栗明欣 郑 炜 贺 颖
(五冶集团上海有限公司， 上海 201900)
摘 要：无支架悬挂施工方法是应用于花瓶式悬臂盖梁的一项施工技术。无支架悬挂体系采用钢管柱作为整个体系的支撑基础，主受力结构采用钢桁架悬臂结构，在钢桁架的主梁上悬挂整体吊架，吊架上直接安装模板。整个支撑体系作为盖梁的模板、钢筋和混凝土的受力支架。此技术无需在施工中搭设满堂支架，为在无条件搭设满堂支架的情况下悬臂盖梁的施工提供了行之有效的方法。
关键词：无支架； 悬挂； 支撑体系； 施工技术
DOI:10.13206/j.gjg201511018
ABSTRACT：Non-support construction method was applied in a vase-style cantilever plate beam as a kind of construction technology. Steel tube columns were used in non-support suspension system as the base of the system, the steel truss with cantilever structure was used in the main stress structure. The whole hanging support was suspended at the main girder of steel truss frame, and the template was installed directly on the hanging support. The whole supporting system was also the stress support of the template of cover beam, as well as the steel and concrete. This technique made it possible to complete the construction process without full framing, the proposed method could be used in the construction of the cantilever plate beam without full framing.
收稿日期：2015 - 07 - 20
RESEARCH AND APPLICATION OF NON-SUPPORT SUSPENSIONCONSTRUCTION TECHNOLOGY FOR STEEL TRUSS
Li Mingxin Zheng Wei He Ying
(MCC5 Group Shanghai Co.Ltd, Shanghai 201900, China)
KEY WORDS：non-support; suspension; support system; construction technology
第一作者：栗明欣，男，1986年出生，学士，助理工程师。
Email:shwyjszx@163.com
此工程为成温路改造项目，位于成都市正西交通大动脉(成温路)，第2层高架东起二环路成温立交桥，向西经双清南路、金沙车站、青羊大道、清江西路止于三环路苏坡立交桥东侧，全长约2.1 km。第3层高架东接二环路快速公交系统，在金沙车站接入快速公交站。本段为43～49号墩的盖梁施工，位置与青羊大道十字交叉，承台左侧2 m处为正在施工的成都市地铁7号线和4号线的换乘站，见图1。
图1 青羊大道十字交叉位置与地铁站交叉施工
本段的盖梁为花瓶墩，盖梁悬臂，长27.6 m，距离地面高度为9.5 m；承台长8.8 m，宽7.5 m，桥墩构造形式与地铁站基坑状况如图2所示。
1—建筑物；2—控制红线；3—桥梁施工拟建围档；4—现有地铁围档；5—桥面高程521.7 m；6—龙门吊顶高程519.207 m；
7—西侧地铁车站施工用龙门吊；8—护壁桩；9—地铁侧墙。
图2 桥墩构造形式与地铁站基坑状况 m
1.3.1 与地铁站位置交叉情况
地铁4号线和7号线换乘站长205.2 m，最大宽度26 m，车站共4层。基坑最深处28 m，位于本工程46号与47号墩之间。
1.3.2 施工区域交通状况
由于本工程与二环路工程同期施工，大量的交通流涌向青羊大道，且金沙车站距离青羊大道路口只有100 m，在成温路和青羊大道交叉路口形成交通瓶颈，成温路本身为成都市正西交通大动脉，车流量极大。行车行人干扰极大，对施工安全及交通转换压力极大。
