系梁施工支架施工方案.docx
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系梁施工支架施工方案
新建铁路杭州至长沙客运专线浙江段（HCZJ-6标段）
乌溪江特大桥1-132m提篮拱桥
系梁施工支架专项施工方案
中铁九局杭长客专项目经理部
2011年1月13日
新建铁路杭州至长沙客运专线浙江段（HCZJ-6标段）
乌溪江特大桥1-132m提篮拱桥
系梁施工支架专项施工方案
编制：
审核：
审批：
中铁九局杭长客专项目经理部
2011年1月13日
1工程概况
1.1工程概况
1.1.1工程项目概况
新建杭州至长沙铁路客运专线站前工程HCZJ-6标DK235+298乌溪江特大桥位于浙江省衢州市境内，本桥全长5799.56，起止里程DK232+400.215～DK238+199.775，中心里程DK235+299.995。
本桥于DK237+185处上跨新320国道，对应桥梁墩号为148#及149#墩，铁路与公路夹角21°，跨越处公路宽26.0m，跨越处公路里程为K437+140，铁路采用1-132m提篮拱跨越，通行净空按5.5m考虑。
本提篮拱桥的结构布置采用刚性系杆刚性拱，吊杆布置采用尼尔森体系。
系梁全长132m，计算跨长128m，矢跨比为1/5，拱肋平面内矢高25.5m。
系梁按整体箱形梁布置，采用单箱三室预应力混凝土箱形截面，桥面箱宽17.8m。
系梁两端拱脚处采用实体段，梁宽18.8m，梁端实体段长度8m，18.8m宽的实体段与17.8m宽的箱梁之间设置2.5m长的过渡段，梁高2.5m。
拱肋采用悬链线线型，拱肋截面采用哑铃形钢管混凝土截面，上下悬管直径为1.2m，两钢管间用腹板连接，截面高度3.4m，沿程等高布置，拱肋在在横桥向内倾9°。
以上尺寸参考甬台温铁路奉化江大桥1-132m提篮拱。
提篮拱与新320国道平面位置关系图见附图1。
提篮拱纵断面图见图1。
图1：
提篮拱纵断面图（单位：
标高单位为m，其他单位cm）
1.1.2工程地质、水文条件
148#墩及149#墩处自上而下岩土施工工程分级及地基基本承载力为：
（2）1-3：
粉质粘土，可塑，Ⅱ，σ0=120kpa；
（2）4-2：
细砂，稍密、潮湿，Ⅰ，σ0=120kpa；
（2）8-2：
粗圆砾土，中密～密实、饱和，Ⅲ，σ0=350kpa；
（7）2-2：
泥质粉砂岩、含砾砂岩，W3，Ⅳ，σ0=350kpa；
（7）2-2：
泥质粉砂岩、含砾砂岩，W2，Ⅳ，σ0=400kpa；
1.2工程特点、施工难点及重点
本工程特点是提篮拱跨度大，技术含量高，并且跨公路施工，施工干扰大；施工难点是拱圈分节安装精度要求高，先梁后拱两次支架繁琐；重点是施工过程中保证公路交通安全及跨路施工桥上施工安全防护问题。
2施工方案
2.1提篮拱施工工序
提篮拱施工工序如图2所示。
图2：
提篮拱施工顺序流程图
2.2施工方案总体概况
提篮拱总体施工顺序为：
系梁支架搭设—系梁现浇施工—在系梁上搭设钢管拱肋施工支架—钢管拱肋安装—泵送钢管混凝土—卸架。
提篮拱桥采用原位先梁后拱的施工方法。
为满足320国道通车净空的要求，预应力混凝土系梁采用墩梁式支架，大块竹胶板作模板、系梁混凝土按设计要求进行浇筑。
钢管拱肋由工厂分节段制作，厂内半跨立体预拼。
钢管拱肋在系梁上搭设支架进行施工，拱肋节段采用运输车到达拱肋安装的部位，由两台150t吊机在施工便道上配合吊装，拱肋混凝土采用4台混凝土输送泵从四个拱脚同时对称均匀压注无收缩混凝士进行灌注，之后安装并张拉吊杆，调整好吊杆索力后拆除支架，施工二期恒载及桥面系，复测并调整吊杆索力至设计值。
