I悬浇施工监控方案.docx
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I悬浇施工监控方案
申嘉湖高速公路嘉兴段J6合同
IK0+946.014I匝道桥
悬
浇
梁
施
工
监
控
方
案
中铁二十一局三公司J6合同项目部
二00六年十二月二十八日
第一节编制依据
①《公路桥涵设计通用规范》，JTGD60-2004
②《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,JTGD62-2004
③《公路工程质量检验评定标准》土建工程,JTGF80/1-2004
④《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；
⑤业主、监理及设计单位下发的有关技术资料。
第二节施工监控的目标和工作内容
一、施工监控的目标
①结构内力达到设计要求或满足规范要求；
②成桥后结构线形和顺（相邻节段高差≤2cm）；
③保证施工过程结构安全。
二、工作内容
①悬臂施工过程中主梁标高量测；
②悬臂施工过程中主梁浇筑立模标高确定；
③合龙后桥面铺装标高确定；
④施工过程中施工误差分析。
第三节 施工监控的目的、原理和方法
一、施工控制的目的
连续梁桥的理想几何线型与合理的内力状态不仅与设计有关，而且还依赖于科学合理的施工方法。
如何通过施工浇筑过程的控制以及主梁标高调整来获得预先设计的应力状态和几何线型，是连续梁桥施工中非常关键的问题。
尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况，但是由于施工中出现的诸多因素，事先难以精确估计，而且在实际施工过程中由于施工误差，会使实际结构与原设计不符。
所以在施工中对桥梁结构进行实时监测，并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要的。
已建成的桥梁中就出现过施工龙控制不好，造成桥梁内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况，影响了桥梁的使用。
根据以往连续梁桥施工及控制经验，估计在施工过程中影响桥梁结构内力和线形的因素主要有以下几方面：
混凝土弹性模量、桥梁施工临时荷载、挂篮定位及变形、日照影响、混凝土浇筑方量的控制、预应力束张拉、合龙时配重、体系转换、混凝土徐变等。
当上述因素与估计不符，而又不能及时识别引起控制目标偏离的真正原因时，必然导致在以后阶段施工中采用错误的纠偏措施，引起误差累积。
所以施工监测和控制是桥梁施工过程中不可缺少的工序。
二、施工控制的原理和方法
桥梁施工控制包括主动控制和被动控制，所谓主动控制，是在预先分析各种风险因素及其导致目标偏离的可能性和程度的基础上，拟定和采取有针对性地预防措施；所谓被动控制是一种面对未来的控制，通过对产生偏差原因的分析，研究制定纠偏措施，以使偏差得以纠正，工程实施恢复到原来的计划状态，或虽然不能恢复到计划状态但可以减少偏差的严重程度。
在现实的桥梁控制中，仅仅采取被动控制措施，出现偏差是不可避免的，而且偏差可能有累积效应，即虽然采取了纠偏措施，但偏差可能越来越大，从而难以实现预定的目标。
另一方面，主动控制的效果虽然比被动控制好，但仅仅采取主动控制措施却是不现实的，或者说是不可能的。
因为施工过程中有相当多的风险因素是不可预见的，或者无法定量的确认。
因此，对于桥梁施工控制来说，主动控制和被动控制两者缺一不可，必须紧密结合。
对于桥梁施工监控的具体实施来说，主动控制表现为施工程序的制定等。
为了避免误差的产生或者减小误差的影响程度，在制订方案时应充分考虑可能会出现的情况。
主动控制与被动控制
如对连续梁桥合龙影响较大的合龙过程及配重等，必须尽早确定；悬臂施工浇筑混凝土方量控制中，将容重计算值取为26.5kN/m3，就考虑了混凝土的超方；将混凝土弹性模量值增加10%也是根据经验，在考虑了普通钢筋影响的基础上得出的。
另外根据工期安排，尽早确定合龙日期，以便程序中可以考虑合龙温度的影响。