综合以上因素，经西南交大设计院多方设计对比，选定采用钢桁架无支架悬挂施工方法，即在承台上设立钢柱，用钢柱作为钢桁架的受力基础，两端悬挂钢桁架作为盖梁的模板及混凝土受力平台(图3)。
a—立面；b—侧面。
1—2I25a工字钢，实施时调整位置；2—连接钢板，δ=12 mm;3—预埋钢板，δ=12 mm；4—[25b上立柱；5—精轧螺纹粗钢筋；
6—模板拉杆；7—2根I25b工字钢；8—I32工字钢；9—I45工字钢。
注：N1—N19为杆件编号，其中N1、N2、N4为2[20a槽钢；N3为2I20斜杆；N5、N6、N11为钢板；N7为2I56b工字钢；N8、N13、
N14为[20槽钢；N9、N10为[10槽钢；N12为φ630钢管立柱；N15为2[20槽钢；N16为2I25b工字钢；N17、N18、N19为I25b工字钢。
图3 钢桁架施工示意
1)交通组织难度大。大量出租车、公交车、客车从金沙车站经青羊大道口出城，在上下班高峰期，由于二环路施工，大量车绕行青羊大道，在此路口形成交通瓶颈，交通组织难度很大。
2)施工场地无搭设满堂架的空间。左侧地铁站基坑距右侧的进城车道只有10 m宽，盖梁长度达到27.6 m，空间只能施工承台(承台长度8.8 m)，施工的空间狭小给施工造成了很大难度，施工的材料进场需选择夜间阻断交通后，钢结构拼装需顺着主线的墩柱间进行。
3)施工人员的技术水平要求高。钢桁架的焊接需采用CO2保护焊，焊工要求具有资质且经验丰富。施工管理人员也必须由钢结构施工经验丰富的工程师担任，且需负责设计的结构工程师和检测工程师亲自在现场进行技术指导。
4)人员组织及管理难度大。44～49号墩的盖梁施工共需钢筋工80名，电焊工20名，气焊工10名，混凝土工10名，普工20名，木工、支架工20名，吊装、运输工8名；管理人员中钢结构工程师1名，经验丰富的钢结构施工建造师1名，钢结构检测工程师1名。现场施工场地有限、工期要求紧、质量要求高，安全和质量的管理难度随之增大。
5)新技术应用，无经验可寻。无支架悬挂施工在公司的路桥施工中是首次，在建筑行业也是首次，设计单位西南交通大学设计院经过多个设计方案对比才选取的此无支架施工。此项新技术的应用及施工在全体管理人员中是第一次尝试，没有经验可借鉴。只有通过对钢结构的施工经验和对现场的实际考察来进行施工，精心组织。
6)质量要求高。此工程为中心城区缓堵保畅“两快两射两环”项目中成温路改造工程项目，为成都市1号工程。要求混凝土为无装饰的清水混凝土，对外观质量要求极高。
7)工期要求紧。成温路改造工程主体工程必须在3月底完成。此段2012年11月15日具备施工条件，工期要求2012年12月30日必须完成施工，不然影响地铁施工及此段上部结构的施工。此段施工工期为45天，共有43～49号共7个盖梁的施工，为满足工期要求，必须是每个盖梁一套完整的无支架悬挂体系。
采用SAP 2000软件建立现浇支架计算模型，如图4所示，钢桁架变形如图5所示。
图4 现浇支架计算模型
图5 钢桁架变形
钢桁架悬臂长度为14 m。根据SAP 2000建模计算得知，跨中单榀受力后的最大挠度约为2.68 cm，挠度与跨度之比Δ/L≈2.68/1 400=1/522<1>
采用SAP 2000软件、GB 50017—2003《钢结构设计规范》校核各杆应力比，结果表明：除上立柱稳定有点超外、其他各杆件均可满足要求，此处不再一一列出。对于上立柱的处理可采用加强立柱约束，减少自由长度的方式来解决。
本段工期紧、墩型较复杂，为保证墩柱施工的外观质量和进度，模板采用厂制装配式定型钢模板，主线桥墩柱盖梁模型及钢支架定做7套，每墩1套，同时施工，均一次性投入。
3.3.1 墩柱施工脚手架及盖梁钢桁架设计
采用碗扣式脚手架在承台上搭设，形式为双排。
3.3.2 盖梁施工钢桁架
钢桁架的加工在工厂集中加工，在现场进行拼装、焊接、吊装；节点按照设计及相关规范的要求进行焊接。 钢桁架的钢材材质为Q235B，焊条为E43XX型，对接焊为等强对接一级，其余为二级。在主钢桁架上安装吊杆，吊杆安装后在吊杆上安装承重横梁，然后安装纵向承重支撑。在主梁上搭设操作平台，平台为下部用10 cm×10 cm方木，在方木上铺5 cm×30 cm 木板。具体步骤如下：
1)吊装主梁上部N16横向承重分配梁，并按设计位置临时固定。
2)吊车分片吊装底部横向承重分配梁N18，在主梁N7下部与上部N16对位，穿上φ32精扎螺纹钢吊杆，连接上下垫板、螺帽。调节好下部螺帽位置，留足下部设计螺杆外露长度。
3)通过调节上部螺帽统一调节下部N16设计高度位置(此步操作前需用14圆钢做1个1×1 m 活动钢挂蓝，挂于N7主梁上，操作人员站在挂蓝内，系好安全带，进行N18对位、穿吊杆、戴螺帽作业)。
