圆柱墩装配式梯笼平台设计与施工技术

朱能军,张学伟,段普凡

(中交路桥华东工程有限公司,上海 200000)

1 引 言

为了提高圆柱墩施工的安全性及便捷性,满足标准化施工要求,项目针对圆柱墩施工大胆创新,优化工装设备,提出圆柱墩装配式梯笼平台,将施工爬梯与平台一体化设计、装配化安装,以提高圆柱墩施工安全性及标准化。新的施工方案可实现现场化安拆,在需要的位置灵活布置,做到安全施工、外表美观、控制成本,提高经济效益。

2 工程概况

托于浙江省宁波舟山港六横公路大桥一期工程施工第一合同段,涉及梅山互通及梅山高架桥,桥型设计为预制T梁桥,下部结构为圆柱墩接盖梁形式。涉及圆柱墩墩径包含1.4 m、1.6 m两种,最大墩高13.5 m,圆柱墩采用整体浇筑法(单次浇筑最大高度为9 m),模板一次性安装到位。

常规圆柱墩施工采用安全爬梯及墩顶平台形式,存在以下问题:(1)首次浇筑的圆柱墩无法安装安全爬梯附墙,爬梯通常采用缆风绳加固,现场较为杂乱;(2)模板一体化平台需对圆柱墩模板进行改造,同时施工平台增加了模板负载,对施工安全性不利。针对以上问题,项目人员集思广益,在既有设备基础上创新采用内环向平台,平台自身具有稳定性无需额外加固措施,且平台与通道一体化设计,不对圆柱墩产生影响,施工方便,安全性也得到了提高[1]。

3 方案比选

目前圆柱墩施工平台形式主要包括:钢管脚手架与墩顶环向平台及本项目采用的装配式梯笼平台。

3.1 脚手架施工平台

脚手架施工平台采用落地式盘扣支架搭设,此方案工艺简单,材料轻便可周转,但随着支架搭设高度增加危险性也越大,且对地基要求相对较高,因此,此平台适用于陆上桥梁且地形较平坦地区的圆柱墩施工,搭设高度不宜过高。

3.2 墩顶环向平台

墩顶环向平台采用在圆柱墩顶节模板设置托架支撑作业平台,然后搭设装配式作业平台及护栏。此平台施工无视地形因素,装配化程度高,但是结构自重较大,对模板和托架结构要求较高[2]。

3.3 装配式梯笼平台

装配式梯笼平台采用包裹圆柱墩的梯笼形式提供作业平台及人员上下通道,梯笼平台标准节段高2 m,每节段均配备环向平台及斜爬梯,可实现墩身模板检查、人员上下、墩身混凝土施工、抱箍安装等功能。但梯笼平台靠自身稳定性,搭设高度不宜过高(一般不超过20 m),且一组平台只能施工一根墩柱。

梅山高架桥及梅山互通地形较为平坦,圆柱墩最大墩高仅13.5 m,且本项目位于宁波万博鱼度假区内,施工标准化要求较高,综合考虑安全、施工工效及安全文明施工要求,选用装配式梯笼平台进行圆柱墩施工。

4 装配式梯笼平台设计

装配式梯笼平台采用四个架体绕圆柱墩组拼成整体,包括1个横向平台架体、两个纵向平台架体及1个横向爬梯平台架体,各架体之间采用螺栓连接组成标准节,标准节高度为2 m,可根据圆柱墩实际高度确定标准节数量。架体在厂内定制加工成型后现场螺栓连接成整体,由于架体高宽比较小,因此通过架体自身即可形成稳定结构,安全性大大提高,取消了附墙件或其他加固措施,另外架体现场连接简单快速,安装方便,实现了施工通道与作业平台一体化,相比传统搭设施工平台方法更为便捷[3]。装配式梯笼平台平面图及平台架体见图1、图2。

图1 装配式梯笼平台平面图

图2 平台架体立面图

4.1 基座

基座包括连接件、基柱、基座板。基座板分为底板与连接板,均为16 cm×16 cm的钢板,板厚5 mm;基柱采用100 mm×100 mm×5 mm方钢,高8 cm,顶部及底部与基座板焊接;连接件采用∠70 mm×5 mm角钢,长20 cm,连接件腹板需开孔,孔径20 mm,采用M18螺栓将基座与平台纵横向框架梁连接。见图3(a～c)基座大样图。

图3 基座大样图(单位:cm)

4.2 横向框架梁

横向框架梁采用70 mm×70 mm×5 mm方钢加工而成。

(1)横向平台架体横向框架梁。

横向框架梁总长为367 cm,其中方钢长353 cm,两侧端头需焊接17 cm×14 cm钢板,厚度为5 mm,钢板需伸出梁端7 cm并在距端部3.5 cm处开直径20 mm螺栓孔作为架体连接端。见图4。

图4 1/2横向平台架体横向框架梁结构图(单位:cm)

横向框架梁上需根据钢丝网位置布置4组连接件用于固定防护网,该连接件为4 mm×18 mm×5 mm(宽×高×厚度)钢块,连接螺栓采用M10普通螺栓。

(2)纵向平台架体横向框架梁。

横向框架梁长427 cm,方钢两端采用5 mm钢板封堵并在钢板中心焊接M18螺帽,横向框架梁上需根据防护网位置布置6组连接件用于固定防护网。见图5。

图5 纵向平台架体横向框架梁结构图(单位:cm)

