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临时支墩方案改

哈尔滨市交通工程三环南线学府立交桥工程

钢箱梁临时支墩专项施工方案

编制：

审核：

中铁二十二局集团有限公司哈尔滨市小南沟前进村农村土地整治项目配套道路等工程1标项目经理部

日期：

二〇一二年七月

第一章工程概况

学府立交位于哈尔滨市南部，扼守哈尔滨的南侧门户，为三环路与学府路交叉点。

学府立交为全互通半定向半苜蓿叶式立交，整个立交共三层，桥梁结构主要由三环路主线桥，ES、SW定向匝道桥，NE、WN左转匝道桥、集散车道桥组成，立交范围内还包括两座人行楼梯。

哈尔滨市交通工程三环南线学府立交桥工程连续钢箱梁共分为三部分，第一部分跨学府路，依次包括SW匝道、ES匝道、主线、集散道拱形变截面连续钢箱梁，跨径组合均为40+60+40m，中支点梁高3.3m，边支点梁高1.8m，跨中梁高1.8m，宽度分别为13.5m、9m、34m、12.5m；第二部分为ES匝道跨三环路变截面连续钢箱梁，跨径组合为30+32.626+53+30+30m，除53m主跨支点梁高为2.8m外，全部跨中及其余支点梁高均为1.8m；第三部分为SW匝道跨三环路变截面连续钢箱梁，跨径组合为30+30+42+30+23.72m，除42m主跨支点梁高为2.3m外，全部跨中及其余支点梁高均为1.8m。

工程量，如下表

序号

名称

跨径组合（m）

设计工程量（t）

备注（跨越构筑物）

三环路主线

40+60+40

2439

学府路

集散车道

40+60+40

822.4

学府路

ES匝道

40+60+40

565.8

学府路

30+32.626+53+30+30

952.4

三环路主线

SW匝道

40+60+40

838

学府路

30+30+42+30+23.72

826.4

三环路主线

总计

6444

箱梁为全焊接钢结构，选用钢材为符合《桥梁用结构钢》GB/T714-2008标准的Q345qE钢板，厚度从12-20mm不等。

厂内制作共分为107块，其中，跨三环路部分51块，运至现场每3块在地面拼接为整体后再吊装；跨学府路部分55块，共计72块，单块梁重≤130吨。

钢箱梁的分块及生产计划如图所示：

第二章施工方案与施工方法

一、钢箱梁制作及安装施工程序

根据安装现场的实际情况及可能出现的情况，钢箱梁分块加工及安装的施工共安排三条生产线：

以主线道路中线为界，K7-K9南侧一幅及该幅南侧的JSCDK7-K9同场地加工并依次安装；K7-K9北侧一幅及该幅北侧的ESK6-K8同场地加工并依次安装，SWK16-K18单独场地加工并在ESK6-K8之后进行安装；ESK13-K17和SWK6-K10同场地同步加工，并根据现场施工计划可调整安装先后顺序。

主线南：

K7-K9→JSCDK7-K9

主线北：

K7-K9→ESK6-K8→SWK16-K18

环形匝道：

ESK13-K17和SWK6-K10

二、临时支墩施工作业指导书

根据施工要求及现场实际情况，本工程采用八三杆件和F426×8螺旋管搭设临时支墩，位置位于学府路主、副道间的绿化带上，基础采用砼扩大基础，保证既有主道在吊装时间外行车通畅及安全性，根据钢梁预制场提供的钢梁分段长度确定临时支墩的位置以及临时支墩的墩顶标高，60m跨钢梁分三段预制，中段长度如