4)吊装纵向承重梁N17，其底端与墩身支架连接锁定，加强系统稳定性，安装底模支撑系统及底模。
以上每步操作均须对称进行。支架系统底部及四周均需进行防护，防护材料采用竹胶板，厚度为9 cm。 钢桁架两条底部主梁的横向连接:先连接立柱顶端位置及主梁两端位置，在钢筋工程、模板工程和钢桁架其他组件吊装完成后再连接中间位置。 梁底的支撑按照梁底的纵坡同坡比设计，直接焊接形成整体支撑成型固定，整体支撑安装在钢桁架横向支撑上。 吊杆从钢桁架主梁中间开始安装，采用15 cm×15 cm×2 cm钢垫板带专用精扎螺纹钢螺帽上部吊挂在主梁的预留间隙中，下部用同样方法连接分配横梁。
1)编制好专项施工方案。科学计划，根据多种方案对比，选择最优施工方案，方案要有针对性和可行性，便于施工操作、切实可行。
2)组织措施。建立合理的组织管理体系，科学组织、合理安排，深入了解实际情况，保证质量和安全的前提下按期完成施工任务。
1)施工用水、用电。施工用水接成都市自来水，施工用电根据业主指定的变压器接入。同时配备200 kVA发电机2台，以防停电应急用于现场施工。
2)机械设备配置。机械设备配置合理，科学合理安排机械，以满足工期需要。另配备足量的专业机械保养、修理人员，确保施工期间各种机械正常使用。
3)混凝土供应。混凝土采用商品混凝土，混凝土供应选取二环同等施工。
4)施工人员配备。技术负责人(项目总工程师)拟选施工经验丰富，技术过硬，能胜任该项目全面技术、质量、安全管理工作。
1)交通疏导。主要采用交通锥、限速牌、解除限速、向左通行、向右通行、前方施工道路临时封闭牌、前方施工牌、道路施工牌、车道封闭牌、前方并道、夜间安装施工告示灯、警示灯等，配备2～3名人员指挥过往交通。
2)保证道路畅通和道路安全。
4.4.1 施工工艺流程
按施工顺序，先施工系梁以下墩身部分，再施工钢桁架、盖梁部分，其工艺流程如图6所示。
图6 盖梁、钢桁架施工工艺流程
4.4.2 施工顺序
1)系梁以下墩身部分施工顺序：墩身放线，凿毛钢筋校直→按方案搭设墩身钢筋模板支架→墩身主筋接长→箍筋绑扎→系梁钢筋绑扎→预埋件、保护层垫块安放→钢筋检查验收合格→墩身系梁模板打磨、刷漆→模型吊装拼装→检验合格→墩身系梁混凝土浇筑→养护→准备支架盖梁施工。
2)钢桁架、盖梁部分施工顺序：盖梁中间操作架加高加固→钢桁架主立柱系统吊装、焊接→钢桁架主悬臂拼装、吊装焊接→对称吊架部分拼装焊接→钢桁架检查验收→系梁以上墩身弧形部分钢筋绑扎→弧形及盖梁悬臂底模吊装安装→盖梁钢筋预埋件安装→波纹管、锚头、钢绞线安装→钢筋检查验收→侧模吊装拼装→模板复核抄平验→按方案顺序对称加载浇筑混凝土→养护、侧模、端模拆除→混凝土强度达设计要求后，预应力张拉注浆→封锚、拆底模→按钢筋安装的反顺序拆除钢桁架、墩身模板及支架系统→进入下一工序，预制小箱梁架设。
钢桁架无支架施工方法大大减少了悬臂盖梁的施工作业面，钢桁架的承重完全来自立于承台的四根钢管柱，无需搭设满堂支架，可以有效解决城市高架桥施工与地面及地下施工的交叉作业问题。对以后类似的城市道路桥梁建设提供了施工方法，解决了类似施工的重要技术问题。
若无此技术，此段的7个盖梁需在地铁站施工完成后搭设满堂支架施工盖梁，而地铁站封顶且到养护期要在2013年8月10日才能完成，待盖梁施工完成要到2013年9月中旬才能完成施工；采取钢桁架无支架施工方法在2013年1月中旬就已经施工完成，节约工期8个月。保证了成都市“两快两射”工程在2013年5月31日顺利完成的时间需要。
采用钢桁架无支架施工的方法，保证了成都市整个“两快两射”工程的整体部署，整个成都市二环路的面貌焕然一新，其经济效果显著。
随着城市交通的发展，高架快速路和地下交通系统是每座城市缓解交通的发展需要；钢桁架无支架施工技术非常适合在无足够地面场地和交通流量大的情况下使用。钢桁架无支架悬挂施工，既节约了工期，又没有影响到地面的交通，对市民的出行没有造成影响，社会效益显著。
参考文献
[1] JTJ 041—2000 城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].
[2] 周学军.钢结构设计规范GB 50017应用指导[M]. 济南:山东科学技术出版社，2004.
[3] 钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社， 2003.
[4] JTG/T F 50—2011 公路桥涵施工技术规范[S].
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