天津轨道交通Z4线高架区间墩柱顶帽支架施工技术

天津轨道交通Z4线高架区间墩柱顶帽支架施工技术

刘佳颖

（天津泰达城市轨道投资发展有限公司  天津 300450）

摘要：以天津轨道交通Z4线一期工程高架区间墩柱顶帽施工为背景，采用了钢管少支点支架施工技术。该技术主要依托钢管框架自稳定体系，锚固端布设在承台混凝土中，钢管柱顶设置贝雷梁主次梁等，具有施工方便，占地少，安全风险低、拆除方便、变形少等特点。

关键词：顶帽施工；钢管；少指点支架；变形；

1 工程概况

滨海新区轨道Z4线北塘站-中新生态城站区间区间高架桥梁标准梁采用双线简支U梁结构，桥墩采用圆端型墩和大悬臂顶帽，标准顶帽中心高度1.5m。

墩身为等截面结构，截面平面最大尺寸为2.8m（横桥向）×2.3m（顺桥向），截面顺桥向为外凸圆弧。

顶帽平面最大尺寸为10.5m（横桥向）×3.24m（顺桥向），与墩身相连部分2.8m，两侧各悬臂3.85m。顶帽顶面横桥向水平，顺桥向有双向坡度，设有8个支座垫石及4个防震落梁挡块。顶帽底面除墩身相连部分为水平以外，两侧悬臂部分均为内凹圆弧，圆曲线半径为18m。

顶帽采用C50混凝土，顶帽内含横向预应力，预应力采用Φs15.2级钢绞线，标准强度为fpk=1860Mpa，每束钢绞线15股，均为单端张拉。

2 支架设计

顶帽施工采用钢管少支点支架，支架基础设在承台上，通过在承台顶面预埋8根Φ28锚筋，立柱采用4根Φ820*10mm钢管，横向间距4.31m，纵向间距2.74m；纵横向2根钢管之间采用槽钢2[12b平联和拉结。钢管柱顶设砂箱调节标高同时方便卸落架体，砂箱下底板与柱顶封头板采用螺栓连接，砂箱上顶板焊接角钢对主分配梁贝雷梁固定。横向主分配梁设置在桥墩顺桥方向两侧，采用2层2排15m长贝雷梁，上层5片下层四片。为增强贝雷片的整体稳定性，两侧贝雷片使用定型刚性花架作为横向连接，同时采用直径32mm的精轧螺纹钢对拉夹紧在墩柱上。贝雷梁在钢砂筒处设置加劲杆，防止因剪力过大发生局部变形。贝雷片下方挂设防抛网或密目网预防高空坠物，主分配梁贝雷梁上搭设纵向次分配梁，采用双拼6m长工字钢Ⅰ25b，间距为90cm；主次分配梁采用焊接连接，次分配梁顶设钢托架及定型钢模板。

顶帽模板外设置1m宽的操作平台，操作平台外侧设置2.5m高的护栏，护栏采用Φ48*3mm钢管焊接在操作平台钢板上，护栏外设置安全密目网进行封闭，保证人员安全。栏杆立柱横向布置间距不大于2m，横杆竖向布置4道，间距为60cm，护栏外侧采用安全密目网封闭，操作平台由10mm厚的钢板点焊在工字钢Ⅰ25b上。

顶帽施工过程中，操作人员通过定型钢爬梯作为上下施工通道，定型钢爬梯设置在承台边缘内侧10cm处，与顶帽操作平台相连。定型钢爬梯采用Ⅰ25b工字钢与钢管柱支架连接固定，连结工字钢约1.3m。

图1：模板示意图

3.支架施工

3.1钢管柱及基础施工

为保证少支点支架整体稳定性，增加抗倾覆、抗风承载力，首先每根钢管柱在承台顶面埋设8根Φ28钢筋，钢筋埋入混凝土长度45cm，外露10cm，弯筋10cm。

主钢管柱与调节钢管柱之间、钢管柱与底座之间均采用螺栓连接，钢管柱端头设置15mm厚1×1m钢板，钢板与钢管柱焊接连接，并在连接处设置8块15mm厚80×80cm的加劲板，焊缝厚度均按10mm控制。在连接钢板上开Φ30螺栓孔，通过Φ28螺栓进行连接。

