试谈水中基于吊模法水中承台施工工艺初探理工

论文导读：
【摘要】本文对水中承台施工的几种方案进行了优比与分析，通过对下纵梁、下横梁、吊带、上横梁、贝雷纵梁及立柱进行具体的验算，设计出了理想的模板。从钢筋加工及安装、立侧模板、混凝土浇筑及附属设备拆除等角度深入地探讨了承台施工工艺。
【关键词】承台施工；吊模法；模板设计；安装；拆除

0引言
国民经济的一日千里的飞跃式发展带动了建筑行业的蓬勃发展，而且带动了桥梁科技的进步与发展，水中承台施工技术作为桥梁结构技术的重要内容，也朝着大型化、机械化、精确化、快速化的方向发展。本文以某河流的水中承台施工项目为例，探讨了吊模法的承台施工工艺。
1工程概述
某河流的河面宽约55m，4#、5#桥墩位于水中，每墩有3个承台组成，尺寸分别为7.6m×5.0m、5.0m×5.0m、2.0m×5.0m，承台之间用2m宽的系梁连接。承台、系梁高度都为2.5m，一次浇捣成形，计混凝土290m3，自重725t。两墩间距为30m，离南北两侧防汛墙各约12m左右，处于水中作业。
2水中承台施工方案的优比分析
水中承台施工一般有：围堰筑岛法、抱箍支架法、吊模法等。围堰筑岛法。由于本工程处河水较深，如采用围堰筑岛法施工，围堰的壁厚必须加大，不利于航道通航；其次，围堰施工时填入物与围堰拆除时回填物清理，工程量较大，也不经济。
抱箍支架法。由于钻孔灌注桩桩头没有预制桩规则，表面不平整，摩擦力不易控制，水下安装和拆除抱箍也比较困难。
吊模法。本工程采用吊模法，在钻孔灌注桩施工时，灌注水下混凝土后，由桩顶插入2～3根32a#组合工字刚作为吊模支架体系的支承立柱，等钻孔桩施工完成，在立柱上设双拼304#槽钢盖梁，在盖梁上沿横桥向搭设3组上下加强贝雷纵梁，贝雷纵梁长27m；在贝雷纵梁上设吊模系统所需的上横梁(间距1.5m布置)由双拼30#槽钢组成，并通过20mm厚钢板吊带(宽200mm)连系承台底部下横梁(双拼30#槽钢，间距1.5m布置)，吊带上下口采用Φ50mm贝雷销固定。在下横梁上布置双拼30#槽钢下纵梁，间距60cm；下纵梁上铺设10cm×10cm方木，间距30cm，在方木上铺设1.8cm厚九夹板形成底模平台。承台吊模施工具体布置见图（1～4）。
图1水中工作平台平面图(单位：mm)
图2承台吊模施工平面示意图(单位：mm)
图3承台吊模施工立面示意图(单位：mm)
图4预埋型钢立柱平面示意图(单位：mm)
3模板设计与验算

3.1下纵梁验算

下纵梁采用双拼30#组合槽钢，布置间距为60cm，搁置在下横梁上，下横梁间距1.5。单根纵梁受力如下：永久荷载分项系数取K1=1.2，可变荷载分项系数取K2=1.4。混凝土重：q1=0.6×2.5×2.5=3.75t/m；双拼30#槽钢自重：q2=2×0.0345=0.069t/m；施工荷载：q3=0.2×0.6=0.12t/m2(施工荷载取0.2t/m2)；计算荷载：q计=K1×(q1+q2)+K2×q3=1.2×(3.75+0.069)+1.4×0.2=4.75t/m；下纵梁由下横梁约束，以跨径L=1.5m的五跨连续进行计算：q=4.75t/m；最大弯矩：Mmax=0.105qL2=0.105×4.75×1.52=1.12t·m；单根双拼30#组合槽钢：Ix=12100cm4，Wx=806cm3。бmax=Mmax/Wx=1.07×104/806=13.28MPa＜[б]=210MPa符合要求。Fmax=0644qL4/(100EI)=0.008cm＜L/600=0.25，符合要求。

