1前言
在軟土、水網(wǎng)等無持力層的復(fù)雜地域進(jìn)行蓋梁施工，因其作業(yè)面土持力層松軟，不能用作支撐，如采用傳統(tǒng)的滿堂支架不僅費用高，質(zhì)量無保證，而且耽誤工期，一直是困擾施工隊伍的一大難題。面對這一難題，上海嘉金（A5）高速公路項目部及時展開技術(shù)攻關(guān)，最后采用抱箍方案，成功解決了這一施工難題。
嘉金高速公路六標(biāo)工程Pzx141～181墩西側(cè)位于原河浜中，承臺頂面位于河床底下，蓋梁情況如下：
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編類
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代表墩號
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立柱尺寸
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蓋梁方量
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每蓋梁立柱數(shù)
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立柱中心間距
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1
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Pzx141～144
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1.2×1.2
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31
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3
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5.4m
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2
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Pzx158～168
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1.5×1.5
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38.5
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3
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5.4m
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3
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Pzx169～171
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1.8×1.8
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45
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3
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5.4m
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2適用范圍
本工藝適用于公路和市政橋梁的非預(yù)應(yīng)力蓋梁托架施工，其他預(yù)應(yīng)力蓋梁可參照執(zhí)行。
3特點
3.1 抱箍法施工可操作性強(qiáng)，有很高的安全保證體系，外觀輕巧又便于檢查驗收，可以較好控制施工安全。
3.2 支模可以省很多工時，對地基要求不高，節(jié)省支撐鋼管，大大降低了成本。
