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根据桥梁结构及线路特点,顶推平台的位置一般布置于桥台后的引线上,桥台台后设置有困难时亦设于第一孔跨内。
顶推平台沿顺桥向的长度至少不小于一个最长节段的长度,同时平台后方应留有作业平台,作业平台长度10~20m以上。
如图6.7.5-1a、6.7.5-1b。
图6.7.5-1a预制厂施工平面布置
图6.7.5-1b顶推施工立面布置图
(2)顶推法施工场地除预制平台外,还包括钢筋车间、模板整修车间、预应力材料下料车间、混凝土工厂等,另外还需布置固定或移动式起吊材料设备,如塔吊或龙门吊等。
这些施工场地的设置位置应根据实际情况进行布置,可设于预制平台的后方,也可以设于桥位两侧。
2.顶推平台
(1)预制平台的要求:
顶推法施工对箱梁预制平台要求严格,以保证箱梁的制作质量,为顶推架设创造顺利条件。
①严格控制纵横梁的下挠、节点的压缩、临时支墩的沉降。
要求平台总下沉量不超过5mm。
②严格控制底模板的平整度。
梁底滑道部位差值不能超过±
1mm,其它部位不超过5mm。
顶升底模时,用精密水准仪严格操平。
③平台底座的联结,要求牢固可靠,整体性好,使平台受力均匀,并避免多次升降而受破坏。
④要求台底底模重量大于底模与梁底混凝土的粘着力,以便支点下降时,底模能自动脱离。
从而避免因敲击脱模而损伤混凝土,影响箱梁底部的平整。
(2)顶推平台构造由支墩及其基础、平台、活动底模及升降设备、支墩顶活动底模或滑道等组成。
由于节段预制集中在一个场地进行,可按照工厂化作业的方式在平台顶面搭设雨棚,使施工时可不受天气变化的影响。
平台结构见图6.7.5-2。
图6.7.5-2预制平台横断面图
①平台支墩及基础:
顶推平台支墩基础应根据桥位地质条件采用扩大基础或桩基础,设计时应特别注意控制基础的沉降量满足要求。
平台支墩根据平台高度可采用混凝土或钢管材料。
支墩分为支撑平台和支撑梁体两种,两种支墩可分离亦可共用。
②平台的作用主要是支撑底模和侧模,平台包括纵梁和横梁。
③底模顶推平台上的底模分为两部分,箱梁中间部分整块大底模是可以升降的,底模一般用钢模,钢模下设纵梁,底模升降通过纵梁与平台之间的千斤顶来完成,为保证箱梁底板的平整度,且便于顶推,底模面板厚度用得较大,一般在8~10mm以上。
底模箱梁腹板下方每个支墩处为小块活动底模,此处底模的设置方法有两种方法大致有两种:
一是大底模在此处开口设一活动底模,在箱梁节段顶推前,先拆除此活动底模,安装顶推滑道,顶紧梁体后再降落整体底模,开始顶推;
另一种方法是直接将支墩上的滑道当底模使用,并在其上方铺设滑板,滑板顶面与底模相平,在顶推节段前直接降落底模即可进行顶推,采用此种方法主要要注意滑板与底模接口之间的平整。
3.预制梁模板
预制梁的模板除前述的底模外,主要还有外侧模、内模。
外侧钢模板为固定式,每节长可为6~8m,由钢支撑固定,大螺杆调整侧面坡度,见图6.7.5-1b所示,钢内模分顶模侧模两种,顶模呈“冂”形,安装及拆除均靠轮子预纵向驱动,侧模呈片状,靠内、外模间对拉螺栓及与的栓接以固定位置。
见图6.7.5-3。
图6.7.5-3箱梁内模布置示意图
4.纵向顶推设施
顶推作业的核心是纵向牵引。
