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轨道梁方案
石家庄市城市轨道交通1号线
一期工程06标段
轨道梁施工方案
编制单位:
中铁七局集团有限公司石家庄
地铁1号线06标项目经理部
编制人:
审核人:
审批人:
编制日期:
轨道梁施工方案
一、编制依据
1、石家庄市城市轨道交通1号线一期工程设计图纸。
2、石家庄市城市轨道交通1号线一期土建工程、岩土工程勘察报告。
3、现场实际情况调查。
4、有关施工规范、质量技术标准,以及石家庄市在安全文明施工、环境保护、交通疏解等方面的规定。
遵照的技术标准及规范如下:
国标GB/T19000族标准;安全、环境和职业健康14000/28000
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
《钢筋焊接及验收规程》(JBJ18-2012)
《混凝土结构工程施工质量验收规范(2010版)》(GB50204-2002)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
《建筑施工手册(第五版)》
《建筑施工计算手册》
5、我公司在施工中积累的经验及对工程施工的研究成果和技术储备。
二、工程概况
中铁七局集团有限公司石家庄地铁1号线06标段施工任务为2站2区间,具体工程范围为省博物馆站~体育场站~北宋站(不含),全长2.53公里,计划使用1台盾构。
【省博物馆站】:
车站位于中山东路与广安大街交叉口,西北侧为国际大厦,东北侧为石家庄世贸广场酒店,南侧为省博物馆广场。
本站为地下三层岛式车站,车站主体结构长194.12米,标准段宽度为22.3米,开挖深度约为25m,主体采用明挖顺做法施工,与广安街地下商业广场接口处采用盖挖法施工。
车站东端头为本标段盾构接收端头。
【体育场站】:
车站位于中山东路和体育南大街十字路口处,沿中山东路向西布置。
本站为地下二层岛式车站,车站基坑标准段宽约21.1m,深约17.04m,车站总长210.86m。
采用明挖顺做法施工,部分结构采用盖挖法施工。
车站东西两端头均为盾构始发井。
【省博物馆站~体育场站区间】:
隧道位于中山东路下,沿中山东路敷设,区间总长约731.31米,使用盾构法施工。
【体育场站~北宋站区间】:
隧道位于中山东路下,沿中山东路敷设,区间总长约935.14米,使用盾构法施工。
三、轨道梁设计
根据本标段施工组织筹划,结合施工场地布置,本标段车站主体施工阶段,分别在省博物馆站、体育场站各布置一台5+5t龙门吊,用于设备、物资吊装提升使用,龙门吊走行轨设置于车站标准段围护结构挡土墙上方。
而体育场站后期将作为盾构施工场地,还将布置1台45t龙门吊,用于盾构出渣使用,与5+5t龙门吊使用同一走行轨。
为便于施工,在体育场站东端头、省博物馆站东西两端头扩大段分别设置1组轨道梁,用于龙门吊行走使用。
3.1省博物馆站轨道梁设计
3.1.1省博物馆站轨道梁结构
因省博物馆站首道支撑为混凝土结构,且冠梁距地面较近,部分支撑与轨道梁相冲突,故采用钢筋混凝土结构,轨道梁钢筋与冠梁、支撑钢筋一同绑扎。
轨道梁平面布置详见下图1。
图1轨道梁步置图
省博物馆站东、西两端头扩大段轨道梁跨度最长为26.2m,故轨道梁高度设置为1.2m,宽度设置为0.5m,采用C30混凝土浇筑,主筋采用20根HRB400直径25mm的螺纹钢,腰筋采用12根HRB400直径20mm的螺纹钢,箍筋采用HPB300直径10mm的圆钢。
钢筋分布详见下图2、图3。
图2轨道梁钢筋布置图
图3轨道梁箍筋尺寸
3.1.2博物馆站轨道梁承载力
