汪 发 安
(中铁二十局集团第三工程有限公司，重庆 400000)
十字盘塔梯在铁路高墩施工中的应用
汪 发 安
(中铁二十局集团第三工程有限公司，重庆 400000)
以黄韩侯铁路简支桥梁高墩施工为例，通过方案比选将十字盘塔梯应用于变截面薄壁空心高墩施工中，并对十字盘塔梯安装关键技术作了介绍，指出该技术功效提升明显，降低了施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益。
十字盘梯，空心高墩，提升功效，降低成本
1 工程概况
黄(陵)韩(城)侯(马)铁路HHZQ-1标北塬至芝阳段新建铁路全长43.86 km，起讫里程DK0+481.24～DK44+500，铁路等级Ⅰ级，正线双线，设计速度120 km/h，标段内特大桥6座，大中桥10余座，除连续钢构主墩外，其余墩身均采用圆端型变截面薄壁空心墩结构，其中各桥主墩墩高均在60 m以上，最高墩105 m，简支梁桥墩40 m～50 m圆端型变截面薄壁空心墩16个，50 m～60 m高墩13个，因工期要求所有高墩均需同时开工，桥址分散，数量大施工点多，大面积高墩施工中施工人员如何上下墩成为高墩施工中安全和进度的关键控制因素之一。
2 施工实施方案设计
1)方案比选见表1。
经过上述高墩施工人员上下墩方案比选，结合现场实际情况，采用十字盘塔梯进行高墩施工时人员上下安全通道更为合适，因墩身施工完成后连续刚构施工需要人员较多，且主墩最高墩达到105 m，故本工程60 m以上连续钢构主墩采用工程施工电梯，其余高墩施工均采用十字盘塔梯以解决施工人员上下墩问题。
表1 高墩人行安全通道方案比选
2)十字盘塔梯施工总体方案。十字盘塔梯综合了碗扣脚手架和门式脚手架的优点，具有很强的稳定性和承载能力，组合灵活，装拆迅速，标准化程度高，使用方便，费用较低，是一种理想的人员上下工具，可广泛应用于工业及民用建筑、桥梁等工程(如图1所示)。
塔梯的截面尺寸为1.5 m×3.0 m。竖管采用φ60×3.0 mm钢管，材料为Q345B，弹性模量E=206 GPa；其余联接杆件(楼梯除外)均为φ48×3.0 mm钢管，材料Q235，弹性模量E=206 GPa。每副塔梯另配专用底座4个。立杆上每隔5.0 m设一个转盘连接板，每个连接板都可在4个方向连接水平管；立杆在长度方向上通过立杆连接件和立杆连接销进行连接。每个横杆两端各有一个水平连接装置，用于与立杆转盘和斜杆连接。水平连接装置由铸造连接件和两个插销组成，三者通过铆钉组合成一个整体。黄韩侯铁路1标施工中所有简支梁桥变截面圆端型薄壁空心墩均采用十字盘塔梯进行施工。
塔梯搭建第一节时可利用已浇筑承台顶面作为基础，如承台宽度不够时需根据现场实际情况浇筑2×4 m的C20混凝土基座，厚20 cm，基座底下土层要夯实，基座顶面必须找平，按照截面尺寸预留好底座4个位置，每个位置提前预埋4根φ12圆钢，安装可调支座时按孔位穿过4根预埋钢筋，根据墩身施工进度依次搭建。
3 十字盘塔梯安装关键技术
3.1 塔梯与桥梁墩身连接
随着桥梁墩身施工高度逐渐增高，塔梯沿竖向方向，每隔4.5 m必须与桥墩附着，施工时塔梯截面长边方向与墩身附着，提前在墩身混凝土内埋设预埋件，预埋件与塔梯竖管之间采用2根∠75×6 mm角钢连接，角钢与墩身内预埋件采用焊接，与塔梯竖管之间采用U型螺栓连接，2根∠75×6 mm角钢之间采用∠50×5 mm角钢相连，以提高平面稳定性，墩身与塔梯之间距离不大于2 m(见图2)。
3.2 塔梯与桥墩附着受力计算
1)连接件的轴向力设计值计算。
Nl=Nlw+N0。
其中，Nl为连接件轴向力设计值，kN；Nlw为风荷载产生的连接件轴向力设计值，应按Nlw=1.4·ωk·Ll·Hl验算；N0为连接件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力，塔梯为双排架取3 kN；ωk为风荷载标准值，kN/m2；Ll为连接件水平间距，m；Hl为连接件竖向间距，m。
根据《建筑安装工程安全技术规程》规定，六级以上的强风不得进行高空作业。
Nl=Nlw+N0=1.4×0.16×3/2×4.5+3=4.512 kN。
2)连接件受力计算。计算方式:根据轴力验算构件。
附着竖向4.5 m设一道，连接件长度最大为2 m。
a.构件参数:等边单角钢:∠75×6;毛截面面积:A=8.80 cm2;净截面系数:0.90;净截面面积:An=7.92 cm2;钢材牌号:Q235;钢材强度折减系数:1.00;容许长细比:[λ]=150.00。
两主轴平面内约束信息见表2。
表2 两主轴平面内约束信息表
b.荷载参数:N=4.51 kN。
受力状态:轴心受压。
c.强度验算。构件截面的最大厚度为6.00 mm,根据GB 50017—2003表3.4.1-1,f=215.00 N/mm2，根据式(1)计算：
(1)
强度满足要求。
d.整体稳定。按式(2)进行计算:
(2)
截面为等边单角钢，绕对称轴的长细比λy应取计及扭转效应的换算长细比λyz代替等边单角钢截面，按式(3)，式(4)进行计算：
(3)
(4)
根据GB 50017—2003表5.1.2-1,对于x轴,属于b类截面,查附录C,得稳定系数φx=0.768,对于y轴,属于b类截面,查附录C,得稳定系数φy=0.753。
φ=min(φx,φy)=0.753。
两个主轴方向的最大长细比为69.62,不大于设定的长细比150.00。
根据GB 50017—2003规范公式：
3)塔梯承载力分布情况。随着塔梯搭设高度的增加，其所承受的力在随之减少(见图3)。当搭设到150 m时，仍可承受0.25 kN/m×150 m=37.5 kN的力，所以搭设150 m高时仍是安全工作状态(塔梯每隔4.5 m需附着)。
4 结语
通过十字盘塔梯在黄韩侯铁路简支桥梁高墩中的应用，解决了高墩数量多，工点分散，安装施工电梯成本高，搭设脚手架人型步梯费时费工，投入材料大成本高等难题，对加快施工进度、节约施工成本起到巨大作用，为类似工程施工提供借鉴经验。
Cross tray tower ladder application in railway high pier construction
Wang Fa’an
(ChinaRailwayTwentyBureauGroupThirdEngineeringCo.,Ltd,Chongqing400000,China)
Taking the simply supported bridge high pier construction of Huang-Han-Hou railway bureau as an example, through the scheme comparison applied the cross plate tower ladder to variable cross-section thin-walled hollow high pier construction, the cross plate tower ladder installation key technology is presented, and the cross plate tower ladder installation efficiency improved significantly, reduced the construction cost, achieved good economic and social benefits.
cross plate tower ladder, hollow high pier, improve efficiency, reduce cost
2015-02-01
汪发安(1979- )，男，工程师
1009-6825(2015)11-0182-03
U443.22
A
