立柱无支架施工技术在公路桥梁工程中的应用*

上海建工四建集团有限公司 上海 201103

0 引言

在一般桥梁立柱施工工艺中，通常采用在立柱周围搭设操作脚手架，然后逐根绑扎钢筋，再进行钢模板分块安装以及混凝土浇筑。根据施工经验，常规施工工艺的钢筋安装精度控制难度大、支架安全隐患多、现场施工周期长。为解决以上问题，昆山中环快速化改造工程S-1标在推进钢筋模块化施工中，通过对立柱采用无支架施工，使得立柱在施工过程中的质量、进度及成本都得到有效地改善。目前，我国对立柱无支架施工的研究尚未成熟，本文结合昆山中环快速化改造工程四工区的实际经验，对立柱无支架施工的施工特点、工序流程、施工要点以及质量安全控制要求进行了详细的阐述，希望能够抛砖引玉，为今后立柱无支架施工工艺的发展指引道路。

1 工程简介

昆山中环快速化改造工程是昆山市政府提出的建设东以黄浦江路、北以S339省道、西以江浦路、南以G312 构成的以城市高架为主的中环快速道路系统，旨在加快构建中环快速交通系统及内畅外捷的综合交通体系。

工程施工范围为中环南线S-Ⅰ标（起止里程MK0+460～MK3+199.6）和中环南线S-Ⅱ标地面辅道路面结构部分，其中桥梁工程包括主线高架2.472 km，高新区立交、锦淞路菱形立交、东渔泾中桥、中心河桥。工程主要位于G312国道与S339省道交界处，共有立柱473 根，主要由实体双柱式Y形墩及实体单柱式花瓶形墩组成，立柱最高达28 m。本工程立柱体量大、外观质量要求高、公路工程钢筋保护层合格率要求严，为确保立柱能按要求完成，拟采用无支架施工工艺。

2 立柱无支架施工工艺特点以及适用范围

2.1 工艺简介

立柱无支架施工工艺的设想思路起源于盖梁抱箍法无支架施工，通过将立柱钢筋在加工厂内安装成钢筋模块，采用平板车运输至现场，在承台顶层钢筋安装时采用1 台250 kN汽车吊配合安装固定，然后在承台混凝土达到一定强度后，将现场安装完成的钢模板整体套入钢筋模块（或者分段拼装），同时通过使用登高车、带防坠器双钩全身式安全带在定型钢模板上搭设平台，作为混凝土施工操作平台。此施工工艺的采用，有效解决了人员上下、模板拆除作业以及作业人员操作平台的问题，减少了现场施工作业量，同时提高了立柱施工质量，缩短了立柱施工周期[1,2]。

2.2 工艺特点

1）钢筋的集中模块化加工、制作与安装，打破了传统的分散式加工、制作与安装模式，由高空变平地、由野外变车间作业。以成品、半成品领发制，配送到各作业面，减少了不利天气影响，使原材充分利用，降低损耗。

2）桥梁立柱钢筋笼在车间内利用定型胎具一次整体焊接成型，安装时只需整体吊装已焊接好的钢筋笼整体模块，缩短了施工周期，减少了现场安装及暴露时间，降低了生锈的程度，提高了施工速度及外型尺寸精度，从而使保护层厚度得到保证，提高施工质量。

3）将传统的搭设脚手架、立模工序合二为一，采用模架一体化，利用模板作为脚手架，立模的同时相当于完成了脚手架搭设，免除了搭设、拆除脚手架的复杂工序，节省了人工及脚手架的租赁费用，同时杜绝了脚手架作业的施工风险[3-6]。

2.3 适用范围

本工艺适用于墩柱高度小于15 m的桥梁工程施工，大于15 m的立柱采用本方案时需分节施工。

3 立柱无支架施工工艺流程及要点

3.1 施工工艺流程

立柱钢筋加工→立柱预埋位置测定→立柱钢筋笼运输及吊装→钢模板及操作平台制作→立柱模板安装→混凝土浇筑→模板拆除及成品养护

3.2 施工要点

3.2.1 立柱钢筋加工

在标准化钢筋加工车间，配置数控弯曲机1 台，提高生产效率的同时能准确控制下料精度，且误差一致。立柱钢筋加工前，首先采用10#角钢及抽拉杆根据设计图纸的立柱外形尺寸制作钢筋笼加工胎具，所有钢筋在胎具上进行焊接。胎具底面直接在角钢上等间距开槽，按照各间距最大钢筋直径进行，保证在加工小型号钢筋时胎具的通用性；侧面根据主筋间距采用抽拉杆等间距布设。胎具的尺寸必须保证精确，加工出来的钢筋笼才能符合规范要求，出厂验收时，只需检查胎具和立柱长度即可。胎具大样如图1所示。

