ST60塔式支撑架体系在鹦鹉洲长江大桥接线工程中的应用

曾翔鸿

(武汉钢铁建工集团有限责任公司　湖北　武汉：430081)



ST60塔式支撑架体系在鹦鹉洲长江大桥接线工程中的应用

曾翔鸿

(武汉钢铁建工集团有限责任公司湖北武汉：430081)

摘要武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程是武汉市二环线的重要组成部分，支架是现浇砼箱梁施工的关键过程。ST60塔式支撑架体系作为国内一种新型的施工工艺用于鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程，是对传统支架的突破。相对于碗扣式满堂支撑架体系，ST60塔式支撑架体系重点体现在施工简单、高效、安全、承载力大、成本低。介绍了ST60塔式支撑架体系的施工工艺、方案设计、塔架安装及施工控制要点，总结了该体系的应用特点，便于进一步推广使用。

关键词ST60塔式支撑架体系；鹦鹉洲大桥；接线工程；施工应用；对比分析

ST(shoring tower)60塔式支撑体系由欧洲引进，因其立杆截面尺寸为60mm而得名。其架体构件根据欧洲标准设计和制造，采用Q345低合金高强钢，单肢承载力可达60kN以上，是一种先进的支架支撑体系。该体系经湖北省住建厅组织专家论证同意准入应用，而武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程则为该体系在湖北省内市政工程的首次应用。本文即以ST60塔式支撑体系在该工程标准联箱梁施工为例，对体系的应用情况浅要分析如下。

1ST60塔式支撑体系简介

ST60塔式支撑体由塔式支撑架、木工字梁次分配梁(纵楞)及主分配梁(横楞)组成。塔式支撑架由主框架、通用交叉拉杆、连接销、销钉、弹簧销、调节托座、调节底座7大部分组成。各部分相关规格，单位及重量见表1。

主框架相关物理特性指标见表2。

2应用工程概况

武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程西起墨水湖北路东接武汉市鹦鹉洲长江大桥，主线高架桥跨马沧湖。而 ST60塔式支撑体系应用于马沧湖高架项目部的三工区，即马沧湖上下桥匝道区域主线及匝道桥支架施工(见图1)。主线桥标准联预应力砼箱梁桥面宽26m，底板宽17m，梁高2m，每跨长30m，单箱三室；加宽段预应力砼箱梁桥面最宽44m，最窄34m，底板最宽40m，最窄26m，梁高2m，每跨长30m，单箱五至七室。腹板宽0.6m，顶板厚度为0.25m，底板厚度为0.22m，箱梁纵坡为1.546%、1%，双向横坡为1.5%。

图1　标准段箱梁横断面图

序号名称样图规格(m)单位重量(kg)1主框架1.2×1.6片24.351.5×1.6片26.551.2×1.1片18.1981.5×1.1片20.1982通用交叉拉杆1.5×1.0套5.8641.25×1.0套5.2641.0×1.0套4.6643连接销个0.74销钉D10个0.055弹簧销D3个0.016调节托座1.05套11.237调节底座1.05套9.309

表2　ST60塔式支撑体系主框架物理特性

3ST60塔架施工工艺

ST60塔架施工分为方案设计及评审；支架下地基处理、搭设及验收；达到条件后的拆除三大部分，具体施工工艺流程见图2。

图2　ST60塔架施工工艺

4ST60塔架方案设计

依据箱梁截面尺寸跨距及荷载分部情况、ST60塔架的技术参数、相关国家规范等，经计算，设计出塔架平面布置图如图3所示。

图3　ST60塔架平面布置图

底板采用1.2m*1.5m(横向1.5m，纵向1.2m)的塔架搭设，塔架沿箱梁纵向布置从墩柱开始依次为500mm，布置三榀塔架后，每1000mm布置一榀，具体布置图见图4。

图4　塔架纵向布置图

横向以箱梁道路中心线对称布置，首榀框架中心与箱梁中心线重合，布置间距为1500mm、1500mm、1000mm、1500mm。共计7榀独立塔架和两榀连体框架，具体布置见图5。

图5　塔架横向布置图

箱梁横梁底部采用1.2m*1.0m(横向1.0m，纵向1.2m)的塔架搭设，从墩柱边500mm开始，依次布置间距为500mm、1000mm、1000mm，共计四榀，翼缘板采用连体框架，具体布置见图6。

图6　箱梁横梁处塔架布置图

5ST60塔架安装

5.1拼装前的准备工作

(1)地基基础的准备

按照塔架设计方案中的地基处理方法对支架下地基进行处理，并完成地基承载力试验和验收，地基承载力不小于140MPa，确保达到设计要求。

(2)材料准备

清点材料，确保用于支撑架搭设的各种材料数量足够并已到现场。

(3)机具

拼装施工时主要使用的工具为锤子与水平尺，另外还需要扳手用于加劲钢管扣件的连接；独立塔架就位需吊带、吊环和25吨汽车吊。

(4)定位放线

由技术人员根据塔架设计方案，绘制平面图，每跨需布置两道横向控制轴线及箱梁中心线，再由测量人员将控制轴线投测在已硬化的地基上，最后由技术人员指导，作业人员进行弹线。纵横线交点即为塔架支腿的中心点，塔架就位时塔架支腿的中心点需与纵横弹线交接点重合。

