大平羌沟大桥连续刚构悬臂段冬季施工专项方案.docx
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大平羌沟大桥连续刚构悬臂段冬季施工专项方案
中铁二局兰新LXS-8标第二双线项目经理部
大平羌沟大桥连续刚构悬臂段冬季施工专项方案
编制：
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中铁二局兰新第二双线项目经理部
二〇一二年五月
大平羌沟大桥连续刚构悬臂段冬季施工专项方案
1编制依据
1国家有关政策、法规和条例、规定。
⑵《铁路桥涵施工技术规范》、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》，《铁路工程施工安全技术规程》，《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》，《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》，《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》等。
⑶《大平羌沟大桥施工图》及现场施工技术要求。
⑷甘青公司、设计院、张掖指挥部现场指导意见。
⑸建筑施工技术系列手册——冬期施工手册。
2工程概况
大平羌沟大桥中心里程:
DK349+513，为60+100×2+60m预应力混凝土连续梁刚构桥，全长320m。
狼牙沟大桥中心里程DK354+924，为40+64×3+40m预应力混凝土连续梁，全长272m。
该桥1#、3#墩0#块施工已完成。
3地理气候特征
根据甘肃民乐县气象站多年资料显示：
历年平均气温4.8℃，极端最高气温35℃，极端最低气温－31.5℃，最冷月平均气温-10.3℃；历年平均降水量381.2mm，年最大降雨量530.7mm；年均蒸发量为1623mm，土壤最大冻结深度184cm。
根据山丹军马场二场气象站历年气象信息及地域高差推算和实地调查了解，军马场地区平均气温低于5℃的起止时间为每年的9月15日至翌年的5月15日,总计243天。
大平羌沟内工点所处海拔较军马场其它地区海拔高3300m左右，气温较其它地区略低2～6℃。
军马2场2010-2011年气象台历史气象信息
工程项目
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
平均气温（℃）
8.7
1.0
-4.1
-16.8
-13
-11.7
-14.2
-4.4
4.2
12.3
11.1
10.9
极端最低气温（℃）
-0.8
-13.4
-15.5
-30.7
-27.3
-25.4
-29.3
-16.4
-10.4
4.4
6.7
-0.5
极端最高气温（℃）
18.2
15.5
7.3
-2.8
1.4
2.0
0.9
7.6
18.7
28.9
28.8
22.3
平均相对湿度（％）
73
64
47
41
44
52
47
47
40
50
63
56
最大风速为18m/s。
4冬季施工方案
大平羌沟大桥环境恶劣，位于高原、高寒、风大地段，2010-2011年气象统计，大平羌沟大桥所处地理位置常年平均气温低于5℃。
根据甘青公司、设计院及张掖指挥部现场指导意见，为保证大平羌沟大桥连续刚构悬灌段砼施工质量，全年采用冬季施工措施。
4.1保温篷设计