ZX南

ZX北

JSCD8#

ES6#

SW16#

28.6m

28.85m

28.7m

28.85m

28.2m

根据现场的实际情况，临时支墩的位置大部分占用原有绿化带以及小部分占用原有沥青路面，临时支墩的平面尺寸定为横向等于路面宽，纵向为4.5m。

三、临时支墩基础的开挖

根据施工现场的实际情况，临时支墩占用绿花带，以及在绿化带里有国防电缆井、路灯及路灯电线，由于JSCD8#及ZX8#（南侧）临时支墩的位置各有一处国防电缆井，且尺寸较大，JSCD8#处为横向4m×纵向2m、ZX8#（南侧）处为横向1.8m×纵向1.6m为临时支墩的开挖带来了一定的困难，项目部决定采用人工开挖的方式进行挖掘，在开挖之前先开挖探沟，确定地下障碍物及各种管线的确切位置及深度，然后开挖至原状土，以原状土作为底基础。

四、临时支墩混凝土的施工方法

八三杆临时支墩基础开挖完以后，在底基层上面浇筑100cm厚的C25混凝土，由于地基处在绿化带上，表层土质为腐殖土和杂填土，下层有国防电缆及1W伏高压电缆，为了保护地下管线不被破坏以及日后施工安全，采取扩大基础面积、增加混凝土的厚度、加设钢筋等措施。

为了增加混凝土的整体性及整体刚性，减少不均匀沉降，在混凝土中进行配筋，配筋采用螺纹钢筋Φ12，横向间距200mm，纵向间距200mm，层间距200mm，保护层为40mm，在混凝土顶面上搭设八三杆件临时支墩。

F426×8螺旋管临时支墩基础开挖完以后，在底基层上面浇筑157.7cm厚的C25混凝土，因为钢管的接触面积比较小，为了增加混凝土的抗压强度，减少不均匀沉降，在钢管底部1m2位置进行钢筋加密布设，钢筋采用Φ12螺纹钢筋，横向间距100mm，纵向间距100mm，层间距200mm，保护层为40mm，并在螺旋管底部600×600mm的钢板外侧共预埋八根Φ25螺纹钢筋，外漏40cm，其余部位横纵间距200mm，分上下两层，在混凝土顶面上搭设F426×8螺旋管临时支墩。

五、八三杆件临时支墩的搭设

八三杆件轻型桥墩由下垫梁、墩身和上垫梁三部分组成。

杆件的立杆长度分别为3.5m、2m、1.5m，其断面为焊接翼缘H型断面。

即可做立柱，又可作垫梁，梁柱通用。

杆件翼缘板上钻有两排纵横孔间距均为125毫米的Φ23.5毫米栓孔，杆件两端焊有法兰板，各有纵横孔距均为125毫米的四个Φ23.5毫米栓孔，用于立柱接长，如在接头处在拼装上拼接板，即可加强立柱刚度又可接长做上下垫梁用。