钢管与承台顶面连接大样图

3.2柱顶砂箱施工

柱顶砂箱采用螺旋钢管和钢板组焊而成，上砂箱顶板为650×650×15mm钢板，箱身高度为250mm的Φ325×10mm钢管，底板为Φ325×10mm钢板，箱身内填充C30砼；下砂箱底板为1000×1000×15mm钢板，箱身为高度为250mm的Φ377×8mm钢管，箱身内填充干燥均匀的细砂150mm厚，下砂箱底部预留一Φ34螺栓孔，焊接M30螺母在孔外侧，用M30螺栓将孔封堵。砂箱加工好后，待钢管立柱安装完毕后将下砂箱底板与柱顶连接板电焊连接，然后再安装上砂箱。上砂箱上直接放置主分配梁工字钢，周转时下砂箱与立柱一起周转，施工前对设计砂箱进行承载力试验及预压，其加工如图所示：

砂箱加工示意图（单位：mm）

3.3主、次分配梁施工

在砂筒上安装双层贝雷梁作为横梁；在贝雷梁上用Ⅰ25b型工字钢按9cm间距布置分配梁，分配梁与横梁之间采用“U”型扣固定。

主承重梁使用321贝雷片，利用叠合梁原理，双层双排布置。以钢砂筒作为支点，在墩柱两侧各安装一组。贝雷梁中心线必须与钢管柱和钢砂筒的中心线在同一竖直面上，以减小钢管的偏心距。贝雷梁施工时先在地面拼装完成，并对拼装质量进行检查，合格后，再采用25t汽车吊整体吊装就位。为增强贝雷片的整体稳定性，两侧贝雷片要使用定型刚性花架作为横向连接，同时使用直径28mm的螺杆对拉夹紧在墩柱上。贝雷梁在钢砂筒处需设置加劲杆，防止因剪力过大发生局部变形；同时设置U型卡，将贝雷梁与钢管立柱柱帽连接，增强支架的整体性，贝雷梁与墩柱之间的间隙要垫木楔，保护墩柱外观完整性，贝雷片下方挂设防抛网或密目网预防高空坠物。

分配梁使用Ⅰ25b工字钢，工字钢间距90cm，单根长度6m，可根据实际材料长度适当增长。贝雷梁就位后，标记工字钢的安装位置，吊车吊装，人工配合定位，安装好后，再用“U”型扣与贝雷梁固定。工字钢长度考虑施工操作空间需要，并作为搭设护栏，安装防护网的着力点。

3.4支架预压

顶帽支架施工完毕后对支架进行预压，预压重量为悬出墩身部分混凝土重量的1.1倍。经计算，每侧支架预压重量为33t，支架预压采用砂袋预压。

预压采用砂袋66t，预压高度约2m。加载分三级进行：60%→80%→100%，加载顺序由根部往端部、中间往两边对称加载。卸载分两级进行，分别为50%、0。

预压监测采用水准仪，采用二等水准测量要求作业。加载前监测点标高读数一次，每级加载后监测点标高立即读数一次，在加载至100%后每隔24h监测点标高读数一次，卸载6h后再读取一次。加载稳定基准为24h连续测量变形误差累计不超过1mm。

根据初始测量、加载中测量与卸载中测量可计算出支架体系弹性变化与非弹性变形情况，由此可指导现浇支架标高控制。

支架弹性变形=完全卸载后体系观测点标高-加载至100%体系观测点标高

立模标高=设计标高+支架弹性变形+预拱度。

窗体顶端

4 结论

综上，钢管少支点支架施工技术直接在承台混凝土中预埋锚固件，减少了地基处理，降低地基沉陷风险；占地面积小，降低施工导向难度。对于墩柱顶帽施工具有较高的稳定性，可以保障施工质量，

参考文献：

窗体底端

窗体顶端

［1］孙秀莲. 轨道交通框架墩模板支架施工技术研究[J]. 佳木斯教育学院学报, 2019.

［2］方文兵.框架墩盖梁组合支架设计及施工技术研究[J]. 价值工程,2021.

［3］刘玮.大跨度框架墩盖梁支撑体系施工技术研究[J]. 价值工程. 2021.