大桥承插式临时墩施工工法.docx

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大桥承插式临时墩施工工法

《斜拉桥承插式临时墩施工工法》

XX省XX公路建设集团有限公司

中交第二航务工程局有限公司

20XX年5月

目录

1前言2

2工法特点3

3适用范围3

4工艺原理3

5施工工艺流程及操作要点4

6材料与设备13

7质量控制15

8安全措施16

9环保措施18

10资源节约与效益分析18

11应用实例19

斜拉桥承插式临时墩施工工法

1前言

随着跨江、跨河、跨海湾特大型桥梁建设的快速发展，斜拉桥跨度越来越大，大跨度斜拉桥主梁悬臂施工过程中，由于悬臂较大，将对塔、梁产生巨大的倾覆力矩或水平扭矩，为保证主梁悬臂过程中施工安全，通常在边跨适当位置设置临时墩，当主梁架设到此位置时，将主梁与临时墩进行竖向和横向的锚固，纵向容许发生位移，临时墩起着竖向或横桥向弹性约束作用，可改善塔梁的受力状况和增强抗风稳定性。

目前，传统临时墩施工主要方法是：

临时墩支架一次性施工到位，进行临时墩位置处梁段存梁，待临时墩位置梁段施工完毕后与临时墩固结。

该临时墩施工方法使得边跨钢箱梁检修小车无法直接通过临时墩，临时墩处梁段存梁工况下，由于临时墩高度大、钢箱梁重量大，为满足临时墩稳定性要求，临时墩结构强度要求相对较大。

九江长江公路大桥位于XX省九江市，连接XX九江与湖北黄梅，跨江大桥为双塔斜拉桥，主桥结构为六跨不对称双塔双索面混合梁斜拉桥，南边跨和主跨南索塔附近为混凝土主梁，主跨大部分与北边跨为钢箱主梁。

桥跨布置为：

70+75+84+818+233.5+124.5m，本桥采用了密索半漂浮结构体系，扇型空间双索面，采用平行钢丝斜拉索。

在22#主墩与23#墩之间距北索塔131.5m的位置设置临时墩，以约束钢箱梁竖向、横向位移和扭转，确保钢箱梁在安装过程中的抗风安全性。

基于传统临时墩施工方法的缺点，XX省XX公路建设集团有限公司、中交第二航务工程局有限公司联合进行临时墩施工工艺的研究，并召开多次专家会讨论，最终确认了九江长江公路大桥临时墩支架采用承插式施工工艺，该工艺临时墩前期作为存梁支架，临时墩的上部结构承插在下部结构中，后期待施工临时墩位置梁段时，将临时墩上部结构提升至相应位置并将临时墩上部结构完善，待临时墩位置梁段施工完毕，边跨钢箱梁检修小车通过临时墩后，再将临时墩与钢箱梁固结。

该工法成功的解决了边跨钢箱梁检修小车无法直接通过临时墩的难题，并且缩短了临时墩存梁高度，使临时墩存梁安全更具安全性，临时墩上部结构不需要浮吊施工，节约了浮吊的使用时间，具有明显的经济效益与社会效益。

2工法特点

1）采用承插式临时墩大大缩短了临时墩存梁工况的施工工期；

2）临时墩分两次提升，解决了钢箱梁检修小车不能直接通过临时墩的难题；

3）承插式临时墩存梁工况下临时墩高度仅为传统临时墩工艺的一半左右，提高了临时墩存梁工况的安全性；

4）采用承插式临时墩施工节约了钢材及大型浮吊使用费；

3适用范围

本工法适用于大跨度斜拉桥钢箱梁悬臂拼装时设置的临时墩施工。

4工艺原理

承插式临时墩采用浮吊施工下部结构，并将上部结构承插于下部结构，待斜拉桥主梁施工至临时墩位置时（NB8梁段），采用桥面吊机将临时墩连同钢箱梁一起提升并使临时墩顶部与钢箱梁底部之间预留3.5m左右空间，提升就位后将临时墩上部结构与下部结构固结，完成承插式临时墩的首次提升并完善上部结构施工，待检修小车通过临时墩后，采用穿心千斤顶进行临时墩的二次、同步提升就位，NB9梁段二张完成后将钢箱梁与临时墩固结，待钢箱梁施工至与辅助墩固结后，解除临时墩与钢箱梁的固结，并采用穿心千斤顶将临时墩进行同步下放，完成体系转换。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程如图5-1所示。