牵引设施主要有墩顶水平液压千斤顶、精轧螺纹钢筋或钢绞线、梁体锚固座等。
纵向牵引可分为单点牵引和双点牵引,单点牵引即在梁中心线上设一个牵引设备,双点牵引为在梁体中心线两侧平行设置两套牵引设施进行牵引,目前一般用双点牵引较普遍。
牵引设施优先采用连续千斤顶和钢绞线,可保证顶推作业连续不间断进行,可缩短顶推时间,加快施工进度,同时减少劳动强度。
采用双牵引顶推时,每墩上沿梁体中心线对称设置两台牵引千斤顶,牵引千斤顶安装于固定在墩顶的托架上。
梁体上牵引锚固点的设置方法,有以下三种方法:
(a)在箱梁顶底板预留垂直孔,插入钢制锚柱,锚柱下设钢横梁与牵引拉杆相连。
见图6.7.5-1d
图6.7.5-4锚杆牵引布置图
(b)在箱梁腹板外侧面预埋锚板,并在锚板上设有螺母套,以便于安装牵引锚固装置。
见图6.7.5-1e。
图6.7.5-5牵引锚座示意图
(c)箱梁顶推拖拉采用钢绞线时,将锚固点设于箱梁的底板上,在箱内底板上设一锯齿块,并沿桥纵向设预留孔至梁底,钢绞线通过预留孔自梁底穿入梁内锚固于锯齿块端部,达到牵引锚固的作用。
图6.7.5-6锯齿块锚固示意图
纵向顶推设备的牵引力计算:
顶推总水平力一般按梁体重量的8%加梁体重量在纵坡的水平分力。
5.横向导向设备
整个梁体在顶推过程中的方向由靠墩顶旁的导向架控制,正如有轨车辆靠轨道导向一样。
每个墩顶两旁都安装此种导向架,此导向架需能承受最大的横向推挤向一侧导向架时,可将梁体渐渐推向他侧,故导向架与墩顶的连接应有足够的强度。
导向架于梁体之间一般和滑倒设置方法一样,采用不锈钢板和滑板,亦可采用在导向架上安装滚轮作为导向。
导向架主要控制梁体的前端和尾部,根据顶推进度可以拆下倒用。
图6.7.5-7导向结构示意图
6.临时滑动支座
梁体在顶推过程中,各墩顶及平台支撑梁体的支墩顶均要设临时滑动支座,临时滑动支座在永久支座未安装之前不但起到传递水平力和竖向力的支座作用,同时还起到墩顶滑道的作用。
滑动支座一般由型钢座、厚钢板和不锈钢滑板组成,其上固定带弧形的不锈钢板,在不锈钢板与梁体之间填塞滑板。
墩顶滑动支座一般为不可调临时滑移支座,墩顶临时滑动支座布置在支承垫石上,位于箱梁腹板底下,底部为框架式型钢梁,上面布置δ=30mm厚钢板,钢板前端作成坡角形式坡角与导梁前端相吻合,以便钢导梁及梁体容易滑移上墩,其上固定不锈钢滑板,临时支座固定在已浇筑完成的支座垫石上,防止顶推过程中水平力使其移位。
7.钢导梁
推顶法的梁前端应设置导梁,导梁的长度一般为顶推跨度的0.6~0.7。
为了使推顶时的挠度小,则采用钢板梁,同时导梁的刚度一般为主梁刚度的1/15~1/9,由于推顶时其下翼底面在滑动支座上通过,所以在设计时应保证它的平滑性和对支点反力有足够的强度。
为了使导梁的前端在推顶时能在各滑动支座上顺利地推出,则需装滑履,导梁与混凝土梁的连接,一般用预应力精扎螺纹钢筋筋连接,并且将导梁埋入梁端一部分,作为连接处承受抗剪应力。
8.墩顶导梁接引千斤顶
钢导梁端部一般有较大的挠度,顶推时不能够直接上前方墩顶滑道,因此,导梁端部除前述说的设置滑履外,在顶推接近墩顶时,以千斤顶接应之,设计制作导梁时需在导梁前端设置接引牛腿。
9.临时墩
设置临时墩的目的是较小顶推跨径,改善主梁受力,或在预制厂范围内增设过渡孔。
是否设置临时墩需在总体设计中考虑。