提篮拱施工示意图如图2所示。
图3：
提篮拱施工示意图
2.3系梁支架施工方案详细结构
中央分隔带处临时支墩基础采用条形基础，条形基础长×宽×高=110×2×1.3m，其中条形基础露出地面1m，嵌入地下0.3m。
其他临时支墩基础均采用人工挖孔桩基础，同排挖孔桩中心间距为4m，人工挖孔桩桩长为3m，护壁厚度20cm，桩径80cm。
临时刚支墩均采用Φ630螺旋钢管，钢管壁厚t=10mm，中央分隔带处钢管跨度最大，所承受的竖向力也最大，以此来控制钢管的间距，通过设计检算，钢管的中心间距为3.4m时，即完全可以满足施工要求。
为保证施工安全，其他部位的钢管间距也为4m。
临时刚支墩安装完毕后，首先在支墩上铺设I50b纵向工字钢分配梁，此工字钢分配梁跨度为3.5m，连续分布，设计计算按三跨连续梁考虑。
在纵向型钢分配梁上横向铺设I50b工字钢，横向型钢分配梁中心间距0.6m，上下两根工字钢叠加布设，横向型钢分配梁间距按荷载最不利位置考虑，即跨越新320国道处，跨度为12.7m，荷载满布，设计计算按简支考虑。
系梁施工支架平面布置图见附图2。
断面图见附图3。
2.4施工支架设计计算
1）荷载计算
（1）梁体自重：
箱梁沿桥向线性荷载暂按41t/m计，箱梁横向宽度17.8m，则面积荷载Q=41//17.8=2.3t/m2=23KN/m2;
（2）模板体系荷载按规范规定：
q1=0.75kpa；
（3）砼施工倾倒荷载按规范规定：
q2=4.0kpa；
（4）砼施工振捣荷载按规范规定：
q3=2.0kpa；
（5）施工机具人员荷载按规范规定：
q4=2.5kpa；
则Q=1.2ΣNGK+1.4ΣNQK=1.2×（23+0.75）+1.4×8.5=40.4KN/m2。
2）横向分配梁I50b工字钢验算
取最不利处进行验算，即跨越320国道处，跨度12.7米，荷载满布工字钢，按简支考虑，工字钢间距0.6m：
则线荷载q=40.4×0.6=24.24KN/m;
两根工字钢上下叠加时,I=2（I1+r2*A）=2×（48560+25×25×129）=258370cm4;
M=ql2/8=24.24×12.72/8=488.7KN·m；
w=I/0.5h=258370/50=5167cm3;
σ=M/w=246.7×1000/（5167×10-6）=47MPa≤205MPa；
强度满足要求。
f=
≤L/400=31.75mm；
挠度满足要求。
（3）钢管柱上I50b工字钢验算
钢管柱上设置两根并排I50b工字钢，跨度为3.5m，按三跨连续梁计算：
线荷载q=40.4×12.7=513.1KN/m；
则单根工字钢所承受的线荷载q1=q/2=256.6KN/m；
利用结构力学求解器建立如下模型：
模型图
由下图可知，最大弯矩M=314.3KN·m,则
σ=M/w=314.3×103/1940×10-6=162MPa≤205MPa；
强度满足要求。
弯矩图
位移图
挠度值f=4mm≤L/400=8.75mm;
变形也满足要求。
（4）Φ630钢管验算
①强度验算
单根钢管所承受最大荷载Q=3.5×12.7×40.4=1795KN；
已知钢管外径φ630㎜、内径61㎜，A=π×（D2-d2）/4=194.68cm2，
I=π×（D4-d4）/64=93568.1cm4。