采用保温篷布将悬灌段全封闭，为便于人员进出及材料搬运，在保温篷顶上、挂篮立柱位置设置活动门帘。
为防止焊渣等灼伤保温篷布和防火，在保温篷布上铺1.2mm铁皮。
挂篮底栏沿底模纵梁下缘进行包封，于安装底模前将蒸汽养护管先行设置（与底栏纵梁平行），然后用保温篷包封，保温篷布骨架为纵向设置Φ25钢筋骨架，间距15cm，横向采用3根12#槽钢作肋，最后再安装底模。
两侧可与当前外模整体封闭，采用12#槽钢从翼缘模板外侧与底栏最外侧纵梁相连作肋，再用Ф10钢筋，间距15cm×15cm网格与肋相连，其外挂1.2mm铁皮+防水篷布，在现底栏上（外侧）铺设5cm厚跳板（形成与外模可同时运行的独立封闭体，封闭体内人员进行相应的工序操作。
前端从挂篮纵梁端头采用12#槽钢与下前横梁联系作肋，横向用Ф10钢筋，间距15cm×15cm网格与肋相连，再与其外挂1.2mm铁皮+防水篷布封闭。
桥面封闭，翼缘（两侧）由翼缘桁架采用防水篷布进行封闭，挂篮两纵梁间设置为推拉门形式以方便施工，采用两根12#槽钢作推拉滑轨，将其焊接于挂篮两立柱间，推拉门可采用彩钢瓦制作。
保温篷设计横、纵向示意图如下：
为确保防水篷布骨架刚度，经检算12#槽钢间距1m时能满足承受9级风力，具体检算资料如下：
风荷载的标准值Wk=1.237KN/m2，具体计算过程见4.2.1节中挂篮走行工况横向倾覆稳定性检算。
12#槽钢最大跨度5.5m，间距按照1m设置，则
Mmax=
=1.237×5.5^2/4=9.353KN.m
σ=
=9353×1000/（62.1×1000）=151＜[σ]=170
4.2挂篮防风稳定计算及相关措施
4.2.1挂篮走行工况横向倾覆稳定性检算
挂蓝在施工状态时后锚梁、纵梁等各部位均处于锚固状态。
因此这种状态不存在强风作用的倾覆稳定问题。
移动走行时在挂篮尾端加装有倒链和Φ20钢丝绳作为揽风制动和防溜滑安全保证措施。
因此不存在倾覆稳定性问题。
因此仅需要检算挂蓝走行工况整机横向倾覆的稳定性。
由于横移速度较慢，故不考虑设备自身惯性力作用；只考虑横桥向风荷载对挂篮上部结构的荷载。
挂篮保温结构按照全围护结构计算风荷载标准值。
式中
——风荷载标准值（KN/m2）；
——高度
处的阵风系数、取1.52；
——局部风压体型系数、取1.3。
——风压高度化系数、按照90米取1.95；
——基本风压（KN/m2），按照以下选取：
张掖市：
n=10年一遇的基本风压标准值取W0=0.30KN/M2
若按照9级大风，按照《风级、风速和征象对照表》，最大风速已经超过24.4m/s。
基本风压270.4-372.1N/M2，取平均值321.3N/M2（0.3213KN/M2）；
计算风荷载的标准值：
根据挂蓝保暖措施设置的结构特点，底模平台和内外模板等下部结构与上部三角结构处于吊挂关系，不存在倾覆问题。
考虑上部三脚架的倾覆稳定即可。
上部结构及保暖结构按照最大迎风面积：
A≤25m2
计算模型如下图：
倾覆力矩为风荷载近似为作用于上部结构中心位置：
K倾=3.66/2×P=1.83X30.9=56.5KN.m=5.65t.m
稳定力矩为挂篮上部三角架结构自重产生的力矩：
K稳=17.8t×3.08m=54.8t.m
稳定系数K=54.8/5.65=9.7＞1.5（满足要求）。
4.2.2挂篮作业防风专项措施
⑴成立专职机构由专职人员及时收听、收看气象机构或媒体发布的气象灾害预警信息，根据天气变化及时做好高敦防强风准备工作；
