浅谈大直径钢管桩在公路桥梁施工中的应用与安全控制

摘要：随着我国公路交通事业的飞速发展，公路桥梁结构设计越来越先进，各种结构型式新颖的桥梁不断出现，由此各种现浇桥梁在桥梁结构中的比重也越来越大。近年来大直径钢管桩作为新型的柱梁式支架在桥梁施工中得到越来越广泛的应用。文章结合岭南高速公路祝庄互通枢纽立交C匝道斜拉桥上横梁施工就其应用进行了阐述。

关键词：大直径钢管桩；公路桥梁施工；公路交通；结构设计；现浇桥梁 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2015）05-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0385

1 概述

随着我国公路交通事业的飞速发展，公路桥梁结构设计越来越先进，各种结构型式新颖的桥梁不断出现，由此各种现浇桥梁在桥梁结构中的比重也越来越大。由于现浇桥梁的增多，施工荷载的加大，一种新的脚手架结构——大直径钢管桩支架也应运而生，与传统的标准钢管（扣件式、碗扣式、门式）支架、万能杆件（甲型、西乙型等）支架相比，大直径钢管桩作为脚手架族新增结构材料，其本身的结构特点既可独立使用，亦可组拼成框架结构，而且安全可靠，对加快桥梁施工进度、提高经济效益方面，特别对于水中墩台、大跨径桥梁和高墩身桥梁的施工平台的搭设，采用大直径钢管桩作为受力杆件是一种较好选择，值得推广使用。

2 大直径钢管桩支架的特点

大直径钢管桩是指由δ=5～12mm厚普通钢板卷制而成的直径为Φ600～850mm的圆形钢管（一般因成本因素不采用无缝钢管），钢管为螺旋焊管。大直径钢管桩作为脚手架工作平台时，其一般特点如下：（1）平台结构稳定，整体性能好，受力明确，力学模式简单，容易建模；（2）钢管桩受力面积大、承载力高。由于直径大，钢管壁较厚，因而有其较大的承载能力，必要时可向钢管内浇注砼（或灌砂）而成为钢管砼桩（或钢管砂桩），承载力将进一步显著提高；（3）加工简单，施工工艺要求不高，可在现场加工制作，节段长短也可随需要制作。钢管接头采用法兰盘或直接焊接法，安拆方便，连接迅速。施工机械化程度高，长节段配合机械施工效率更高；（4）适用于不同的地基基础。可便于支架设计以适应不同的地基状况、承载力要求。荷载较小、地基承载力好时采用扩大基础；荷载较大、地基承载力差时采用桩基础。

3 大直径钢管桩支架结构组成

大直径钢管桩在作为支架工作平台时，其一般构成如下：（1）基础——基础一般为钢筋砼筏式基础或用钢管桩桩基础；（2）立柱（受压杆件）——大直径钢管桩作为受压杆件是平台的主要传（受）力杆件；（3）水平撑、剪刀撑（钢管间连接件）——可用型钢或小直径钢管连接（框架结构稳定性连接件）；（4）横梁——立柱顶面可放置大型钢、贝雷、自制的各种形式的桁架等同钢管桩连接形成柱梁式框架结构，共同参与受力。

4 大直径钢管桩在桥梁施工中的应用

大直径钢管桩因其自身的独特优点，在桥梁工程中有着相当广泛的应用，其应用大体在如下十个方面：（1）桥梁施工栈桥的桩基础；（2）水中钻孔桩工作平台的支承桩和导向桩；（3）桥梁施工临时码头的支架承载桩；（4）大跨径连续箱梁现浇施工平台和通道排架的承重立柱；（5）斜拉桥、连续梁桥零号块现浇支架立柱和临时锚固的支承桩；（6）大型钢套箱围堰的水平支撑；（7）大型龙门吊的立柱和斜支撑；（8）大型盖梁施工平台立柱；（9）斜拉桥、悬索桥主塔横系梁施工平台承重柱； （10）其他方面的应用。

5 工程实例

5.1 工程概况

二广高速公路南阳境分水岭至南阳段工程祝庄枢纽互通立交C匝道桥上跨许平南高速公路，桥梁上部为独塔斜拉桥，全长125.464m，桥跨组成为（61.72+63.744）m。平面位于R=150m的圆曲线上，桥面设7%的横坡，为国内目前曲线半径最小、横坡最大的弯、坡斜拉桥。索塔采用外塔柱外偏8度的H型，索塔总高50.01m。上横梁距现浇箱梁桥面高24.669m，距地面高约40m，上横梁高2.5m，宽3.5m，上部长17.353m，下部长17.002m，箱形断面，共有C55混凝土88.1m3，横梁总重约250吨。