σ=N/An=1795×1000/19468=92.2Mpa≤f=205Mpa；
强度满足要求；
②稳定性验算
钢管柱下端与基础固定，上端视为铰接，因此长度系数µ=0.7，钢管柱最高l=8m计。
欧拉公式的界限值
，
依据柔度λ=μL/i=0.7×8/21.9=25.6＜104，属于小柔度杆件，不能应用欧拉公式计算其临界临界力，查钢结构设计规范稳定系数ψ=0.974，此时：
N/（ψA）=σ/ψ=94.5Mpa≤f=205Mpa；
稳定性也满足要求。
（5）挖孔桩及条形基础承载力验算
挖孔桩及条形基础验算，根据现场实际地质情况，进行现场地质钻探及地基承载力实验后计算，根据计算结果，调整挖孔桩桩长及条形基础尺寸大小。
3主要施工工艺及施工方法
3.1地基处理
新320国道中央分隔带处设置1排钢管支墩，钢管外径φ630mm。
中央分隔带处条形基础施工前，必须先清除分隔带处松散种植土，到达坚硬的路基填筑土后，方可施工条形基础，基础施工时用彩钢板进行隔离防护。
基础开挖时由人工进行（防止地下埋有电缆），对基础底部承载力不合要求处采用碎石换填，再用打夯机夯实，并重点保护电缆线安全。
3.2基础施工
3.2.1条形基础施工
中央分隔带处临时支墩基础采用条形基础，条形基础长×宽×高=120×2×1.3m，其中条形基础露出地面1m，嵌入地下0.3m。
临时支墩处预埋10mm厚的钢板及钢筋网片，预埋件如图3、图4所示。
图4：
条形基础预埋件设置示意图（单位：
cm）
图5：
条形基础预埋件详图
钢管下方形C20混凝土基础（根据现场地质实际情况，如地质不好将采用人工挖孔桩加强基础）要有隔断,每块基础内预埋2个吊环，吊环采用Q235-φ16钢制作，以便拱桥施工完成后采用吊车拆除。
基础上表面根据钢管布置需预埋φ85cm钢板，钢板厚度为10mm，每块钢板预埋前其下对称焊接HRB335-φ20螺纹钢6根，每根有效长度长为50cm，钢筋端头折成90度弯钩。
3.2.2人工挖孔桩施工
人工挖孔桩桩长为3m，桩径为1.2m（包含20cm护壁厚度），挖孔桩桩身均采用C30钢筋混凝土，保护层厚度65mm，在挖孔桩上部2m范围内设置钢筋笼，钢筋笼主筋为Φ20mm，每根桩设8根，箍筋直径Φ8mm，间距为200mm，加强箍筋Φ16mm，间距1.5m。
预埋件设置与条形基础预埋件相同，钢筋笼配筋如下图示：
。
图6：
挖孔桩钢筋笼配筋图（单位：
cm）
3.3刚支墩安装
为方便施工，钢管柱上可通过焊接钢筋的方法，形成简易爬梯及吊耳。
钢管柱吊装就位后，连接底脚螺栓，这个过程中，吊钩始终与钢管柱连接在，直至底脚螺栓连接完毕。
安装完成一根钢管柱后，按照设计位置基础顶面起3m、6m、9m高度处，焊接[280槽钢用作水平连接，待相邻钢管柱就位后，尽快与之连接形成整体，并焊接[160槽钢作斜向剪刀撑。
为把好钢管的质量关，必须保证钢管的垂直度和横杆的水平度。
接头连接牢固，再继续搭设上部钢管，在搭设过程中，应注意调整架的垂直度，要求整架垂直度小于１/500，将各排钢管牢固地连接在一起。
3.4工字钢架设
钢管柱支立加固连接完毕后，纵桥向架设I50b工字钢。
吊装采用汽车吊施工，人工配合。
I50b工字钢在一根钢管柱上布置2根,墩顶90cm长度范围内，工字钢两边焊接加强钢板，工字钢同钢管柱之间，接触面满焊连接，如图6所示。
图7：
钢管上工字钢设置图（单位：
cm）
横桥向向布置I500b工字钢，考虑到中央分隔带处跨度较大，高达12.7m，此处横向工字钢中心间距为0.6m，其他位置工字钢中心间距为0.8m。
