钢抱箍支撑系统在高桩码头施工中的应用

孙振华

摘 要：高桩码头具有自重轻、泊稳条件好、易于靠泊、对淤泥超深适应性好等优点，广泛应用于各个港口码头。高桩码头下部结构由钢管桩或PHC桩组成，施工上部结构时，横梁施工支撑系统尤为重要，是码头施工特有的施工工艺。本文通过一个工程案例，介绍了钢抱箍支撑系统在高桩码头中的应用，可为类似工程项目提供参考。

关键词：高桩码头;钢抱箍;支撑系统;横梁施工

中图分类号：U655             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0110-03

1 工程背景

工程位于海外某港口项目，本项目为2个3.5万吨级码头，平面布置形式为顺岸式布置，2个泊位总长度为440m，码头宽度为20m。码头通过3座引桥与后方陆域连接，1#、3#引桥宽为10.5m，长约36m。码头主体采用高桩梁板结构形式，桩基采用Φ800钢管桩，排架间距7m，每榀排架设2根直桩和2对斜桩。上部结构为现浇上、下横梁，预制纵向梁系，叠合面板的结构型式。

码头现浇横梁共计66榀，每榀横梁长20m，下横梁宽1.5m，高1m，前沿设靠船构件。横梁支撑系统为本项目施工的关键，其施工质量、进度对3.5万吨级泊位码头施工至关重要。本文旨在介绍钢抱箍支撑系统的应用过程。

2 几种横梁施工底部支撑系统对比

横梁支撑系统是码头施工区别于其他项目施工的关键工序，目前常用的支撑系统主要有3种：直接在钢管桩上焊接牛腿板;采用钢筋反吊于钢管桩上;钢抱箍抱在钢管桩上。其优缺点对比详见表1。

通过对比，钢抱箍支撑系统较为安全可靠、经济合理。因潮水对其施工影响较大，在施工中，可以采取一定措施，降低潮水影响，提高作业效率，从而使钢抱箍支撑系统能够广泛应用。

3 钢抱箍支撑系统工艺流程

钢抱箍支撑系统采用钢抱箍夹抱于钢管桩合适位置加固后，然后同排架钢管桩间采用型钢铺设于抱箍耳朵上，横向采用木方铺设，木方上部采用竹胶板满铺，从而形成横梁底部支撑系统，如图1所示。

工艺流程如下：①设计钢抱箍并加工;②夹桩木制作、安装（临时平台）;③采用吊车、木筏初步完成抱箍安装;④利用夹桩木平台进行抱箍调平;⑤横梁施工;⑥放松抱箍，使底部支撑系统下落;⑦抱箍集中取出。

3 施工应用

3.1设计钢抱箍并加工

钢抱箍由两片近半圆弧钢板、钢耳朵和加劲钢板、对拉螺杆等组成，总高度500mm，钢耳朵（采用30H型钢）长500mm，抱箍钢板厚度20mm，在其内侧粘贴5mm橡胶板，用于增加抱箍与钢管桩的摩擦力同时，有效保护钢管桩防腐涂层。其原理是：通过对拉螺栓将钢抱箍与桩身夹紧，利用钢抱箍与钢管桩表面之间的摩擦力来承受施工竖向荷载（主要是钢筋混凝土自重和抱箍系统自重）的作用，如图2所示。

3.1.1摩擦力计算

单片钢抱箍的摩擦力计算如下，根据力的平衡原理可知：

∫π0qr dθsinθ=2N

qr ∫π0sinθdθ=2N

-qr cosθ│π0 =2N

q=N/r

∴单片钢抱箍的摩擦力F单=fqπr= f（N/r）πr= fπN

整个钢抱箍的摩擦力F=2F单=2fπN

其中：

Q——钢抱箍对管桩壁的线性荷载;

r——管桩半径;

f——钢抱箍与管桩表面的摩擦系数，一般取0.3，可用摩擦角法测得;

N——螺栓内力，N =（π/4）d2×0.8×σ钢 ，d为螺栓直径，σ钢为螺栓允许拉应力。

3.1.2实际承载能力

在理想状态下，钢抱箍的承载能力只与摩擦系数、螺栓的大小及数量有关，而与钢抱箍和桩身表面的接触面积大小无关。本工程用钢抱箍计算：钢抱箍圆弧钢板宽度为500mm，两端均采用4Φ24螺栓加固。

摩擦力理论值F理 = 2fπN

其中f = 0.3，σ钢 = 1. 7×105 KN/m2（已考慮安全系数）

N=4×（π/4）×0.0242×0.8×1.7×105=246.1KN

故F理 = 2×0.3×π×246.1=463.9KN

底模承受静压力主要为下横梁混凝土、钢筋、底模支撑横梁和靠船构件等，总压力为

F=（（1.5×1×20+3）×2400×10+37.3×24×2×10）/1000=809KN

采用3个抱箍，3F理>F，可满足要求。

3.2夹桩木制作、安装（临时平台）、钢抱箍安装

钢管桩切桩完成后，为便于钢抱箍安装操作，同时提高作业效率，有效利用潮水，首先制作夹桩木做临时平台，然后，采用人站在木筏上将钢抱箍初步安装，最后工人在临时夹桩木平台上对钢抱箍进行精平后加固。

采用木方（75×125mm）制作夹桩木，用丝杆对拉夹加固在钢管桩上，作为抱箍调整的站立平台，如图3所示。

3.3钢抱箍精平加固

根据标高推算出钢抱箍安装标高距离钢管桩顶部距离。潮水合适时，工人站在夹桩木上，采用米尺量测，对钢抱箍进行精平，加固，减少吊装设备和测量仪器使用，大大提高作业效率。

3.4钢抱箍支撑系统拆除

码头施工中，下横梁底标高一般较低，需乘潮作业。为了提高作业效率，需采取措施，降低潮水影响，有效利用可作业时间。

（1）用钢丝绳将抱箍上铺设的支撑横梁（型钢）捆住，利用手拉葫芦将其固定在横梁钢筋上，根据横梁结构形式，对称选取4处，采用4个手拉葫芦吊挂。

（2）用卡环将钢丝绳穿在预先打好孔的抱箍耳朵上，然后将钢丝绳固定在横梁钢筋上，每榀横梁共计3组抱箍，共需要6根钢丝绳。

（3）检查钢丝绳固定可靠后，用氧气乙炔割断固定钢抱箍的固定螺栓，受重力影响抱箍向横梁两侧分开，通过钢丝绳吊挂在横梁钢筋上。

（4）松动固定工字钢的手拉葫芦，使支撑横梁下沉脱离下横梁底面。

（5）拆除木方格栅和横梁底模板，待吊车空闲时将抱箍、H型钢集中吊至陆地，完成底模系统拆除。

4 结语

本文详细介绍了钢抱箍支撑系统在高桩码头桩基施工中的应用。经实践证明，钢抱箍支撑系统可普遍用于钢管桩、PHC桩等管桩桩基的上部结构施工支撑平台，其施工简便，安全可靠，施工材料可周转使用，经济效益明显，且能有效缩短工期。在高桩码头施工中广泛应用，为同类工程提供了有益的参考。