图5.1-1施工工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1临时墩支架设计

1、支架设计

临时墩采用承插式结构设计，前期临时墩作为存梁支架，将上部结构承插于下部结构中；待钢箱梁施工时，将临时墩上部结构提升，作为钢箱梁吊装施工的临时约束支架。

临时墩存梁工况支架见图5.2.1-1，临时墩约束工况支架见图5.2.1-2。

2、支架验算

根据施工工序对支架进行验算，验算工况为：

工况1：

存梁期间，受箱梁及支架自重、风荷载、水流力、施工荷载作用。

工况2：

使用期间，受墩顶拉、压力、支架自重、风荷载、水流力作用。

通过MIDAS计算软件针对2个工况分别建立模型（见图5.2.1-3），经验算临时墩支架各构件强度及钢管桩承载力均满足设计要求。

图5.2.1-1临时墩存梁工况支架

图5.2.1-2临时墩约束工况支架

图5.2.1-3MIDAS临时墩计算模型

5.2.2临时墩支架杆件加工

临时墩钢管桩采用螺旋焊管，由厂家加工，现场安装。

平联管之间的连接通过“哈佛接头”焊接连接，每根平联设置一个“哈佛接头”。

所有平联钢管均在后场下料，平联按照比设计长度缩短40cm左右的尺寸下料，一端加工成垂直断面，另一端加工成与钢管桩咬合空间曲面；“哈佛接头”的内径比钢管平联外径大1cm，长度按照70cm下料。

其他材料严格按照设计加工。

5.2.3临时墩支架安装

1、下部结构施工

下部结构的8根Ф1200×10螺旋焊管作为钢管桩采用120T浮吊及震动锤插打。

钢管桩插打前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标，确定其桩中心坐标。

浮吊就位后，用吊钩吊起振动锤，将振动锤夹头夹住钢管桩，提起钢管桩然后再通过测量调整钢管桩的平面位置和垂直度，满足要求后启动振动锤将钢管桩插打至设计深度。

钢管桩插打就位后采用起重船安装下部结构其它各杆件。

2、上部结构施工

临时墩支架下部结构施工完成后，在Ф1200×10螺旋焊管顶端内部设置挡块，采用浮吊将Ф800×10螺旋焊管插于在Ф1200×10螺旋焊管内并在设计位置固结。

然后安装剩余上部结构构件，临时支架施工完成后作为存梁工况下的临时墩。

5.2.4临时墩墩顶钢箱梁存梁

临时墩存梁工况下的支架施工完毕后，待高水时期采用1200t起重船进行临时墩墩顶钢箱梁存梁。

5.2.5临时墩首次提升、完善支架

1、布置精轧螺纹钢筋

临时墩墩顶钢箱梁起吊前需在钢箱梁与临时墩之间布置精轧螺纹钢筋，将钢箱梁与临时墩临时连接。

精轧螺纹钢筋布置方法为：

在钢箱梁顶面板及底面板上分别开好8个直径60mm的孔，在开孔位置垂直布置8根PSB785型φ32精轧螺纹钢筋，采用钢垫板及螺母使精轧螺纹钢筋下端与临时墩墩顶锚固梁连接，上端与钢箱梁连接，并在精轧螺纹钢筋上端与钢箱梁顶板之间预留3.5m左右长度。

