塔柱劲性骨架施工技术

塔柱劲性骨架施工技术

李新奇

中建二局第三建筑工程有限公司北京100070

摘要：本桥塔柱施工时由于节段钢筋骨架绑扎高度高、形状多变，预应力孔道交错复杂，加之模板加固以及施工平台的搭设需要，必须设置劲性骨架保证钢筋骨架、预应力筋的安装准确。劲性骨架在充分考虑塔柱截面形式、钢筋布置以及预应力孔道布置的前提下进行设计，利用型钢焊接形成桁架，用于塔柱钢筋定位、绑扎，预应力孔道的定位以及模板安装加固等，具有刚度大，稳定性好、便于安装等特点。

关键词：劲性骨架；钢筋定位；塔柱施工；骨架设计

1工程概况

本工程塔柱为空间曲面结构，设计造型美观，但是由于是空间曲面结构，施工难度非常大。

劲性骨架由型钢组成，主要作为塔柱施工导向、钢筋定位、模板固定的辅助骨架，同时也作为竖向预应力钢筋定位、施工平台搭设的辅助设施。劲性骨架主要采用角钢、工字钢组合焊接形成，根据施工节段逐层拼装就位。

2设计原则以及施工要点

2.1劲性骨架强度、刚度、稳定性必须满足施工需要

劲性骨架在施工过程中除用作钢筋定位外，还用于模板的加固以及预应力筋的安装、定位，以及施工过程中的各种荷载作用，因此需要具有足够的强度、刚度以及稳定性。

2.2结构轻巧便于制作及安装。

由于塔柱为空间曲面结构，为便于安装，骨架需要在加工场地分片制作，最后由塔吊吊装至设计位置安装就位。

劲性骨架考虑到尽量减少对结构本身的影响，布置在塔柱腹板中部，既能避让钢筋骨架、预应力孔道以及主要预埋件，也能很好的保证模板固定需要。

由于塔柱内钢筋，预应力孔道交错复杂，劲性骨架必须根据设计图纸合理进行设计，防止劲性骨架影响钢筋绑扎以及预应力孔道的布置，造成施工困难。

2.3测量数据采集必须准确。

受施工精度的影响，骨架制作过程中不可能一次成型，因此分片制作安装，安装前由测量员进行骨架基础的数据采集，通过计算，确定骨架的具体安装位置，以及保证安装的精度。

2.4安装过程中要严格控制焊接质量。

进行骨架必须在塔柱内形成封闭的桁架才会具有良好的强度、刚度以及稳定性，因此骨架拼装时的焊接质量是施工控制的重点，焊接质量的好坏直接影响结构的安全。

3主要施工措施

3.1施工工艺流程

3.2施工准备

（1）材料准备：骨架主要采用100×100×10mm、75×75×8mm、63×63×6mm等边角钢，工字钢拼装形成，基础采用δ15mm钢板预埋形成。

（2）机械准备：现场配备2台塔吊用于骨架的制作、倒运及安装。

（3）人员准备：配备专业测量员3人，技术人员4人，施工员2人，施工工人10人。

（4）其他准备：根据塔柱设计图纸进行进行骨架设计并画好施工详图，对所有参建人员进行技术、安全交底，确保熟悉施工工艺及注意事项。

3.3测量放样

塔柱劲性骨架是施工辅助的临时措施，不参与结构受力，满足现场施工需要同时避让钢筋、预应力孔道即可，因此定位精度要求不高。根据劲性骨架设计图纸以及塔柱曲面变化率，平面位置允许偏差±50mm，分节拼装时高程允许偏差±30mm，能够很好的保证骨架安装质量。

3.4劲性骨架制作

（1）首先在钢筋加工场平台上用等边角钢制作劲性骨架胎架，该胎架长12m，宽9m，高度0.4m，主龙骨、立杆为∠63×6mm，斜杆为∠50×4mm，胎架制作完成后，使用水准仪测量骨架主要节点高程，确保整个胎架水平，无扭曲。如图1。

（3）劲性骨架在现场加工厂加工制作，先加工成竖向片架，而后用横向杆件焊成单元框架，以备现场安装，如下图。

3.5劲性骨架安装

（1）0#节段砼浇筑前在设计位置预埋δ=15mm钢板作为骨架的安装基础，其余节段以已安装的劲性骨架作为安装基础，劲性骨架使用塔吊逐片吊装，由于采用分片吊装，大大减小了起吊重量，全塔劲性骨架最大起吊重量为0#节段的片1重3.24t，其余节段吊重均在1.5~2.6t之间。骨架经全站仪测量定位后焊接固定。