3.3 抱箍法無支架施工很少影響道路、河道的交通和通航，有利于快速施工和文明施工，具有很好的推廣應(yīng)用價值。
4工藝原理
抱箍主要由柱箍、牛腿、緊固件及工字鋼四部分組成，采用在柱墩頂部偏下位置設(shè)抱箍，根據(jù)柱間距和蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸，選擇兩根適當(dāng)型號的工字鋼架設(shè)在抱箍兩側(cè)的牛腿上，作為蓋梁模板去撐梁，這樣不受地形約束，徹底解決了因地基而影響蓋梁施工的技術(shù)難題。
5工藝流程
抱箍設(shè)計與制作→粘貼橡膠隔層→小抱箍安裝→大抱箍安裝→工字鋼安裝→蓋梁模板安裝。
6施工要點
6.1 抱箍設(shè)計
6.1.1柱箍采用A3鋼，厚度1.2cm，高度50cm，考慮到安裝方便，方柱一般分四片拼裝，圓柱一般分兩片拼裝，抱箍內(nèi)用萬能膠粘貼8mm厚的橡膠墊。
6.1.2牛腿采用A3鋼，頂板尺寸為1.2×60×90cm，勁板尺寸為1.2×50×50cm。
6.1.3緊固件采用A3鋼，使用1.6×20×50cm鋼板，設(shè)物3道1.2cm厚勁板，每個緊固處設(shè)連接螺栓2排共8個，采用高強(qiáng)螺栓，直徑3cm。
6.1.4沿蓋梁方向設(shè)置I32a工字鋼，立柱每側(cè)各1根，作承重使用，工字鋼緊貼立柱，牛腿剩余位置可鋪設(shè)木板作施工平臺使用，但不得承受其它機(jī)械重量。工字鋼上方搭設(shè)10×10cm方木，1.8m立柱的方木間距15cm，1.2m和1.5m立柱的方木間距20cm，方木上方直接鋪設(shè)木板（對大柱子可在工字鋼上再鋪設(shè)一層分配桿件，以保證蓋梁底模的撓度符合要求）。
6.1.5為方便調(diào)節(jié)模板高度和拆模，工字鋼與牛腿之間用沙箱聯(lián)系，沙箱中的沙子宜用抗壓強(qiáng)度好的干沙。
6.1.6為防止工字鋼側(cè)向傾覆，兩根工字鋼之間用16mm對拉螺桿穿過工字鋼腹板連接，內(nèi)側(cè)用鋼管支撐，對拉螺栓穿過鋼管。
6.1.7為方便抱箍安裝，在安裝階段臨時設(shè)一小抱箍，以作抱箍安裝時的臨時受力平臺。小抱箍采用A3鋼，厚度0.8cm，高度10cm，分兩片拼裝，緊固件采用兩個普通螺栓。若工人安裝熟練，可省去此步。
具體布置詳見附圖。
6.2簡明計算
6.2.1確定荷載集度q
普通砼重力密度取25kN/m3。
1類蓋梁方量31方，總重775kN，蓋梁長L為15.8m，寬1.44m。
2類蓋梁方量38.5方，總重962.5kN，蓋梁長L為15.8m，寬1.8m。
3類蓋梁方量45方，總重1125kN，蓋梁長L為15.8m，寬2.1m。
蓋梁模板及工字鋼重150 kN，施工荷載按總重5%計。
兩條“工”字鋼共同承受荷載，對其中一條“工”字鋼進(jìn)行驗算即可。
荷載集度為：q=G/L/2。經(jīng)計算得，1類為30.8KN/m，2類為37KN/m，3類為42.4KN/m。由于是超靜定結(jié)構(gòu)，為計算方便簡化為一個兩跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)和一個懸臂梁結(jié)構(gòu)計算（偏安全）。
6.2.2應(yīng)力驗算
擬取I32a工字鋼，則E=2.1×105MPa, Ix=11075.5×104mm4，W=692.202cm3，考慮到立柱間距皆為5.4m，用荷載集度最大的3類進(jìn)行核算。
第3類蓋梁工字鋼受力簡圖
6.2.2.1“工”字鋼法向應(yīng)力驗算σ=≤[σ]
式中：
M─受力彎矩，取最大彎矩Mmax=0.125×42.4×103×5.42=154548N.m
W─截面抵抗矩
[σ]─屈服應(yīng)力，查規(guī)范得240MPa
σ=223MPa≤[σ]=240MPa 滿足要求。
6.2.2.2“工”字鋼抗剪應(yīng)力驗算τ=Q/A≤[τ]
公式中：
Q─剪力, Qmax=0.625×42.4×5.4=143.1KN
A─截面積，查得67.05cm2
[τ]─容許剪應(yīng)力，查規(guī)范得120MPa
計算得剪應(yīng)力τ=21.34MPa≤[τ]=120MPa 滿足要求
6.2.3撓度驗算
施工過程中，撓度最大發(fā)生在跨中。
fmax=0.521×42.4×103×5.44/100/2.1×1011/11075.5×10-8=0.807cm≤[f]
