高桩式码头桩帽梁底模设计与实践

江坤 中交四航局第二工程有限公司

1.工程实例

本工程位于广东省江门市西江干流白顷头上游约3km的右岸。码头平台采用框架式桩基梁板结构形式，桩帽梁支承于直径800mm PHC桩上,嵌入桩帽梁底0.3m。

桩帽梁设计底标高为1.1m，而白天潮位0.6m～1.2m（潮差小），采用传统简易钢抱箍夹桩做底模支撑系统工艺，钢抱箍安装位置为桩帽底往下约82cm，处于临水面溅浪区，施工难度极高；且依托已有管桩作为上部结构的支撑基础，抱箍支撑是必不可少的重要措施。抱箍支撑是靠锁紧抱箍对管桩表面产生的压力下，产生的桩表面静摩擦阻力来承担模板系统传递的荷载。PHC桩表面光滑，表面浸泡后摩擦系数降低使得支撑整体荷载容易发生滑移而变形，可靠性降低，潜在安全质量风险较高。因此有必要采取可靠技术措施消除这一影响。为此采用了改良的工艺：基于钢抱箍配合反吊作为支撑系统的施工工艺。

2.桩帽梁底支撑选型与设计

为方便施工，抱箍规格不宜过多。为此选择最大构件桩帽梁作为模板支撑受力最不利工况为计算依据。支撑系统结构由钢梁、抱箍等组成，40a工字钢架设在抱箍牛腿上作为底模支撑体系主梁；其上铺设枋木和模板构成桩模梁底模及作业平台；侧模板采用钢模板；上部靠船构件采用吊环横穿2根10号工字钢，架在40a工字钢上固定，待钢筋焊接牢固后与桩帽梁浇筑成整体。

2.1 钢抱箍

钢抱箍作为底支撑钢梁定位安置点，依靠自身与PHC桩的摩擦力承载着整个支撑系统带来的荷载。考虑抱箍安置点低，因此抱箍应充分考虑反吊提供的承载能力，抱箍夹桩的摩阻力仅考虑安装纵向支撑钢梁前的抱箍位置稳定所需，可降低对高强螺栓连接的要求以及抱箍高度的要求，达到节约成本目的。经计算：1～2排采用高度30cm大抱箍，第3～9排采用高度15cm小抱箍即满足要求。

2.2 反吊设置

在PHC桩上的支撑系统均需采用反吊，且以反吊提供模板支承力，抱箍系作临时定位和稳定传力构件。第1排PHC桩受靠船构件、桩帽梁、系船梁走道板三道竖向向下支座力，承受荷载力最大。其次第2～9排PHC桩主要受桩帽梁、纵向连系梁两道竖向向下支座力，故设计两种反吊系统提供保护，即满足安全质量要求，达到节约成本目的。图1为反吊系统示意图。

图1 反吊系统示意图

3.施工工艺

本工程施工水位分汛期和枯水期，汛期水位较高，高潮位时淹没桩帽梁，导致无法进行模板安装，故必须考虑河水潮汐变化，在合适时段内抓紧安排底支撑系统施工作业。具体步骤分为：

（1）在桩头放线，放出梁底标高控制线H-0.52m，以此作为截桩和确定抱箍位置及精确定位抱箍上安装工字钢牛腿的顶面位置。

（2）截桩后通过浮排做为抱箍安装平台，在低潮位时及时将抱箍安装就位，焊接工字钢牛腿，然后安装圆钢反吊，通过连接板与牛腿上连接。须严格控制牛腿支承面标高和各连接部位的焊缝质量。

（3）钢梁在起重船的配合下吊装就位，调整好位置后点焊固定。桩帽梁端部位通过工字钢横担两端支撑于钢梁上；其余部位在钢梁上安放枋木，铺设桩帽梁底模。枋木须用扎线固定于钢梁上，模板须及时与枋木铁钉固定，以防在高潮位时漂走。在安装枋木时需兼顾操作平台的搭设。底模上每跨设置排渣泄水口，在混凝土浇筑前封闭。

