主桥单T刚构施工方案.docx
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主桥单T刚构施工方案
晋陕黄河特大桥(15-2×108)m单T刚构施工方案
1.编制依据及原则
1.1.编制依据
1)晋陕黄河特大桥(15-2×108)m单T刚构加劲钢桁组合结构上部结构设计图;
2)《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南(TZ213-2005)》;
3)《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》;
4)《铁路客运专线桥涵工程质量检查与控制》;
5)《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》(铁建设〔2005〕160号);
6)根据ISO9001--2008质量标准、ISO14001环境管理和OHSAS18001职业健康安全标准建立的中铁四局质量、环境和职业健康管理体系;
7)大西铁路客运专线工程11标段实施性施工组织设计。
8)我单位积累的成熟技术,施工方法以及多年来所从事同类工程的施工经验,并结合本项目现有的施工管理水平。
1.2.编制范围
此方案适用于大西铁路客运专线晋陕黄河特大桥54#-86#桥墩(15-2×108)m单T刚构加劲钢桁组合结构施工。
2.工程概况
2.1.桥址情况
(15-2×108)m单T刚构加劲钢桁组合结构东岸为山西省永济小樊村黄河阶地,西岸为陕西省合阳洽川湿地保护区,跨越整个黄河主河槽。
平行主桥左侧修建有一座8m宽的施工栈桥连接东西两岸,施工便道通畅,桥梁两岸均设有混凝土搅拌站及钢筋加工厂,钢筋半成品及混凝土等供应方便。
2.2.桥梁设计情况
(15-2×108)m单T刚构全长3264.75m,梁面宽度13.8m,底板宽度11.5m。
箱梁计算跨度(2×108)m,每联箱梁全长217.5m,全桥共计15联。
(1)箱梁采用单箱双室、变高度、变截面结构,箱梁顶宽13.8m,底宽11.5m。
箱梁梁底按1.8次抛物线变化,抛物线方程Y=0.004327612X1.8,中支点处梁高12.5m,梁端40.75m直线段梁高为5m。
箱梁顶板厚0.5m~1.65m,底板厚0.45m~2.5m,腹板厚0.45m~1.5m。
箱梁在支点处设置横隔墙,厚度1.5m,横隔墙上设置过人洞,供检查人员通过。
箱梁悬臂端部厚0.25m,根部厚0.8m,顶板边腹板处设有0.9m×0.5m梗肋,中腹板处设有0.6m×0.5m梗肋,底板边腹板、中腹板处均设有0.6m×0.5m梗肋,箱梁腹板设有内径0.1m通风孔,顶底板均设有泄水孔,顶面按两侧排水设计。
(2)主桥悬灌共划分为28个节段,0#块高12.5m,长11m,混凝土方量521.57m3,重约1382t。
悬臂段最大重量为1#块,混凝土方量约147.18m3,重约390t。
(3)加劲钢桁主桁采用无竖杆三角形桁架,桁高9.35m,桥面以上桁高8.75m,节点间长度12m,主桁中心距11m。
上弦杆采用槽形截面,高0.65m,内宽为0.8m,端及次端腹杆采用箱形截面,高0.6m,宽0.752m,其余腹杆采用“工”形截面,高0.6m,宽0.752m。
主桁上弦端节点采用整体节点形式,其余节点采用插入式节点形式,下弦节点采用散装节点,节点板与箱梁采用PBL剪及普通钢筋连接。
弦杆与腹杆均采用全截面拼装,主桁弦杆及腹杆的连接采用M24高强度螺栓。
上平联采用三角形腹杆体系,横撑及斜杆均采用工字形截面,与平联节点板的连接形式为对接,采用M24高强螺栓连接。