式中：q─均布荷載
l─計算跨徑
E─彈性模量
I─慣性矩
[f] ─容許撓度，查規(guī)范得L/600=0.9cm，滿足要求。
6.2.4懸臂部分受力驗算
6.2.4.1應(yīng)力驗算
彎矩最大在支點處，M=42.4×2.52/2=132500N.m，M/W=191.4MPa<240MPa，滿足要求，剪力最大在支點處，Q=42.4×2.5=106000N，τ=Q/A=15.8MPa<120MPa，滿足要求。
6.2.4.2撓度驗算
最大撓度在端頭處，f＝42.4×103×2.54/8/2.1×1011/11075.5×10-8=0.9cm，小于懸臂容許撓度2cm，滿足要求。
6.2.5確定抱箍構(gòu)件
6.2.5.1高強(qiáng)螺栓：緊固件中每個螺栓扭矩值500N.m，則每個螺栓施工拉力為P=500/0.11/0.03=151kN<280 kN，滿足要求。
6.2.5.2摩擦力：每個緊固件共8個螺栓，則每個立柱緊固件施工拉力產(chǎn)生的摩擦力R=0.4×8×151=483.2kN。三個立柱共計1500kN<總荷載1125+150=1275kN。
6.2.5.3 抱箍面板：面板中拉應(yīng)力151×103/0.5/0.012=25MPa<210MPa。滿足要求。
6.2.5.4螺栓中心間距
a.最大允許距離 12d，經(jīng)計算得360mm。
b.最小允許距離 3d，經(jīng)計算得90mm。
360mm>設(shè)計螺栓間距125mm、100mm>90mm。滿足要求。
6.2.5.5 螺栓中心至邊緣距離
a.最大允許距離 4d=4×30=120mm。
b.最小允許距離 1.5d=1.5×30=45mm。
120mm>設(shè)計螺栓中心至邊緣距離63mm、50mm>45mm。滿足要求。
6.2.6工字鋼頂?shù)姆侥荆ㄈ】鐑?nèi)部分計算，并未考慮模板受力，偏安全）
跨中最大彎矩處應(yīng)力：
1.8m立柱0.15×1.4×25000×1.82/8/（0.13/6）=12.8MPa<15MPa。
1.5m立柱0.2×1.4×25000×1.52/8/（0.13/6）=11.8MPa<15MPa。
1.2m立柱0.2×1.4×25000×1.22/8/（0.13/6）=7.6MPa<15MPa。
跨中撓度：（E=104MPa, Ix=11075.5×104mm4，W=692.202cm3，）
1.8m立柱5×0.15×1.4×25000×1.84/（384×1010×0.14/12）=0.86cm
1.5m立柱5×0.20×1.4×25000×1.54/（384×1010×0.14/12）=0.55cm
1.2m立柱5×0.20×1.4×25000×1.24/（384×1010×0.14/12）=0.23cm
基本符合要求。
6.3 抱箍安裝
6.3.1檢查抱箍的外觀情況，抱箍內(nèi)壁用萬能膠粘貼8mm厚橡膠墊。
6.3.2在墩柱四周用鋼管搭設(shè)簡易支架（可直接采用原立柱腳手架），計算好柱箍安放高度，在立柱上作記號。
6.3.3安裝小抱箍，小抱箍頂面與記號線齊平，擰緊小抱箍螺栓。
6.3.4將柱箍在地面試拼裝好，將緊固件螺栓略松，用吊車將柱箍順立柱頂部向下安放到位，螺栓的施擰力矩超過500N·m。終擰1h后，24h以內(nèi)進(jìn)行扭矩檢查。
也可將柱箍分片吊裝至作業(yè)面，臨時用鐵絲與立柱上的蓋梁預(yù)埋筋固定，待所有分片就位后直接擰緊緊固件。
6.3.5在緊固連接螺栓時，要兩側(cè)交替對稱施加預(yù)緊力，以免不對稱緊固引起部分螺栓不能充分發(fā)揮效力降低抱箍與立柱間的摩擦力。
6.3.6擰緊緊固件時應(yīng)注意讓每個緊固件處的端頭鋼板留2cm左右的空隙，特別是方柱抱箍，若不留空隙會造成各受力面受力不明確和抱箍鋼面板變形。
6.3.7在抱箍的牛腿上放設(shè)砂箱，砂箱內(nèi)的砂子必須采用好砂，直徑在1～2mm，曬干，模板的最終高度可以通過砂箱內(nèi)砂子調(diào)節(jié)。在施工過程中注意盡量不要讓砂子浸水，以免拆模時漏砂困難。
6.3.8用吊車將工字鋼安放在砂箱頂?shù)匿撓渖�，�?根16mm對拉桿穿過工字鋼腹板和兩工字鋼之間的鋼管，保證工字鋼的穩(wěn)定。
6.3.9在工字鋼頂鋪設(shè)10×10cm方木，1.8m立柱的方木間距15cm，1.2m和1.5m立柱的方木間距20cm，方木上方直接鋪設(shè)模板。