临时墩由于仅在施工中使用,在符合要求的前提下,造价要低,且便于拆除。
临时墩上可考虑设置或不设置顶推装置,通常不设置顶推装置而设置滑移装置,为减少临时墩承受的水平力和增加临时墩的稳定性,在顶推前用粗钢筋或钢绞线将临时墩与永久墩拉紧,效果较好,且施工方便。
二、节段预制施工
同一联箱梁梁体节段由于预应力束道位置,块件受力部位,长度等因素一般分为三种类型,节段缝一般设于1/4跨弯矩最小位置,端部及尾部节段长为1/4跨长,中间节段均为1/2跨长。
箱梁节段浇筑方法分为一次浇筑和两次浇筑。
一次浇筑即在钢筋模板全部安装完成后一次性浇筑梁体混凝土,两次浇筑即先绑扎安装底板和腹板钢筋后,第一次浇筑底板和腹板混凝土,待其达到一定强度后安装内顶模,绑扎顶板钢筋,浇筑顶板混凝土。
1.模板安装
(1)顶升底模板底模是一大块整体模板,用螺旋千斤顶顶至设计高程,并精确测量、调平,千斤顶的升降可将底模和支撑托起或下降,起落幅度在20cm以上。
底模各块钢板间不允许有错台和凹凸不平处,尤其腹板下方更要做到光滑平整。
(2)安装侧模板侧模一般用6~8mm钢板铺在型钢焊成的框架上。
侧模板通过内侧的一排铰固定在平台上,外脚的下部为一排可升降的丝杆,通过下端的铰固定在平台上。
安装或拆卸模板时,只需将丝杆旋转,侧模即以内脚的铰为中心,产生一个转角,就可以达到拆装模板的目的。
为使侧模加紧底模,在两个侧模之间上下设置拉杆,将相对的侧模拉紧。
(3)安装内模内模为拼装式钢模,内模支撑在与底板混凝土土通后的混凝土垫块上,调整就位后,与外侧模永福班拉杆螺栓拉紧,内外侧模中间用混凝土短柱顶撑,保证腹板混凝土的厚度。
2.第一节段与导梁相连,为保证导梁的下翼缘平面与箱梁底面同处在同一纵坡上,施工中将梁体钢筋编扎与导梁的尾段拼装同步进行,以导梁的端面作为梁体腹板的端模。
确保了拼装接面的密贴和相对应的锚固孔道的一致性。
导梁前段则在梁体顶推之前安装好,两段导梁之间一般用高强螺栓及拼装板等强拼装。
3.采用工厂化生产方式来编扎梁体钢筋。
即在钢筋车间将各节段腹板及上翼缘钢筋予扎成形,待底、外模调正后,即行吊装腹板筋,散扎底板筋与安置波纹管锚具等,待内模装好,顶板底层筋散扎好即行吊装上翼缘钢筋,从而缩短每道工序时间,加速了流水作业。
4.节段混凝土的灌筑:
①梁体采用水平分层全断面一次浇筑,针对腹板钢筋波纹管孔道密集底版面层敝口无模板情况,对于外侧模上附着式震捣器使用的次数严格进行控制,主要依靠插入式震动棒来振捣,并增添插竹签工序,在浇筑腹板施工时注意控制浇筑速度和振捣时间,操作不当亦使腹板内混凝土向底板流动上翻,导致腹板内侧面混凝土脱空不密实产生蜂窝麻面现象。
高出底板顶面的混凝土在灌筑顶板时及时清除。
②混凝土供应由混凝土工厂供应,用搅拌运输车运送至工地,现场浇筑可采用泵送和布料机配合进行浇筑,亦可在用吊机吊斗吊装混凝土浇筑。
5.顶推梁节段生产工艺流程:
整体式底模、外模标高调整→滑动支座窗的封闭→刷脱模剂→前节段梁的后端面凿毛→整体吊装腹板钢筋→现场绑扎底板底层钢筋→安装底板纵预应力管道及钢筋→安装竖向蹬筋→安装→绑扎底板面层钢筋→安装预拼好的内钢模→调整内钢模位置,装腹板通风孔上的拉杆螺丝→底板锯齿块预应力锚板的定位与安装→立底板锯齿块模板→扎顶板的底层钢筋→整体吊装顶板上翼缘向钢筋→安装顶板上纵横向预应力管道及钢筋→扎顶板上翼缘纵向钢筋→隐蔽工程检查,监理签证→浇筑梁体混凝土→钢铰线波纹管通孔,梁体养护至设计张拉强度→拆除钢内模→检查缺陷及修补→早期或临时预应力钢筋张拉、压浆→将梁底活动底板改为四氟板后滑动支座,并安装后导向架→松底模下千斤顶,使梁体与底外模脱开→准备顶推。