2.3.设计标准
铁路等级:
客运专线;
设计速度:
350km/h;
设计线路:
双线,线间距5m;
地震烈度:
地震动峰值加速度小于0.2g;
牵引种类:
电力
列车类型:
动车组
列车运行方式:
自动控制
行车指挥方式:
综合调度集中。
2.4.梁体各节段参数
梁体各节段参数见表2.4-1连续梁参数表
表2.4-1连续梁参数表
梁段号
梁段长度(m)
梁段体积(m3)
梁段重量(T)
0#
11.0
521.57
1382
1#
2.5
147.18
390
2#
3.0
128.36
340
3#
3.0
122.27
324
4#
3.0
117.05
310
5#
3.0
108.28
287
6#
4.0
132.56
351
7#
4.0
125.64
333
8#
4.0
119.08
316
9#
4.0
112.90
299
10#
4.0
107.10
284
11#
4.0
101.70
270
12#
4.0
93.73
248
13#
4.0
86.34
229
14#
4.0
83.47
221
15#
4.0
81.98
217
16#
4.0
78.44
208
17#
4.0
75.40
200
18#
4.0
75.26
199
19#
4.0
75.26
199
20#
4.0
75.26
199
21#
4.0
75.26
199
22#
4.0
75.26
199
23#
4.0
75.26
199
24#
4.5
84.67
224
25#
4.5
84.67
224
26#合龙段26#
2.0
37.63
100
27#现浇段27#
5.75
246.6
654
3.组织机构及施工部署
3.1.施工组织机构
图3.1-1施工组织机构
3.2.施工管理目标
⑴质量目标:
严格合同管理,确保分项工程竣工验收合格率100%,主体工程零缺陷,达到国家和铁道部施工质量验收标准,争创中国建设工程鲁班奖。
⑵安全目标:
杜绝因工死亡事故;年重伤率控制在0.6‰以下,年负伤率控制在5‰以下;消灭责任等级火灾事故、爆炸事故、重大塌方事故。
⑶职业健康安全目标
符合国家“职业病防治法”和相关法律法规要求。
确保参建人员的健康,杜绝任何传染病及疫情的发生。
⑷文明施工、环境保护目标:
创建安全文明施工标准工地;维护施工区域周边环境,无人为破坏环境情况的发生;施工场地规划、布局合理,封闭管理,施工秩序良好,防止环境污染。
⑸效益目标:
以进度、质量保效益求发展,加强财务监督工作,利用新材料、新工艺,降低工程成本,加强责任成本控制,获得最大经济效益。
⑹工期目标
开工日期:
2011年4月3日
竣工日期:
2012年5月18日
3.3施工队伍部署和任务划分
根据标段实际情况,主桥108m单T构由指挥部所属一、二项目部共同施工,其中一项目部施工范围为54#墩~78#墩,二项目部施工范围为78#墩~86#墩。
15个主墩共计投入15对挂篮,拟划分八个施工队伍,具体任务划分见表3.3-1。
每个T构施工队设五个作业班组。
即挂篮操作班、钢筋加工安装作业班、模板加工安装作业班、混凝土施工作业班及预应力施工作业班,各班组工作内容见表3.3-2。
表3.3-1施工任务划分表
序号
施工队伍名称
负责墩位
施工任务
备注
1
T构一队
54#~60#
2联T构
一项目部
2
T构二队
60#~64#
2联T构
一项目部
3
T构三队
64#~68#
2联T构
一项目部
4
T构四队
68#~72#
2联T构
一项目部
5
T构五队
72#~78#
3联T构
一项目部
6
T构六队
78#~82#
2联T构
二项目部
7
T构七队
82#~86#
2联T构