每处设置2根工字钢，2根工字钢上下叠加布置，上下两根工字钢之间焊接处理，保证上下两根工字钢同时受力。
本层工字钢与下层工字钢间点焊连接，以防止其倾倒。
3.5纵向木方铺设
为了有效调节系梁底模标高，在系梁底板范围内横桥向布置10cm×10cm方木及木楔。
3.6系梁支架预压
为检验支架及地基的强度和稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形，拟采用散砂或钢筋对支架进行预压，预压荷载按梁体自重120%进行，在支架顶部和底部（注意上下对中）按纵向5m，横向左、中、右设置测量点，进行编号，以便预压时进行对比观测，控制模板立模标高。
观测按加载前、加载完、加载后三天、卸载后四次进行，从以上的观测数据计算出支架的弹性变形及地基下沉，支架非弹性变形。
根据支架、地基的弹性变形值计算出预留拱度以确定梁底模标高，以满足系梁在卸架后能满意地获得设计规定的外形。
预压材料堆放高度计算：
平均梁体自重：
41t/m；
梁体一般位置平均自重：
41/17.8=2.3t/㎡；
预压总重量为：
41×132×1.2=6494.4t。
3.7系梁模板制作及安装
系梁外模板采用1.8cm厚大块竹胶模板，根据系梁结构尺寸现场加工成形。
内模采用木模组合，底模采用大块竹胶板铺在木方上，调模、卸模采用木楔完成，外模直接立于分配梁上，当内外侧模板拼装后用Φ18对拉螺杆对拉，内模在地面加工成形后再进行吊装，内模紧固主要用对拉螺杆，并用脚手架连接。
有钢筋预应力管道孔眼处，模板采用竹胶板挖孔，按断面尺寸控制，孔眼必须按钢筋预应力管道位置精确定位切割，齿据槽，堵头模板每个预应力预留孔位置要编号，以便在下阶段现浇施工中快速准确定位。
纵向及横向预应力张拉端槽口尺寸及位置要准确，模板的接缝必须严密，如有缝隙问题，用107胶堵塞严密，以防漏浆，模板涂食用油作脱模剂。
3.8拱肋安装支架
拱肋安装支架见附图4、附图5及附图6所示。
4特殊施工机械、材料、劳力计划
4.1劳动力组织计划
劳动力管理：
在正式施工前，由项目经理部统一组织对施工人员进行岗前培训，明确设计标准、技术要求、施工工艺、操作方法和质量标准，施工人员经培训合格后持证上岗。
在施工人员进场时和分项工程施工前对施工人员进行安全教育，树立安全第一的思想，并对特殊工种、危险区域操作进行专项安全交底。
队伍培训：
参加本工程施工人员必须具备相关专业知识和施工经验，为确保施工安全和施工质量，施工人员必须经培训合格后持证上岗。
施工前，由我单位科技、安质部门具有丰富施工经验的专家对本工程管理人员和施工人员进行岗前和操作培训，主要针对本工程特点、技术难点、技术要求、质量标准、操作工艺等有关知识进行培训，经理论和实践考核合格后持证上岗作业。
经过培训，使所有管理和施工人员以熟悉安全施工知识、施工技术标准、质量要求、操作规程和有关规定，工作热情饱满，工作态度认真负责，施工技术精湛，安全优质高效的工作效率完成施工任务。
根据施工进度,在施工高峰期，投入架子工、钢筋工、混凝土技工等9个主要工种，各工种承担以下作业：
钢筋技工：
承担钢筋加工、制作、安装等。
模板技工：
承担全桥钢模的安装、整修，木模制作、安装，浇注过程中模板加固及拆除。
架子技工：
负责支架搭设、维护、加固、检查、拆除等。
混凝土技工：
负责混凝土浇注施工。
装吊技工：
承担重型机械、材料和设备的起吊、卸载、安装等。