⑵确定防强风预案处置期间工作人员名单及责任人，相关人员应保持联络，确保及时互通信息；
⑶提前备好足够数量的雨衣、头盔、绳索、应急照明等紧急用具以备随时使用。
⑷挂篮设计时考虑了在90米的高空，强风、严寒以及梁面纵坡（0.2%）的环境下作业的措施：
在走行轨道前部设置有溜滑限位块，安装完成使用前应在挂篮尾端加倒链和Φ20钢丝绳作为揽风制动和防溜滑安全保证（参见大平羌100米挂蓝作业指导书）；
⑸为了增大三角挂篮的抗风能力，设计之初在主行的纵梁上加设了锚固措施，增大了锚固力度；
⑹注意梁上施工机具的布置，做到荷载平衡施工，以减少全桥附加弯矩对桥梁结构抗风能力的影响。
4.3悬灌段冬季施工措施
4.3.1锅炉选择
⑴保温棚采暖耗热量计算
Q=q*a*V=（M*K*⊿t）*a*V
式中:
Q----暖棚采暖耗热量（W）
q----暖棚单位体积耗热量（W/m3）
V----暖棚体积（m3）
M----暖棚的表面系数,即暖棚冷却面与暖棚体积之比（m2/m3）
K----室内外空气温度差（tn-tm）（0C）
当风速﹤5m/s时,a=1.25～1.50
当风速﹥5m/s时,a=1.50～2.00
计算
（1）：
V=（14*6*1底板+5*6*2.5*2两侧+14*5*1.8顶板+14*5*4）=640m3
M=（5*6*2（两侧）+14*6（底板）+14*6（顶板）+14*5（前端））/640=298/640=0.5
K=tn-tm（设棚外温度-200C，棚内温度50C）=15
a=2.0
q=（M*K*⊿t）=0.5*15=7.5W/m3
Q=7.5*2.0*640m3=9600W（此为悬浇一端，两端则为：
19200W
Q=19200W=19200（J/s）*3600s/1000=69120（KJ/H）
⑵耗热量换算成蒸气量
D=Q/ρ
式中:
D----蒸气量（KG/H）
Q----耗热量
ρ----介质在某压力下的汽化热（KJ/KG），一般对低压蒸汽可取ρ=210KJ/KG（相当于500KCAL/KG）。
蒸气量D=Q/ρ=69120（KJ/H）/210KJ/KG=330KG/H
锅炉额定压力取：
0.4Mpa，350KG/H功率。
梁部悬灌段保温每个墩设置0.35t煤锅炉一台，总共合计设置3台，每台向一个墩上两个挂篮供蒸汽。
锅炉于混凝土浇筑前2小时对底板、两侧模板进行预热，混凝土浇筑完成后同时对箱梁顶板、前端及箱室内进行养护保温，至混凝土强度达到设计要求止。
4.3.2锅炉及管道布设
⑴锅炉设置于0#梁段中部，采用螺栓将其锚固于桥面，锅炉底座必须设置相应钢板，防止损坏桥面混凝土，锅炉灰用相应的容器装置后，由塔吊吊于桥下倒弃，烟囱高宜5米内并设置相应的接线锚固，因烟囱高度不够而燃烧不足，可设置相应的鼓风机解决。
每个墩上锅炉具体布置如下图：
锅炉具体布置图
⑵蒸汽管路设置
蒸汽主管采用Ф80mm无缝钢管，用Ф80mm变Ф40mm三通将蒸汽分管路向两侧悬灌段布置。
无缝钢管外裹石棉，防止热量损失。
①蒸汽主管设置：
采用Ф80钢管作为蒸汽主管，由锅炉蒸汽出口设置，于0#梁段中央泄水管下置于箱梁底板，再沿桥梁中线纵向向两端延伸到相应工作面。
②烝汽养护分区：
翼缘板下（箱梁外侧）、底板区域、箱梁前端及箱室内，共4个区域。
③区域蒸汽管路设置
a、底板区域：
由梁中心处的主蒸汽养护管于底板模纵梁下缘处，用Ф80变Ф40三通将蒸汽分管路向两侧布置，Ф40分管路横向端点为翼缘模板外侧，于底栏纵梁处（与纵梁平行）再设置Ф40或Ф20养护支管，于支管中上设置蒸汽出孔。