被动控制则表现为误差的修正，具体为一个施工量测判断修正预告施工的循环过程，为了能够控制桥梁的外型尺寸和内力，首先必须安排一些基本的和必要的量测项目，其内容包括主梁各施工工况的标高、结构温度场、气温以及对混凝土材料的一些常规试验。
在每一工况返回结构的量测数据之后，要对这些数据进行综合分析和判断，以了解已存在的误差，并同时进行误差原因分析。
在这一基础上，将产生误差的原因予以尽量消除，给出下一个工况的施工控制指令，在现场施工形成良性循环。
三、施工控制误差分析
误差分析是施工监控的难点，也是施工监控三大系统中相对较困难的部分，主要原因是测试数据较少而影响因素较多的矛盾引起的。
例如，引起主梁标高较低的因素较多，诸如混凝土超方、挂篮变形较大、预应力张拉力不够、临时荷载引起、日照影响等等，在诸多的因素中，仅仅通过标高测量或者应变测量是很难判断出原因的。
所以，如何保证结构安全、保证线形和顺是我们追求的目标，这就要求我们在监控过程中善于抓主要矛盾，忽略次要矛盾，满足设计要求。
我们以往桥梁的监控经验将是我们进行施工监控的宝贵财富。
下面将连续梁桥可能碰到的误差、误差的严重程度以及解决方法分析如下：
1、结构刚度误差
引起结构刚度误差的因素，一方面是混凝土弹性模量的改变，另一方面截面尺寸的变化，都对刚度有所影响。
对于对称悬臂施工的连续梁桥来说，如果整体刚度提高，虽然浇筑混凝土过程中主梁变形量会减少，但是，张拉预应力束过程中变形量也会减少。
所以，结构刚度误差对施工控制质量的危害不大。
2、浇筑混凝土误差
浇筑混凝土误差，即超方现象是浇筑混凝土过程中难以克服的误差，产生的原因有两方面。
一方面是浇筑混凝土时，由现场施工负责人估计顶、底板混凝土厚度而产生的误差，另一方面是由模板变形和混凝土容重变化而产生的误差。
混凝土超方对连续梁桥施工阶段的内力和线型影响较大，特别是两侧出现不平衡超方时，影响就更大。
当结构悬臂伸长时，危害急剧增加。
在施工过程中，通过改进施工方法减少误差的产生是很有必要的，也是可行的。
对悬臂施工的连续梁桥来说，由于两悬臂端对称荷载对结构的影响比单侧荷载要小的多，所以，施工中出现两侧不平衡荷载时，可以考虑在轻的一侧增加重量，只要保持平衡，影响不会太大。
3、桥面临时荷载影响
桥面临时荷载的影响类似于混凝土超方，既存在对称荷载，也存在单侧荷载。
桥面临时荷载可分为两类，第一类相对固定，如卷扬机、压浆机、施工简易房等；第二类比较随机，如桥面上堆放的钢筋、型钢、锚具等。
由于桥面荷载随机性较大，只能通过实地观察，估计桥面荷载的重量以及位置，在计算数据中考虑。
如果能准确估计第一类荷载的重量，并且随时记录第二类荷载堆放的时间和重量，是能够在计算中消除此类误差的。
由于临时荷载是随机的，如果把每一种荷载影响作为荷载工况输入跟踪计算，并不方便。
当结构处于悬臂状态时，桥面临时荷载的影响效果同浇筑混凝土的超方现象。
由于它是随机的，所以较难掌握。
在施工过程中，加强施工管理，除了必须的施工设备外，对于无用的设备及时清理，并且尽可能保持桥面荷载的平衡性。
4、挂篮及模板定位误差
由于挂篮是一个庞大的结构物，加上挂篮本身刚度的影响，实际施工时挂篮位置很难做到与设计一致。
挂篮模板定位包括外模板和内模板的定位，外模板决定了梁底标高，而内模板决定了桥面的标高。
挂篮定位是控制主梁标高最重要也是最直接的手段，定位时只要态度认真，并且挂篮在设计上是合理的，挂篮定位误差能够控制在允许范围以内。
由于在挂篮定位时其它工序仍在进行，所以挂篮定位必须考虑温度和临时荷载的影响。
5、挂篮变形误差
在浇筑混凝土过程中，挂篮会发生变形，这包括纵向变形和横向变形，也包括弹性变形和非弹性变形。
挂篮非弹性变形对施工控制质量有较大影响，因此挂篮预压消除非弹性变形至关重要。
6、温度影响
温度影响是施工控制中较难掌握的因素，这主要是因为温度始终变化无常，而且在同一时刻，结构各部分也存在温差。
所以，在结构计算中一般不把温度影响作为单独工况，而是将温度影响单独列出，作为修正。
温度测量也比较困难，一般情况下，只能测气温，而气温和结构温度是有很大差别的。
温度影响产生桥梁挠度变化有两种情况：
均匀温差、箱梁内外侧的相对温差。