单根精轧螺纹钢筋抗拉力为63T，8根φ32精轧螺纹钢筋总抗拉力为504T，临时墩提升重量为113T，精轧螺纹钢筋抗拉强度满足要求。

2、桥面吊机起吊钢箱梁、调整精轧螺纹钢筋

1）桥面吊机起吊钢箱梁

临时墩提升部分总重量113T，NB8梁段重量355T，总重量为468T。

两台桥面吊机额定起重量总合为500T，满足吊装要求。

桥面吊机落钩，将吊具与钢箱梁连接，中、边跨桥面吊机对称起吊钢箱梁。

临时墩墩顶钢箱梁起吊至离开临时墩墩顶高度3.5m左右时机停止起吊。

2）调整精轧螺纹钢筋

采用桥面吊机将钢箱梁调平，拧紧精轧螺纹钢筋的螺母，使螺母紧贴钢垫板，从而使桥面吊机在起吊钢箱梁过程中，临时墩通过8根精轧螺纹钢筋均匀受力，平稳提升。

3、桥面吊机继续起吊

1）解除临时墩上、下部结构的连接。

采用4把氧气乙炔割刀同步割除临时墩上、下部结构连接的结合件，解除临时墩上、下部结构的连接。

2）桥面吊机起吊

确认完全解除临时墩上、下部结构的连接后，采用2台桥面桥面吊机将钢箱梁连同临时墩进行整体同步提升，钢箱梁提升至设计标高时桥面吊机停止起吊。

4、临时墩上、下部结构固结、完善上部结构

1）临时墩上、下部结构固结

临时墩首次提升到位后，采用每根钢管桩接头处焊接4个筋板进行固结。

固结施工完成后，采用桥面吊机将NB8梁段缓慢下降，确保所有精轧螺纹钢上的螺母离开钢箱梁梁面后，采用汽车吊拆除提升用的8根φ32精轧螺纹钢筋。

2）完善上部结构

临时墩提升后，需将上部结构剩余构件安装，施工前根据监控单位提供的主梁施工时临时墩受力状况，将临时墩上部结构进行了优化，避免了不必要的浪费，节省了临时墩施工成本。

临时墩上部结构剩余杆件采用5t卷扬机安装，卷扬机由专人控制，专人指挥。

5.2.6临时墩二次同步提升、墩梁固结

1、施工准备

1）待临时墩处钢箱梁焊接完成后，检修小车通过临时墩位置，行走至该钢箱梁端头位置；

2）将8根φ32精轧螺纹钢筋重新布置于钢箱梁与临时墩之间并连接，精轧螺纹钢筋上端螺母与钢箱梁顶面之间暂时不拧紧，预留50cm左右空间供下节钢箱梁施工；

3）待下节钢箱梁二张完成后，将精轧螺纹钢筋上端的螺母拧紧，安装4台60t穿心千斤顶及液压油站。

2、临时墩二次同步提升

1）临时墩上部结构施工完毕后，上部结构自重为140t，单幅临时墩提升重量为70t,单根精轧螺纹钢筋受力为17.5t，所以临时墩解除上、下部结构固结前将每个穿心千斤顶受力调为17.5t，再割除上、下部结构固结；

2）4台穿心千斤顶同时作业将临时墩缓慢同步提升至临时墩墩梁固结需要的标高；

3、临时墩上、下部结构固结

1）临时墩二次同步提升到位后，将临时墩上、下部结构采用筋板固结，根据监控单位提供的上构施工过程中临时墩最新的受力状况进行固结处强度符合；

2）拆除提升用精轧螺纹钢筋。

钢箱梁处于悬臂状态下，临时墩提升时钢箱梁会产生竖向向下的挠度，对精轧螺纹钢筋会产生向上的反力，因此在拆除精轧螺纹钢筋时，单幅4根精轧螺纹钢筋必须采用穿心千斤顶同步拆除，防止单根精轧螺纹钢筋由于受力过大而无法拆除。

4、墩梁固结

采用3t手拉葫芦配合卷扬机将墩梁固结用的吊耳安装到位，墩梁固结吊耳能限制钢箱梁的横向及竖向位移，允许钢箱梁随温度的变化而产生的纵向位移。

5.2.7临时墩解除墩梁固结、同步下放

1、割除墩梁固结

钢箱梁施工至钢箱梁与辅助墩墩顶支座固结后，采用气割将临时墩与钢箱梁的固结拆除；

2、布置临时墩下放系统

在钢箱梁NB8梁段处布置8根φ32精轧螺纹钢筋，将临时墩与NB8梁段固定在一起，布置4台60t穿心千斤顶及液压油站。

此时NB8梁段的纵向位置可能与临时墩二次提升时期的位置不一致，要注意检查，必要时在临时墩墩顶锚固梁顶部重新开孔；

3、临时墩同步下放

为方便钢箱梁检修小车通过，采用4台60t穿心千斤顶对单幅临时墩进行同步下放，下放至临时墩顶面至钢箱梁底部距离大于3.5m位置，将临时墩上、下部结构固结，然后同步拆除精轧螺纹钢筋。