3.2下横梁验算

下横梁采用双拼30#组合槽钢，布置间距为1.5m；每根下横梁通过3根吊带与上横梁连系，吊带之间间距为

3.0m.单根下横梁受力包括下纵梁支点作用力、下横梁自重，计算如下：

下纵梁+结构+施工荷载：q1=4.75×1.5/0.6=11.89t/m；双拼30#槽钢自重：q2=2×0.0345=0.069t/m；计算荷载：q计=q1+1.2×q2=11.98t/m；下横梁由吊带约束，以跨径L=3.0m的二跨连续进行计算。最大弯矩：Mmax=0.125×qL2=0.125×11.98×3.02=13.48t·m；最大支座反力：论文导读：材容许抗压f=205MPa，i=12.85，λ=300/12.85=23.3，Φ=0.96。=ΦAб=0.96×201.36×2.05=396.3t>274.3t，符合要求。4吊模法承台施工工艺4.1钢筋加工及安装按图纸要求预埋立柱钢筋，如立柱钢筋较长，对其承台以上部位进行环箍或设立支撑。河水每12h涨落一次，一天涨落两次，降至最低水位高程位1m，涨至最高水位为3.2m。承台
R2=1.25×qL=1.25×11.98×3.0=44.93t；单根双拼30#组合槽钢：Ix=12100cm4，Wx=806cm3。бmax=Mmax/Wx=13.48×104/806=16

7.25MPa＜[б]=210MPa，符合要求。

Fmax=0.521×qL4/(100EI)=0.20cm＜L/600=0.50cm，符合要求。
源于：论文范例www.7ctime.com

3.3吊带验算

吊带采用20mm厚、200mm宽的钢板，在吊带两端预留Φ50+5mm的孔用贝雷销固定；吊带孔距端部距离不得小于300mm。根据吊模系统，吊带最大受力就是下横梁上的最大支座反力R2。
(1)吊带最大受力：P=R2=4

4.93t。

(2)吊带验算
钢材容许抗拉：f=205MPa；抗拉力：[F]=d×(B-D)×f=20×(200-55)×205=594500N=59.45t＞P=4

4.93t，符合要求。

钢材容许抗剪：f=120MPa，销孔距端部最小间距为300mm，20mm厚钢板吊带在销栓作用下的容许抗剪力(存在两个剪切面)。
[t]=A×f=2×20×300×120=1440000N=14

4.00t1＞P=493，符合要求。

3.4上横梁验算

上横梁采用双拼30#组合槽钢，布置间距为

1.5。上横梁搁置在贝雷纵梁上，上横梁受到吊带作用的外力，其受力如下。

外加集中力：P=4

4.93t，单根双拼30#组合槽钢：Ix=12100cm4，Wx=806cm3。

最大弯矩：Mmax=0.175×PL=0.175×44.93×0.45=3.54t·m。бmax=Mmax/Wx=3.54×104/806=43.92MPa＜[б]=210MPa，符合要求。Fmax=1.146×PL3(/100EI)=0.002cm

3.5贝雷纵梁验算

吊模系统共设3组单层上下加强贝雷纵梁，布置间距为3.0m。吊模系统的所有荷载均通过吊带作用在各组贝雷纵梁上，其中第2组(中间组)贝雷纵梁受力最大，对第2组贝雷纵梁进行验算，受力如下。
通过吊带作用在贝雷纵梁上的外力：q1=44.93/

1.5=30.0t/m；

6排单层上下加强贝雷纵梁自重：q2=0.60t/m；则计算荷载：q计=q1+1.2×q2=30.72t/m。以中间最大跨径L=14.86m的简支梁结构进行计算，Q=30.72t/m。
最大弯矩：Mmax=qL2/8=30.72×1