省博物馆站主体施工使用一台5+5t龙门吊,跨度24m,自重28t,前后轮距5.8m,轮径为0.7m,最大轮压100KN,运行速度为0~40r/min。
检算按照跨度最大处26.2m进行计算,轨道梁截面尺寸为1.20m×0.5m。
3.1.2.1轨道梁所需承载力计算
1、大梁自重,均布荷载,线重为q=1.2×0.5×2.5=1.5t/m,即15KN/m,按照《建筑施工计算手册》中所示,恒载的安全系数取1.35,即为15*1.35=20.25KN/m。
2、大梁承受的活载按最大轮压考虑,即自重30t的龙门吊吊取10t物体的重量,每边4个车轮,简化成2个集中力均为F=100KN。
,按照《建筑施工计算手册》中所示,动载的安全系数取1.4,即为100*1.4=140KN。
3、最不利组合荷载剪应力最大位置及受力模型如下图所示:
几何尺寸简图
恒载示意图
活载示意图(不舒服)
4、支座处最大剪力
T=20.25*26.2/2+140*2=545.275
5、当龙门吊行走至跨中时,弯距最大,大小为
Mmax=1/24×q×L0²+1/8×F×L0
=1/24*20.25*26.2²+0.125*140*2*26.2
=1496.18KN·m
3.1.2.2正截面受弯承载力计算
C30砼的轴心抗压强度fc为14.3Mpa,弹性模量Ec为3X104N/mm2,HRB400Φ25钢筋的强度设计值fy为360Mpa,弹性模量Es=2X105N/mm2,截面积为490.6mm²,大梁保护层5cm。
受压区高度确定:
x=ξb*h0
ξb=0.8/(1+fy/(0.0033Es))
=0.8/(1+360/(0.0033*200000))
=0.518
x=ξb*h0=0.518*1125=583mm,
可以确定受压区受力钢筋为10根则A's=490.6*10
正截面受弯承载力
M≤a1fcbx(h0-x/2)+f'yA's(h0-α's)
=(1.0*14.3*500*583*(1125-583/2)+360*10*490.6*(1125-75))/106
=5328.87KN·m
M--弯矩设计值;
α1--系数,按本规范第7.1.3条的规定计算,C30,取α1=1.0;
fc--混凝土轴心抗压强度设计值,C30混凝土fc=14.3Mpa;
As、A's--受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积;
b--矩形截面的宽度或倒T形截面的腹板宽度;
h0--截面有效高度;
α's--受压区纵向普通钢筋合力点至截面受压边缘的距离;
Mmax=1496.18KN·m<M=5328.87KN·m
受弯满足要求!
3.1.2.3斜截面承载力计算
因为:
hw/b=1.2/0.5=2.4<4,
则:
V≤0.25βcfcbh0
式中
V--构件斜截面上的最大剪力设计值;
βc--混凝土强度影响系数:
当混凝土强度等级不超过C50时,取βc=1.0;
fc--混凝土轴心抗压强度设计值,按规范表4.1.4采用;
b--矩形截面的宽度;
h0--截面的有效高度;
单独考虑砼受压,C30砼的轴心受压强度为14.3Mpa,截面有效高度为
h0=h-保护层厚度=1.2-0.05=1.15m,其承载力为:
V=0.25βcfcbh0
=0.25*1.0*14.3*0.5*1.15*106
=2055625N,即V=2055.6KN。
实际承受的荷载最大剪力为T=545.275KN<V=2055.6KN。
故只要考虑构造配筋,满足最小配箍率为0.2%既可,Ø10钢筋的截面积为78.5mm2。
6Ø10@15cm实际配箍率为:
ρ=As/(bh0)=(78.5*6/0.15)/(0.5*1.15*106)*100%=0.56%>ρmin