6材料与设备

6.1主要材料

表6.1-1主要材料表

序号

材料名称

规格

主要技术指标

数量

备注

1

钢板

t=10

Q235

3191

2

钢板

t=12

Q235

12570

3

钢板

t=14

Q235

894

4

钢板

t=20

Q235

44455

5

钢板

t=24

Q235

2952

6

钢板

t=20

Q345

984

7

钢板

t=30

Q345

3251

8

钢板

t=60

Q345

2400

9

槽钢

[25a

Q235

12045

10

H型钢

HN800×300

Q235

2488

11

圆钢

Φ160

40Cr

666

12

钢管

Φ1200×10

Q235

105648

13

钢管

Φ800×8

Q235

39304

14

钢管

Φ600×8

Q235

38420

6.2主要设备

表6.2-1主要设备表

设备名称

型号

数量

备注

一．支架施工设备

㈠检测设备

1

水准仪

DSZ2

1台

2

全站仪

2台

㈡下料设备

1

氧气乙炔

4套

㈢焊接设备

1

逆变式弧焊机

Ws7—400

4台

2

电焊条保温筒

S-3

4个

㈣起重设备

1

浮吊

120t

1台

2

汽车吊

50t

1辆

3

平板车

9.6m

1辆

3

卷扬机

5t

2台

㈤钢管桩插打设备

1

振动锤

DZJ-150

1台

二、提升、下放设备

1

桥面吊机

250t

2台

2

穿心千斤顶

60t

4台

3

油站

4台

7质量控制

7.1质量标准

1）《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-20XX

2）《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004

3）《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205－95），

4）《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221－95）

5）其他相关标准、规范

7.2临时墩支架焊缝外观允许偏差

表7.2-1焊缝外观允许偏差

序号

缺陷名称

允许偏差

1

咬边

深度不超过0.5mm，累计长度不超过焊缝长度的10%

2

超高

3mm

3

表面焊缝、未熔合、未焊透

不允许

4

弧坑、表面气孔、夹渣

不允许

7.3沉桩质量标准

表7.3-1沉桩质量标准

检查项目

规定值或允许偏差

桩位（mm）

群桩

中间桩

d/2且≤250

外缘桩

d/4

单排桩

顺桥方向

40

垂直桥轴方向

50

桩尖高程（mm）

符合设计要求

贯入度（mm）

符合设计要求

倾斜度

直桩

1%

斜桩

±0.15tanθ

注：

1.d为桩的直径或短边长度。

2.θ为斜桩轴线与垂线间的夾角。

8安全措施

8.1临时墩支架施工安全

1、做好开工前的安全准备

1）做好该项目所需设备计划和清单并及时报告相关部门，相关部门应及时检查设备保证安全有效：

相关工种应做好开工前的准备。

如：

电焊机应备好接地线、配电闸刀应完好、各种吊具准备好。

2）施工人员应按本工种安全规范施工并做好“两穿一戴”。

水上作业必须穿救生衣，高空作业必须系安全带。

3）工作前检查工作前检查起重所用的一切工具、设备是否良好，如不符合规定，必须修理或更换，不得凑和使用，机具设备在使用前必须试车，加润滑油。

2、施工现场安全注意要点

1）焊接导线不能有破损、氧气瓶带、乙炔气瓶带不应漏气。

2）电焊机应符合“一机一闸保护”。

焊机一次线不应有接头、二次线接不应超过三处。

3）电源接线箱应符合要求。

4）夜间作业应有足够的照明，用电、用火要防止触电和火患。

5）起重作业应有专人指挥，指挥按规定的哨声和信号，必须清楚准确，指挥者站在所有施工人员全能看到的位置，同时指挥者本人应清楚地看到重物吊装的全部过程。

