京沪高铁系杆拱施工方案Word文件下载.docx
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350km/h
4
线路情况
双线，曲线无渣，间距5.0m
5
轨道形式
采取与桥梁所处线段相同的轨道形式
6
系梁
整体箱型梁、单箱三室
7
环境类型
碳化环境
8
环境作用等级
T2级
9
设计使用年限
100年
10
地震动峰值加速度
Ag=0.1g
11
桥梁全宽17.1m，挡碴墙内侧宽9.4m，人行道内侧宽13.2m
2.2自然地理特征
本管段线路主要通过长江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，软土强度低、压缩性高，地基需加固处理。
此桥位地质情况柱状图如下：
图2-1跨曹安公路桥址地质情况柱状图
2.2.1水文特征
长江三角洲平原区，沿线主要河流有蕴藻浜河。
上海地区的河流为三角洲水网化河流。
长江以南地区的水文主要特征：
由于地表水丰富，各主要河流均常年有水。
河流受季节影响明显，雨季水量较丰沛，河流靠大气降水补给，部分河流接受生活用水和工业废水的排放，排泄方式以迳流、蒸发为主。
沿线地下水类型有孔隙潜水、基岩裂隙水。
地下水位埋深一般在0.4～5.0m，局部埋深大于10m，大气降水为地下水的主要补给来源。
根据对本段主要河流地表水及地下水的水质分析，其水质对混凝土无侵蚀性。
2.2.2沿线气象条件
本管段属亚热带海洋性季风气候，全年寒暑变化明显，四季分明，温和湿润。
在十月之后受强冷空气南下影响伴有大风、雨雪及霜冻。
夏季太平洋热带风暴在沿海登陆，受其影响，常有大风暴雨。
年平均降雨量约在1400mm左右,60%降雨主要集中在6～8月份，雨日有110～130天左右。
全年无霜期230天，气温1月最冷，月平均0.4°
C～4.9°
C，7月份最高，极端最高气温为40℃，月平均气温25.6°
C～33.2°
C，年平均气温在11～16℃。
全年以东南风居多，西北及东北风属次，西南风最少，最大风力可达12级，最大风速：
上海34.7m/s。
沿线土壤最大冻结深度0.3m以下。
2.3工程特点
2.3.1结构特点
本桥结构型式为1-96米系杆拱桥，基础为钻孔灌注群桩基础，双层承台，T形桥墩，系梁采用整体箱型梁布置，单箱三室预应力混凝土箱型截面，梁体全长100m，计算跨径为96m，矢跨比f/L=1/5，拱肋平面内矢高19.2m，拱肋采用悬链线线型。
拱肋混凝土采用顶升法对称泵送无收缩混凝土进行灌筑。
桥型立面布置图如下：
图2-2桥型立面图
（1）拱肋
拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高度3m，沿程等高布置，钢管直径为1m，由厚度为16mm的钢板卷制而成，两钢管之间用腹板连接，每隔一段距离在两腹板中焊接拉筋。
（2）系梁
系梁采用整体箱型梁布置，单箱三室预应力混凝土箱型截面，梁宽17.1m，梁高2.5m，顶板厚30cm，底板厚30cm，边腹板厚35cm，中腹板厚度为30cm，系梁纵向两端8m范围布置为实体混凝土。
系梁纵向设68束12-7φ5预应力筋，横向在底板上设3-7φ5横向预应力筋，横隔板上设3束9-7φ5预应力筋。
系梁两端底板上设进人孔，每个箱室均设检查孔，底板上设截水槽、泄水孔、边腹板与中腹板上设通气孔。
图2-3系梁横截面图
（3）拱脚
拱脚顺桥向8米范围内设成实体段，横桥向宽度17.1米，截面渐变处设倒角或过渡段，实体段内设12-7φ5横向预应力筋，分上下两排布置分批张拉完成；
拱脚混凝土分两次浇筑，在现浇混凝土前应将拱肋钢管、加劲钢材等安放到位，二期恒载施工完成后浇筑第二次混凝土（也可在系杆安装完成后进行二次混凝土浇筑）。
（4）吊杆及横撑
钢管拱为平行拱肋，两拱肋之间共设5处钢结构横撑，拱顶处设一字横撑并用斜杆相连，其余四道均为K型横撑。
吊杆采用斜形尼尔森体系布置,锚固于箱梁边腹板，吊杆间距8米。