斜截面承载力满足要求。
3.1.2.4大梁挠度验算
矩形截面I=1/12*bh3=1/12*500*12003=7.2*1010
ωmax=Fl3/192EI+ql4/384EI
=(140*2*1000*262003)/(192*3*104*7.2*1010)
+(20.25*262004)/(284*3*104*7.2*1010)
=12.14+15.56
=27.7mm
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定,挠度小于l/600。
ωmax=27.7mm<l/600=26200/600=43.67mm
满足要求。
3.2体育场站轨道梁设计
体育场站主体结构施工阶段使用1台5+5t龙门吊,后期盾构施工阶段增加1台45t龙门吊,使用同一轨道,故轨道梁设计需满足两种龙门吊使用。
3.2.1体育场站轨道梁结构
因体育场站首道支撑为钢支撑,且冠梁距地面较远,故轨道梁设置于冠梁之上,在冠梁浇筑前预埋所需钢筋。
轨道梁平面布置详见下图4。
图4轨道梁平面布置图
体育场站东端头扩大段北侧轨道梁跨度15.6m,南侧轨道梁跨度为24.8m。
故北侧轨道梁采用1.2m*0.4m钢结构箱式轨道梁,钢结构箱式轨道梁结构图详见附件1。
南侧轨道梁采用1.6m*0.6m钢筋混凝土轨道梁。
采用C30混凝土浇筑,主筋采用24根HRB400直径25mm的螺纹钢,腰筋采用16根HRB400直径20mm的螺纹钢,箍筋采用HPB300直径10mm的圆钢。
南侧轨道梁因跨度较大,在45t龙门吊使用期间,在距东端头13m处设置1钢性支座,与轨道梁活动链接。
钢筋混凝土轨道梁结构图详见图5、图6。
图5轨道梁钢筋布置图
图6轨道梁箍筋尺寸
3.2.2体育场站钢结构箱式轨道梁承载力
体育场站主体施工使用一台5+5t龙门吊,跨度22m,自重28t,前后轮距5.8m,轮径为0.7m,最大轮压100KN,运行速度为0~40r/min。
在后期盾构施工期间使用一台45t龙门吊,跨度22m,自重140t前后轮距为9.8m,轮径为0.7m,最大轮压为462.5KN,运行速度为0~40r/min。
轨道梁检算,按照45t龙门吊在两端简支梁上运行进行检算,轨道梁截面尺寸为1.2m×0.6m,跨度15.6m。
3.2.2.1轨道梁所需承载力计算
1、结构大样图
图7钢梁结构大样图(单位:
mm)
2、结构力学参数
面积A:
;
惯性矩I:
弹性模量:
查表得E=206*103N/mm2;
截面抵抗矩:
。
注:
y为截面边缘至主轴的距离
3、大梁自重,均布荷载,线重为:
考虑钢轨及箱梁上侧固定压板和螺栓重量,取4.5KN/m。
按照《建筑施工计算手册》中所示,恒载的安全系数取1.35。
则q=1.35*4.3=5.8KN/m。
4、大梁承受的活载按最大轮压考虑,即自重140t的龙门吊吊取45t物体的重量,每边4个车轮,简化成2个集中力均为F=462.5KN。
,按照《建筑施工计算手册》中所示,动载的安全系数取1.4,即为462.5*1.4=647.5KN。
取F=650KN。
5、最不利组合荷载剪应力最大位置及受力模型如下图所示:
几何尺寸简图
恒载示意图
支座处最大剪力
最大剪力:
Qmax=650+5.8/15.6*650+(15.6*5.8)/2=1300+45.24=936.9
6、最大弯距计算。
按照最大集中应力进行简算,如下图:
受跨中集中荷载弯矩图
受自重均布荷载弯矩图
龙门吊集一轮在跨外,一轮在跨中弯矩最大:
轨道梁均布荷载最大弯矩:
则Mmax=M1+M2=5070+176.436=2711.436KN.m
3.2.2.2正截面受弯承载力计算