b、翼缘板下（箱梁外侧）区域：
底板处横向蒸汽分管端头沿翼缘模板外缘向上设置养护支管，并与支管设置蒸汽出孔。
c、箱梁前端及箱室内：
可直接从箱室内主管设置蒸汽出孔。
d、顶板区域：
为不影响其他工序作业，可将养护支管分别设置于挂篮纵梁及两侧（详见布置图）可直接由主管接三通至养护支管。
为减少能量损失，蒸汽养护管路应采用保温棉进行包裹，且保温篷布全密闭。
箱室内蒸汽主管延伸，主要是从既有梁段向待浇梁段延伸，为节约钢管，此段延伸可采用弹簧软管，待可接相应整条钢管时，再用相应的钢管延伸。
桥面蒸汽养护也可单独从锅炉接管至相应的养护支管。
4.3.3加强保温措施
分别于翼缘板下（箱梁外侧）、箱室内、桥面设置15kw热风机，以确保混凝土施工区域环境温度达到规范要求的50C以上。
其具体设置：
⑴翼缘板下（箱梁外侧）各侧设置2台15kw热风机，主要是对外模进行加温，以满足混凝土浇筑的需要。
⑵箱室内，设置1台15kw热风机，于钢筋施工完成后，于浇混凝土前开始，到混凝土水化热开始后结束（混凝土浇筑10小时后）。
⑶分别于桥面设置1台15kw热风机，于浇混凝土前开始，至混凝土浇筑后15小时结束。
4.3.4预应力施工保温措施
⑴浆液制拌：
设：
拌合用水加热至300C、水泥及外加剂20C、棚内温度：
50C
由式：
T0＝[0.9（mceTce）＋4.2Tw（mw）÷[4.2mw＋0.9（mce）]计算
式中：
T0——混凝土拌合物温度（℃）；
mw、mce——水、水泥（kg）；
Tw、Tce——水、水泥（℃）；
设预应力管道Ф90，1#梁段5米长，腹板束共4束。
侧管道共长：
12米（0#梁段）+5+5=22米*4（束）=88米，浆液体积：
0.6m3（未考虑预应力束体积），浆液按1：
1拌制（水泥比重按1.3、水1）。
T0＝[0.9（780*2）＋（4.2*30*600）
÷[4.2*600＋0.9（780）]=77004/3222=23℃
⑵预应力束管道保温
由于预应力束管道位于结构混凝土内，其温度基本为混凝土实体温度，因此，可采用提高结构混凝土温度（≥5℃）来保证，可于箱室内采用蒸汽或热风机等升温办法（由于混凝土水化热作用，箱内两端封闭，箱内温度应≥5℃，注浆施工环境应保证≥5℃，浆液入孔温度应保证≥10℃.
4.4混凝土测温控制措施
⑴测温设备
砼内温度测量元件采用JMT-36B型温度传感器，并配合使用JMZX-300X型综合测试仪测量。
环境温度、保温棚内温度和箱梁内箱温度采用悬挂式水银温度计测温。
⑵测温制度
设置温度记录小组，按每间隔6小时测定一次。
温度记录小组人员如下：
组长：
曾一衡
成员：
分两班轮流记录，温洪钧、候雪峰。
⑶测点布置
测点布置详见下图。
温度测点布置图
⑷测温表格
混凝土测温表格见下表
序号
时间
T1
T2
T3
X
D
P
备注
1
6：
00
2
12:
00
3
18:
00
4
24:
00
混凝土测温表格
4.5风速测试
在2#墩0#块上安装智能风速测试仪，根据风速指导现场施工。
根据挂篮防水检算，挂篮移动能在9级风速下作业，一旦检测到风速超过9级，应停止挂篮移动作业。
4.6冬季施工材料、设备
序号
材料、设备
规格型号
单位
数量
备注
1
锅炉
0.4Mpa，350KG/H
台
3
2
热风机
15KW
台
24
3
发电机
200KW
台
1
4
砼输送泵
80
台
2
5
高压输送管