5.2 上横梁施工支架设计

因索塔上横梁距箱梁顶面高24.669m，而索塔外塔柱为外倾式，造成上横梁宽度较桥面宽更宽，采用普通的扣件或碗扣支架搭设，由于高度大、稳定性差、不易搭设，极难满足现场实际要求。而在传统的高塔横梁施工中，有另一种常用的方法为吊架法，但因此桥上横梁跨度较大，横梁荷载达250吨，且一侧塔柱外倾，因而在上横梁中布置了较多的横向预应力束。如采用此方法施工，必须将塔身先期浇筑，那么必然在塔梁固结处设置大量的普通钢筋及预应力管道接头，工作程序繁琐、预埋精度也难以控制，同时在浇筑时横梁支架的轻微变形也必将影响到塔梁固接部的结构状态。故本桥上横梁施工采用大直径钢管桩支架法施工，支架设计如下：在浇筑箱梁时，箱梁顶面预埋钢管桩锚固钢板，中塔柱施工时，支立钢管桩，搭设横梁支架。支架具体如下：索塔两侧塔柱各预埋三块牛腿，中间用四根大直径（Φ600×5mm）钢管作为主立柱，四根钢管相互之间用[18a槽钢设置水平撑、剪力撑，将其形成整体框架，同时每层水平撑处设支架附墙件与塔柱身连接，增加支架的稳定性。在钢管顶、塔身预埋牛腿上布置大型工钢作为纵向分配梁，其上面布置3排I45a工钢作为横梁，形成支架平台。横梁上用双拼[10槽钢作为底模分配梁，两端悬挑长1m，作为施工时的人行通道，边部焊型钢立柱，挂设安全网。

该支架可随中塔柱的施工同时搭设，并可利用钢管支架及与塔身附墙件在增加少量设施后构成塔身施工上下安全通道和工作平台，减少塔身施工的其他临时设施，起到多重作用，降低施工的难度。同时采用该方案，结构受力非常明确，支架便于搭设，用塔吊配合支架的安拆，三天即可完成支架的搭设工作，其进度较常规采用的满堂支架搭设要快3倍以上，且支架稳定性高、安全可靠，取得了良好的效果。

6 安全生产管理控制

（1）施工作业人员必须在上岗前进行岗位培训考核合格，持证上岗，按设计施工不得任意改变设计应遵守其中有关安全的规定；（2）作业现场应设安全围和警示标志，不允许无关人员进入危险区域，设置材料提上或吊下的设施，禁止投掷，应拉设安全网，上下脚手架有高度差的入口应设坡度或踏步，并设栏杆防护；（3）施工人员进入现场，必须带好安全帽，高空作业要挂好安全带，做到“双保险”，脚下应有必要数量的脚手板，并应铺设平稳，且不得有探头板，当暂时无法铺设落脚板时，用于落脚或抓握，把持的杆件均应为稳定的构架部分，着力点与构架节点的水平距离应不大于0.8m，垂直距离应不大于1.5m；（4）各施工用架严格按照脚手架安全技术防护标准和规范搭设，钢管脚手架不得使用严重锈蚀、弯曲、压扁或有裂纹的钢管，脚手架不得钢木混搭；（5）在架上作业人员应穿防滑鞋和佩挂好安全带。保证作业的安全，脚下应有必要数量的脚手板，并应铺设平稳，且不得有探头板。当暂时无法铺设落脚板时，用于落脚或抓握、把持的杆件均应为稳定的构架部分，着力点与构架节点的水平距离应不大于0.8m，垂直距离应不大于1.5m。位于杆接头之上的自由立杆不得用作把持杆；（6）支架搭设作业时，应按形成基本构架单元的要求逐排、逐跨和逐步地进行搭设，矩形周边脚手架宜从其中的一个角度开始向方向延伸外搭设，确保已搭部分稳定，大雾及雨、雪天气和6级以上大风时，不得进行脚手架上的高处作业。架上作业人员应做好分工和配合，传递杆件掌握好重心，平稳传递，不要用力过猛，以免引起人身或杆件失衡，对每完成的一道工序，要认真检查才能进行下一道工序；（7）脚手架立杆的基础应平整夯实，具有足够的承载力和稳定性。设于坑边或台上时，立杆距坑、台的上边缘不得小于1m，且边坡的坡度不得大于土的自然安息角，否则，应作边坡的保护和加固处理。脚手架立杆之下必须设置垫板。

7 结语

大直径钢管桩作为桥梁施工脚手架的构成材料，由于其受力明确、承载力大、加工简单、转运快捷、安装方便、机械化程度高，的确是桥梁搭设受力工作平台的理想选材。本桥采用了此支架方案既加快了施工进度，又确保了施工安全、质量，同时节约了成本、增加了经济效益。

参考文献

[1] 钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）[S].北京：人民交通出版社.

[2] 公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）[S].北京：人民交通出版社.

作者简介：骆强，男，河南省机西高速公路建设有限公司工程师。

（责任编辑：陈 倩）