查表得出Q235刚的f=205MPa≥141.22MPa
满足要求
3.2.2.3抗剪力计算
当龙门吊四个轨轮全部在跨内,其剪力最大,则估算为:
936.9
查表得出Q235刚的fv=120MPa≥80.8MPa
满足要求
3.2.2.4大梁挠度验算
自重产生的跨中最大挠度:
跨中集中荷载产生的最大挠度:
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定,挠度小于l/600。
ωmax=23.6mm<l/600=15600/600=26mm
满足要求。
3.2.3体育场站钢筋混凝土轨道梁承载力
体育场站主体施工使用一台5+5t龙门吊,跨度22m,自重28t,前后轮距5.8m,轮径为0.7m,最大轮压100KN,运行速度为0~40r/min。
在后期盾构施工期间使用一台45t龙门吊,跨度22m,自重140t前后轮距为9.8m,轮径为0.7m,最大轮压为462.5KN,运行速度为0~40r/min。
因体育场站轨道梁跨度、结构尺寸、配筋均优与省博物馆站,故5+5t龙门吊使用期间的承载力此处不进行检算。
45t龙门吊使用期间的轨道梁检算,取跨度较大一侧按照一端简支另一端固定梁进行检算,轨道梁截面尺寸为1.60m×0.6m。
3.2.3.1轨道梁所需承载力计算
1、大梁自重,均布荷载,线重为q=2.5×0.6×1.60=2.4t/m,即24KN/m,按照《建筑施工计算手册》中所示,恒载的安全系数取1.35,即为24*1.35=32.4KN/m。
2、大梁承受的活载按最大轮压考虑,即自重140t的龙门吊吊取45t物体的重量,每边4个车轮,简化成2个集中力均为F=462.5KN。
,按照《建筑施工计算手册》中所示,动载的安全系数取1.4,即为462.5*1.4=647.5KN。
取650KN。
3、最不利组合荷载剪应力最大位置及受力模型如下图所示:
几何尺寸简图
恒载示意图
活载示意图
4、支座处最大剪力
T=32.4*13/2+650*2=1510.6KN
5、当龙门吊行走至跨中时,弯距最大,大小为
Mmax=9/128*ql2+5/32×F×l
=9/128*32.4*13²+5/32*650*2*13
=385+2641
=3026KN·m
3.2.3.2正截面受弯承载力计算
C30砼的轴心抗压强度fc为14.3Mpa,弹性模量Ec为3X104N/mm2,HRB400Φ25钢筋的强度设计值fy为360Mpa,弹性模量Es=2X105N/mm2,截面积为490.6mm²,大梁保护层5cm。
受压区高度确定:
x=ξb*h0
ξb=0.8/(1+fy/(0.0033Es))
=0.8/(1+360/(0.0033*200000))
=0.518
x=ξb*h0=0.518*1500=777mm,
可以确定受压区受力钢筋为12根则A's=490.6*12
正截面受弯承载力
M≤a1fcbx(h0-x/2)+f'yA's(h0-α's)
=(1.0*14.3*600*777*(1500-777/2)+360*490.6*12*(1500-100))/106
=10377KN·m
M--弯矩设计值;
α1--系数,按本规范第7.1.3条的规定计算,C30,取α1=1.0;
fc--混凝土轴心抗压强度设计值,C30混凝土fc=14.3Mpa;
As、A's--受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积;
b--矩形截面的宽度或倒T形截面的腹板宽度;
h0--截面有效高度;
α's--受压区纵向普通钢筋合力点至截面受压边缘的距离;
Mmax=3026KN·m<M=10377KN·m
受弯满足要求!