m
815
6
保温篷布
m2
4200
7
铁皮
1.2mm
t
7
8
钢筋
φ10、Φ25
t
35
9
槽钢
12#
t
30
10
彩钢瓦房
m2
15
11
水箱
个
3
12
无缝钢管
φ80、φ40
m
360
13
综合测试仪
台
1
14
测温元件
JMT-36B
个
138
15
标准煤
T/d
3.3
16
保温石棉
m2
500
5混凝土供应及泵送
5.1配合比设计
大平羌沟大桥混凝土由2#混凝土拌合站提供，减水剂使用江苏博特新材料有限公司的JM-PCA（Ⅰ）（缓凝型）聚羧酸高性能减水剂以及该厂家的GYQ（Ⅰ）高效引气剂。
聚羧酸高性能减水剂（缓凝型）要求其减水率不低于25%，含气量不大于3.0%，常压泌水率比不大于20%，压力泌水率比不大于90%，7天和28天抗压强度比分别不低于140%和130%，坍落度1h经时变化量不大于60mm，初凝时间差大于90min，甲醛含量不大于0.05%，硫酸钠含量不大于5.0%，氯离子含量不大于0.6%，碱含量不大于10%，收缩率比不大于110%。
其中，减水剂常规检验指标为减水率、含气量、常压泌水率比、压力泌水率比以及抗压强度比。
引气剂的技术指标要求减水率不低于6%，含气量大于等于3.0%，泌水率比不大于70%，1h含气量经时变化量在-1.5%～+1.5%范围内，3天、7天、28天抗压强度比分别不低于95%、95%、90%，凝结时间差在-90～+120min内，收缩率比小于或等于125%，相对耐久性（200次）不小于80%，28d硬化混凝土气泡间距系数不大于300μm。
其中减水率、泌水率比、含气量及1h含气量经时变化量和抗压强度比为常规检验指标。
对外加剂质量控制方面，对外加剂采取车车检措施，每次进场外加剂对其进行常规检验，检验合格后，再按照混凝土配合比进行试拌，同时测定试拌混凝土的各种性能是否满足施工要求，在相关规范规定要求范围内调整配合比。
5.2混凝土供应及泵送
输送泵：
两台输送泵，一台备用。
输送管：
由于垂直方向受重力影响不易堵管，水平管布设两套，一旦水平管堵塞，立即启用备用管道。
发电机：
为防止停电影响混凝土浇筑，在现场，备用一台功率为200kw的柴油发电机。
罐车：
当罐车出现故障挡道时，立即利用2#拌和站装载机进行牵引，确保道路畅通。
由于拌和站多，罐车数量足够。
混凝土：
严格按照混凝土冬季施工措施执行，确保入模温度大于10℃。
6质量、安全保证措施
6.1质量保证措施
针对冬季气温低，严把大平羌沟大桥连续刚构悬灌段施工质量。
针对冬季施工质量控制的难点，开展科技攻关活动，寻求低温条件下，质量控制有效技术措施。
除此之外，严格执行常温下混凝土施工质量保证措施。
⑴落实混凝土施工养护过程各环节的防寒保温措施。
严格温度监测制度，掌握混凝土施工养护过程各环节各部位的温度情况，采取有力措施确保混凝土不受冻。
⑵准备充足的防寒保温物资设备，所有防寒保温物资要有一定的备用量，严格按照方案配置蒸汽锅炉及热风机，要有备用的能源和电源。
⑶加强混凝土施工设备的维护保养，确保施工各环节顺利进行，施工前对搅拌设备、运输罐车、混凝土泵及管道用热水或蒸汽进行预热，施工完毕后，进行认真清洗并将余水排放干净。
⑷经常检查暖棚的密封情况，检查供暖设备的完好情况，检查施工设备的防寒保温情况，发现问题及时处理。
⑸加强混凝土养护期间环境湿度的监测控制，采取供蒸汽养护措施，保证混凝土养护环境足够的湿度，保持混凝土表面湿润，防止混凝土失水过快引起混凝土表面裂纹。