二项目部
8
钢结构作业队
54#~86#
钢桁安装
专业分包
表3.3-2班组作业内容表
班组名称
作业内容
挂篮作业班
负责挂篮的装拆及移动
混凝土施工作业班
所有混凝土浇筑任务
钢筋加工安装作业班
所有结构钢筋加工、安装任务
模板加工安装作业班
所有结构模板安装及拆除
预应力施工作业班
负责预应力及孔道压浆施工
4施工准备
4.1施工测量
施工前先对中线及高程控制点进行复核测量,并布设独立的控制网,以确保中线、高程准确无误。
4.2技术交底
接收设计资料后,立即组织技术人员审核设计文件,了解设计意图,掌握设计标准及施工过程中的注意事项,进一步勘察施工现场,在此基础上对作业班组进行详细的、切实可行的施工技术交底。
4.3主要管理人员安排
为了加强现场施工管理,保证工程质量及进度,根据工程需要,每个项目部管理人员配备如表4.3-1。
表4.3-1项目部管理人员配备表
序号
作业组
主要工作内容
人数
1
项目经理
负责行政和技术及现场等全面管理
1
2
技术组
施工技术交底、过程控制、指导施工等
20
3
质检组
挂篮施工及现场施工质量控制,质量验收检查
6
4
安检组
挂篮施工及现场施工安全检查、督促整改
4
5
材料组
负责材料进购、管理和使用
4
6
试验组
各种试验
6
4.4主要劳动力安排
每个工序的各工种劳动力安排见表4.4-1。
4.4-1各工序各工种劳动力配备表
序号
主要工序
名称
工种人数
工作
天数
工作
班数
每班
人数
总
人
数
装
吊
工
机
电
工
木
工
钢
筋
工
砼
工
测
工
1
挂篮前移
10
3
5
2
1
2
20
40
2
底侧模安装
10
2
4
2
2
1
18
18
3
底腹板钢筋绑扎
4
1
3
10
2
1
2
20
40
4
内模安装
4
2
5
2
2
1
1
15
15
5
顶板钢筋及预应力管道设置
2
1
3
10
2
1
2
20
40
6
检查及准备工作
2
2
4
4
2
1
1
12
12
7
灌注混凝土
2
4
4
2
16
4
1
1
32
32
8
养护
2
7
2
2
2
9
端头处理
2
2
2
2
2
1
1
10
10
10
预应力施工
2
4
10
2
1
1
18
18
4.5主要测量仪器设备表
表4.5-1测量仪器设备表
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
全站仪
徕卡802
套
4
2
自动安平水准仪
DSZ2
台
6
3
对讲机
XY-600
套
6
4
计算器
卡西欧
部
4
5
塔尺
5m
把
12
6
大钢尺
50m
把
4
7
小钢尺
5m
把
10
4.6主要施工机械配备
表4.6-1主要施工机械配备表
序号
机械名称
型号
单位
数量
备注
1
砼搅拌站
HZ600
台
6
2
塔吊
5510
台
15
3
砼罐车
8m3
台
20
4
砼泵车
56m
台
4
5
发电机
200GF
台
4
备用
6
交流电焊机
BX3-400
台
20
7
钢筋切割机
J3G2
台
6
8
钢筋弯曲机
GW40
台
6
9
挂篮设备
套
15
10
张拉千斤顶
YCD350型
套
6
纵向预应力
11
张拉千斤顶
YDC240Q型
套
2
横向预应力
12
张拉千斤顶
YC60型
套
2
竖向预应力
13
压浆设备
YSH-3
套
2
4.7物资供应
根据本工程特点,结合现场实际情况,钢材、水泥、预应力筋、锚具及0#块与边跨现浇段托架所需的型钢等由中标厂家供应,进场验收合格后方可投入使用。
5施工进度计划
5.1施工顺序安排
先施工15个主墩,其次是16个边墩,同时施工各主墩0#块,然后挂篮对称施工1#块~25#块,边跨现浇段施工,合拢段施工。
