液体码头阀室平台钢抱箍支撑施工技术

湖南天鹰建设有限公司，湖南 常德 415000

1 工程概况

案例工程为中石化武汉分公司80万t/年乙烯工程液体码头主体工程，阀室平台下面φ1000mm立柱共12根，有4个排架，每排3根。基础采用12根直径为1m的钻孔灌注桩；阀室平台的尺寸为20m×15m×2m，阀室平台施工时正值长江丰水期，平台下方地面已被江水淹没。

2 承力支撑方案的选择

项目部针对此阶段情况，初步选用了3种方案进行比较。

（1）满堂支架法。该方法在工程建设中被广泛应用，支架的搬运和搭拆、砂袋的预压等施工工序均可人工完成，无须大型设备。但是支架搭设及预压周期较长，支架的不均匀沉降会影响平台底部线形，不利于加快工程进度和提高工程质量，并且对地基承载力要求较高。

（2）立柱穿孔式支架法。此方法是在立柱的适当位置预留孔洞，待混凝土强度达到设计强度的70%后穿入型钢作为支撑点，然后在其上安装工字钢托梁，搭设枕木形成底模平台。此方法摆脱了支架法对桥下软弱地基的不适，且不需要进行堆载预压，并能加快施工进度，但施工完成后需对柱子上的预留孔洞进行修补，影响了柱子混凝土的外观。

（3）钢抱箍法。该技术不受地基条件的影响，施工工序比较简单；钢抱箍、型钢等材料可以重复利用，节省了成本；平台施工完后，松动抱箍螺栓使抱箍下降10～20cm，然后拆除模板；施工不受墩柱高度的影响，且能保证立柱的外观质量。

以上3种方案，经过综合比较与论证，最终确定采用钢抱箍法作为阀室平台底部承力支撑的方案。

3 钢抱箍方案的设计

3.1 钢抱箍的平面布置

用规格为10cm×10cm的方木夹桩作为夹桩抱箍的支撑，在抱箍牛腿上每边摆放1根I36a的工字钢作为主梁，然后在主梁上与其垂直的方向铺设[20a槽钢作为次梁，次梁上方再铺设规格为10cm×10cm的方木作为底模板支撑，底模采用钢模板或木质胶合板。[20a槽钢间距为60cm，方木间距为20cm。钢抱箍效果如图1所示，钢抱箍布置平面图如图2所示。

图1 钢抱箍效果图

图2 钢抱箍布置平面图

3.2 主梁、次梁及钢抱箍的受力计算

阀室平台混凝土分两次浇筑，第一次浇筑0.5m，7d后再浇筑余下的1.5m，因此主梁、次梁及钢抱箍受力计算时高度取值为0.5m。

（1）主梁的计算。I36a的工字钢相关参数：弯曲截面系数Wx=875cm3，截面面积A=76.3cm2，惯性矩Ix=15760cm4。

荷载q：

式中：B为纵向跨度，m；H为第一次浇筑高度，m；γ为钢筋混凝土重度，kN/m。

最大弯矩Mmax：

式中：r为可变荷载的分项系数，取1.2；q为荷载，kN/m；l为横向跨度，m。

最大剪力Qmax：

应力验算：

抗剪验算：

挠度验算：

式中：E为工字钢弹性模量；I为I36a工字钢惯性矩。

通过验算主梁受力满足要求。

（2）次梁的计算。[20a的槽钢相关参数：弯曲截面系数Wx=178cm3，截面面积A=28.8cm2，惯性矩Ix=1780.4cm4。

荷载q：

最大弯矩Mmax：

最大剪力Qmax：

每米铺设1.67根[20a的槽钢，即间距为60cm。

应力验算：

抗剪验算：

挠度验算：

通过验算次梁受力满足要求。

（3）钢抱箍的计算。钢抱箍承重荷载为G，安装时螺栓的紧固力为W，则

式中：μ为摩擦系数，取0.3。

钢抱箍对墩柱混凝土的压力：

式中：[σ]为混凝土轴心抗压强度，C30混凝土取20.1MPa；A为接触面积，钢抱箍高度为40cm，立柱直径为1m，故A=3.14×1×0.4=1.256m2。

使用8.8级高强螺栓，螺栓直径为24mm，螺栓设计拉力：

式中：Ae为螺栓有效面积；fbt为8.8级高强螺栓抗拉强度容许值，为640MPa；Ae×fbt为高强螺栓的预拉力值，经《简明施工计算手册》查得8.8级直径为24mm的高强螺栓的设计预拉应力值为155kN。

则需要螺栓数量：

式中：k为安全系数，取2.0。

通过计算，每个钢抱箍至少要上18个高强螺栓，施工现场的钢抱箍每个可上24个螺栓，安全起见，施工时将钢抱箍的螺栓全部上满。

3.3 临时栈桥的搭设

平台施工前从江边的地面处搭设一道栈桥至阀室平台上方作为临时施工便道，供人员行走和材料运输，便道宽2m，采用轮扣式满堂支架搭设。栈桥搭设前首先进行地基处理，然后铺一层砖渣提高地面的抗压强度，接着铺矿渣整平夯实，最后摆放规格为5cm×20cm的木板分散地基应力。支架布设规格为90cm×90cm，横杆垂直方向间距为1.2m，并设置扫地杆和纵横向剪刀撑，增强支架的稳定性。支架搭设完成后在上方满铺木板，并将其与支架用铁丝绑扎牢固，同时在栈桥两侧设置栏杆和安全网。

3.4 拆除的底模

拆除底模支撑系统时，首先在阀室平台上部的两端各安置1个手拉葫芦，手拉葫芦的顶端挂在预埋的Φ25mm的钢筋上，底部各吊1根[25的槽钢，槽钢垂直于主梁I36a工字钢，将两根主梁支撑起；然后慢慢地逐个松动抱箍的高强螺栓，使抱箍下降一定的高度，为拆除工字钢和木方留出空间，再将高强螺栓紧固至一定的程度，保证抱箍至少能承受工字钢和木方的自重；最后将底模、木方、槽钢和工字钢依次取出。手拉葫芦布置如图3所示。

图3 手拉葫芦布置图

4 结束语

目前钢抱箍在工程建设中应用较为普遍，且位置准确、安拆方便、机动灵活，能够节约施工成本。与支架相比，使用钢抱箍能够显著缩短工期，且施工中不会出现由于混凝土浇筑振捣所引起的卡箍下移和拖架弯曲变形等问题，解决了支架在施工时因自重而引起的地基沉陷、底板变形等问题。另外，与立柱穿孔式盖梁支架相比，钢抱箍减少了对柱身混凝土的局部损坏和柱子主筋的错位弯曲。因此，钢抱箍的应用能显著解决施工中的许多问题，意义较大。