H型墩身鋼筋胎架法整體綁扎施工控制技術(shù)

鄭海峰，何作文，楊 威，郝富強(qiáng)，付曉軍

（1.玉環(huán)市交通投資集團(tuán)有限公司，浙江 玉環(huán) 317600；2.中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 工程概況

玉環(huán)市漩門灣大橋及接線工程支線高架橋共計(jì)13聯(lián)，上部結(jié)構(gòu)為鋼混組合梁，下部構(gòu)造為群樁基礎(chǔ)+承臺(tái)+H型墩身+蓋梁。H型墩身由兩側(cè)墩柱和頂系梁組成，墩柱頂部設(shè)計(jì)有3m高的弧線段，弧線半徑5m，其余均為直線段，系梁頂與墩柱頂齊平，墩高3.127～10.497m。墩柱直線段橫斷面為1.6m×1.6m的矩形，曲線段頂部橫斷面為2.6m×1.6m的矩形，矩形4個(gè)角為半徑15cm的圓角，系梁厚1.3m，比墩身略薄。墩身構(gòu)造如圖1所示。

圖1 墩身一般構(gòu)造圖（單位：cm）

2 墩身鋼筋傳統(tǒng)綁扎工藝

按設(shè)計(jì)圖紙中墩身鋼筋的分類及尺寸要求將鋼筋分別加工成半成品。承臺(tái)鋼筋施工過程中，預(yù)埋墩身鋼筋預(yù)留段，待承臺(tái)混凝土澆筑完成強(qiáng)度滿足要求后，對(duì)墩身范圍內(nèi)的承臺(tái)頂面進(jìn)行鑿毛，然后將加工成半成品的鋼筋運(yùn)至現(xiàn)場，將墩身鋼筋按照先主筋后箍筋的順序逐一在現(xiàn)場綁扎成型。

玉環(huán)項(xiàng)目支線高架墩身箍筋多為閉合的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，受抗震設(shè)計(jì)要求，箍筋端部多為45°或135°角，安裝時(shí)極易卡住主筋；兼之墩頂有曲線段呈上大下小的形狀，現(xiàn)場安裝箍筋難度大、效率低。墩身鋼筋現(xiàn)場綁扎時(shí)，豎向主筋受自重影響易發(fā)生彎曲，主筋間距及位置多靠劃線定位，受箍筋加工質(zhì)量影響較大，墩身鋼筋保護(hù)層合格率控制難度較大。

3 墩身鋼筋整體綁扎工藝

墩身鋼筋整體綁扎工藝較之傳統(tǒng)綁扎工藝主要有兩方面的區(qū)別：（1）鋼筋綁扎場所由施工前場改為鋼筋加工場后場；（2）鋼筋綁扎由前場無約束或少約束狀態(tài)改為后場胎架全約束狀態(tài)，其重點(diǎn)為鋼筋綁扎胎架的設(shè)計(jì)。

3.1 胎架設(shè)計(jì)

（1）底座。底座為胎架的龍骨，為胎架提供調(diào)平及支撐作用。底座按照從下到上的順序由水平支撐型鋼和縱向支撐型鋼組成，水平支撐型鋼采用12號(hào)槽鋼，縱向標(biāo)準(zhǔn)間距為50cm；縱向支撐型鋼采用16號(hào)槽鋼，根據(jù)墩身結(jié)構(gòu)尺寸適當(dāng)分配其間距。墩身弧線段尺寸一致，因此胎架設(shè)計(jì)時(shí)，以最高墩身的尺寸確定底座直線段的長度，以保證滿足全線墩身的要求[1]。

（2）豎向加勁型鋼。豎向加勁型鋼采用12號(hào)槽鋼，縱向標(biāo)準(zhǔn)間距2m，墩頂弧線段適當(dāng)加密，為環(huán)向限位鋼板提供支撐、加勁作用。豎向加勁型鋼與水平調(diào)位系統(tǒng)連成整體，確保其水平間距可以調(diào)整，以便墩身鋼筋籠骨架下胎。

（3）水平加勁型鋼。水平加勁型鋼采用8號(hào)槽鋼，布置于豎向加勁型鋼內(nèi)側(cè)，與豎向加勁型鋼垂直相交，為環(huán)向限位鋼板提供支撐、加勁作用，單側(cè)布置兩道水平加勁型鋼。水平加勁型鋼與豎向加勁型鋼、水平調(diào)位系統(tǒng)等連成整體。

