山区连续刚构桥上部结构装配式三角托架施工应用

赵素军 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

重岭山丘陡壁带及大斜面库区桥梁施共具有施工作业面小、安全风险高、便道多坡陡弯急、运输及起重条件有限等特点。针对重岭山丘陡壁带及大斜面库区桥梁施工特点及传统工艺存在的问题，本文提出一种无落地装配式三角托架施工工艺，将托架设计成不同长度且以法兰连接接长的标准节段，并在标准节段上的杆件连接处及墩身承重牛腿上设置销轴连接孔，通过将标准节段加工组合成模块后进行整体安装及拆除。本文以景文3标工程为例，进行这种托架施工技术的应用总结分析。

1 装配式托架设计

1.1 托架标准节段基本形式设计

装配式托架将常规刚接型托架优化为铰接型托架，使杆件由弯拉剪的受力状态优化为仅承受轴力状态。

托架设置2种通用的标准节段形式：一端带销轴孔、耳板及法兰的端部标准节段、两端带法兰的中间标准节段。

1.2 标准节段连接系统设计

横杆标准节段采用型钢或工字钢加工制作，斜杆标准节段采用型钢、工字钢或钢管加工制作，端头均设计法兰盘作为托架节段连接面，并用连接螺栓在连接面处形成托架杆件的纵向连接系统；托架横杆节段上按照需求设置螺栓孔，使杆件在通长的范围内均能设置连接耳板及横向平联，共同形成横向连接系统。

横杆与斜杆之间、杆件与设在墩柱上的承重牛腿之间均通过耳板及销轴进行连接，形成锚固连接系统。

1.3 托架牛腿及预埋件设计

装配式托架按照牛腿及预埋件形式共设置两种类型：一种为承插牛腿型装配式托架，其牛腿设置销轴连接耳板、连接螺栓、剪力键，剪力键由钢板加工制成（如图1），通过销轴使牛腿与托架杆件连接，通过剪力键承受竖向荷载，通过对拉精轧螺纹钢紧固牛腿承受水平荷载；另一种为爬锥牛腿型装配式托架，爬锥牛腿由爬锥、高强螺杆、埋件板、高强螺栓、定位板、定位支撑等组成。构件之间通过螺栓连接，避免了传统预埋件锚筋与锚板间易产生焊接质量问题。与传统预埋件相比，爬锥预埋件具有可拆装、可重复使用、易操作、质量和安全性高等特点。

图1 两种预埋件及牛腿结构形式

1.4 托架整体结构设计

装配式托架结构体系依上至下排架、分配梁、卸荷装置、托架横梁、托架斜杆。墩柱间托架结构体系依上至下包括排架、分配梁、卸荷装置、工钢托架横梁、牛腿，与墩柱通过装配式牛腿进行销接连接。如图2所示。

图2 托架布置图

2 工程应用

2.1 托架施工平台安装

施工平台采用预埋套筒+外挂三角作为支撑，其结构与墩柱模板施工过的施工平台一致，并在钢筋加工场用槽钢统一加工成型。预埋锚固套筒和剪力键（爬锥）一同进行预埋，且低于剪力键（爬锥）100cm。如图3所示。

图3 施工平台三脚架断面图

施工平台施工时，利用塔吊或者汽车吊将三角架整体吊装至预埋锚固套筒，用螺栓将其与预埋套筒锚固。环绕墩柱一周布置施工平台，施工平台完成后，用防护网片进行临边防护，确保施工人员安全。

2.2 预埋件施工

墩身施工到预埋件所在节段时，根据设计图推算出预埋件的空间坐标，采用全站仪对控制点进行放样，保证预埋件施工有足够的精度，预埋件的轴线偏位应不超过3mm的允许误差范围。

2.2.1 承插型牛腿预埋件安装

预埋件安装施工前将预埋盒子分为两个一组，每组预埋盒之间焊接固定，固定时根据承插型牛腿的叉腿之间的宽度作为预埋盒焊接固定的距离。每组预埋盒之间根据墩身厚度采用钢管紧密焊接，连接后对其精度进行复核及调整，保证牛腿安装时对拉精轧螺纹钢顺利传入。

承插型牛腿预埋件安装前，在设计位置下方设置具有一定强度及刚度的定位支撑装置，定位支撑可提前预埋于上一节段墩身混凝土或焊接固定在墩身钢筋上。预埋件安装在其设计位置后，采用水平限位装置将其固定，防止浇筑过程中位置偏移。同时，在预埋件底部加设钢筋网片，对墩身进行局部加强，避免0号块施工时应力集中损坏墩身混凝土。

墩柱模板合模前，在预埋盒内填充泡沫胶，防止混凝土浇筑过程中漏浆至预埋盒与钢管内部，混凝土强度达到设计强度后，拆除模板并对预埋盒内的泡沫胶进行清理，保证后续剪力键和精轧螺纹钢的顺利安装。

2.2.2 爬锥或加长套筒连接型牛腿预埋件施工

爬锥或加长套筒连接型牛腿预埋件系统由爬锥（加长套筒）、高强螺杆、埋件板、高强螺栓、定位板、定位支撑等组成。爬锥（加强套筒）、高强螺栓、高强螺杆及埋件板均为高强材质，构件之间通过螺纹连接，安装便捷，效率高。并且单套构件组合承载能力高，避免了传统预埋件锚筋与锚板间易产生因焊接质量而产生的安全问题。