图2-4桥型侧面布置图
2.3.2现场施工条件特点
（1）本桥地处上海嘉定区曹安公路（312国道），车流量极大，高峰时期达到2500辆/小时，给系梁支架搭设及拱肋安装等施工带来安全隐患，交通组织困难；
（2）曹安公路地面距拱顶直线距离约32m，安装难度很大；
（3）曹安公路两侧厂房密集，施工场地受限，各种机械、材料运输困难；
（4）公路两侧管线密集，施工中需加以保护。
第三章施工组织设计综述
3.1人员组织安排
为了保证跨曹安公路96m系杆拱施工的顺利进行，项目部成立了以各部门负责人为主要成员的施工控制小组，分别从技术方案、施工、测控、质量、设备、物资、安全等方面进行保证。
（1）经理部管理层设六个部门，即工程部、安质部、财务部、物设部、计合部、综合办公室。
（2）作业工区经理部管理层与作业层具体组织关系见下图。
图3-1组织机构图
3.2设备组织安排
为满足96m系杆拱桥的施工需要，保证施工作业顺利进行，我部根据施工计划，合理配备施工设备进场，拟投入施工的主要设备见下表：
表3-1主要设备表
序号
设备名称
型号
数量
用途
履带吊
50T
起重
汽车吊
25T
塔吊
7030
砼运输车
6-8m3
砼运输
汽车泵
/
砼浇筑
发电机
供电
箱变
电焊机
焊接
张拉机具
张拉预应力束
千斤顶
50t
20t
12
10t
13
运输车
交通运输
14
全站仪
测控
15
水准仪
16
压浆泵
压浆
17
真空泵
18
砂浆搅拌机
3.3物资组织安排
根据《北京至上海高速铁路96m下承式钢管混凝土系杆拱桥》京沪高徐沪施图（桥参）-05及总体施工设计的要求，跨曹安公路96m系杆拱施工所需的主要材料见下表。
表3-2主要工程数量表
部位名称
单位
数量
C50砼
m³
1989.9
HRB335钢筋
kg
230901.4
Q235钢筋
12900
拱肋
C55无收缩砼
430.2
Q345qD钢材
211961.1
Q235钢材
13572.4
1465
拱脚
C50砼（系梁以上部分）
151.2
27781
26401
22060
吊杆
5556.6
25495
6680
14.2
3.4施工进度计划
跨曹安公路系杆拱桥现场条件复杂，施工难度大，42#墩和43#墩地下均有多条光缆，地上有通讯线路及高压线，施工前必须将各种管线改线方能施工，同时曹安公路尚处于加宽阶段，施工相互干扰，因此各种外部环境制约着本桥的总体工期。
表3-3跨曹安公路系杆拱桥计划进度表
施工内容
持续时间
开始时间
结束时间
桩基施工
99
2008-8-16
2008-11-22
承台施工
56
2008-10-30
2008-12-25
墩身施工
40
2008-12-4
2009-1-13
支架施工
34
2008-12-20
2009-1-22
系梁施工
38
2009-1-23
2009-3-1
拱肋施工
83
2009-3-2
2009-5-23
吊杆安装
2009-5-17
2009-5-26
吊扞张拉
2
2009-5-27
2009-5-28
拆除系梁下支架
30
2009-6-15
桥面及附属工程
20
2009-5-29
2009-6-17
吊杆调整
2009-6-18
2009-6-20
拱脚二次砼
2009-6-21
2009-6-22
钢管外表面涂装
2009-6-23
2009-6-27
详细计划横道图见附表：
《京沪高铁跨曹安公路96m系杆拱桥施工计划》。
第四章系梁支架设计与施工
4.1系梁支架总体设计
4.1.1支架总体设计
图4-1系梁支架平、立面总体布置图
系梁支架采用钢立柱临时支墩形式，靠近承台的两排刚立柱直接支撑在承台上，其它基础采用钢筋混凝土条形基础，基础宽度以不超出车道分隔带宽度控制。
钢立柱采用φ630×
10mm的Q235螺旋钢管作为主支撑体系，钢立柱横桥向布置与曹安公路下混凝土基础相对应，纵桥向14排，横桥向分4-7排不等,共计85根钢立柱。