图1 胎具大样示意

钢筋笼在车间集中加工成型。为保证钢筋笼的刚度，使之在运输、吊装过程中不变形，根据需要可在笼内设置内箍加强，立柱主筋与箍筋、拉钩筋全部采用CO2气体保护焊点焊连接。为了方便后续的模板安装，对钢筋笼制作要求较高，要确保主筋顺直、无变形，箍筋在同一平面上，无翘曲及个别凸起现象，并点焊连接。

3.2.2 立柱预埋位置测定

根据立柱设计的结构尺寸与线路位置的关系，将立柱外边线的方向线放样到承台模板上，并用细线拉出立柱中心轮廓，作为立柱预埋钢筋笼的基准线。为了避免立柱钢筋笼预埋过程中与承台顶层钢筋的位置冲突，要预留立柱钢筋位置，待钢筋笼就位后，再后穿承台顶层预留钢筋。

3.2.3 立柱钢筋笼运输及吊装

1）运输。由于为整体式钢筋笼，自重大、笼体长，运输时应选用大于12 m的加长运输车，在运输及吊装过程中注意对垫块的保护。

2）吊装。钢筋笼采用自制专用吊具进行吊装作业。出厂吊装（从车间吊至运输车）时，为使笼体受力均匀，防止钢筋笼吊装变形及焊点脱焊，需增加吊点。吊具采用长度为8 m 的16#工字钢制作，吊具上对称设置间距为1 m的吊环，适用于各种断面尺寸的钢筋笼吊装。

立柱钢筋笼在承台钢筋绑扎完毕、模板就位加固之后整体运送至现场安装。根据立柱的截面尺寸，采用16#工字钢制作长度为2.5 m的扁担，扁担上对称设置1.5～2.5 m间距不等的吊环，在钢筋笼顶端设置2 个吊点，作为主吊点，副吊点设在钢筋笼的下部约1/3处。加强箍筋与主筋的连接处为吊点，吊环U形扣须连接在加强箍筋处的主筋外侧，吊索要等长，确保钢筋笼垂直，如图2所示。

图2 钢筋笼吊装示意

钢筋笼插入承台及承台面以上50 cm段的对拉钩筋和内箍筋先不安装，待立柱钢筋笼吊装就位并固定后，绑扎插入承台部分钢筋，承台面以上50 cm范围内的箍筋待混凝土面凿毛完成、清理干净后安装。由于整体式钢筋笼质量大，全部作用于承台钢筋网片，会使之变形。施工时立柱主筋每侧至少有3 根落地支撑，使主筋直接支撑在承台底垫层上，承台顶层钢筋分别与立柱主筋点焊固定。遇6 级以上大风和台风应设置缆风绳，确保钢筋笼稳定。

3.2.4 钢模板制作

1）墩柱采用厂家定制整体钢模，无内拉杆设计。模板为4 片式，钢面板背焊2 层型钢骨架；墩高6 m以下采用1 节，6 m以上时，尽可能减少接缝的同时根据墩柱高度均匀分层。

2）模板设计除必须满足《公路桥涵施工技术规范》（JTGT F50—2011）附录D的要求外，还需要考虑模板竖向承载力必须保证能承受施工过程中包括工人、机具等所施加的全部荷载，按每平方米集中站立4 人、每人体重75 kg、2 倍的安全系数计算，竖向承载力P应满足5.88 kN/m2的承载力要求，另加上操作平台的自重，以防止施工过程中发生移位、变形现象，确保浇筑后的混凝土符合设计尺寸且外形平顺。