5.2工序工效分析
表5.2-1工序作业时间细化表
项目
工序
持续时间(天)
备注
0#块
安装托架、立底模
16
堆载预压
6
底板、腹板钢筋
4
立侧模
2
内模拼装
3
顶板钢筋
1
灌注混凝土
1
混凝土等强度
5
预应力筋张拉
1
预应力筋管道注浆
1
拆除侧模、底模及托架
5
小计
45
悬灌段1#块
挂篮安装预压
15
模板调整
2
绑扎钢筋
4
管道安装
2
灌注混凝土
1
等混凝土强度
5
预应力筋张拉
0.5
预应力管道注浆
0.5
小计
30
2#~25#块间每段需要时间
移挂篮
0.5
模板调整
0.5
绑扎钢筋
3
灌注混凝土
1
等混凝土强度
5
预应力筋张拉
0.5
预应力管道注浆
0.5
小计
11
合
龙
段
临时刚性支撑加固
1
吊架安装
1
立侧模
1
钢筋绑扎
3
灌注混凝土
1
混凝土等强度
5
预应力筋张拉
0.5
预应力筋管道注浆
0.5
拆除侧模、底模及吊架
1
小计
14
说明:
边跨现浇段采用托架法施工,可与挂篮施工同步进行,不单独占用时间。
6总体施工方案
T单采用轻型挂篮分段悬臂浇筑施工。
各段“T”构梁除0#块外分为25对称梁段,箱梁纵向分段长度为2.5m+4×3m+18×4m+2×2.5m,0#块长11m,重达1382吨,合龙段长度均为2.0m,边跨现浇段长度为5.75m,悬浇段最大重量为390吨。
先在主墩0#块采用托架法施工,再对称向两侧顺序灌注各梁段。
在边墩处设托架施工边跨现浇段27#梁段,然后采用吊架法施工合龙段,形成单T构。
6.10#块施工
根据施工图及挂篮施工工作面要求,首先浇筑0#块。
0#块为箱梁与墩身连接的节点,截面内力最大且受力复杂,钢筋和预应力管道密集,因此,保证0#块施工质量是连续梁施工的关键。
0号节段设计11m长,顺桥向悬挑1.5m,高12.5m,墩高38m;底板宽11.5m,厚度由2.5m变化为2.17m;三道腹板,中间腹板距两侧腹板外侧5.75m,厚度由2m变化为1m;顶板宽度13.8m,厚度由1.65m变化为1.15m;边隔墙设置两道,外侧边与墩身顶帽顺桥向边重合,厚度1.5m,且设置1.85m高过人洞。
混凝土标号为C55。
0#节段构造图如图6.1-1和6.1-2所示。
0#块体积较大,重量也较大,又是以后各悬浇段的基础,其施工的成败关系到全桥的质量,采用托架支撑必须控制好支架的变形,否则容易产生沉降,导致浇筑后混凝土产生裂缝。
图6.1-10#节段立面、平面图
图6.1-20#节段断面图
主桥梁部单T构0#块施工,根据现场实际施工条件以及设计图纸,具有以下几个特点:
⑴、根据目前主桥主墩施工进度,单T构0#块施工基本全部集中在2011年4、5月份,正处于黄河阶段性洪水季节——桃花汛,无法采取墩旁搭设钢管支架法施工。
⑵、主桥单T构0#块长11m,单端悬挑墩身顶帽1.5m,且梁高达12.5m,又为单箱双室结构,箱梁具有高度高、自重大特点,同时施工面狭窄,混凝土不易振捣。
⑶、主桥单T构0#块管道密集,预埋件及预留孔多,结构和受力情况复杂等方面特点。
为了确保施工安全,同时为保证施工质量,主桥单T构0#块施工支撑体系采用托架法,混凝土浇筑结合箱梁高度,第一次浇筑底部倒角以上3.28m腹板高度,即4.96m,第二次浇筑剩余腹板、边隔墙和顶板。
同时,箱梁模板分两次安装,顶板钢筋及腹板水平分布钢筋第二次浇筑绑扎、安装。
并且,考虑到箱梁底板厚度较大,为降低混凝土内部水化反应产生的热量,在底板内布设冷却管进行降温。
0#块施工工艺流程见图6.1-3。
图6.1-30#块施工工艺流程
6.1.1托架施工