3.2.3.3斜截面承载力计算
因为:
hw/b=1.6/0.6=2.7<4
则:
V≤0.25βcfcbh0
式中
V--构件斜截面上的最大剪力设计值;
βc--混凝土强度影响系数:
当混凝土强度等级不超过C50时,取βc=1.0;
fc--混凝土轴心抗压强度设计值,按规范表4.1.4采用;
b--矩形截面的宽度;
h0--截面的有效高度;
单独考虑砼受压,C30砼的轴心受压强度为14.3Mpa,截面有效高度为
h0=h-保护层厚度=1.6-0.1=1.5m,其承载力为:
V=0.25βcfcbh0
=0.25*1.0*14.3*0.6*1.5*106
=3217500N,即V=3217.5KN。
实际承受的荷载最大剪力为T=1510.6KN<V=3217.5KN。
故只要考虑构造配筋,满足最小配箍率为0.2%既可,Ø10钢筋的截面积为78.5mm2。
6Ø10@15cm实际配箍率为:
ρ=As/(bh0)=(78.5*6/0.15)/(0.6*1.5*106)*100%=0.35%>ρmin
斜截面承载力满足要求。
3.2.3.4大梁挠度验算
矩形截面I=1/12*bh3=1/12*600*16003=2.05*1011
ωmax=0.00932Fl3/EI+0.00542ql4/EI
=(0.00932*650*2*1000*130003)/(3*104*2.05*1011)
+(0.00542*32.4*130004)/(3*104*2.05*1011)
=4.33+0.82
=5.15mm
根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定,挠度小于l/600。
ωmax=5.15mm<l/600=13000/600=21.7mm
满足要求。
四、轨道梁施工
4.1施工准备
钻孔桩施工完后,凿除基坑内的现有混凝土路面,降低基坑内侧轨道梁附近的土方,并留有足够的作业面。
4.2梁底标高
待机械挖掘至梁底标高时,需进行人工进行找平,严格控制梁底标高,找平层偏差不得大于±1cm,且在找平时预留3cm预拱度。
找平后在土体上铺设1.5cm厚清水模板。
4.3钢筋制安
1、钢筋进场:
钢筋原材供应须由供应商提供的原材出厂合格证书,并在原材进场后在监理工程师的监督下抽取试样,经实验鉴定合格后方可使用。
2、钢筋制安:
钢筋下料及弯曲均按照技术交底和施工规范要求施工,钢筋骨架安装过程中,保证焊缝质量和接长钢筋的搭接长度,整体骨架安装顶、侧面线形平顺,以利于模板的安装和加固。
钢筋安装位置的允许偏差和检验方法
项目
允许偏差(mm)
检验方法
主筋间距
列间距
±10
钢尺检查
层间距
±5
钢筋弯起点位移间距
±10
钢尺检查
受力钢筋保护层
±5
钢尺检查
箍筋间距
±10
钢尺检查
4.4模板安装及加固
1、制作同标号砼垫块或塑料垫块支垫,并用扎丝进行固定,以保证主筋与模板留有足够的空间,避免拆模后漏筋现象,模板拼逢后,拼缝紧密,相邻模板错台不大于2mm。
2、模板采用定型钢模或2440×1220的胶合板进行立设,内侧涂刷脱模剂,支撑必须采用内顶外撑方式,竖向每间隔50cm设置背带方木(10×10cm)保证模板的整体受力和良好的连结性,沿纵向每间隔80~100cm设置竖向背带方木(10×10cm),并在外侧加置钢管支撑,支撑必须稳固。
见图8轨道梁模板加固图。
图8轨道梁模板加固图
3、模板安装及加固完成后,先经自检合格后报监理工程师检验,经监理工程师检验合格后方可进行下道工序施工。
4.5混凝土浇筑
1、砼采用C30商品砼供应,混凝土灌注前及时向商品砼供应站提供供应计划、地点及灌注时间。
2、砼到达现场后,由专职试验人员对砼的塌落度、和易性及流动性等指标进行检查,检查合格后方可使用。
3、砼浇注时,分段分层连续浇注,每层高度不宜大于30cm,分段长度不易大于3m,以避免产生离层现象。
采用插入式振动棒振捣时,快插慢拔,对拐角点容易漏振的地方须振捣密实,防止过振、漏振现象发生,振捣直至砼面不冒泡。