3）模板设计要充分考虑混凝土浇筑及振捣时的振动影响和侧压力，为确保模板拼缝严密，防止爆模现象的发生，对拉螺杆的刚度及强度要求很高。为防止多次使用而导致的拉伸变形及螺纹磨损，现采用同等型号的精轧螺纹钢拉杆，强度更加得到确保。模板整体应稳定、牢固，具有必要的强度、刚度和稳定性。

4）由于未搭设脚手架，安装及拆除模板时需要攀爬至一定高度去拆卸螺杆，增加了作业过程中的风险。为确保安全，采用φ16 mm圆钢通长焊接到模板外侧围檩的四角上，涂黄漆加以颜色区别，保证安拆模板时任何一个角点都可以挂双扣安全带，随走随移。

5）施工方案中应有模架体系结构总体布置图，明确操作平台的位置，应有重要节点、部位的构造和连接详图，应有构件的材料设计要求及具体尺寸，并附有详细的设计计算书。模板设计文件应有中标单位技术负责人的签字确认和审核意见。

3.2.5 操作平台

操作平台与立柱钢模同时设计、同时加工、同时安装、同时拆除。设计立柱钢模的同时，设计柱顶操作平台，在柱顶节模板上用8#槽钢加工焊接操作平台。平台顶层螺栓连接在立柱模板上部的围檩型钢上，然后在系梁底第1层槽钢上安装支撑，在立柱模板每面设置2 道支撑，操作平台宽度60 cm，操作平台底面铺设厚18 mm的竹胶板，四周设30 cm的高踢脚板，外围设高1.2 m的φ48 mm钢管护栏，刷黑黄漆，采用密目网密封。

3.2.6 立柱模板安装

1）模板进场后，将模板与精轧螺纹钢连接成一整体，然后分节预拼装钢模板，每节对齐后用定位销固定，并检查拼缝及错台情况，发现问题及时整改。

2）模板安装采用汽车吊机配合进行，采用每相邻2 片模板为1 组、分2 次拼接的方式安装，将模板分成2 组，下节模板拼好后，吊装一组上节模板，与之对位，安装上下节间水平拼缝定位销。待另一组吊装就位后，安装水平定位销及纵向拼缝的定位销和精轧螺纹钢拉杆，最后用同样的方法安装操作平台。

3）模板安装过程中，要调整吊索长度一致，确保模板垂直，花瓶式立柱在模板两角用2 根牵引绳做引导。作业人员安模作业时必须佩戴双扣安全带。安装模板过程中如发现垫块脱落，应立即停止作业，在原位增补后方可继续施工。

4）模板及平台安装完毕后，为调整立柱垂直度和防止立柱倾斜，在立柱顶部四个方向设缆风绳，采用长6 m的30#槽钢作地锚。并对其平面位置、顶部标高、节点连系及纵横向稳定性进行“三检制”检查。为方便作业人员及机具的运送，可通过升降机或梯笼上下作业平台。

3.2.7 混凝土浇筑

混凝土的浇筑采用常规工艺进行，并用登高车配合施工，要注意混凝土浇筑及振捣时的侧压力和工人、机具的总荷载不得超出模板设计承载力。

3.2.8 模板拆除及成品养护

1）模板拆除。模板拆除同样采用汽车吊机配合进行，拆模前必先将吊机钢丝绳挂钩好待拆模板后才能拆除最上层螺栓，按先上后下的顺序进行。所有联结、支撑均应全部解除后方可轻敲模板，使其与混凝土分离然后吊除，切勿损伤混凝土表面及边棱。拆除模板时，严禁抛扔或猛力地敲打和强扭等，模板拆除过程现场必须有专人指挥，吊机作业半径内严禁站人。

2）成品养护。模板拆除完成后，采用混凝土养护硬化剂或薄膜对立柱进行养护。

4 结语

通过在昆山中环对实体双柱式Y形墩及实体单柱式花瓶形墩的应用，为今后类似非直线段立柱的无支架施工提供了借鉴。虽然立柱无支架施工工艺已经在多个工程项目中得到运用，充分体现出其相对于传统施工工艺的优点，但是对立柱无支架施工的研究尚处于不成熟的阶段。希望能够通过作者的一点心得体会，推广立柱无支架施工工艺，使得立柱的施工质量、进度及成本都能得到有效的改善。