（4）環(huán)向限位鋼板。環(huán)向限位鋼板采用δ=16mm鋼板，呈U字形結(jié)構(gòu)，由兩側(cè)齒板和底部齒板組成，齒板上根據(jù)墩身豎向主筋的直徑及間距開設(shè)半圓形限位槽口，嚴(yán)格控制主筋間距。環(huán)向限位鋼板分別與底座、豎向加勁型鋼、水平加勁型鋼連為整體，加工時(shí)應(yīng)注意，兩側(cè)豎向限位鋼板與底部水平限位鋼板應(yīng)為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。

（5）縱向限位鋼板?？v向限位鋼板采用δ=16mm鋼板，布置于胎架底座上，共設(shè)置5道，主要為環(huán)向箍筋提供限位作用，鋼板上根據(jù)墩身箍筋的直徑及間距開設(shè)半圓形限位槽口。

（6）水平調(diào)位系統(tǒng)。水平調(diào)位系統(tǒng)分別與豎向加勁型鋼和底座相連，通過可調(diào)節(jié)裝置調(diào)整胎架的水平向間距，一則控制鋼筋加工尺寸，二則拉開胎架水平間距后方便墩身鋼筋籠出胎轉(zhuǎn)運(yùn)[2]。水平調(diào)位系統(tǒng)由反力架、連接桿、旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿等組成，反力架與底座固定為整體，為胎架姿態(tài)調(diào)整提供支撐反力作用；連接桿的作用為將反力架與豎向加勁型鋼連接成整體；通過人工旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，控制胎架兩側(cè)結(jié)構(gòu)之間的寬度。胎架總體標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖如圖2所示。

圖2 胎架總體標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

3.2 胎架加工

鋼筋胎架加工精度要求較高，采用專業(yè)加工廠家進(jìn)行制作。同時(shí)，為了減少胎架和模板加工誤差，進(jìn)一步提高胎架綁扎的鋼筋籠與鋼模板的契合度，提高鋼筋保護(hù)層合格率，墩身胎架和模板由同一生產(chǎn)廠家進(jìn)行加工，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方可投入使用。

3.3 鋼筋整體綁扎

鋼筋綁扎前先將胎架調(diào)整就位，然后按照既定順序進(jìn)行墩身主筋、箍筋等綁扎工作。在胎架環(huán)向定位鋼板作用下，主筋的間距、位置控制比較精確，因此應(yīng)嚴(yán)格控制箍筋的加工尺寸。大型項(xiàng)目可研發(fā)箍筋焊接機(jī)器人，提高箍筋的焊接效率及焊接質(zhì)量。墩身直線段箍筋可批量加工，曲線段箍筋應(yīng)預(yù)先在CAD圖紙上精確放樣出每道箍筋的實(shí)際長度，然后進(jìn)行加工，以保障曲線段鋼筋的保護(hù)層厚度。胎架加工時(shí)，應(yīng)注意曲線段主筋與直線段主筋連接部位的環(huán)向定位鋼板限位槽口尺寸。

采用胎架法施工時(shí)，僅整體綁扎H型墩身兩側(cè)立柱鋼筋，墩頂系梁鋼筋待兩側(cè)立柱鋼筋籠安裝完成后，再現(xiàn)場綁扎。

3.4 鋼筋整體安裝

墩身鋼筋承臺(tái)內(nèi)預(yù)留段施工方法與鋼筋傳統(tǒng)綁扎工藝相同，在此不做贅述。墩身鋼筋籠在胎架上綁扎完成且檢驗(yàn)合格后，利用調(diào)位系統(tǒng)調(diào)整胎架水平方向?qū)挾?，將鋼筋籠吊離胎架轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場墩位處，利用吊車將鋼筋籠豎向吊起，與墩身預(yù)埋鋼筋進(jìn)行連接。為保證墩身鋼筋籠與預(yù)埋鋼筋的契合度，應(yīng)加工與胎架環(huán)向定位鋼板相同尺寸的獨(dú)立定位鋼板，對(duì)預(yù)埋鋼筋進(jìn)行定位。