温度变化虽然随时存在，但其对施工控制的危害主要表现在挂篮定位时，选择夜间或者早晨进行挂篮定位比较合适。
温度影响变化无常，每座桥都有各自特点，所以施工控制前必须加强观测，及时掌握规律，尽可能排除温度影响。
如果能掌握温度引起挠度的变化规律，可以将挂篮定位安排在任意的时间进行，对于加快施工进度是有好处的。
7、预应力束张拉力误差
预应力束张拉误差一方面由张拉千斤顶的油压表读数误差引起，另一方面由各种预应力损失引起。
预应力损失包括：
①管道摩阻力，②锚具损失，③温度损失，④钢丝松弛，⑤徐变损失。
悬浇阶段的预应力束是连续梁桥承受负弯矩的主要构件，如果预应力不足，会引起主梁混凝土开裂，严重的会引起结构的破坏。
消除预应力误差的方法，一方面加强张拉力的控制，严格标定千斤顶和油表，消除张拉误差；另一方面疏通管道，减少管道摩阻力。
8、施工方案变化
施工控制是个连续的过程，任何后期荷载的影响或者施工方案的改变都会影响桥梁的线形和内力，所以，当施工方案确定后，一般情况下，施工程序不再改变，如果要改变施工方案，则施工控制程序也将作相应调整。
施工方案的改变对施工控制影响比较大，它不但影响主梁的线型，同时对结构内力也有影响。
施工方案的改变主要是管理上的问题，必须加强施工上的管理，对施工中出现的问题要有预见性，施工控制小组也要对此提出方案，避免出现措手不及的情况。
施工方案临时改变的情况必须尽量避免。
四、立模标高的确定
对于连续梁桥施工监控来说，立模标高的确定是最为重要的工作，具体表现为悬臂施工过程中每施工一个节段，都必须确定该节段主梁的底模标高。
挂篮定位标高=设计标高+施工预抛高+运营预抛高+挂篮变形抛高
其中：
设计标高为设计图纸上提供的标高；
施工预抛高：
施工该节段后至成桥时，该节段发生的竖向变形值的负数；
运营预抛高：
成桥后，由于活载或者徐变作用，使该节段产生竖向变形值的负数；
挂篮变形抛高：
浇筑该节段混凝土，挂篮产生的竖向变形值的负数。
五、立模标高的现场修正
由于挂篮定位时，也存在不可预见的因素，通常由日照和临时荷载产生，使得定位值出现临时偏差，特别是悬臂较大时，偏差容易产生。
因此必须现场临时修正立模标高。
临时变形现场修正
临时变形的修正见上图，为了简化现场修正工作量，一般采用直线延伸法，即根据悬臂端往后两个节段的临时变形，判断悬臂端浇筑块的变化趋势。
如图正准备9号块的立模标高定位，先测量7、8号块的标高临时变形，根据公式计算10号块的标高修正值。
六、连续梁桥施工监控过程及施工工艺的要求
1、墩身及0#块施工
具体要求做到以下几点：
①0#块施工模板支架须有足够的刚度，浇筑混凝土前支架须进行1.2倍箱梁荷载的预压，防止浇筑过程中产生过大变形；
②根据计算及相应的预压结果，设置0#块主梁的预拱度。
2、施工挂篮
主梁悬臂施工离不开施工挂篮，挂篮性能的好坏直接关系到悬臂施工的质量，在悬臂施工前须进行下列准备工作：
①计算挂篮、模板、施工机具的重量及形心位置；
②进行理论验算；
③挂篮使用前须进行压载试验，提供弹性及非弹性变形；
④挂篮压载试验或浇筑2#块砼过程中进行挂篮应力和位移测试。
3、主梁悬臂施工
主梁悬臂施工是施工监控过程中工作量最大，也是时间最长的阶段，在这个过程中，在这个过程中，必须做到以下几点：
①挂篮移动到位、浇筑砼和张拉预应力束工况均须进行监控测试；
②每节段挂篮定位数据；
③挂篮定位须在早晚进行，以消除日照影响；
4、主梁合龙施工及桥面铺装
主梁合龙施工是施工监控过程中的关键阶段，在这个阶段必须做到以下几点：
①尽早确定合龙方案；
②计算合龙段配重重量；
③合龙过程中必须保证墩两侧重量的平衡；
④浇筑合龙混凝土观测标高的变化；
⑤合龙段混凝土的养护；
⑥主桥合龙后测量全桥梁顶标高以确定是否调整桥面的铺装标高。
第四节 施工监测概述
施工监测是施工监控中的一部分，所以施工监测是为施工控制服务的，所进行测试内容也是围绕施工控制进行的。
为了保证整个施工控制的顺利进行，需要进行如下测试内容：
一、主梁标高测试
对于连续梁桥施工监控来说，测试主梁控制断面的标高及其变化规律是一个重要内容，标高测试可采用水准仪读数法。
1、测点布置