三、预应力体系施工
顶推连续梁预应力钢筋一般有几种,顶板横向预应力筋为钢绞线,腹板竖向预应力筋为精扎螺纹钢筋,纵向预应力筋大部分为钢绞线,大多设计时考虑节段之间需设置预应力连接器,因底顶板厚度较小,而钢绞线锚具连接器尺寸较大,在底顶板处预应力筋采用高强钢丝,锚具采用镦头锚具。
预应力钢筋特别时高强钢丝束的加工及安装应严格按照有关工艺规范要求进行施工,确保施工质量。
节段混凝土浇筑达到设计张拉强度后,按照设计要求张拉梁体早期和顶推临时预应力束,对于永久预应力束孔道在张拉完成后应及时压浆封闭,对临时预应力孔道则应注意不得进行压浆。
四、顶推施工
混凝土梁体脱模后,并拆除所有与固定物相连的联结系,做好各项顶推前准备工作后,即可开始顶推,顶推前启动静阻系数按8%,动摩阻系数按5%来预计水平顶推的出力吨位,各墩液压站的的施力值需要根据多种因素来考虑。
各墩准备就绪,信号送回总控台,总指挥通过总控台发出顶推指令,各墩水平顶即同时动作,然后根据顶推需要逐步加大施力吨位,直到梁体开始前移,启动后摩阻系数下降摩擦力减小,此时就适当降低施力墩水平顶的出力等级来适应摩擦力的变化,使梁体平衡地向前推进,实现各墩同步顶推。
1.顶推按下列步骤进行:
(1)根据梁体全部重量及布置情况并假设最大静磨擦力为0.08计算所需最大水平力。
确定使用墩顶千斤顶的数量,相应的油表读数,此为第一节段顶推所用数据,以后节段可根据实际情况,经验分析出一个合理的静磨擦系数和滑动磨擦系数。
根据多段顶推实践,滑动磨擦系数可控制在0.05以内。
(2)合上电源开关,各点同时启动油泵供油,在统一指挥下,各顶推点统一协调动作。
(3)当各点同时供油到油表读数到滑动磨擦系数下的读数时,停止供油,并让其稳定在该数值上,至读数达到最大静磨擦系数下的数值,这时(或加油过程中)梁体会克服静磨擦力而缓缓向前移(滑动)。
(4)如发生特殊殊情况,指挥台立即拉开闸刀,油泵供电停止顶推停止,待查明原因并解决完问题后再顶推。
顶推过程中位移由观测台随时报告指挥台,如发生偏移,在墩旁导向架上调整。
顶推过程中的挠度、应力、支点反力要随时观察测量以便采集数据,进行理论分析。
主梁上墩前,墩顶的水平推力须小于100T。
顶推过程中,应做好各项数据记录。
梁体到位后,需作中心线,标高等数据检测,中心偏移不大于±
5mm,梁端线位置偏差应不大于10mm,梁底面标高误差不大于±
1mm。
另外,顶推过程中施工人员须高度集中,把好质量关:
滑板应仔细放进,勿反放或漏放。
油表读数超出正常值较多时,应停止进行,检查程序,排除故障。
2.顶推施工中须注意如下几点:
(1)每次顶推,必须对顶推的梁段中线和水平各滑道顶的标高进行测量,并控制在允许范围内:
中线偏差应不大于2mm;
相邻两跨支承点同侧的滑移装置的纵向顶面高程±
1mm;
同一墩两支点滑移装置顶面高差±
1mm;
导梁中线偏差不大于2mm