⑹严格控制混凝土水胶比，掺入减水剂、引气剂等外加剂，加强振捣，提高混凝土结构的致密性，控制养护过程中混凝土结构内外温差（小于20℃），防止水分转移造成混凝土结构疏散。
⑺采取适当控制外加剂的掺量，外加剂充分溶解后与混凝土料搅拌均匀，加强混凝土养护等措施，防止外加剂渗透到混凝土表面形成泛霜。
⑻加强对管理人员及架子队作业班组人员教育，提高质量意识。
⑼关键工序执行工序责任卡制度，以加强施工过程的监控管理，并做好资料的可追溯性。
6.2安全保证措施
冬季气候寒冷，施工场地内的冰雪多，供暖火源多，用电量大，冬季施工除应按常温下安全生产的一般规定外，还应严格执行以下安全保证措施。
⑴对参加冬季施工的全体员工进行冬季施工安全知识培训，做好安全技术交底，施工期，坚持定期安全学习，工前安全讲话，工中安全巡视，工后安全总结和教育。
⑵制定详细的冬季施工安全制度，做好各岗位安全职责明确，并配齐冬季施工安全防护用品以及防寒防冻防滑等劳动保护用品。
⑷施工中涉及用水的工作，要做好排水系统的规化和建设，防止施工废水漫流结冰，形成安全隐患。
⑸霜雪天后，及时清除施工场地和道路上的冰雪，上下人员的楼梯、工作平台等人员活动多的部位要保持干燥，设置必要的防滑设施，防止溜滑发生安全事故。
⑹下班后，容器、管道内的余水全部放干，机械设备要使用与气温相适应的防冻剂，防止冻胀事故。
⑺安排专人负责热源、火源的管理，供暖设备使用中不得离人，使用完毕后做到人走火灭，暖棚内、工棚内禁止用明火取暖。
火灾危险地区、人员聚集地区，配备足够数量的消防灭火器材。
⑻加强各种压力容器的管理，压力计等仪器仪表工作状态良好，禁止对乙炔瓶、氧气等压力容器加热，并应远离热源，严防爆炸事故发生。
⑼加强用电管理，供用电系统由专业人员安装和管理，禁止非专业人员随意拆改。
经常检查维护供电线路和电力设备，根据最大用电量检查供电线路和设备是否有足够的容量，用电设备要采取防漏电措施，防止触电事故的发生。
⑽作业人员必须配戴防寒、防冻、防溜、防滑劳动保护用品，特别是挂篮人员等需要高空作业的人员，必须穿戴防滑鞋和防寒服，同时拴好安全带，带好安全帽。
以防高空坠落和防冻。
⑾作业人员应监测设备的风速测试仪，当风力等级达到9级或以上时应停止挂篮移动作业。
⑿加强风力测试，超过9级风严禁施工作业。
⒀机械设备冬季防寒、防冻、防火、防滑工作安全措施：
a、在进入冬季前对所有机械设备做全面的维修和保养，作好油水管理工作，结合机械设备的换季保养，及时更换相应牌号的液压油、柴油和机油；冷却液中加入防冻液。
各种油品、冷却液的凝点符合当地防冻要求。
b、各种车辆使用的燃油，要根据环境气温选择相应的型号，冷车起步时，要先低速运行一段路程后再逐步提高车速。
c、冬季车辆启动发动机前，严禁用明火对既有燃油系统进行淤热，以防止发生火灾。
d、冰雪天行车，汽车要设置防滑链；司机在出车前检查确认车辆的制动装置是否达到良好状态，不满足要求时不得出车，遇有六级以上大风、大雪大雾不良气候时停止运行。
e、在冰雪、寒霜天气，对挂篮支撑面进行清扫，清除积雪和薄冰，特别是挂篮走形轨道，除清扫外还应撒干砂，以增加摩擦力。
f、对停用的机械设备放尽冷却水、燃油、液压油、机油。
并棚布进行遮盖。
g、严格执行定机定人制度，机械保管人员要坚守岗位，看管好设备，并作好相应的记录。
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