根据连续梁桥悬浇施工的特点，每次浇筑一个节段梁，每个悬臂施工节段均为测试断面，考虑到箱梁可能发生扭转变形，每个断面布置2个测点。
2、测试手段
根据以往经验，80米跨径连续梁桥悬臂端的挠度大约在几公分至十几公分范围内，采用普通水准仪测量能够达到精度要求。
3、测试工况
每一节段施工，需测量下述三个工况：
a.挂篮移动到位后b.浇筑混凝土后c.预应力张拉后。
每次测量从悬臂端往墩中心方向的3个断面，如施工到第7节段梁时，须测量7、6、5号节段梁的标高。
4、测量精度
要求测量精度控制在3mm以内。
二、温度测试
桥梁结构处于一个变化的温度场中，理论上说由于温度变化，桥梁的截面应力和主梁标高每时每刻都在变化，这就给测量结果带来不确定的因素，要完全解决温度问题，有很大的难度。
根据以往经验，我们通过对气温的测量，推算结构温度的影响，也收到了较好的效果。
具体做法是在进行其它测试任务时，采用气温表测量箱内和箱外的温度，测量精度控制在0.5℃以内。
三、截面尺寸测量
根据误差分析的结论，混凝土超方对悬臂施工的连续梁桥来说，影响很大，必须尽可能地减小，因此超方的测量也是非常重要的。
除了标高数据能够反映超方的现象，对每一节段梁截面测量也是一个好方法。
具体做法是每浇筑一节段梁，在悬臂端进行截面尺寸测量，包括截面高度、顶板、底板和腹板的厚度等等，测量精度应控制在2mm以内
四、与监控有关的其它资料收集
桥面临时荷载的布置和浇筑混凝土方量的资料。
通过对桥面临时荷载和混凝土浇筑方量资料的收集，便于施工监控时作出正确的误差分析。
第五节施工管理网络与工序监控程序
一、组织管理结构
建立以项目经理为中心的管理网络，下设4个组：
技术组、测量组、工程组和安全组。
具体施工根据施工工序与工种分为六个班组，分别为：
钢筋班、模板班、挂篮移动班、支架班、混凝土班、张拉与压浆班。
具体的网络如下图：
施工管理网络图
项目经理：
余卫华
项目总工：
陈向军
测量组组长：
李俊
技术组组长：
赵勇
工程组组长：
姜新华
安全组组长；吕银存
钢筋班
模板班
挂篮移动班
支架班
混凝土
浇筑班
预应力筋张拉与压浆班
各个小组具体职责如下：
1.测量组
（1）挂篮推进就位好，测量底板；
（2）模板钢筋就位即浇筑前，测模板标高并与
（1）比较；
（3）节段混凝土浇筑结束后复测模板标高；
（4）在顶板上设沉降观测点，记录汇总数据；
（5）张拉、压浆后测沉降观测点；
（6）数据记录，与设计单位提供的理论数据比较，确定下一节段标高值。
2.工程组
（1）对模板、钢筋就位验收；
（2）对波纹管安装严格监控，防止漏浆造成波纹管堵塞；
（3）在混凝土浇筑过程中，严格监控锚固齿板，张拉端混凝土的振捣，确保密实；
（4）监控张拉过程（按设计图纸要求顺序张拉）。
3.安全组
（1）挂篮推进、就位安装全过程监控；
（2）支架搭设专项方案检查预防。
4.技术组
（1）定期组织专题会；
（2）收集现场实测数据，及时与设计单位提供的理论数据作比较分析，最后确定节段标高数值；
（3）如有特殊情况，调整方案，技术问题的处理、与各方沟通与协调。
二、工序监控程序
1.测量与标高控制管理程序
以上几个阶段测量数据经测量组组长确认移交给技术组，技术组根据设计单位提供的节段标高控制理论值比较，并确定下一节段标高标高值，由技术组组长签字确认后交给班组予以实施。
测量监控管理程序表格详见下表。
测量监控管理程序表
箱梁节段各阶段各控制点标高实测值表
测点
节段
A
B
C
D
E
F
G
H
I
设计标高
底板立模标高
浇筑前标高
浇筑后标高
张拉后标高
测量：
复核（测量组组长）：
日期：
日期：
下一节段立模标高值：
确认（技术组组长）：
日期：
核定（项目经理）：
日期：
说明：
A～I为箱梁节段上的观测点位编号。
2.混凝土浇筑
本工程测量、钢筋及预埋件及模板等工序已完成并检查合格；施工机械已检查合格，施工人员已到位，混凝土来源已落实，可以浇筑。
3.预应力张拉
本工程混凝土强度已经满足设计要求，且张拉设备已经就位，具备张拉条件，可以张拉。
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