(2)顶推过程中,随梁的前移,均需不断地以四氟板垫塞滑移,因此在每个滑移装置处,配足工作人员,注意必须端正塞入,并且保持黑色的一面朝向梁底混凝土,白色光滑的一面向下置放与临时滑动支座处不锈钢滑板密贴。
导向装置外的聚四氟乙烯板应保持黑色的一面贴紧箱梁腹板,白色的一面朝向不锈钢滑板,切切不可放反;
(3)聚四氟乙烯板两面均应保持清洁,表面凹坑内涂上润滑用的硅脂以减小磨擦,清理四氟板不得使用汽油或柴油;
(4)顶推过程中,若聚四氟乙烯板掉下来未及时跟进,应立即停工,两侧拼支架,顶箱梁腹板,放进四氟板后才可继续顶推,起顶高度控制在5mm左右;
(5)每节段开始顶推时,先推进约5cm,停止,回油;
再推进5cm,再停止,回油,为此反复两三次,以松动各滑动面并检查各部设施,然后正式顶推。
(6)正式顶推时,随着水平千斤顶油缸的伸长,要随时拧紧拉杆上跟进的螺母,以防千斤顶回油时,梁体后退,在顶推墩处,操作人员随时与指挥台保持联系,以免后端梁体拉过模板规定的位置;
(7)多点顶推时,各千斤顶应同步逐级加力顶推,当箱梁处于动与不动的临界状态时,注意保持其余千斤顶油压稳定不动,让其中一墩千斤顶升压,以防止箱梁不匀速前进;
(8)顶推时,如果导梁杆件、牵引锚杆有变形、锚固联接螺栓、螺丝松动,导梁与箱梁联结处有变形或混凝土开裂等情况发生时,应立即停止顶推,进行处理;
3、测量控制
测量控制是顶推过程中的关键,建立测量控制点,并在导梁前端,及I号块段最前端断面(即梁端)、桥中线位置每隔5—6m处布设加密控制点。
顶推过程中,测量人员时刻跟踪监控测量,梁体顶推上墩前,由于导梁前端处于悬臂状态,易发生横向偏移,当同一断面水平偏差△=5mm,或同一断面相对于桥中线发生横向转动超过0.001。
即翼缘处偏移7.6mm)时立刻通知总控制台,停止纵向顶推,并在梁体所处的前两个墩位通过调整单幅桥左、右侧千斤顶顶推梁体使其就位,等级从5t、10t缓缓增加,循序渐进直至同一断面尺寸满足理论位置要求。
顶推施工中发现误差随即纠正,严禁误差的累积。
五、解除临时预应力,张拉后期预应力束,
箱梁就位后,对于因顶推过程需要而布置的临时束,需解除钢束的预应力,同时进行后期预应力束的张拉压浆封锚工作,其拆除及张拉顺序应按照设计要求进行。
六、正式支座安装
正式支座安装前,首要的工作是测定梁长,决定正式支座安装的位置,如果梁长误差较大,尚须纵向稍稍移动梁体,适度调整误差,使各个桥墩的支座偏心均在允许范围之内。
起顶梁体用大吨位千斤顶,各千斤顶底部用20#砂浆抄垫平整,砂浆厚度为不大于10mm。
安装正式支座前,应拆除墩、台上的滑动装置,抽出临时支座顶四氟板、不锈钢板和型钢锚柱,然后卸落到永久支座上。
起顶时各支点应均匀顶起,其顶力应按设计支点反力大小进行控制。
顶落梁体采用逐步落顶,逐步到位,规定相邻两墩支点高差任何时候不超过设计容许数值。
顶落梁时逐墩依次卸落,直至最后达到设计高程。
6.7.6施工机械及工艺装备
列举湖南长沙市二环线湘江三汊矶大桥5×
65m跨顶推连续箱梁所需施工工具,见表6.7.6-1
表6.7.6-1湘江三汊矶大桥顶推连续梁施工主要机具设备表
工程名称
机具设备名称
规格型号或性能
单位
数量
备注
制梁
塔吊
120T.M
台
1
汽车吊机
25吨
混凝土拌和机
HZ500
2
振捣器
平板式1.5Kw
插入式φ30mm
4
插入式φ50mm
装载机
ZL50
输送泵