1、下垫梁

下垫梁一般设置两层，由3.5m、2.0m、1.5m杆件通过杆端法兰板和拼接板接长，纵横垂直叠置，两层梁的叠合面用螺栓连接。

下层下垫梁与基础间亦有足够的联结以承受拉力，例如在混凝土基础内预埋U型螺栓，与卧木基础间使扒钉和桩基础间通过螺栓进行联结等。

下层下垫梁一般每750毫米设置一根，边立柱外侧各增设一根。

与墩身联结的顶层下垫梁的布置，应与墩身立柱位置相适应，每排立柱下设有一片顶层下垫梁，顶层垫梁、立柱间用螺栓联结。

2、墩身

墩身是由立柱、节点板、拉撑组成的空间结构。

立柱中心距离纵向1.5米，横向1.75米。

立柱有三种，3.5m是基本杆件，当拼装墩身高度不是3.5米的倍数时，可用2m，1.5m辅助杆件调整，2m加1.5m辅助杆件也可顶替3.5m基本杆件使用。

墩身可拼组成从上到下立柱排数相同的等截面形式，亦可拼组成上下立柱排数不同，上少下多的变截面形式。

当梁部结构物跨度在12～32米范围内，常用高度的八三式铁路轻型军用桥桥墩墩身结构形式有七种。

墩身联系由撑杆通过节点板与立柱联系。

墩身立面联系的层数及每层高度根据墩高和器材数量情况确定。

水平撑杆可以按2m、1.5m、1m三种层高装设，2m为主要层高，其余用以调节墩高。

立面斜撑杆件根据水平撑杆所布置的节点间距（2m，1.5m，1m），安装相应的斜撑。

纵向、横向斜撑都布置成单根交叉型式。

但在变截面处向两侧扩伸的斜撑则用双根，一般用2.0m斜撑。

平面联结系只在墩身顶部、底部以及变截面部位和每隔六米高度左右设置一道，利用2.0m斜撑交叉布置，用单根联结在立柱加加肋板的Φ23.5孔眼上。

3、上垫梁

上垫梁的层数根据计算和构造决定，一般为2～3层，纵横叠置，螺栓连接。

与柱身连接的第一层上垫梁可用3.5m或2.0m杆件两层叠合，层间满装螺栓组成叠合梁。

其余各层只用单层杆件。

垫梁接头位置应按设计图纸布置，改变位置另行检算。

八三杆件轻型桥墩系按套定制、配发，使用的。

每套器材含基本器材和配套吊装设备及机具两大类。

基本器材由杆件和紧固件组成，一套基本器材总重30～60吨（不包含配套的吊装设备和机具）。

本方案以ZX8#临时墩柱为例，能拼组纵向三排立柱、横向十排立柱（3×10）断面型式，上垫梁四层，下垫梁三层，全高6.334米桥墩一座（其中上垫梁1.048米，下垫梁0.786米，墩身高度4.5米）ZX8#的搭设示意图如下：

主线北单个临时支墩杆件用量

编号

位置

方向

长度

高度

层数

排数

组合形式

杆件类型

数量

单位重

总重

上垫梁

横桥向

0.524

（3.5m*4+2m）*3*2*2

3.5m

253

12144

2.0m

150

1800

上垫梁

纵桥向

3.5

0.524

3.5m*10+2m*2*10

3.5m

253

2530

2.0m

150

3000

立杆

4.5

（1.5m*2+2m）*3*10

1.5m

116

10440

下垫梁

纵桥向

0.524

2m*2*10

2.0m

150

3000

4.5

1.5m*3*10

1.5m

116

3480

下垫梁

横桥向

0.262

（3.5*4+2m）*10

3.5m

253

10120

2.0m

150

1500

水平撑

3*2*10+3*9*3

141

16.9

2382.9

斜撑

4*2*10+4*9*3

188

22.8

4286.4

T型节点

16*10+（4*2+8*8）*3

216

8.8

1900.8

拼接板

140

8.6

1204

57788.1

六、螺旋管搭设临时支墩

除主线北60m主跨采用八三杆件临时支墩以外，其余临时支墩均采用F426×8螺旋管搭设，包括位于学府路外两侧40m跨及环形匝道钢箱梁，F426×8螺旋管临时支墩采用2×n结构排列，立柱中心距横向4m，纵向3m，剪力撑采用L125×10角钢，立柱最大自由高度≤3m，柱顶采用2I56工字钢作为分配横梁。