6）6级风以上严禁吊装

8.2临时墩首次提升、完善支架施工安全

1）起吊前对桥面吊机的性能进行检查，并核实吊重。

2）仔细调整精轧螺纹钢筋螺母高度，使8根精轧螺纹钢筋均匀受力，防止个别精轧螺纹钢筋受力过大而拉断。

3）2台桥面吊机由专人指挥、操作，确保桥面吊机起吊的同步性。

4）对临时墩上、下部结构固结强度进行验算，确保固结强度满足要求。

5）临时墩上、下部结构全部固结施工完毕后，方能拆除精轧螺纹钢筋。

6）临时墩提升过程中，在上、下结构交接处安排专人检查钢管桩有无杂物阻止内钢管桩的提升，如发现杂物需通知立即停止临时墩的提升，确定杂物清理完毕后方能继续提升。

8.3临时墩二次同步提升、墩梁固结施工安全

1）临时墩提升前检查每个穿心千斤顶及液压油站的性能，确保设备能正常工作。

2）提升操作由专人指挥，确保4台穿心千斤顶同步工作。

3）拆除精轧螺纹钢筋时，须采用4台穿心千斤顶同步拆除。

4）墩梁固结施工过程中，操作空间狭小，必须正确佩带安全带。

8.4临时墩解除墩梁固结、同步下放施工安全

1）解除墩梁固结时，操作空间狭小，必须正确佩带安全带。

2）临时墩下放前，检查各设备的工作性能，确保临时墩下放安全。

3）下放过程中，安排专人检查上、下部结构交接处。

9环保措施

1）严格遵守国家及地方有关环境保护的法律、法规，防止对附近周边造成环境污染

2）施工期间的废弃物、边角料分类存放，集中处理。

3）生活垃圾设置收集设施，集中处理，防止随意丢弃，污染环境。

10资源节约与效益分析

1）有效降低浮吊起重性能要求，合理配置浮吊资源；

2）减少了现场设备的使用时间。

3）减少了钢材用量。

4）经济效益

传统式临时墩为一次性施工完临时墩支架，临时墩施工工期为22天，而承插式临时墩在存梁工况下上部结构只施工少部分平联、斜撑，大部分平联、斜撑待提升后采用卷扬机施工，九江长江公路大桥采用承插式临时墩施工存梁工况工期为10天，采用承插式临时墩钢箱梁施工期间对临时墩受力重新计算后，结构优化减少钢材21.824t，节约人工、机械设备、材料费用209593元。

表10-1承插式临时墩施工经济效益

序号

项目名称

数量

（人、台）

单价

（元/d）

承插式临时墩

传统式临时墩

节约成本（元）

存梁工况施工工期（d）

成本（元）

存梁工况施工工期（d）

成本（元）

1

人工

12

150

10

18000

22

39600

21600

2

120t浮吊

1

6500

65000

143000

78000

材料

单价（元/t）

钢材用量（t）

成本

钢材用量（t）

成本

节约成本（元）

（元）

（元）

3

钢材

5040　

269.269

1357115

291.093

1467108

109993

合计　

209593

11应用实例

福银高速公路九江长江公路大桥B2合同段临时墩施工中采用了该工法。

九江长江公路大桥位于XX省九江市，连接XX九江与湖北黄梅，跨江大桥为双塔斜拉桥，主桥结构为六跨不对称双塔双索面混合梁斜拉桥，南边跨和主跨南索塔附近为混凝土主梁，主跨大部分与北边跨为钢箱主梁。

桥跨布置为：

70+75+84+818+233.5+124.5m，本桥采用了密索半漂浮结构体系，扇型空间双索面，采用平行钢丝斜拉索。

在22#主墩与23#墩之间距北索塔131.5m的位置（钢箱梁NB8梁段相应位置）设置临时墩。

九江长江公路大桥临时墩施工开工日期为：

20XX年6月25日，临时墩拆除完毕日期为20XX年3月30日。

采用承插式临时墩工法将工程量由传统临时墩工程临时墩工程量的291.093t减少到269.269t。

由于临时墩大量上部结构的平联、斜撑可在首次提升后采用卷扬机施工，缩短了临时墩存梁工况下的施工工期12天，节约了临时墩施工使用大型浮吊费用7.8万元。

另外使得边跨钢箱梁检修小车可以直接通过临时墩位置，解决了检修小车无法直接通过临时墩的难题。

通过承插式临时墩工法在九江长江公路大桥的应用，可以看出不论从进度、成本、安全上采用承插式临时墩均优于传统一次性施工临时墩，并可以很好的适用于其它同类型斜拉桥的施工。