焊接技工：
负责型钢、钢筋及铁件的组焊工作。
机电技工：
负责机械操作、维护、电路架设维护、管理等。
测量技工：
在测量主管工程师带领下，完成全桥中线（导线），水准测量及围护，地表位移及沉陷等测量工作。
试验技工：
完成全桥的材料试验、混凝土的试验。
各工种以技师、高级工、中级工为主，适当配一定量的民工，人员进场前进行岗位技能培训，管理人员参加过相应的业务培训，并持有资格证书；架子工、起重工、电焊工、电工等特种工种都持证上岗。
表1：
劳动力组织计划表：
序号
班组
人员配备
施工任务
备注
1
钢筋工
10
钢筋加工、制作、安装
2
模板工
30
模板组立及调整
3
架子工
30
支架安装
4
混凝土工
15
混凝土灌注
5
吊装工
20
起吊、卸载、安装
6
焊接工
15
型钢、钢筋及铁件的组焊
7
机电工
10
机械操作、维护、电路架设维护、管理
8
测量工
5
测量任务
9
试验工
2
配合其他班组施工
合计
137
材料试验、混凝土的试验
4.2主要施工机械设备、检验试验设备、测量仪器配备
表2：
施工机械配置表：
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
钢筋切断机
BGW32
台
1
操作人员4人
2
钢筋弯曲机
GW40
台
1
操作人员4人
3
钢筋调直机
FGQ50
台
1
操作人员2人
4
电焊机
31.4KW
台
5
操作人员6人
5
木工圆锯机
MJ—116
台
1
操作人员2人
6
木工压刨
M13—104
台
1
操作人员2人
7
插入式振捣器
台
16
混凝土工10人
8
吊车
25T
台
2
司机2人
9
16 装载机
ZLC—50
台
1
司机2人
10
挖掘机 小松
220
台
1
司机2人
11
水泵
2寸
台
1
操作员1人
12
单足夯
台
2
操作员4人
13
排土车
15吨
台
2
司机4人
表3：
试验仪器配置表：
序号
仪器名称
规格
单位
数量
备注
1
塌落度筒
10-20-30
个
1
2
游标卡尺
300mm
把
1
3
混凝土试验用振动台
台
1
4
砼试摸
15*15*15cm
组
20
5
全站仪
2”
台
1
6
水准仪
0.3mm
台
1
7
钢卷尺
50m
把
2
4.3主要材料、成平、半成品构件供应计划
表4：
主要材料供应计划表
名称
型号
单位
2月
螺旋钢管
φ630mm;δ=10mm
t
80
工字钢
I50b
t
150
槽钢
28a
t
15
槽钢
16a
t
30
钢板
δ=10mm
t
2
木方
100mm×100mm
t
40
竹胶板
δ=18mm
m2
2500
5施工进度计划及工期保证措施
5.1工期目标
为保证铺架工期的实现，根据对现场的考察情况和考虑当前实际情况，经精心优化，工期目标如下：
系梁支架工程计划于2011年2月20日开工，2010年3月31竣工。
实际施工工期40天。
5.2施工进度计划
系梁支架施工进度计划如下：
中央分隔带条形基础施工：
2011-2-20～2011-3-1；
人工挖孔桩施工：
2011-2-20～2011-3-6；
钢管桩安装：
2011-3-7～2011-3-12；
工字钢铺设：
2011-3-13～2011-3-17；
木方及底模板铺设：
2011-03-18～2011-3-21；
支架预压：
2011-3-22～2011-3-31。
5.3进度保证的主要措施
1）技术保证措施