托架是固定在墩身顶帽以承担0#块支架、模板、混凝土和施工荷载的重要受力结构,其设计荷载考虑:
混凝土自重、模板支架重量、人群机具重量、风载、冲击荷载等,托架采取自支撑体系构件设计。
在墩身顶帽砼浇筑前,预埋好按方案要求所需各种预埋件,作为托架支点,预埋件位置要求准确无误,以利托架拼装时连接。
主桥单T构0#块托架设计,结合其主墩顶帽形式,底部3m处四角圆弧变化为垂直棱角,顶部1m为8×11.5m矩形形状。
由于单T构0#块两侧腹板正位于顶帽四角变化段,该处托架受力较大。
并且,根据绘图可得,底部牛腿锚固焊接钢板,按照垂直方向埋设,该处顶帽需向内凹50cm,因此,采取将该处预埋钢板加大,沿圆弧变化方向预埋。
使其有效焊接尺寸满足支撑牛腿所用大小,尺寸为δ20mm厚,60cm×80cm。
其他位置均在顶帽上直接预埋δ20mm,40cm×60cm钢板作为托架附着墩身连接。
设计简图见6.1-4图,具体设计见附图1、附图2。
图6.1-4托架结构设计图
(1)托架设计
1)主桁架设计
托架主桁架设计为5道斜撑与主梁成45°角的三角桁架。
分别位于0#块两侧和中间腹板中部各1道,两侧腹板中间部位各一道。
每片主桁架分别由双拼I45b工字钢做主梁和斜撑。
主梁、斜撑、墩身预埋件三者间连接均采取焊接,主梁、斜撑双拼方式采用段焊缝处理。
2)横梁、卸落块设计
主桥单T构0#节段悬挑1.5m段,底板较厚,腹板高度高的特点,托架主桁架上按照25cm一道铺设I32b工字钢做横梁,经检算满足受力要求。
为便于0#节段悬挑部分底模脱落,在横梁之上设置6cm×6cm三角硬扎木卸落块。
3)安装作业平台确定
主桥墩高达38m,单T构梁底与墩顶同宽,且长度方向悬挑1.5m,托架安装时,无适宜的操作空间。
因此,在托架安装时,结合墩身顶帽模板设计情况和托架安装尺寸,选择在托架安装时依靠顶帽模板作业平台,即先拆除顶帽顶层1m高模板厚,安装托架顶部主梁,作业人员于3m顶帽上作业;待主梁安装完成后,拆除剩余顶帽模板,安装托架底部支撑主梁和斜撑,人员站于墩身空心段顶支撑顶帽所用的模板之上。
(2)托架预压
托架安装后进行预压主要目的为消除非弹性变形,测定弹性变形,为悬浇施工立模标高提供依据。
1)观测点布置
托架预压,仅对单T构悬挑1.5m部分实施。
观测点布置原则,主要为观测托架主桁架变形和横梁每跨跨中位置变形情况。
根据托架设计情况,单侧托架观测点布置9处,即5个托架主桁架顶部和5道横梁每跨跨中位置(两片主桁架中间部位)。
见图6.1-5。
2)预压材料选择
由于单T构0#块高度较高,根据拟定浇筑工艺采取先浇筑底部4.96高度,托架预压可按照该浇筑高度进行预压至120%。
此浇筑方式下经计算托架需承重57.333m3,即151.9t重量,预压至120%时,需压重182.28t。
通过预压材料比选如果选用整捆12m长钢筋需61捆(每捆3t),每层6捆堆码,需堆高10层,近3m多高;若选用干砂,比重仅为1.6t/m3,堆高高度达7m;水袋预压,更不现实。
因此,选择预制砼块进行预压,预制块结构尺寸为0.75m×1.5m×1.5m,堆高形式为纵横向压缝状,需45块,每层15,共三层。
试块布置方式见图6.1-6。
6.1-5变形观测点布置图
6.1-6预压试块布置图
3)加载、卸载
托架预压等级按照浇筑段重量的20%、50%、75%、100%、120%阶段进行加载,加载过程中应遵循“两端同步、两侧对称”的原则,每一加载级别均需量测托架的变形情况,并做好数据记录,压至120%时,观测24h后方能进行卸载。
卸载仍然遵循分等级完成,即100%、75%、50%、20%、0%五个卸载级别。
卸载原则与加载相同,每个卸载级别完成后,均需量测、记录托架的弹性变形量。