钢立柱支架设置槽钢平联以增加整体稳定性，支架平联腹杆采用[20，支架平联弦杆采用[32；
平联剪刀撑与钢管立柱进行现场焊接。
横桥向通长布置HW400×
400×
13×
21型钢（Q345）作为桩顶主梁，其上设置贝雷片作为纵向承重梁，贝雷梁采用标准国产3000mm×
1500mm工具式贝雷片，单片长3m，高1.5m。
贝雷的上下弦全部设置加强弦杆。
两贝雷梁横向用90花架连接，横桥向贝雷片连接成整体，使每排贝雷片受力较为均衡。
贝雷梁上横桥向布设间距0.75m的工20a型钢（单根长度21m），通长布置作为横向分配梁，上层为横桥向间距0.3m的10×
10cm的方木组成底板下背肋，方木上铺设15mm的高强度竹胶板作为底模。
系梁支架各部位的详细布置详见《96m系杆拱系梁施工支架设计图》。
4.1.2支架结构介绍
系梁支架系统主要分为三个部分：
基础结构、钢管支架结构、支架上部结构。
（1）基础结构
图4-2跨曹安公路系杆拱桥基础平面布置图
曹安公路96m系杆拱支架共有10排钢筋混凝土条型基础，其中路界范围以内有3排坐落在中央分隔带内，有2排分布在非机动车道挡土墙处，另有5排在路界范围以外。
各类基础具体处理方式如下：
1）分布非机动车道挡土墙处的2排条形基础由于直接落在混凝土路面上，基础承载力满足要求，无需处理。
条形基础截面形式同路界范围外相同。
待全桥完工支架拆除后需移除条形基础，对路面作恢复原样处理（此处基础断面形式如下图所示）；
2）分布在中央分隔带内的3排条形基础，对分隔带内的浮土铲除，然后作压实处理后直接浇筑条形基础，基础断面呈矩形，高度为60cm，宽度在不小于1m的基础上以中分带宽度为控制基准，以免破坏曹安公路路面。
待全桥完工支架拆除后需移除分隔带内的条形基础，然后填土恢复原样（此处基础断面形式如下图所示）；
3）对于分布在曹安公路路界以外的5排基础均需插打松木桩进行处理。
松木桩呈梅花型布置，单根木桩直径15-20cm，单根长度2m，木桩中心间距0.3m。
松木桩插打完毕后，在桩顶面铺设60cm厚块石和20cm厚碎石，加以夯实，然后在上面立模浇筑钢筋混凝土条形基础。
图4-3松木桩平面和立面布置图（路界范围外）
图4-4钢筋混凝土条形基础断面图（路界范围外）
钢筋砼条形基础设置预埋钢板采用加劲板与系梁支架φ630×
10mm钢管焊接。
预埋钢板和锚筋采用双面焊，在后场加工成型，现场预埋安装。
图4-5钢管桩与条形基础连接示意图
4）条形基础模板
支架条形基础模板构造：
面板采用15mm厚竹胶板，背肋采用竖向10cm×
10cm方木，间距0.4m；
围檩采用φ48δ3.5钢管通过φ16钢筋对拉，上下两道间距0.5m。
条形基础模板示意图如下所示：
图4-6条形基础模板示意图
（2）钢管支架结构
钢管立柱采用φ630δ＝10mm钢管；
支架横向平联腹杆采用[20型钢，支架平联弦杆采用[32型钢；
图4-7系梁支架断面图
图4-8系梁支架平联示意图
桩顶牛腿采用δ＝14mm钢板，牛腿通过焊接与钢立柱相连，牛腿的腹板和翼缘板与钢管桩的焊缝均为双面焊。
在桩顶牛腿下方设置千斤顶牛腿，用于支架的卸落，千斤顶牛腿采用HW300×
300型钢，通过焊接与钢立柱相连，焊缝均为双面焊。
其结构形式如图：
图4-9牛腿结构图
（3）系梁上部支撑
系梁支架上部构造主要指的是现浇系梁模板的支撑系统，由横梁、贝雷纵梁和分配梁组成。
①桩顶主梁
桩顶主梁采用HW400×
21型钢（Q345），长度分24m、18m、14m三种，布置于钢立柱牛腿上，在牛腿支撑位置两侧均采用δ＝12mm钢板进行加强。
图4-10HW400×
400主梁加强图
②贝雷纵梁
纵向主梁采用贝雷梁，横桥向采用90花架连接。
贝雷梁根据受力计算均需采用标准加强弦杆加强，在钢管桩顶位置需设加强竖杆，加强竖杆采用双肢[10型钢。
图4-11贝雷梁加强弦杆和加强竖杆图
③分配梁
分配梁选用I20a型钢，长度为21m，纵桥向布置间距为0.75m，均布置在贝雷梁节点位置。