4、砼浇注过程中,根据浇筑长度派专人对模型进行监控,发现个别点出现移位、变形等异常情况需立即进行停止浇筑,待加固后在行浇捣。
防止涨模、暴模现象。
5、砼浇注完后及时对砼面进行收面抹光,抹面最少不能少于两次。
砼初凝后,及时覆盖塑料薄膜指并派专人定时对冠梁砼进行洒水养护,保持其表面湿润,养护期不得少于七天。
五、安全保证措施
5.1吊装安全注意事项
1、操作人员在作业前必须对工作现场环境、现场机械及车辆的行驶道路、架空电线、建筑物以及拟吊装构件重量和分布情况进行全面了解。
2、现场施工负责人应为起重机作业提供足够的工作场地,清除或避开起重臂起落及回转半径内的障碍物。
3、起重机应装有音响清晰的喇叭、电铃或汽笛等信号装置。
在起重臂、吊钩、平衡重等转动体上应标以鲜明的色彩标志。
4、起重吊装的指挥人员必须持证上岗,作业时应与操作人员密切配合,执行规定的指挥信号。
操作人员应按照指挥人员的信号进行作业,当信号不清或错误时,操作人员可拒绝执行。
5、在露天有六级及以上大风或大雨、大雾等恶劣天气时,应停止起重吊装作业。
恢复作业前,应先试吊,确认制动器灵敏可靠后方可进行作业。
6、起重机的变幅指示器、力矩限制器、起重量限制器以及各种行程限位开关等安全保护装置,应完好齐全、灵敏可靠,不得随意调整或拆除。
严禁利用限制器和限位装置代替操纵机构。
7、操作人员进行起重机回转、变幅、吊钩升降等动作前,应发出音响信号示意。
8、起重机作业时,起重臂和重物下方严禁有人停留、工作或通过。
重物吊运时,严禁人从下方通过。
严禁用起重机载运人员。
9、操作人员应按规定的起重性能作业,不得超载。
10、起吊重物应绑扎平稳、牢固,不得在重物上再堆放或悬挂零星物件。
吊索与物件的夹角宜采用45°-60°,且不得小于30°,吊索与物件棱角之间应加垫块。
11、起吊载荷达到起重机额定起重量的90%及以上时,应先将重物吊离地面200-500mm后,检查起重机的稳定性,制动器的可靠性,重物的平稳性,绑扎的牢固性等,确认无误后方可继续起吊。
对易晃动的重物应拴好拉绳。
12、重物起升和下降速度应平稳、均匀,不得突然制动。
左右回转应平稳,当回转未停稳前不得作反向动作。
非重力下降式起重机,不得带载自由下降。
13、严禁将起吊重物长时间悬挂在空中。
作业中遇突发故障,应采取措施将重物降落到安全地方,并关闭发动机或切断电源后进行检修。
在突然停机时,应立即把所有控制器按到零位,关闭发动机,并采取措施使重物安全降到地面。
14、起重机不得靠近架空输电线路作业。
起重机的任何部位与架空输电导线的安全距离不得小于表1的规定。
起重机与架空输电导线的安全距离表1
15、起重机使用的钢丝绳,应有钢丝绳制造厂签发的产品技术性能和质量的证明文件。
当无证明文件时,必须经过试验合格后方可使用。
16、起重机使用的钢丝绳,其结构形式、规格及强度应符合该型起重机使用说明书的要求。
钢丝绳与卷筒应连接牢固,放出钢丝绳时,卷筒上应至少保留三圈,收放钢丝绳时应防止钢丝绳打环、扭结、弯折和乱绳,不得使用扭结、变形的钢丝绳。
使用编结的钢丝绳,其编结部分在运行中不得通过卷筒和滑轮。
17、钢丝绳采用编结固接时,编结部分的长度不得小于钢丝直径的20倍,并不应小于300mm,其编结部分应捆扎细钢丝。
当采用绳卡固接时,与钢丝绳直径匹配的绳卡的规格、数量应符合规范中的规定。
最后一个绳卡距绳头的长度不得小于140mm。
绳卡滑鞍(夹板)应在钢丝绳承载时受力的一侧,“U”螺栓应在钢丝绳的尾端,不得正反交错。
绳卡初次固定后,应待钢丝绳受力后再度紧固,并宜拧紧到使两绳直径高度压扁1/3。
作业中应经常检查紧固情况。
18、每班作业前,应检查钢丝绳及钢丝绳的连接部位。
当钢丝绳在一个节距内断丝根数达到或超过表三根数时,应予报废。
当钢丝绳表面锈蚀或磨损使钢丝绳直径显著减少时,应将表2报废标准按表3折减,并按折减后的断丝数报废。
钢丝绳报废标准(一个节距内的断丝数)表2
钢丝
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