支墩高6～10m不等，顶标高距梁底设计标高预留50㎝左右，采用沙箱当活动支座，以便于安装完毕后临时支墩的拆除。

编号

临时支墩处箱梁底标高

箱梁顶面宽

箱梁底面宽

原地面高程

钢管形式

基础宽度

立柱钢管长（m）

上垫梁横向

上垫梁纵向

沙箱

地面以上

高差

基础顶高程

基础深

JSCDL2

184.365

12.2

8.9

177.458

2×4

13×4.5

0.56

0.45

0.337

177.795

1.5m

ZXSL3

184.592

16.85

14.43

177.449

2×5

17×4.5

5.5

0.56

0.45

0.073

5.5

177.522

1.5m

SWL9

184.295

12.35

9.93

177.224

2×4

13×4.5

0.56

0.45

0.501

177.725

1.5m

ESL2

184.46

8.7

6.28

177.289

2×3

9×4.5

0.56

0.45

0.601

177.89

1.5m

JSCDL2

184.365

12.2

8.9

177.466

2×4

13×4.5

0.56

0.45

0.329

177.795

1.5m

ZXSL2

184.592

16.85

14.43

177.419

2×5

17×4.5

5.5

0.56

0.45

0.103

5.5

177.522

1.5m

SWL10

184.295

12.35

9.93

177.27

2×4

13×4.5

0.56

0.45

0.455

177.725

1.5m

ESL3

184.46

8.7

6.28

177.323

2×3

9×4.5

5.5

0.56

0.45

0.067

5.5

177.39

1.5m

七、增加的施工措施

由于JSCD8#及ZX8#（南侧）临时支墩的位置各有一处国防电缆井，且尺寸较大，JSCD8#处为横向4m×纵向2m、ZX8#（南侧）处为横向1.8m×纵向1.6m，且无法迁移，在施工期间还要满足国防电缆井的正常使用或维修，这就为我们的基础施工带来了难度，既要保证基础的稳定性要求，又不能发生不均匀沉降且整体的沉降量要满足要求。

针对以上困难，我项目部采取如下措施，JSCD8#处为了增加承载力，保护电缆井，在电缆井处采取挖桩措施，桩长7米，桩径1.2米，钢筋采用Φ22螺纹钢筋为主筋、Φ10光圆钢筋为螺旋箍筋，钢筋伸入系梁50cm，系梁长495cm宽150cm，高100cm，系梁钢筋采用Φ22螺纹钢筋为主筋，Φ12螺纹钢筋为分布筋、箍筋。

系梁上铺工字钢，工字钢采用I40b间距50cm，在工字钢上浇筑混凝土并配筋，与其余基础连成一体，共同承受荷载。

国防电缆井、及基础形式的平面位置如图

注：

所有图尺寸均以厘米为单位。

八、注意事项

1、基坑开挖注意事项：

1）由于已知的地下障碍物和各种管线的资料有限，清除表层土宜选用人工开挖；

2）开挖只开挖占用绿化带里的基础部分，原沥青路面暂时不做处理；

3）开挖国防电缆井处要特别注意，如有特殊情况要及时向现场负责人汇报，及时沟通及时解决；

4）遇到未知地下管线应立即上报，不得擅自开挖；

5）挖出的腐殖土要及时清运，保持现场环境及文明施工的有关要求；

6）如遇到雨天应将工作面进行苫盖，避免雨水进入基坑破坏原状路基土的承载能力；

7）现场设置洒水设备并派人管理，并制定相应的管理制度。

8）施工期间现场设一名专职安全员，负责现场安全。

2、临时支墩混凝土浇筑的注意事项：

1）砼的运输、浇注

①砼在运输过程中应采取防止发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失的措施。

②砼浇注前，应对支架、模板、钢筋进行检查，确认符合施工设计要求。

模板内的杂物、钢筋上的污垢应清理干净，模板如有缝隙或孔洞时，应杜塞严密且不漏浆，方可开始浇注砼。

③砼浇注采用分层施工，每层的浇注高度为20～30cm；采用插入式振捣棒，振捣棒的移动间距不得超过该振捣棒作用半径的1.5倍，且每次振捣时，应相互重合1/3，振捣棒要快插慢拔，振捣棒应伸入下层5～10cm，与侧板保持5～10cm的距离，振捣时，避免振动棒碰撞模板、钢筋。

