周欣，鄭宗昊

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040）

幾種常見的施工方式，如爬模、滑膜、翻模、掛架等，都是高鐵高墩施工方式。泉州灣跨海大橋跨越泉州灣，其中47#墩-73#墩位于泉州灣海域，墩柱高度在25m至50m 之間，均屬于高墩作業(yè)范疇。傳統(tǒng)高墩施工工藝存在模板周轉(zhuǎn)周期長，架體笨重，機(jī)械設(shè)備投入大，經(jīng)濟(jì)效益不高，墩身外觀易出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、蜂窩麻面、色差等問題。由于泉州灣跨海大橋海上區(qū)域建設(shè)工程量大、工期短、運(yùn)輸不便，因此，制約工程能否完成既定工期目標(biāo)的重要因素就是跨海高鐵高墩建設(shè)周期的問題。通過講解新建福廈高鐵泉州灣跨海大橋(3×70)米連續(xù)鋼構(gòu)高墩吊架法施工流程，在提高墩身外觀質(zhì)量的同時(shí)，提高安全性能和作業(yè)效率，為今后跨海高鐵高墩施工提供借鑒。

1 工程概況

新建福廈鐵路 FX-6 標(biāo)段采用泉州灣跨海大橋跨越泉州灣，為本標(biāo)段重點(diǎn)及關(guān)鍵控制性工程。泉州灣跨海大橋引橋采用3×70m 連續(xù)剛構(gòu)，本文選取具有代表性的64#墩空心墩為例：墩高45.606m、斷面尺寸10×4m，墩高按照2×4m+8*4.5m+1.231m 分節(jié)施工。

圖1 泉州灣跨海大橋64#墩空心墩立面圖

2 跨海高鐵高墩施工方案比選

（3×70）m連續(xù)鋼構(gòu)高墩施工，初步選擇液壓爬模、翻模、掛架法三種工藝。工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1所示。

表1 不同施工工藝對(duì)比分析

通過三種施工工藝對(duì)比分析，結(jié)合“精品工程 、智能福廈”的建設(shè)目標(biāo)，以及項(xiàng)目工期緊、標(biāo)準(zhǔn)高的特點(diǎn)，選取掛架法作為跨海高鐵高墩施工工藝。

3 掛架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 掛架系統(tǒng)

吊架系統(tǒng)主要有預(yù)埋件系統(tǒng)，三角架，上部承重系統(tǒng)，模板，后移裝置，頂層工作臺(tái)，中層工作臺(tái)，修飾工作臺(tái)，安全防護(hù)裝置等，具體內(nèi)容見圖2。

圖2 墩身掛架總體布置圖

3.2 掛架架體體系驗(yàn)算

依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)對(duì)架體體系各工況（包括掛架系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)，模板后移鋼筋綁扎，鋼筋綁扎后掛架系統(tǒng)起吊，模板就位混凝土澆筑）及各部件、內(nèi)外模板進(jìn)行受力分析計(jì)算，結(jié)果表明滿足要求。

3.3 掛架預(yù)埋體系驗(yàn)算

經(jīng)整體計(jì)算，三角架的主要約束反力：

V=54.5kN，（用于埋件抗剪驗(yàn)算）

N=31.4kN（用于埋件抗拉驗(yàn)算）

R=31kN，-5.3 kN（用于三角架尾撐抗壓驗(yàn)算）

3.3.1 埋件錨固力計(jì)算

參照《建筑施工計(jì)算手冊》按錨板錨固計(jì)算錨固強(qiáng)度，現(xiàn)場采用C40 混凝土，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到15MPa時(shí)安裝掛架，故fc=15MPa ，則fcc=0.9fc=13.5MPa ，τ=0.71MPa

式中：

u—錨板周長（mm）；

h—錨固深度（mm）；

τ—混凝土的剪切強(qiáng)度（N/mm2）。

計(jì)算得

按局部抗壓強(qiáng)度，有

式中：

b—錨板邊長（mm）；

d—螺栓直徑（mm）；

fcc—混凝土的局部擠壓強(qiáng)度（N/mm2）。

計(jì)算得

按錐體破壞，取K=2，有

式中：

b—錨板邊長（mm）；

h—破壞錐體高度（通常與錨固深度相同）（mm）；

fc—混凝土的局部抗壓強(qiáng)度（N/mm2）。

計(jì)算得

取三者最小值F=136.3kN＞31.4kN,滿足要求。

3.3.2 錨錐螺紋強(qiáng)度計(jì)算

圖3 錨錐結(jié)構(gòu)圖

錐形螺母螺紋采用M30X3 的普通螺紋，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》（卷3，P12-7）螺紋牙剪切強(qiáng)度，有：

