高大轻型围挡设计及应用研究

高大轻型围挡设计及应用研究

杨光旭  蒋佳良 蔡昌红 夏勇 蒋传通

（中建八局第三建设有限公司 南京 210046）

[摘要]：重庆市朝天门仿古城墙建设过程中因建设需要，要在短期内修建一种安全高效的围挡，高达到23m，受现场场地及施工环境影响，常规围挡均无法满足设计使用要求，为此，工程技术人员通过实地考察、理论研究、三维建模模拟拼装的方式，自行设计并应用了一种高大轻型围挡，该围挡安全系数高，施工效率快，外观简洁美观，可为类似工程提供有效的参考和借鉴。

关键词： 高大；轻型；施工围挡；设计应用

一、研究背景

朝天门广场位于重庆市商业核心区，设计为地上四层框架剪力墙结构，建筑高度为23m，±0标高为180.3m，属于重要历史文化建筑。工程拟建场区比较特殊，位于两江四岸的核心，长江和嘉陵江在此交汇，场地十分开阔，江面常水位标高175m，地质情况为10～20m砂卵石回填层，下伏基岩为砂质泥岩，地下水位与江面标高一致，渗透系数高。

因项目建设需要，需要在1个月时间内修建一种安全高效的围挡将工程拟建场区全部封闭，设计长度为310m，高达23m，呈弧形。由于围挡外侧为历史梯坎码头，不能破坏，施工围挡仅能利用围挡与拟建结构之间4～5m宽狭窄通道进行作业。考虑到作业空间、施工环境及地质情况，普通围挡的结构形式无法满足项目需要。

二、设计思路及方案

工程场区受风荷载影响大，且场地狭小，下伏基岩埋置较深，围挡设计从安全可靠、造型美观、占地空间小、施工快捷的角度出发，采用钢管桩+承台+钢立柱+双层尼龙网的结构形式。

围挡基础必须采用深基础，因大型桩基成孔设备无法通达，因此，采用钢管桩形式，每个独立承台设置4根钢管桩，直径为245mm，中心距1.5m。钢管桩深入中风化岩层线，主筋采用3 HRB400Ф28mm钢筋，嵌岩深度不小于3.5m，灌浆材料为A50水泥基灌浆料。钢筋混凝土承台中心距平均长6m，最大跨度不超过7.5m，待强度达到30MPa即可安装上部结构。钢管桩主筋锚入承台长度不小于850mm，顶部预埋16个Ф32mm的立柱地脚螺栓加一块一块1200×1200×20mm的钢板定位，用于连接上部钢立柱。

钢立柱采用国标圆形无缝钢管，Q345钢材，分三段设置，至下到上依次为：第一段为Ф700mm的圆柱，h1=9000mm，壁厚15mm；第二段为Ф500mm的圆柱，h2=9000mm，壁厚15mm；第三段为Ф250mm的圆柱，h3=5000mm，壁厚10mm。每段立柱之间采用螺栓法兰连接。立杆之间在接头位置采用Ф100mm，壁厚10mm的钢管连接，起步杆距地150mm。钢立柱之间通过HPB300Ф20的圆钢剪刀撑拉结，外挂两层尼龙网，规格尺寸为30×30×4mm。

三、施工应用流程

3.1基础设计

钢管桩采用φ245*10mmP110无缝钢管，每次跟管长度1.5m，丝扣连接（长110mm），中心距不小于6D（D为钢管直径）。钢管跟进至中风化岩层线，在钢管桩上设置梅花型注浆扩散孔，扩散孔间距200mm，孔径8mm，增加钢管抗拔性能。确定钢管桩孔位后，用YXZ—70型液压钻机钻孔（边加钻杆边加钢管）成孔。注浆管随筋体一同放入钻孔，距孔底50mm～100mm，利用二次补浆，保证桩体密实，注浆体同养强度达到设计强度70%前不得晃动、牵拉或碰撞主筋。

3.2承台设计

承台尺寸为2000×2000×1000mm（转角双立柱位置尺寸为2500×2000×1000mm），为保证施工进度，采用C50早强混凝土原槽浇筑，承台顶标高与180平台齐平，用于抵抗围挡水平推力。

立柱与基础的连接采用法兰盘连接，施工承台时需预埋16Ф32的5.6级地脚螺栓，锚入长度700mm，地脚螺栓采用预埋钢板定位，预埋钢板尺寸1200×1200×20mm(双承台位置为2400×1200×20mm)，中间开φ300mm孔，保证钢板下混凝土灌注密实，定位钢板利用地脚螺栓上一块钢垫片和1颗Ф32的螺母进行精平。精平完成后，承台顶部浇筑二次混凝土，将预埋钢板下部灌实。

图3.2.1 地脚螺栓定位图

3.3上部结构施工

上部结构钢立柱分为三段，之间采用法兰盘螺栓连接，利用50T汽车吊和25m登高车进行安装就位。以第一段700mm钢立柱与第二段500mm钢立柱为例，法兰采用1100×20mm的钢板，周围采用8块20mm厚的加劲肋加固，16孔Ф32的5.6级高强螺栓连接。立柱在围挡转折点进行分隔，即在同一个承台设置双立柱，立柱之间割断。每段立杆顶部和第一段立杆的底部采用φ100mm，壁厚10mm的Q345钢管连接，横杆起到增加立柱整体刚度的作用，同时保证挂网平顺。钢立柱预埋地脚螺栓、承台钢筋及桩基主筋相连进行接地，接地电阻不得大于4Ω。剪刀撑采用φ20圆钢连续拉结，在钢立柱上焊接耳板，厚度14mm，利用花篮螺栓紧固，剪刀撑安装大样图详见图3.3.1所示。

图3.3.1 剪刀撑安装大样图

五、结语

采用Midas/Gen 2020建立有限元数值模型，通过验算，立柱最大应力为237MPa，小于Q345钢材的强度设计值；顶部位移最大为33.3cm，位移比值333/23000=1/69>1/75，满足正常使用极限状态要求。

该高大轻型围挡成桩机械设备通达性能好，成桩效率高，抗拔性能好，便于组织多台设备同时施工。上部结构采用型钢框架+双层尼龙网的结构形式，受力形式简单，平面占地宽度仅为700mm，尼龙网整体安装，施工效率快，外观简洁美观。系统解决了地质条件差、施工环境受限、风载大、遮挡效果好的难题，取得良好效果。

参考文献

[1]周亮.城市轨道交通新型装配式围挡设计与实践.周亮.齐大洪.工程质量. 2023,41(09);

[2]韦建旺.钢结构施工抗震性能研究.韦建旺.建材发展导向. 2024,22(04);

[3]马文勇.高层建筑顶部围挡结构风荷载试验研究.马文勇.黄铮汉.郑德乾.张正维.振动.测试与诊断. 2022,42(05);