4)数据分析
根据加载过程中,各级别阶段沉降量,计算累计沉降量。
并且,结合卸载时,各级别托架阶段弹性变形量,计算托架累计弹性变形量。
由累计沉降量-累计弹性变形量=非弹性变形,其中,累计弹性变形量则为调整单T构悬挑部位底模标高值。
6.1.2模板设计及安装
(1)外模
0#块外模设计综合结合了整联2×108m单T构构造图,节段由2.5m长变化为4m长;节段高度由12.5m变化为5m的特点。
外模设计为纵向组合形式为4.5m+2.5m+4.5m,竖向组合形式为1.0m+4×2m+3.802m。
模板选择钢桁架加劲形式的钢模板。
模板委外设计、检算和加工。
(2)内模、端模和边隔板模板
0#节段内模板、端模及边隔板均采用1.8cm竹胶板做面板,10cm×10cm方木做竖肋和背肋,拉杆加固的方式进行设计,边隔板拉杆在加固时顶部及底部拉杆均采用通长拉杆,以保证隔板向外倾倒。
(3)内支架设置
内支架搭设,采用直径Φ48cm,壁厚δ=3mm钢管,横向间距为25cm+60cm+90cm+90+90cm+25cm,纵向间距为60cm,步距1.2m。
主要受力状态为支撑箱梁顶板重量。
(4)模板安装
单T构模板安装,主要控制0#块外模安装质量和安全。
外模安装根据砼浇筑工艺分两次安装,第一次安装于4.96m处。
模板通过塔吊分块吊装至墩旁左右两侧托架上,采用三角硬木进行底部调整,通过拧紧底部通长拉杆和与腹板加固拉杆来调整模板垂直度。
顶部设置通长拉杆进行加固,从而保证侧模稳定。
6.1.3钢筋制作及安装
根据设计图纸绘制加工图进行技术交底,加工时同一类型的钢筋按先长后短的原则下料,钢筋用弯曲机加工后与技术交底核对。
钢筋在钢筋棚集中加工,运到现场绑扎成型。
梁段钢筋整体绑扎,先立底模,绑扎底板钢筋,然后进行腹板和中隔板钢筋绑扎,立侧模和中隔板模板,最后绑扎顶板钢筋。
当梁体钢筋与预应力钢筋相碰时,可适当移动梁体钢筋或进行适当弯折。
梁体钢筋净保护层为60mm,绑扎铁丝的尾段不得伸入保护层内。
所有梁体预留孔均增设相应的环状加强钢筋,桥面泄水孔处钢筋可适当移动,并增设斜置的井字型钢筋进行加强,施工中为确保腹板、顶板、底板钢筋的位置准确,根据实际情况加强架立钢筋的设置,可采用增加架立钢筋数量或增设W型或矩形的架立钢筋等措施。
为确保钢筋净保护层厚度采用细石子混凝土垫块,垫块采用比梁体高一标号的材料,并保证梁体的耐久性。
6.1.4挂篮预留孔、桥面泄水孔、测量钢桩的埋设
梁体内挂篮预留孔、桥面泄水孔采用PVC管预埋,埋设应在混凝土浇注前准确定位,在混凝土浇注过程中应加强保护,在混凝土终凝前拔除。
并确保预留孔洞的预埋件与桥面板钢模密贴,防止孔洞成型后底部孔洞不圆顺。
对可能进浆的预留孔洞应提前加盖保护。
测量钢桩采用Φ18mm螺纹钢刻成十字丝钢桩,顶部磨圆高出桥面板混凝土约5mm,预埋平面位置误差控制在5cm以内。
6.1.5混凝土浇筑及养生
(1)混凝土浇筑
单T构0#节段砼浇筑主要控制第一次混凝土浇筑质量,需解决主要问题为防止在浇筑过程中,腹板中大量砼涌入底板内,造成混凝土浇筑困难。
为此,按照先浇筑底板1.5m高砼,再从三个腹板内分开布料浇筑腹板与底板倒角砼,倒角砼全部依靠腹板中振捣密实的砼充满,严禁采用振捣伸入底腹板倒角内振捣,以防腹板砼被拉空。
然后,待腹板浇筑至1.5高时,再浇筑底板剩余砼。
最后,浇筑剩余腹板砼,此时,振捣棒不得插入腹板已浇筑砼内太深,一般控制在5~10cm。
0#节段第一次浇筑高度为4.96m,腹板浇筑高度为3m左右,因
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