爬锥系统形成整体后以定位钢板+定位螺母的方式进行固定，整体安装在定位支撑装置上，爬锥连接面与模板顶紧对齐后，将定位钢板与定位支撑装置焊接，完成最终定位。预埋件系统安装前，需对爬锥孔进行封堵，以防止浇筑过程中水泥浆进入锥孔，造成堵塞。

2.2.3 混凝土浇筑

在模板、钢筋、预埋件等均检查合格后，方可浇筑混凝土。混凝土在浇筑过程中，振动棒应避免与预埋件直接接触，并全程观察预埋件，如发现产生偏位，应停止浇筑，并重新固定预埋件。

2.3 牛腿安装

2.3.1 承插型牛腿施工

将承插型牛腿吊装至清理完毕的预埋盒内，穿入精轧螺纹钢以螺母固定锁紧，并将精轧螺纹钢进行张拉至其抗拉强度的30%-50%，对牛腿进行预紧锁定，以抵消精轧螺纹钢筋因托架水平拉力所产生的变形[3]。

图4 承插型牛腿安装

2.3.2 爬锥或加长套筒连接型牛腿施工

将爬锥牛腿吊装至设计位置，以高强螺栓将牛腿整体初步锚固在爬锥预埋件上，通过扭矩扳手进行逐一复拧，复拧按照“先中间，后两边”的顺序进行，直至所有高强螺栓均复拧至设计扭矩值，完成牛腿安装。

2.4 托架安装

将托架杆件标准节段由工厂运输至施工现场，在施工场地内将托架杆件标准节段按设计图纸拼装成骨架片，并使用螺栓将耳板固定在装配式托架横杆上。托架杆件标准节段及耳板的连接螺栓安装方向必须保持一致。

2.4.1 托架骨架组装

托架杆件标准节段在加工场地通过连接系统按设计图纸拼装成整体骨架片；并使用螺栓将耳板固定在横杆的设计位置上，螺栓须从耳板往横杆一侧拧入。

2.4.2 托架骨架片整体吊装

装配式托架骨架片拼装完毕后，利用起重设备整体吊装至牛腿位置，通过连接销轴将托架骨架安装在牛腿上。所有装配式托架骨架片安装锚固完成后，安装平联，增加装配式托架的整体稳定性。至此，托架下部施工完成。托架下部结构、操作平台及安全通道安装完成且经验收合格后方可继续下一步施工。

2.4.3 分配梁安装

在装配式托架横梁上按照设计图纸依次安装卸落装置、分配梁。卸荷块安装时，需要在横梁上用红油漆按设计间距划线标出其位置，卸落装置和分配梁安装按标记依次进行安装。待所有托架构件安装完毕后，通过调整卸荷块控制标高，同时对卸荷块加装限位装置。

2.4.4 排架安装

在分配梁上安装排架、翼缘板承重梁与装配式施工平台及通道。采取临时固定措施，将排架进行分组安装，并通过槽钢将所有排架进行横向连接，增整体稳定性。排架安装就位后，设置人工操作平台及临边防护护栏。然后通过调整卸落块控制托架上部结构标高，直到满足设计要求。

2.5 托架使用及拆除

托架使用前，组织人员进行验收，验收合格后，进行0#块工程施工。

托架使用完毕后，通过卸荷装置对底模卸载，并按照“先支后拆、后支先拆、自上而下”的原则依次拆除底模、排架、分配梁及卸荷装置。托架用于其它部位施工时，可根据施工部位重新进行匹配组装，达到资源的高效利用。

3 施工技术优势分析

3.1 技术分析

①结构继续秉承杆件标准化设计、整体装配式安拆的理念，通用性强、安全性能好、安拆效率高。②整体结构采用装配式连接，可以实现在后场快速拼装，前场整体吊装就位，安装效率高。

3.2 安全性分析

①结构受力安全。杆件间采用销接及栓接，结构受力明确，材料性能利用充分，主要受力部位无焊接连接，无焊缝脱焊风险，结构安全性高。②安拆高效安全。装配化作业，安装时间短、效率高，高空作业时间少，骨架片安拆施工独立性强，施工安全性高。③现场文明施工。结构精简明了，施工时材料可集中分区堆放，现场文明施工效果好。

3.3 环保性分析

杆件标准化设计，通用性强，提高了材料利用率，减少资源浪费。

托架装配式施工，焊接量少，减少了焊接施工的烟雾及光污染。

整体式安拆施工，工效提高，提高了机械及人员的利用率，降低了能源及人力消耗。

3.4 经济分析

经过项目使用证明，托架的拆除及重新组装较普通支架提高工效约500%，极大程度减少了支架安装、拆除及重新投入使用所需时间、人工及设备，加快了工程进度。

装配式三角托架不仅提高了工效，缩短了工期，保证了施工质量，并且可重复周转使用，促进可持续发展，节省工程造价，节约成本总计约100.58万元。

表1 装配式三角托架对比经济分析表

4 结论

本文提出一种装配式三角托架。该托架设计节段连接系统、杆件匹配系统、装配式锚固系统及施工平台系统，该托架施工工艺为公司首例。在景文3标工程应用结果表明，装配式三角托架技术能极大程度地提高托架的通用性及适用性，工厂法模块化加工能提高托架、0号块施工质量，具有通用便捷、优质高效、安全经济、节能环保等特点，推广应用价值较高。