同时不能漏振、欠振和过振，振捣的原则是，砼面不再下沉，无气泡产生，表面出现泛浆，模板的转角及与模板接触面应振捣密实，无气泡残留。

④当振动完毕需变换振捣棒在砼拌和物的水平位置时，应边振动边竖向缓慢提出振动棒，不得将震动棒放在拌和物内平拖，不得用振动棒驱赶砼。

⑤砼运输、浇注及间歇的全部时间不得超过砼的初凝时间，当施工中遇突发事件使下层砼初凝后浇注上一层砼时，应按施工缝处理。

⑥自高处向模板内倾卸砼时，其自由倾落高度不得超过2m，当倾落高度超过2m时，应通过串筒下落。

施工尽量采取有效措施，减少砼的落差高度。

2）砼养护、拆模：

①砼浇注完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并洒水保湿养护。

养护方法为基础顶面补水养护，养护用水为淡水。

在墩身模板拆除后，对砼表面采用草袋或麻袋对其进行覆盖，并用塑料薄膜包裹，以减少水分的蒸发，防止收缩裂纹出现，确保砼质量良好，但以不污染砼表面为度。

洒水养护时间7d，每天洒水次数，以能保持砼表面经常处湿润状态为度。

有风天气，覆盖物要防大风刮跑。

。

②墩身砼养护期间应注意采取保温措施，防止砼表面温度受环境因素影响（如曝晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。

养护期间砼的芯部与表层、表层与环境之间的温差不宜超过15℃。

③在混凝土凝固前，其上不得放置重物。

侧模待砼强度达到设计强度时，可拆模。

拆模时应防止硬撬，撞击，以免损伤砼表面。

3）混凝土标高的控制：

要严格控制临时支墩顶面的标高，顶面高程的允许偏差为±10mm,为搭设八三杆件临时支墩提供一个良好的工作平台。

附：

临时支墩设计及检算书

一、载荷计算

最大分块30m×7.4m，均重0.58t/㎡，最大分块重按130t计算。

二、八三杆件临时支墩设计及检算

八三杆件临时支墩参考使用手册中纵三横四型式（简称3×4）扩展为采用3×n结构排列，立柱中心距横向1.75m，纵向1.5m，剪力撑水平间距≤2m。

每根立柱承载力117t。

钢箱梁

梁底宽度

（m）

支墩结构

3×n

单位重量

（t/㎡）

备注

ZXK7-K9（单幅）

14.49

0.58

单轴均布载荷最大

JSCDK7-K9

9.84

0.56

ESK6-K8

6.34

0.57

ESK13-K17

8.49

0.58

SWK16-K18

9.99

0.56

SWK6-K10

8.49

0.56

以ZXK7-K9为检算主体。

根据分块尺寸，最大分块最少由两轴四柱同时承重

130t＜117t×4=468t，符合要求。

根据使用手册，当在八三式铁路轻型军用桥墩设计技术条件所规定的范围内使用可不做检算。

三、根据梁部图纸，其中梁端腹板位置为整个梁体中荷载最大位置，因此ZX8#处检算采用如下方案：

分项

钢梁重

八三杆件重

混凝土重

混凝土底面积（m2）

立杆间距

重量（1000Kg）

282

198.9

76.5

1.5*1.75m

总重

538.9

压强P（单位KN）

5389

单位面积承受的荷载（KN/m2）

70.44

单位面积承受的荷载（Kp）

70.44

原土地基承载力（Kp）

110

1、经过试算，该处传至基础顶荷载为5389KN，接触面积为A=0.2×16×10=32m2。

P=5389KN/32m2=168.41Kpa。

2、单个下垫梁接触面积按0.2×16m考虑，则基础顶面承受压强P=168.4kpa，需要浇注C25砼，C25砼的轴心抗压强度为〔P〕14.5MPa，P＜〔P〕,抗压满足要求。

砼刚性角按45°考虑，厚度最小为65cm，由于ZXN3处位于国防电缆上，为了保护国防电缆井的安全，减小不均匀沉降，在其上部基础里采取钢筋加密并增厚基础混凝土，其厚度为100cm。

