作为预压荷载值(1574kN)。支架按预压荷载60%（944.4kN）、80%(1259.2kN)、100%(1574kN)分3 级进行。加载重量偏差控制在同级荷载的±5%。

抱箍支架预压加载时，自跨中向两侧对称、分层加载，每级加载完成后1h 对抱箍支架进行沉降、变形观测。卸载后6h，测量各监测点标高，计算承重梁各点变形量及抱箍沉降量，并调整分配梁顶部标高。测量班做好预压期间沉降观测数据记录及统计分析。

监测点布设如下：每层抱箍弧形部分端部，中间部位，设置沉降监测点，每层抱箍共设置6 个。承重梁端部、跨中位置、1/4 长度位置设置观测断面，每个观测断面观测点设置在工字钢轴线部位。支架预压前监测记录各观测点的初始标高并记录。

3.6 墩身顶帽底模安装

墩身顶帽底模分两段加工，模板下部采用10#槽钢焊接整体式托架。

抱箍支架搭设、预压完成经监理验收后，将墩身顶帽底模安装就位，墩身顶帽底模标高安装施工误差不应大于±5mm， 轴线偏位误差不应大于±10mm， 模板接缝间贴双面胶海棉条，防止接缝漏浆造成砼面色差或麻面。

3.7 墩身顶帽钢筋绑扎

墩身顶帽钢筋采用HRB400Φ20、Φ14、Φ12 钢筋，墩身顶帽钢筋采用定型钢筋模具在施工现场绑扎成型后，采用吊车、吊装扁担吊装安装。钢筋骨架吊装点位置，架立钢筋与结构主筋焊接牢固。垫石钢筋与顶帽钢筋同时绑扎。

3.8 安装墩身顶帽侧模、端模

侧模、端模采用组合式钢模。侧模整体拼装后，采用￠25 精轧螺进行上下对拉加固模板。模板之间拼缝处贴海绵条防止漏浆。侧模、端模安装完毕后检查几何尺寸、轴线位置、顶面高程，自检合格后报请监理工程师验收，检验合格后进行混凝土浇筑。

3.9 混凝土浇筑

混凝土采用商品混凝土拌合站集中拌合，罐车运输，泵送入模、插入式振捣器振捣。顶帽混凝土采用C50 混凝土，坍落度180±20mm。

混凝土沿顶帽长度方向自顶帽中部向两侧分层对称浇注，分层振捣的方式进行施工，每层混凝土浇筑厚度不超过40cm，且在下层混凝土初凝前浇筑完成上层混凝土。混凝土浇筑速度应不大于20m3/h，混凝土浇筑过程中采用全站仪对抱箍支架进行全程监测。顶帽混凝土浇筑完成后及时进行保温、保湿养护。

3.10 模板支架拆除

墩身顶帽N1 预应力钢束张拉注浆水泥浆强度达到75%后，拆除墩身顶帽底模及支架。模板支架拆除过程中做好墩身混凝土成品保护，防止模板磕碰混凝土表面。抱箍支架拆卸按照先支后拆、后支先拆的顺序施工，杆件卸落采用吊车配合。

4 结语

抱箍支架相比落地支架不需要采用承台做为支架基础，桥梁墩身、承台施工完成后，可及时对承台基坑进行回填，避免了承台基坑围护结构拆除后基坑被水浸泡造成附近施工便道局部塌陷，确保了施工安全。本工程采用抱箍支架法，减少雨期对施工影响，节省施工时间，加快施工进度，可在同类工程施工中推广应用。