5.2塔架施工方法

5.2.1人员组织

将施工人员分为三个组，分别为顶、底托拼装组；塔架拼装组、塔架吊装就位组，每个组为4个人。根据拼装进度需求，可适当增加每组别人员。

5.2.2拼装

先由顶、底托拼装组将顶、底托拼装好待用；再由塔架拼装组对塔架进行拼装，塔架拼装采用水平拼装，先将木方置于地上，两人将主框架垫于木方上，另外两人根据所需尺寸先下后上的顺序安装交叉拉杆，交叉拉杆通过主框架上的锁销与主框架连接，再进行下底层框架水平交叉拉杆安装，拉杆安装完成后，首节主框架即拼装完成。接下来为主框架接长工作，在主框架上端插入连接销，打入销钉和弹簧销，主框架就完成接长连接工作。主框架与主框架之间连接完成后，按照首节主框架交叉拉杆的拼装方法进行交叉拉杆安装，如此交替反复安装，直至整榀独立塔架拼装完成。最后将已拼装好的顶、底托穿入主框架柱上，并用14#铁丝临时固定，顶底托伸出长度根据塔架高度和箱梁高程确定，最大伸出长度不超过500mm，超过部分需进行加固处理；整个塔架的拼装即完成。

独立塔架拼装完成后即可进行吊装就位作业。在拼装作业过程中，主框架上的锁扣必须保持一致向上，确保水平向的交叉拉杆落在两片主框架上。

5.2.3吊装就位

吊装前，需由项目部质检员对单独塔架拼装进行验收，合格后方可吊装。塔架吊装就位采用1台25吨汽车吊，吊具为吊带和5吨吊环(根据塔架整体重量确定)，塔架顶端设两个吊点，斜角对称布置。吊装就位顺序纵向为从一侧桥墩处向另一侧桥墩方向施工，横向为箱梁中心线向两侧。

5.2.4塔架的整体加固

独立塔架需采用Φ48×3.5钢管进行加劲，使之成为一个整体。水平加劲管需在底部和顶部各设置一道，中间每4.8米设置一道，将所有塔架横纵连接成整体。同时在整个架体的外围四周设置闭合剪刀撑，剪刀撑需上到顶，下到底，剪刀撑与水平面的夹角为45°～60°。

根据设计要求顶底托伸出长度不宜超过500mm，如果超过500mm，但不得超过700mm,同时需采用Φ48×3.5钢管进行加劲。

5.2.5塔架拆除及倒运

(1)拆除条件

塔架拆除前需制定拆除方案，经审批后方可组织实施。箱梁现浇混凝土强度、弹性模量达到设计要求的90%，预应力张拉、压浆施工完毕，压浆所用水泥浆强度达到设计要求，经过项目负责人、质检人员的检查验证并经过监理批准，方可进行塔架拆除。

(2)拆除顺序

先松顶托，再将塔架上的模板、木工字梁、托架、槽钢依次拆除，接着将整个架体的纵、横向水平连杆，塔架四周的剪刀撑拆除，使之成为独立的塔架，最后降低独立塔架底托高度，采用液压手动叉车将独立的塔架倒运至下个作业面。

采用钉锤敲或短钢管扭松顶托，使梁底模板与梁体混凝土自然分离，松顶托是先从跨中开始，再往两端依次进行见图7。

图7　塔架拆除示意图

松顶托后，使顶托与已有砼面形成200mm～300mm操作面。完成塔架上的模板、木工字梁、托架拆除工作后，从箱梁两侧或一段开始进行倒运独立塔架。

无需周转使用的塔架，采用液压手动叉车倒运至箱梁翼缘板外后，采用25吨汽车吊配合，垂直或水平进行构件拆解。

垂直拆解时，先利用吊带在塔架顶端对称角设置吊点，然后将顶端塔节的销钉和弹簧销拆除，利用汽车吊吊至地面，依次从上向下拆除，单片塔体在地面进行构件拆解。

水平拆解时依次拆除每节段连接销后，按塔架拼装的逆顺序进行拆解，并将拆出的各部件归堆码放。

6ST60塔架检查验收

ST60塔架安装检查应执行湖北省于2015年1月1日颁布实施的《ST60塔式支撑脚手架施工技术规范》中的相关要求，验收可比照国家现行的门式塔架验收标准，具体验收要求可参照表3。