（4）桩帽梁侧模采用整体式大钢模板，在起重船配合下就位。在梁侧面钢筋保护层垫块、内支撑及对拉螺杆的配合下，调整好梁侧面垂直、宽度和顺直。

（5）桩帽梁浇筑1d后即可拆除侧模系统。梁跨较小，在混凝土强度达到设计强度70%后即可拆卸底模及支撑系统：通过导链给支撑钢梁卸荷，切断反吊圆钢，拆除抱箍。通过导链卸荷，在钢梁及底模的自重下实现整体平稳脱离梁底。

4.支撑体系安装技术控制要点

（1）吊挂在桩头的抱箍、牛腿、支撑钢梁及传力焊缝是模板支撑系统的关键所在，首先须保障材料的合格和焊接质量，支撑系统的可靠性方可保证；其次应规范使用，在使用期间应尽量分散施工荷载，尤其要避免导致支撑钢梁或牛腿整体变形过大或整体失稳的过度集中堆载。

（2）支撑模板施工前应详细编制施工方案和进度计划，符合现场施工实际情况，相应配套模板周转数量。各类钢材型号符合设计要求，严控安装质量，模板支架应有足够的刚度和耐水性，能承受施工期间荷载和河水的浸泡。

（3）支撑钢梁为多次使用的周转材料，拼接、扭曲、锈蚀等情况较为常见，应选取合格的材料作为支撑系统。在安装架设过程中应控制好抱箍牛腿面标高，来控偏差，确保支撑工字钢顶标高及安装平整度符合设计要求。

（4）钢抱箍是支撑体系的重要传力节点。牛腿与钢抱箍接触面应牢靠焊接，确保焊缝质量应符合设计及规范要求；抱箍、牛腿、横担、支撑等集中受力部位应设置加劲板改善其抗变形能力。

（5）钢抱箍作为提供安放纵向支撑钢梁的安置点，配合反吊系统提供可靠的支承，故在反吊-抱箍系统设计时，应确保每个吊点有足够尺寸来保证反吊系统与钢抱箍系统的连接。在验收时重点加强检查反吊圆钢的规格使用部位、架设连接及焊缝尺寸，保证反吊系统质量安全可靠。

（6）每根PHC桩设置两道反吊、四个吊点，反吊圆钢须与桩帽梁钢筋隔离，控制好桩头凿毛尺寸位置，弯曲位置须位于PHC桩边，反吊两侧通过连接耳板焊接工字钢上翼板正中，保证焊缝尺寸要求。

5.施工过程的问题剖析

抱箍牛腿支撑面在上部力加载后变形过大，造成底模标高下移。此情况一般为牛腿的规格偏小或支撑点外移过多所致。可通过严格控制牛腿材料的规格或质量，以及严格按要求位置安放支承钢梁来避免，也可通过牛腿造支座端加腋来改善，这要求在浇筑混凝土前完成才有效。

斜桩抱箍牛腿安装相对复杂，不同方向的牛腿与抱箍面的夹角不一，安装时还易受到焊接变形的影响。可使用其倾向固定这一特点，在准确的朝向上预先安装牛腿，在安装时利用桩头设置把杆加导链配合安装，可实现准确定位和调节。

钢抱箍、牛腿、纵向钢梁及高强螺栓等在长时间周转使用过程中难以避免存在瑕疵及磨损现象，甚至出现弯曲变形导致影响底支撑稳定安装。为避免发生安全质量问题，定期对各类型钢的完整性做细致检查，及时更换不合格材料，对局部开裂变形部位立即拆除整改，严格按要求先验收后使用原则，兼顾效率和安全，做到施工高效，安全可靠。

6.结束语

在水工建筑中，桩帽梁底模反吊施工工艺不仅可以确保施工安全、质量稳定，而且施工效率较高。通过该工程桩帽梁底支撑体系的设计、施工步骤和过程中的要点控制，并结合项目的现场施工实际情况进行分析讨论，不断改进完善施工工艺，使得施工过程中更安全、更可靠，不仅可以解决施工中遇到的技术问题，同样也能产生良好的经济效益。