（1）抓紧组织会审；准确计算工程数量，修改与完善实施性施组，各专业、各工程项目编制优化的施工技术方案、措施及计划进度网络图。
（2）加强现场技术指导和测量、试验工作，杜绝发生技术性失误。
（3）结合工程实际，组织技术攻关，积极采用“四新”，开展“五小”活动，提高工效，加快工程进度。
（4）及时准确地编报月、季、年度施工计划及验工计价、财务用款计划。
2）组织措施
作业队由具有丰富施工经验的年富力强的人员组成坚强有力的领导班子，施工队伍调集具有施工经验的专业队伍，根据施工要求组织专业化施工。
挑选具有长期类似工程施工操作经验，较强的技术素质和专业技能的青壮技工担任现场主要工序操作手和工班技术骨干；安排年富力强有较强管理能力的技术人员组成一线管理队伍，对所有参加施工人员进行岗前培训，提高技术素质和工作效率。
6质量保证措施
型钢支架是采用各种型钢组装而成，控制型钢焊缝质量、接头连接、杆件质量是其确保型钢支架质量的重点：
6.1焊接质量保证措施：
1）焊接作业应由具有资质的合格人员进行，严禁无证上岗。
2）选择合适焊条和焊接温度，要求在进行焊接前进行焊接试验，通过试验确定焊条的型号和合理电流，保证焊接质量。
3）焊缝要求外观饱满平顺、无明显沙眼、漏焊及裂纹；浮渣及时清理。
4）焊缝厚度均为10mm以上，桩帽与帽顶钢板焊接时，帽顶钢板相应位置打坡口。
5）在钢管桩连接焊接时增加内衬管及肋板，增加其安全性。
6）在桩帽制作是，采用内外施加两道施工缝。
7）在横梁焊接中，两根横梁采用10mm厚的肋板进行连接加固，在与桩帽焊接时同样加三角形肋板加固。
8）剪刀撑、平联在与钢管桩焊接时，采用节点板连接，并对节点板实行两道焊缝。
6.2杆件质量
1）型钢支架为钢结构设施，所以进场的所有钢材要求为国标，在厂家采购时需提供出场合格证、材质证书及质量保证书。
2）材料的堆放或存放，在形式和层数方面应安全可靠，避免产生纵向变形和局部压曲变形（钢管桩堆放或存放层数不得超过两层，超过两层时采用定位架）。
材料在起吊、运输和堆存过程中应避免由于碰撞、摩擦等原因造成变形或损伤。
运输起吊过程中采取多点起吊，杜绝材料弯曲现象的发生。
3）对进场各种型钢进行全面检查，对具有弯曲、扭转及局部压曲变形的型钢立即退货、不得投入使用。
7施工安全保证措施
施工组织原则为既确保交通顺利，又确保行车及施工安全，必要时请当地交警部门参与现场管理。
中央分隔带处临时支墩施工采用彩钢板防护，尽量减少对交通的影响，并设置安全警示标志，设置限高架及限速带；支架搭设时与高速公路管理部门签定协议，保证不侵入高速公路限界，并设置相关防护设施及警示标志，安排专门防护人员。
1）提篮拱施工防护方案
（1）提篮拱浇筑施工采用设防防落棚防护（防止施工时有物体、液体落入车行道）。
支架外侧设置1.2m高防护栏，外挂防护网防护。
（2）施工前到市交通局办理施工审批手续，并到市交警部门办理施工期间对交通影响的审批手续，征得相关部门同意并要求施工期间给予配合。
（3）跨越公路在施工期间施工路段限速，施工前在施工地点前后各500米位置路边设减速带、限高门架、施工警示牌和限速标志，提醒过往车辆减速慢行，注意施工安全。
2）道路恢复方案
施工后的路面恢复工作：
（1）将路面范围施工中造成污染的要予以清水清刷处理，恢复原来路面的整洁。
（2）开挖范围内,中央分隔带基坑施工完毕后进行回填。
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