图4-12分配梁布置示意图
4.2系梁支架的搭设工艺
4.2.1支架安装
（1）路界范围以外支架搭设
根据支架总体设计，共有5排条形基础布设在路界范围以外。
①基础施工
由于此处天然地基承载力不足，在条形基础施工前先对原地基进行处理，处理方式采用先反挖至设计标高，再插打木桩。
木桩采用直径15-20cm，长度为2m的松木，间距30cm，呈梅花形布置。
木桩可采用挖机插打。
插打时需对桩头进行加固，以免破坏木桩桩头。
为确保打设精度，可通过安装导向装置进行定位。
木桩插打完毕后，在桩顶铺设60cm块石和20cm碎石压实，然后在其上立模、绑扎钢筋、浇筑钢筋混凝土条形基础。
在钢筋绑扎时注意按照支架设计图纸预埋钢板（δ＝14mm，截面尺寸为1000mm×
1000mm）和锚筋（Q235型φ20圆钢）。
图4-13条形基础预埋件布置图
②钢管支架施工
a、起重设备选择
钢管支架施工采用塔吊配合汽车吊作为施工主要起重设备。
可在曹安公路路南、路北各布置一台塔吊作为系杆拱施工吊装设备，塔吊吊装高度不小于40.0m，吊装半径60m，吊装重量2吨。
图4-14塔吊平面布置图
b、支架钢构件加工
支架各构件均在后场加工好后直接运输到现场使用。
c、钢构件现场安装
支架墩身由φ630×
10mm钢管立柱、[20支架平联腹杆、[32支架平联弦杆组成。
立柱、平联钢管立柱连接均为现场焊接，其焊接质量等级为三级。
表4-1三级焊缝验收标准
验收类型
允许偏差（mm）
备注
焊缝外观质量标准
未焊满（指不足设计要求）
≤0.2+0.04t,且≤2.0
t为连接处较薄的板厚
根部收缩
每100.0焊缝内缺陷总长≤25.0
咬边
弧坑裂纹
长度不限
电弧擦伤
≤0.1t且≤1.0,长度不限
允许存在个别长度≤5.0的弧坑裂纹
允许存在个别电弧擦伤
接头不良
缺口深度0.1t,且≤1.0
每1000.0焊缝不应超过1处
表面夹渣
深≤0.2t长≤0.5t,且≤2.0
表面气孔
每50.0焊缝长度内允许直径≤0.4t,且≤3.0的气孔2个，孔距≥6倍孔径
对接焊缝及完全熔透组合焊缝尺寸
对接焊缝余高C
B<
20:
0-4.0，B≥20:
0-5.0
t为连接处较薄的板厚
对接焊错边d
d<
0.15t,且≤3.0
部分焊透组合焊缝和角焊缝外形尺寸
焊脚尺寸
≤6:
0-1.5，>
6:
0-3.0
1、>
80.mm的角焊缝其局部焊脚尺寸允许低于设计要求值1.0mm，但总长度不得超过焊缝长度10%;
2、焊接H形梁腹板与翼缘板的焊缝两端在其两倍翼缘板宽度范围内，焊缝的焊脚尺寸不得低于设计值。
角焊缝余高C
注：
检查数量：
每批同类构件抽查10%，且不应少于3件；
被抽查构件中，每一类型焊缝按条数抽查5%，且不应少于1条；
每条检查1条，总抽查数不应少于10条。
检验方法：
观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查。
支架墩身钢构件在后场加工制作，由平板车运转至施工现场，用塔吊进行吊装。
③支架上部结构安装
ⅰ、牛腿作为整个支架上部结构的承重梁，在安装时需确保牛腿的安装精度，牛腿与钢立柱之间采用加劲板焊接。
ⅱ、牛腿安装完成后，利用塔吊将HW400×
400主梁吊装搁置在牛腿上；
ⅲ、贝雷梁、加强弦杆和加强竖杆按照12m长度在地上拼装好，根据支架总体设计，利用90花架将横桥向贝雷梁（两榀/三榀）连成整体。
然后利用塔吊按设计位置从横桥向中间向两侧安装。
ⅳ、贝雷梁施工完成后，在贝雷梁上根据箱梁图纸，放出系梁横隔板位置，然后根据设计间距铺设分配梁。
（2）非机动车道外侧支架安装
根据支架总体设计，非机动车道外侧共有2排基础，非机动车道外侧支架上部构造与曹安公路路界范围以外支架上部构造类似，不同的是非机动车道外侧基础布设在混凝土路面上，不需对地基进行处理，可直接在混凝土路面上浇筑混凝土条形基础，钢筋绑扎时注意预埋锚筋和钢板。
需注意在条形基础和路面之间铺设一层油毡布。