图6：0#节段片1劲性骨架吊装

（2）单片骨架吊装就位后，立即进行骨架的焊接固定。焊缝必须饱满无夹渣，检查合格后方可松开吊绳。

（3）单片固定完成后，使用预先制作好的桁架片将单片桁架连接形成整体，形成空间桁架，连接处采用角焊缝进行焊接，焊缝高度8mm。

图7：劲性骨架横向连接桁架

3.6钢筋定位

劲性骨架位于钢筋骨架内部，为钢筋定位提供支撑。钢筋定位包含普通钢筋定位及竖向预应力定位。

普通钢筋定位时首先在劲性骨架上焊接Φ32定位筋，通过测量确定钢筋骨架结构位置，然后焊接环向定位筋（Φ28）形成定位骨架，完成后开始进行主筋绑扎，形成钢筋骨架。详见图8。

图8：劲性骨架与钢筋骨架关系

竖向预应力筋定位主要通过测量放样确定定位型钢具体位置，然后将定位型钢与劲性骨架焊接牢靠，在将预应力孔道固定在型钢相应位置完成孔道定位。如下图。

3.7模板定位加固、预埋件定位

劲性骨架自身刚度很大，除用于钢筋定位外，还用于塔柱施工导向、模板定位加固以及预埋件预埋等。

模板拉杆内部与劲性骨架型钢焊接固定，外部通过螺母将模板固定，在塔柱内腔通过搭设钢管脚手架辅助进行塔柱模板的定位及固定，确保模板的安装准确，受力满足要求。

图11：模板拉杆固定示意图

由于劲性骨架刚度大，在砼浇筑过程中不易变形，可以保证预埋的精度，因此，施工中预埋件可通过焊接与劲性骨架固定，保证预埋件的安装质量。

4施工注意事项

4.1骨架设计

（1）骨架直接埋于塔柱，但设计单位未考虑其参与结构受力，可是大量的型钢预埋在砼内，对整体的结构受力必然存在影响，因此骨架除了满足使用要求外，还必须能与砼良好的结合，骨架型钢间不得封闭，尽量增大与砼的接触面积，提高砼的承载力同时防止砼内部形成孔洞，保证结构安全。

（2）骨架设计必须综合考虑塔柱钢筋、预应力孔道以及塔柱预埋件的位置，模板、施工平台的安装难度，以及骨架自身安装时的强度、刚度、稳定性及可操作性。

（3）合理设置骨架分段高度，尽量减少工人在无作业平台的情况下的施工时间以及减少骨架安装难度，保证骨架吊装及施工安全。

4.2骨架安装

骨架采用塔吊吊装就位，吊装时必须有专人指挥，吊点必须按照设计进行设置，保证吊装安全同时保证骨架不变形，同时测量人员跟踪放样，保证安装准确。

吊装就位后立即进行骨架的定位焊接，全部焊接完成并检查合格后松开吊索，依次吊装其余骨架，待封闭成环后开始进行钢筋等工序施工。

4.3其他

施工过程中不得损伤骨架的主龙骨，防止骨架刚度降低，引发垮塌事故。

骨架密集部位要加强振捣，合理控制砼坍落度，确保砼密实，保证结构受力安全。

结束语

劲性骨架塔柱施工的主要辅助工具，直接影响到各个工序的施工进度。本项目通过合理的设计，有效的避让了预应力孔道及钢筋，同时通过分片安装极大地提高了施工效率，保证了塔柱如期竣工。

通过实践总结，劲性骨架必须根据塔柱的结构形式进行针对性的设计，同时必须根据现场施工条件不断的调整优化，确保设计不脱离现场。总体原则为：

（1）结构分片加工，减轻单片吊重，便于加工、安装；

（2）综合考虑钢筋、预应力孔道、预埋件等位置，避免冲突；

（3）合理设计结构形式，在减少用钢量的前提下提高骨架的整体强度、刚度以及稳定性；

（4）结合施工实际，不断的调整优化；

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011

[2]《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012

[3]范立础.桥梁工程[M].人民交通出版社.2001

[4]周水兴.路桥施工计算手册.人民交通出版社.2001