b——螺紋牙根部寬度，

b=p-0.25p=0.75×3=2.25mm；

d3——外螺紋小徑，d3=26.75mm；

n——螺紋的工作圈數(shù)，n=40/3=13.3，取n=13。

計(jì)算得

螺紋牙彎曲強(qiáng)度，有

式中：

H1——基本牙型高度，H1=1.62mm；

將數(shù)據(jù)代入上式得：

錨錐螺紋的剪切和彎曲強(qiáng)度均滿足要求。

3.3.3 六角螺栓強(qiáng)度計(jì)算

六角螺栓M30X3 的有效直徑d=26.7mm，承受拉應(yīng)力為

承受剪應(yīng)力為

六角螺栓抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度均滿足要求。

3.3.4 三角架橫梁與埋件連接局部計(jì)算

圖4所示為三角架橫梁連接部位的模型

圖4 局部模型

經(jīng)計(jì)算，該局部的最大應(yīng)力如圖5所示。

圖5 應(yīng)力云圖

三角架橫梁連接部位強(qiáng)度滿足要求。

4 掛架法主要施工工藝

4.1 預(yù)埋件安裝

（1）埋件裝配：埋件螺母、精軋螺紋鋼筋、螺絲釘為螺紋連接，并注意螺絲鋼旋入螺絲釘深度及埋件螺絲釘深度，確保螺紋連接長度。

（2）埋設(shè)定位：在面板上通過定位螺栓將埋設(shè)部件固定，進(jìn)行第一次澆筑。澆筑完成后，在面板上進(jìn)行打孔作業(yè)。第二次及以后的澆筑，采用安裝螺栓的方式，將埋設(shè)部件固定在面板上。

（3）埋件安裝：第一次澆注完畢后，拆除定位螺栓或安裝螺栓，將模板調(diào)離位置，在爬錐上安裝埋件支座及受力螺栓。

（4）埋設(shè)部件的取出：操作者利用套筒扳手、爬錐卸具，在利用砂漿抹平爬錐留下孔洞的同時(shí)，將受力螺栓、爬錐在修飾工作平臺(tái)上取出，使其重復(fù)利用。

4.2 架體、模板及工作平臺(tái)安裝

（1）三角架安裝：按爬錐中到中間距在水平地面上擺放兩塊300mmx2500mm 左右的木板。保證與木板連線夾角90°、兩對(duì)角線誤差不大于2mm 的兩條軸線絕對(duì)平行。將三角架扣子置于板軸上，保證三角架向中間的距離等于向中間的距離爬第一次灌注爬錐。

（2）三腳架平臺(tái)安裝：要求平臺(tái)平整牢固，在與部件發(fā)生沖突的位置開孔，以保證架體的使用，并再次校正兩三腳架中到中間距是否為第一次澆筑爬錐中到中位置。

（3）三腳架吊裝：將拼裝好的三角架整體吊起，在第一次澆筑時(shí)埋好的埋件支座上，平穩(wěn)地掛好，插上安全插銷即可。

（4）模板組裝：先在模板下墊兩根木梁，再在模板上安裝豎式圍椽、可調(diào)支桿、頂樓平臺(tái)挑架，保證模板整體牢固，支撐結(jié)構(gòu)牢固。

（5）頂層平臺(tái)安裝：要求平臺(tái)平整結(jié)實(shí)，為保證架體的使用，在與構(gòu)件發(fā)生沖突的部位開孔。

（6）模板吊裝：在三角架后移裝置上整體吊裝裝配好的模板。采用斜撐調(diào)節(jié)角度，校正模板，安裝可調(diào)支桿銷軸，完成吊裝工序。

4.3 提升架體

掛架的提升主要利用外界塔吊提升，在吊裝前將架體上的材料全部清理干凈，并穩(wěn)固臺(tái)板的連接，在吊裝的時(shí)候找準(zhǔn)著力點(diǎn)進(jìn)行吊裝。整個(gè)架體在升降時(shí)一起升降(包括平臺(tái)分配梁，臺(tái)板，護(hù)欄鋼管，安全網(wǎng))，既安全又便于操作。

5 結(jié)語

本文結(jié)合泉州灣跨海大橋(3×70)m 連續(xù)鋼構(gòu)高墩施工，重點(diǎn)介紹了掛架法在跨海高鐵施工中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)以后類似工程提供參考。