表3　塔架搭设技术要求、允许偏差及检验表

7ST60塔架施工控制要点

(1)支架下地基处理需根据支撑架单肢承载力60kN，不同的地质情况进行验算，形成处理方案。

(2)塔架平面位置必须准确，纵横方向排列整齐。

(3)主框架各连接点的销钉与弹簧销必须安装到位，吊装前，顶、底托必须与主框架固定。

(4)塔架吊装时，吊车作业范围内严禁人员穿行或停留。

(5)每座塔架的底部水平拉杆安装完后，用水平尺检查平整度，通过调节底座调节杆的螺母，使两个方向水平尺的气泡都居中，从而保证每个塔架在竖向保持垂直。

(6)塔架搭设及加固完毕后，需对塔架进行验收，验收不合格需整改后重新验收，严禁未经验收进行下一道工序施工。

8ST60塔架与传统碗扣架对比分析

8.1施工性能的对比分析

武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程箱梁支架体系施工中，ST60塔式支撑体系和传统的碗扣式满堂支撑架分别在不同的箱梁段进行了采用。这里，按照支架搭设空间相同体积，对比箱梁塔式支撑体系与使用碗扣式满堂支撑架，作出如下分析，见表4。

表4　施工性能对比分析

ST60塔架主框架有一道斜杆与小横杆，形成稳固的三角形结构，并且便于施工中攀爬，材质、外观、单肢承载力都比碗扣式塔架要好。

8.2施工组织对比分析

按30m一跨组织施工，从零件拼装成整个架体，传统碗扣式支撑架与ST60塔式支撑架的施工组织对比见表5。

表5　施工组织对比分析

ST60塔式支撑架所用的人工量仅为碗扣式满堂支撑架的50%。ST60塔式支撑架相比碗扣式满堂支撑架每周转使用一次便节省一次安拆，反复周转使用所节省的人工、费用、时间不言而喻，并且整体倒运大大减小了小构件的遗失。

8.3施工成本的对比分析

按每1立方米搭设体积分别计算两种支撑体系施工成本，对比见表6。

表6　施工成本对比(单位：元)

从表6中可以看出，ST60塔式支撑架体系在成本控制上具有一定优势；且随着施工租赁时间的增长，ST60塔式支撑架体系成本优势更加明显。

通过 ST60塔式支撑架体系与碗扣式钢管支撑体系对比分析，可以得出如下结论：

(1)ST60塔式支撑体系塔架结构设计合理，制造精度高，质量可靠，与碗扣式支撑体系相比，用钢量小；

(2)ST60塔式支撑架体系刚度大、搭设简单、拆除方便、搭设效果美观，符合安全文明施工要求，很好地解决了碗扣式支撑体系构件多、施工人员多、高处作业多的弊端；

(3)ST60塔式支撑架采用人机械配合安拆，施工速度快，效率高，安全性好，大大缩短了施工周期，节约了安拆成本；

(4)ST60塔式支撑架体系需使用扣件少，且在施工过程中采用整体式周转倒运，扣件不易丢失损坏，材料损耗小；

(5)ST60塔式支撑架体系与碗扣式钢管支撑体系相比具有明显的成本节约优势，并且其周转的周期越长，成本节约的优势更明显，长期使用经济效益更加显著。

9结束语

ST60塔式支撑架体系符合国家低碳、环保、绿色建造的精神，通过该体系在武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程的成功运用，对ST60塔式支撑架施工流程、优点有了具体的认识，为箱梁施工提供了更好的施工支撑体系，为以后成功运用ST60塔式支撑架提供了施工经验，并且为 ST60塔架的推广应用打下了坚实的基础。

参考文献

[1]城市桥梁工程施工与质量验收规范(CJJ2-2008)[S].

[2]建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范( JGJ128-2010)[S].

[3]ST60塔式支撑脚手架施工技术规范(DB42/T 1013-2014)[S].

[4]建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(GJG130-2011)[S].

[5]公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-2011)[S].

(责任编辑：李文英)

The Application of ST 60 Tower Bracing Frame

in the Bridge Connection of Yingwuzhou Yangtze Bridge

ZENG Xianghong

(Wuhan Industrial Construction Group Co. LTD of WISCO, Wuhan 430081, Hubei)

Abstract:The bridge connection of Wuhan Yingwuzhou Yangtze Bridge in Hanyang is an essential part of the 2nd Ring of the city. Being a critical process of cast-in-site concrete box girder construction, ST 60 tower bracing frame is a breakthrough of traditional bracing frame. Compared with the bowl-buckle full-framing bracing frame, ST 60 tower bracing frame is easy to operate, efficient and safe with great loading capacity and low cost. By analyzing the application of ST 60 tower bracing frame and making a comparative analysis with traditional bracing frame, the paper aims at summarizing its characteristics in practice so as to promote its further application.

Key words:ST 60 tower bracing frame; Yingwuzhou Yangtze Bridge; bridge connection； construction application; comparative analysis

作者简介：曾翔鸿(1977～)，男，工程师.E-mail： 997192773@qq.com

收稿日期：2015-10-20修回日期：2015-10-30

中图分类号：U445.4

文献标识码：A

文章编号：1671-3524(2015)04-0021-05