(3)竖向框架梁。

竖向框架梁采用70 mm×70 mm×5 mm方钢加工而成,单根长193 cm,一端根据连接件对应设置φ20 mm螺栓孔,另一侧焊接∠70 mm×5 mm角钢标准连接件,见图6、图7。

图6 竖向框架梁结构图(单位:cm)

图7 竖向框架梁俯视图(单位:cm)

标准连接件的作用在于连接架体间的横向框架梁与竖向框架梁,以及标准节的横、竖向框架梁,连接节点示意图见图8。

图8 连接节点示意图

(4)爬梯。

标准件爬梯包括护栏、梯步及休息平台,爬梯宽50 cm,采用20 mm×70 mm方钢作为爬梯主肋,然后铺设梯步,爬梯靠墩柱侧需设置护栏。休息平台尺寸为85 cm×75 cm,采用70 mm×70 mm方钢作为支撑梁,中间设2道∠40 mm×5 mm辅助支撑,平台板铺设3 mm花纹钢板。

(5)平台。

标准平台板宽30 cm,采用60 mm×60 mm方钢作为主梁,中间增设一道∠40 mm×5 mm角钢支撑,平台板采用3 mm厚度花纹钢板。

5 装配式梯笼平台施工

5.1 基础处理

圆柱墩钢筋笼安装完成后,对梯笼平台地基进行压实、平整处理,然后铺设钢板(或浇筑混凝土垫层),要求梯笼平台基座落在钢板(或混凝土垫层)上。

5.2 梯笼平台加工

梯笼平台各部件委托专业厂家进行工厂化生产、标准化加工,加工完成的各标准件经验收合格后运输至现场拼装[4]。

5.3 拼装梯笼平台

梯笼平台各部件运输至现场后在桥位旁进行组拼,按次序依次拼装标准节基座、横向框架梁、竖向框架梁、爬梯及防护网。根据圆柱墩施工高度确定标准节层数后利用标准节连接件将梯笼平台拼装成整体。

5.4 整体吊装梯笼平台

由于圆柱墩高度不高,且梯笼平台采用轻型钢加工,梯笼平台整体最大重量约4 t,采用整体吊装方案。梯笼平台整体组拼完成后,利用汽车吊进行整体吊装,吊装时应注意缓慢移动,不能磕碰圆柱墩钢筋笼,平台与圆柱墩之间应留足空间用于吊装模板。

5.5 安装模板

模板在地面组拼完成后进行整体安装,吊装时应注意保持与梯笼平台的安全距离,模板安装完成根据平台与圆柱墩模板间的距离铺设平台板,标准平台板宽30 cm[5]。

5.6 墩顶通道

为方便圆柱墩施工,同一墩位圆柱墩墩顶设置通道,具体方法为拆除顶节梯笼平台一块防护网作为通道口,并列铺设2块平台板作为通道,平台板之间应采用螺栓固定,通道两侧设置不低于1.2 m高的安全护栏。

5.7 圆柱墩施工及抱箍安装

梯笼平台安装完成且圆柱墩模板安装到位后即可进行圆柱墩混凝土施工,作业人员通过爬梯上下,利用墩顶通道实现同一墩位圆柱墩同时施工,提高施工效率。

圆柱墩混凝土达到75%设计强度后整体拆除模板,然后利用梯笼平台进行墩身外观缺陷处理及混凝土养护。

墩身强度达到设计强度后即进入盖梁施工阶段,利用梯笼平台进行抱箍安装,抱箍安装标高及高强螺栓扭力值验收通过后即可整体拆除梯笼平台,周转至下一墩位处施工。

5.8 操作要点

(1)由于梯笼平台采用整体吊装施工,需经过多次周转,因此需加强对平台各部件的连接质量检查,更换不合格(损坏)的连接螺栓或部件。

(2)梯笼整体吊装时吊装速度不宜过快,需平稳进行,防止碰撞钢筋笼,可在四个角设置拉绳,吊装时由工人操作拉绳辅助控制梯笼吊装姿态,调整位置。

(3)梯笼平台四周防护网应满布,不留间隙,防护网与横向框架梁需连接牢固。

(4)利用梯笼平台施工作业时,上下不得交叉作业。

(5)平台与圆柱墩之间空隙较大时,应增设平台板,防止人员踩空坠落[6]。

6 结 语

综上所述,圆柱墩装配式梯笼施工平台成功应用于梅山高架桥及梅山互通,相比圆柱墩环向施工平台,其外形更美观,功能更齐全,实现了爬梯与平台相结合、不仅可用于圆柱墩施工及人员上下通道,还可以做为模板检查平台、圆柱墩养护平台、圆柱墩外观修饰平台、抱箍安装平台等,真正实现了功能集成化,平台各部件均在厂内加工为标准件,现场组装,达到生产工厂化、施工装配化的目的,不仅可以加快施工进度,节约成本,还极大的降低了施工安全风险。另外,墩柱施工使用该装配式平台,可节约项目安全爬梯及常规抱箍安装平台,经济实用[8]。

但随着梯笼平台搭设高度增加,其高宽比逐渐增大,梯笼平台稳定性也会变差,因此对于高度较高的圆柱墩来说,不适宜采用装配式梯笼平台,需根据实际施工条件进行合理选择。