图4-15人行道内道路封闭支架搭设示意图
（3）行车道内支架安装
根据支架总体设计，在曹安公路行车道内共布设有3排基础，基础长23.2m，高0.6m，基础宽度根据中分带宽度控制（不小于1m）。
除去中分带内的浮土后作压实处理，然后立模浇筑混凝土条形基础，行车道内支架上部构造与曹安公路路界范围以外支架上部构造类似，在此不作详述。
图4-161、4号行车道内道路封闭支架搭设示意图
图4-172、3号行车道内行车道内道路封闭支架搭设示意图
注意：
当行车道上方的支架搭设完成后，在支架钢立柱牛腿上搭设I28型钢，于I28型钢上平铺15mm厚高强度竹胶板作为防坠板，防止施工时钢筋等物体坠落对曹安公路的行人和行车造成伤害。
同时在工20a分配次梁端部焊接扣件钢管（竖杆长3m，横杆步距100cm），在支架两侧形成两道护栏，外部挂密目网，形成一个封闭的整体，保证施工人员和曹安公路行车行人的安全。
图4-18安全护栏示意图
（4）承台范围内支架搭设
根据支架总体设计，系杆拱主42#墩和主43#墩各有2排钢管支架布设在承台范围以内。
在承台施工时注意预埋钢板（δ＝12mm，截面尺寸为1000mm×
1000mm）和锚筋（Q235型φ20圆钢），共计28处。
详细尺寸及位置见《96m系杆拱系梁施工支架设计图》。
在搭设钢管支架时钢管与预埋钢板通过加劲板焊接。
（5）支架安装完成
图4-19支架搭设完毕后交通组织示意图
全部支架安装完成后，于支架上及支架外设置预先准备好的各种警示标志、标牌以及警示灯、雾灯等设施。
并派专人在支架下及两侧看管及协助车辆通行。
4.2.2支架预压
系梁支架搭设完毕后对支架进行分段预压处理（分段长度同系梁混凝土浇筑分段保持一致），以消除支架和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响，同时取得支架弹性变形的实际数值，作为梁体立模的预拱值数据设置的参考。
其预压重量采用恒载的1.2倍，需考虑拱肋钢管及系梁上支架重量。
图4-20系梁支架预压分段长度
支架预压在底模拼装完成后钢筋绑扎前进行。
预压方法依据系梁砼重量分布情况，根据现场施工条件，支架预压采用砂袋，砂袋搬运简便、灵活且不需大型的起重设备，便于施工。
预压加载顺序：
分三级加载，第一、二次分别加载总重的25%，第二次加载总重的25%，第三次加载总重的50%。
支架承受的系梁重量按系梁全断面一次性浇筑来考虑，即混凝土在凝固前处于塑性状态时，其内部不能进行内力的分布和传递，系梁任何部位的混凝土重量均垂直作用于其下面的支架上。
故布设砂袋时，布设的砂袋重量比按系梁横断面质量的分布比进行布设，顺桥向系梁断面渐变处及横断面上顶板和底板高度变化处，砂袋数量在现场做相应调整，砂袋重量按现场试验确定，砂袋在下雨天需用彩条布遮盖，防止雨水渗入砂袋，增加砂袋重量。
（1）加载
预压采用砂袋，预压范围为系梁全宽部分，预压重量采用恒载的1.2倍。
铺设完纵向方木和底部模板后,即可采用吊车吊放砂袋对支架进行预压。
其横断面上尽可能模拟砼梁的荷载分布。
按荷载总重的0→25%→50%→100%→50%→25%→0进行加载及卸载，并测得各级荷载下的观测点变形值。
预压时各点压重要均匀对称，防止出现反常情况。
系梁8m实体段和中间段布置图如下：
图4-21系梁8m实体段预压加载示意图
图4-22系梁中间段预压加载示意图
（2）预压观测
支架搭设完毕预压前，每跨支架分别选取5个断面（两端钢管桩顶处、1/4跨径处、跨中处），每个断面7个点，共计35个观测点，在底模上钉上铁钉，对支架进行高程的观测。
采用水准仪进行沉降观测，布设好观测点后，加载前测定出其标高。
第一次加载后，每2个小时观测一次，连续两次观测沉降量不超过3mm，且沉降量为零时，进行第二次加载，按此步骤，直至第三次加载完毕。
第三次加载沉降稳定后，直至最后三天的
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