6.3.10安裝完成后再行檢查螺栓扭矩，然后卸除小抱箍。
6.3.11為保證柱箍的安全，以防萬一由于各種不可預(yù)測因素導(dǎo)致抱箍失效，必須在每片抱箍下方植入2根直徑28mm左右的鋼筋對抱箍進(jìn)行限位，確保柱箍萬無一失。
6.4抱箍拆除
6.4.1蓋梁達(dá)到拆模強(qiáng)度后方可拆模，蓋梁側(cè)�？上刃胁鸪�。
6.4.2拆除底模時，先放掉砂箱內(nèi)的砂子，使得底模整體落模，模板拆卸完畢，最后分片卸下抱箍。
7質(zhì)量保證措施
7.1 質(zhì)量控制點：抱箍設(shè)計，柱箍螺栓扭矩檢查。要求技術(shù)人員在設(shè)計時受力計算準(zhǔn)確，施工時技術(shù)人員、質(zhì)量員及相關(guān)人員要隨時螺栓扭矩進(jìn)行檢查。
7.2停點檢查
7.2.1停點一：抱箍安裝前對抱箍進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查。
7.2.2停點二：抱箍緊固件擰緊后對緊固件端板的空隙和螺栓扭矩進(jìn)行檢查。
7.2.3停點三：工字鋼安裝前，對砂箱頂面高程進(jìn)行檢查。
7.2.4停點四：澆注混凝土前，對螺栓扭矩再次進(jìn)行檢查。
8施工機(jī)具與勞動力組織
8.1施工機(jī)具：16t吊車、套筒扳手、活扳手、手電鉆、水準(zhǔn)儀、塔尺、萬能膠。
8.2勞動力組織：吊車司機(jī)1名，安裝工人5人，技術(shù)人員1人。
9 施工安全
9.1 吊車吊裝時應(yīng)遵守吊車施工的有關(guān)安全規(guī)定。
9.2安裝抱箍時，安裝人員應(yīng)按高處作業(yè)要求做好安全防護(hù)，穿防滑鞋、戴安全帽，系安全帶。
9.3 安裝時，有螺栓、扳手等小物體容易墜落，安裝范圍內(nèi)下方不得站人。
9.4 抱箍螺栓必須使用高強(qiáng)螺栓，不得用普通螺栓替換。
10 效益分析
10.1經(jīng)濟(jì)效益
抱箍施工無需地基加固處理, 采用滿堂支架施工，蓋梁下的原地面要進(jìn)行處理；采用抱箍法施工，原地基只需適當(dāng)處理以供腳手架搭設(shè)即可，地基不需要加固處理。抱箍施工無需搭設(shè)承重支架滿堂支架要耗用大量鋼管材料搭設(shè)承重支架；抱箍法是抱箍加“工”字鋼就無需搭設(shè)承載鋼管支架。
此處假設(shè)蓋梁高15m，平面投影2×15m。不計入地基處理的費用。單個承重排架施工費用：搭拆一個15m左右的蓋梁支架人工費用3500元，支架鋼管扣件租費約800元，則每個蓋梁支架施工成本為4300元。抱箍施工費用：抱箍（含工字鋼）一套約3.5噸，加工費用按每噸5700計，廢舊抱箍處理按每噸2000元計，每套抱箍使用成本約13000元，每套抱箍安裝費用約500元。不計腳手架材料損耗和地基處理費用，當(dāng)抱箍使用臺數(shù)超過4個時，就能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益，但在實際比較時應(yīng)計入因抱箍周轉(zhuǎn)增加抱箍數(shù)量的成本。
嘉金高速公路工程中，有50個臺采用了抱箍法施工蓋梁，由于工期緊張，共加工了10套抱箍，不計腳手架材料損耗和地基處理費用，直接經(jīng)濟(jì)效益50×4300-50×500-10*13000=6萬元
10.2時間和空間效益
抱箍施工周轉(zhuǎn)時間快、支模方便。滿堂架要從地基加固處理開始，再一層層往上搭設(shè)，花費大量的時間和人力。抱箍施工只需兩個“工”字鋼和幾個抱箍拆除，施工簡便，周轉(zhuǎn)快，并且搬移相比之下也方便許多，有利于施工生產(chǎn)快速布置調(diào)整。
抱箍施工場地簡潔，占用空間少，有利于場地布置和交叉作業(yè)。
11 抱箍法施工實例和前景
嘉金高速公路Pzx141～Pzx181蓋梁中有50個采用了抱箍法施工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，受到了有關(guān)各方的好評。抱箍法無支架施工可操作性強(qiáng)、安全保證好、外觀輕巧、便于檢查驗收、施工速度快，對地基無要求，非常適合于交通道路、河道、浜塘及深承臺出的蓋梁施工，具有很好的推廣應(yīng)用價值