计算如下：

梁体自重和杆件自重之和为：

282+58t=340t

立杆间距1.5m，在钢管底垫总面积0.2×16×10=32m2，按均布荷载计算：

P=5389KN/32m2=168.41kpa则基础顶面需要铺设混凝土，混凝土的刚性角为45°，按传递后面积与邻杆相接，如图所示：

则砼厚度为0.65m。

抗倾覆稳定性演算：

基础的抗倾覆稳定，按下式计算

K0=

=e0=

取：

S为4.5/2=2.25m、e取最大偏心距为1.0m，不考虑水平力等其他外力。

由公式可得K0为2.25，K0＞1.2，满足抗倾覆的要求。

式中：

K0-----墩台基础抗倾覆稳定系数

S------在截面重心至合力作用点上的延长线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离（m）L

e0------所有外力的合力R在验算截面的作用点对基底重心轴的偏心距；

Pi------不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用标准值组合引起的竖向力（KN）；

ei------竖向力Pi对验算截面重心的力臂（m）；

Hi------不考虑其分项系数和组合系数的作用标准值组合或偶然作用标准值组合引起的水平力（KN）；

hi-------水平力对验算截面的力臂（m）。

注：

1.弯矩应视其绕验算截面重心轴的不同方向取正负号。

2.对于矩形凹缺的多边形基础，其倾覆轴应取基底截面的外包线。

地基承载力验算：

N重=538.9+58+17×1.577×4.5×2.6=538.9t，A=4.5×17=76.5m2，P=F/A=5389KN/76.5m2=70.44KN/m2，确定地基土为原状土：

天然地基顶层承载力为〔P〕=110kpa。

P＜〔P〕,所以地基承载力满足要求。

四、螺旋管临时立墩设计及检算：

F426×8螺旋管临时支墩采用2×n结构排列，立柱中心距横向4m，纵向3m，剪力撑采用L125×10角钢，立柱最大自由高度≤3m，柱顶采用2I56工字钢作为分配横梁。

每根立柱承载力225t。

钢箱梁

梁底宽度

（m）

支墩结构

2×n

单位重量

（t/㎡）

备注

ZXK7-K9（单幅）

14.49

0.58

单轴均布载荷最大

JSCDK7-K9

9.84

0.56

ESK6-K8

6.34

0.57

ESK13-K17

8.49

0.58

SWK16-K18

9.99

0.56

SWK6-K10

8.49

0.56

以ZXK7-K9为检算主体。

根据分块尺寸，最大分块最少近似由双轴四柱同时承重

立柱检算

130t/4=32.5t＜225t

强度可。

F426×8螺旋管ix=147.8mm，

λ=19.41，查表得f=0.970

N/fA=1300×103/4×0.970×10505.5=31.89MPa≤f=215MPa

稳定性可。

横梁检算

Mmax=PL/4=325KN·M，Wx=2450×2cm3

Mmax/Wx=66.4MPa≤f=215MPa

强度可。

Mmax/fbWx=325×10³/0.806×2450×2=82.3MPa≤

=215MPa

稳定性可。

f=QL4/128EI=4.6

刚度足够，可满足现场需要。

五、根据梁部图纸，其中梁端腹板位置为整个梁体中荷载最大位置，因此该处检算采用如下方案（以ES为例）：

1、经过试算，该处传至基础顶荷载为130t+10t=140t，单根承受荷载为140t÷6＝23.3t接触面积为A=（0.426/2）2×π=0.143m2。

P=233KN/0.143m2=1629.37Kp。

2、则基础顶面承受压强为P=1629.37kpa，需要浇注C25砼，C25砼的轴心抗压强度为〔P〕14.5MPa，P＜〔P〕,抗压满足要求。

厚度为157.7cm，砼刚性角按45°考虑。

则砼厚度为157.7cm，由于在混凝土中进行配筋，并在钢管柱底部进行钢筋加密，所以采用厚度为150cm的混凝土。

抗倾覆稳定性演算：

基础的抗倾覆稳定，按下式计算

K0=

=e0=

取：

S为4.5/2=2.25m、e取最大偏心距为1.0m，不考虑水平力等其他外力。

由公式可得K0为2.25，

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