3.5 墩頂局部調(diào)整

墩頂蓋梁設(shè)計(jì)有整體橫坡，蓋梁橫坡坡度與橋梁整體橫坡坡度保持一致。根據(jù)線路設(shè)計(jì)圖，橋梁橫坡有單向坡、雙向坡，橫坡坡度變化不一，蓋梁橫坡也相應(yīng)變化。墩頂設(shè)有3m高的弧線段，原設(shè)計(jì)考慮保持H型墩身兩側(cè)弧線段長度一致，調(diào)整直線段的長度，則不同橫坡下墩身的起弧點(diǎn)位置各不相同，實(shí)際施工時(shí)需要根據(jù)各墩頂蓋梁的橫坡情況配置大量不同類型的墩身模板，施工成本較高。在與設(shè)計(jì)等各單位溝通后，對(duì)墩頂結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整：保持墩身兩側(cè)直線段長度一致，以墩身中心線為基準(zhǔn)，根據(jù)蓋梁橫坡的坡度，適當(dāng)調(diào)整兩側(cè)弧線段的高度，這樣可減少弧線段模板的投入，節(jié)省施工成本，且不影響墩身結(jié)構(gòu)安全及美觀性。由于墩頂弧線段長度根據(jù)蓋梁橫坡進(jìn)行調(diào)整，因此鋼筋加工前應(yīng)提前繪制墩身鋼筋細(xì)部構(gòu)造圖，適當(dāng)調(diào)整豎向主筋受橫坡影響引起的長度變化，以優(yōu)化鋼筋下料長度、減少鋼筋資源浪費(fèi)。

3.6 模板、混凝土工程

墩身采用定型鋼模板進(jìn)行混凝土澆筑，模板安裝前，先除銹并涂刷脫模劑；為保證底節(jié)模板和承臺(tái)銜接部分不漏漿，在承臺(tái)上沿墩身輪廓抹一層砂漿帶，然后把墩身模板支設(shè)在這層砂漿帶上；玉環(huán)處于臺(tái)風(fēng)多發(fā)地段，根據(jù)實(shí)際情況，需要時(shí)設(shè)置纜風(fēng)繩對(duì)模板進(jìn)行固定。支線高架橋H型墩身采用C40混凝土，墩身混凝土的生產(chǎn)在拌合站進(jìn)行集中拌合。待施工現(xiàn)場準(zhǔn)備工作就緒，滿足混凝土澆筑要求后，將拌制好的混凝土通過12m3混凝土運(yùn)輸車運(yùn)送至施工現(xiàn)場。采用吊斗或汽車泵澆筑入倉，插入式振搗器振搗。混凝土采用分層平鋪法澆筑，每層澆筑厚度控制在30cm。澆筑時(shí)，必須滿足混凝土的自由傾落高度＜2m，指派專門人員對(duì)吊斗出料口進(jìn)行控制，采用在泵口端布置軟管的方式控制下料高度。

4 墩身鋼筋整體綁扎效益分析

墩身鋼筋采用胎架在后場整體綁扎較之傳統(tǒng)現(xiàn)場綁扎主要有以下幾方面的優(yōu)勢。

（1）綁扎效率高。胎架法變“豎向操作”為“水平操作”，更利于綁扎工作開展及箍筋安裝，單個(gè)墩身鋼筋現(xiàn)場綁扎需4～5d，胎架法綁扎僅需1.5～2d，綁扎效率高。

（2）節(jié)省工序銜接時(shí)間。墩身傳統(tǒng)施工順序：預(yù)埋墩身預(yù)留筋→現(xiàn)場綁扎墩身鋼筋→安裝模板→澆筑混凝土。采用胎架法施工時(shí)，承臺(tái)鋼筋現(xiàn)場綁扎與墩身鋼筋后場綁扎可同步進(jìn)行，墩身鋼筋現(xiàn)場綁扎工序調(diào)整為墩身鋼筋籠與預(yù)埋筋連接，節(jié)省墩身施工周期。

（3）投入人員少。墩身鋼筋現(xiàn)場綁扎一般需8人左右，而采用胎架法施工僅需5人。

（4）鋼筋保護(hù)層合格率高。墩身鋼筋采用傳統(tǒng)綁扎工藝，鋼筋保護(hù)層合格率一般很難達(dá)到90%，采用胎架法施工時(shí)，鋼筋保護(hù)層合格率均在95%以上。

（5）安全隱患少。胎架法施工時(shí)，墩身鋼筋籠處于水平狀態(tài)，避免了墩身鋼筋現(xiàn)場綁扎時(shí)的高空作業(yè)，大大減少了施工安全隱患。有條件的項(xiàng)目還可自行設(shè)計(jì)墩身箍筋焊接機(jī)器人，不僅能提高箍筋焊接效率，還能提高焊接的質(zhì)量。

5 結(jié)束語

通過墩身鋼筋胎架法整體綁扎工藝在玉環(huán)市漩門灣大橋及接線工程支線高架橋應(yīng)用實(shí)例，表明墩身鋼筋胎架法施工與傳統(tǒng)綁扎工藝相比，具有綁扎效率高、工序銜接快、人員投入少、質(zhì)量控制嚴(yán)、安全隱患低等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益及安全效益高，可供類似工程參考。