4.862/8=847.95t·m。

6排单层上下加强贝雷：Ix=6×57743

4.4=3464606.4cm4，Wx=6×7699.1=46196cm3。

бmax=Mmax/Wx=847.95×104/46194.6=183.56MPa＜[б]=210MPa，符合要求。Fmax=5qL4/(384EI)=

2.68cm≈L/600=48cm，符合要求。

3.6立柱验算
本工程立柱采用在钻孔桩内预埋2～3根32a#组合工字钢，其中第2组(中间组)贝雷纵梁下的立柱受力最大，故对其进行验算如下：q=30.72t/m。单根立柱最大受力：N=q×(3/2+1

4.86/2)=273t。

单根容许受力计算：立柱高H=300cm，3根32a1#组合工字钢面积A=3×67.12=201.36mm2。钢材容许抗压f=205MPa，i=12.85，λ=300/12.85=23.3，Φ=0.96。[N]=ΦAб=0.96×201.36×2.05=39

6.3t>27

4.3t，符合要求。

4吊模法承台施工工艺

4.1钢筋加工及安装

按图纸要求预埋立柱钢筋，如立柱钢筋较长，对其承台以上部位进行环箍或设立支撑。河水每12h涨落一次，一天涨落两次，降至最低水位高程位1m，涨至最高水位为3.2m。承台底标高为1.5m。水位从承台底下降论文导读：在槽钢上的钢丝绳，拖出承台底外，用汽吊配合，吊至岸上。5结语综上所述，可以得出如下结论：水中承台采用吊模法施工，能很好地解决施工与航道的矛盾。在深水基础中，采用吊模法，省去了筑岛或钢沉箱，是一种比较经济的施工方法。参考文献：公路桥涵施工技术规范JTG/T.F50-2011.杨嗣信.建筑工程模板施工手册.中国
到最低水位再上升至承台底大约要3h，将利用水位的涨落差，在水位下降到承台底后，进行钢筋绑扎，当水位上升到一定高度时停止作业。钢筋布置时碰到钢柱子时，钢筋断开，弯90°弯钩，弯钩用钢住侧面贴紧电焊连接，或增加一个90°弯钩接头把断开钢筋与钢柱用电焊连接，遇吊带可断开钢筋断处作加固处理，加固钢筋与断开钢筋同时松开。

4.2立侧模板

承台、系梁模板采用九夹板，现场配制。模板安装前先涂涮混凝土隔离剂，模板安装接缝用厚封口双面胶嵌实、密封，防止漏浆。模板上下设4道Ф14mm对拉螺杆拉牢，靠近钢柱部位，对拉螺杆直接焊在钢柱上，起到定位作用。模板安装完毕，对其平面位置、轴线、标高进行复核，检查模板拼接的接缝及稳定性。

4.3混凝土浇筑

混凝土采用分层水平浇筑，第一层厚40cm，后面每层厚30cm左右。浇注时分两个小组，由两头向中间同步循环往上浇注。第一层开始浇注时，水位比承台高约40cm，在承台中间位置高出底模40cm部位开设两个30cm×30cm的排水孔，待水排干后，及时封上。

4.4附属设备拆除

强度达到85%以上时，开始拆除吊带贝雷架、横梁、槽钢等附属设备。先拆除吊带，然后由潜水员潜入承台底，拆除中间吊带下销子；再拆除两侧下销子，水中纵横向槽钢用轮船勾住事先捆在槽钢上的钢丝绳，拖出承台底外，用汽吊配合，吊至岸上。
5结语
综上所述，可以得出如下结论：水中承台采用吊模法施工，能很好地解决施工与航道的矛盾。在深水基础中，采用吊模法，省去了筑岛或钢沉箱，是一种比较经济的施工方法。
参考文献：
公路桥涵施工技术规范JTG/T.F50-2011.
杨嗣信.建筑工程模板施工手册[M].中国建筑工业出板社.