钢筋加工机具
套
模板加工机具
螺旋千斤顶
LQ-40
24
张拉
千斤顶
YCW250B
张拉纵向预应力束
YCW100
张拉预应力粗钢筋
YCD-25
张拉横向预应力束
挤压器
钢绞线P型锚锚固端
镦头机
高强钢丝镦头
扎花机
横向束埋式锚
油泵
ZB4-500
6
压浆机
UB-3
拌浆机
双浆
主控台
ZLDK
液压站
ZLDB
7
每个主墩或临时墩1套
连续千斤顶
ZLD100
14
每个主墩或临时墩2台
YSD5000
12
一个墩4台,逐墩起顶
一个墩一台
百分表
每个墩2套
6.7.7作业组织
预应力顶推连续箱梁施工作业劳动力安排见表6.7.7-1
表6.7.7-1顶推梁施工劳动力组织安排表
序号
工种
人数
作业队长
9
钳工
技术负责人
10
钢筋工
20
3
技术员
2~4
11
模板工
16
专职安全员
预应力施工人员
5
专职质量检员
13
吊机司机
测量工
混凝土工
试验员
15
顶推施工人员、普工
60
8
电工
注:
顶推施工人员每墩液压站司机1人,每个滑道喂滑板按照3人计算。
6.7.8材料消耗
预应力连续箱梁顶推施工材料消耗主要体现在顶推作业方面:
1.滑板,滑板是顶推施工中消耗较大的一项材料,滑板一般使用聚乙烯四氟板,其承压容许应力不大于7MPa,滑板厚度12~20mm,每块长宽约300×
400mm,按照每个滑道长度约1500mm计需用滑板约1平方米。
滑板使用次数依据梁体和滑道的平整度而定,一般实际消耗量为理论面积的1.2~1.5倍。
为提高滑板的使用寿命,施工设计时拟合理减小滑板承受的应力,同时在施工中提高梁底平整度,并改进滑板工艺。
2.润滑油,为减小梁体与滑道间的摩阻力,提高滑板的使用寿命,在滑板靠不锈钢一侧抹黄油或黄油加石墨粉润滑。
3.目前顶推施工使用钢绞线作牵引杆较多,钢绞线牵引杆长度不小于顶推跨径,对于孔跨较少的连续梁,且钢绞线应力用得较小时,钢绞线可重复使用直至顶推完成。
按照湘江三汊矶大桥5孔一联65米跨连续箱梁顶推跨度32米采用多点顶推情况,每个顶推跨采用8根φ15.2mm1860MPa钢绞线,重复使用直至顶推完成。
6.7.9生产效率
预应力连续箱梁顶推施工进度,参照一次预制顶推节段长度32.5m为例,见表6.7.9-1
表6.7.9-1箱梁节段预制顶推施工进度表(分2次浇筑)
工作项目
作业时间(天)
底模调整、侧模定位
0.5
底、腹板钢筋及预应力筋安装
内侧模安装
底、腹板混凝土浇筑
底腹板混凝土养护
内支架及内顶模安装
顶板钢筋及预应力筋安装
顶板混凝土浇筑
混凝土养护、等强度
含拆除内支架及模板
预应力张拉
落底模、松侧模
节段顶推
合计
15天
6.7.10安全生产及环境保护
1.顶推法施工时应设有足够的预制场地,且应整平、无杂物,工具和材料应随时堆放整齐,并保持运输道路畅通。
桥墩上不能留有工作面时,应预埋牛腿会支撑,以保证为检查、更换滑板及其他作业所需的工作面并保证操作人员的作业安全。
施工作业平台实行全封闭安全防护措施,平台顶四周的栏杆高度不小于1.2m,栏杆间用多道钢筋连起。
栏杆及整个平台吊架外侧满挂密目安全网。
2.在墩下通道处设置安全防护棚,保证
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- 顶推法 施工