现浇连续梁边跨临时支墩设计施工技术方案自主创新.docx
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现浇连续梁边跨临时支墩设计施工技术方案自主创新
第四篇现浇连续梁边跨临时支墩设计、施工技术方案创新
XX分部技术人员在连续梁施工晚于简支梁架设的特殊情况下，创造性的在连续梁边跨桥墩之间设置临时支撑墩及支撑面，以保证架设紧邻连续梁孔箱梁之需要，将箱梁架设和连续梁悬臂现浇施工相互之间影响控制在了较小范围。
如不采用临支墩方案架设箱梁，将导致架桥机长时间停工等待和运梁通道范围内的无砟轨道等后续工程长时间不能开始施工，造成成本严重超支。
在临时支墩实施过程中对其设计和施工进行优化，确定最经济、合理、安全可靠的临时支墩钢结构设计、施工方案，较之设置钢筋混凝土临时桥墩方案或其他处理方案，极大的节约了施工成本，缩短了施工工期，为我处今后类似工程施工提供了宝贵经验。
一、工程概况
XX特大桥全长3489.86m，共有105个墩台，其中25#～28#墩为一联（60+100+60）m连续梁。
连续梁26#～27#墩为100m主跨，跨越XX高速公路，25#～26#墩、27#～28#墩分别为连续梁小里程和大里程端边跨。
紧邻连续梁边跨的24#～25#墩、28#～29#墩均为预制架设简支箱梁。
因连续梁施工工期后于简支梁架设，为了满足24#～25#墩、28#～29#墩架梁需要，分别在25#～26#墩、27#～28#墩连续梁两处边跨内设置临时支墩支撑架桥机前支腿，待简支梁架设完成架桥机退回后将临时支墩拆除。
二、临时支墩设计方案
27#～28#墩连续梁边跨临时支墩高16.92m,根据厂家确认的架桥机工况,在吊梁到位并前移架桥机导梁的过程中，临时支墩受力最大，导梁自重为280t，并考虑其他的施工荷载及施工活载，按照承受300t即3000kN竖向荷载进行设计、检算，钢管立柱与架桥机前支腿之间在架桥机移动时存在一定的摩擦力，实际过程中需采取一定的润滑措施，且导梁为滚轮滑动，按照钢与钢之间取摩擦系数
=0.10，故临时支墩在架梁过程中的水平推力按300kN进行设计、检算。
根据确定的荷载和工况通过专业计算，结合施工现场存放有大量施工连续梁0号块、边跨现浇段钢管柱支架周转使用过的钢管、型钢，我们将此处临时支墩设计为：
墩身采用6根直径600mm，壁厚10mm的钢管柱，左右两侧各3根，钢管柱墩身下左右两侧各一个承台，承台尺寸为3.6×6.1×1m，承台采用C35混凝土，沿桥梁纵向（沿长度6.10m方向）设置直径20mm的HRB335钢筋、间距10cm，承台设计为桩基础，每个承台下一根桩基，桩径1m，孔深8m。
钢管柱顶设两排2I56横桥向工字钢，在横桥向工字钢上铺设两排3I40顺桥向工字钢，承担架桥机前导梁支腿传递来的竖向荷载。
钢管立柱之间横桥向采用[10的槽钢连接，增加钢管立柱的稳定性，钢管立柱顺桥向连接采用2I28工字钢，为防止钢管立柱失稳和局部屈曲，在钢管内灌密实砂，在钢管柱和横向连接的部位，钢管采用缀板加强。
27#～28#墩连续梁边跨临时支墩设计如图2-1所示。
（a）立面图（b）横断面图
（c）平面图
图2-127#～28#墩临时支墩结构图
架设XX特大桥24#～25#墩箱梁时，由于该桥25#～28#墩的连续梁施工尚未完成（悬臂现浇共13个节段，施工至10号节段，边跨现浇段混凝土浇筑完成，支撑边跨现浇段的钢管柱支架未拆除），在运架XX特大桥第25孔箱梁时，架桥机必须在提起待架箱梁后，逐段拆除下导梁并吊离桥面后，方可落梁。
故需在25#～26#墩连续梁边跨内设置临时支撑墩及支撑面，以保证架设第25孔箱梁之需要。
末孔箱梁架设过程中25#墩边跨现浇段除承受边跨现浇段荷载外还将承受架桥机前导梁部分荷载，由于设计边跨现浇段支架时未考虑此部分荷载，根据对支架的检算情况，需对边跨现浇段支架进行横向连接加固。
通过对架桥机架桥过程及受力情况进行认真分析，临时支墩最大竖向荷载按照1512kN，最大水平力按照252kN（126×0.1×2）进设计、检算。
25#～26#墩连续梁边跨临时支墩高13.19m，同样出于经济、合理、安全可靠的考虑，我们设计的临时支墩由4根Ø600mm×10mm钢管立柱构成墩身，钢管柱中以I20作为水平支撑连接，为使连接杆件的长细比小于500，以用缀板加强的2[10作为斜向支撑连接，钢管柱内灌密实砂，防止钢管柱的局部屈曲。
钢管柱顶设两排2I56主横梁，主横梁上部设四排3I40分配梁，承担架桥机导梁托辊传递来的荷载。
临时支墩基础根据地质情况设计为左右两个5.2×2m的C35混凝土扩大基础，基础内布设直径16mm的、间距15cm的双层HRB335钢筋网片。
25#～26#墩连续梁边跨临时支墩设计如图2-2所示。
平面图
图2-225#～26#墩临时支墩结构图
由于设计边跨现浇段支架时未考虑承受架梁时架桥机前导梁部分荷载（1512kN的竖向荷载，252kN的水平荷载），根据对支架的检算情况，我们对边跨现浇段支架钢管柱之间连接进行加固设计。
加强后连续件纵向水平杆为I20工字钢，纵向斜杆为2[10槽钢，横向水平杆、斜杆均为2[10槽钢。
加固后的25#墩边跨现浇段支架设计见图2-3。
图2-325#墩边跨现浇段支架结构图
通过检算和加固边跨现浇段支架，以较小的代价满足了架梁要求，否则需要在紧邻边跨现浇段悬臂现浇端方向再增设一个临时支墩作为支撑点，才能保证预制箱梁顺利架设。
三、临时支墩施工方案
1、桩基施工
临时支墩桩基采用冲击钻成孔，水下灌注混凝土，钻孔桩设计孔深为8m，钢筋笼长8.4m，孔桩灌注完成后应保证钢筋笼深入承台不小于40cm，桩基成孔过程中留取岩样，认真做好地质核查工作，确保桩基嵌入基本承载力达450KPa岩层的深度不小于2m。
2、承台施工
承台施工前先将桩头虚桩凿除，使桩基露出新鲜的混凝土面。
调整桩基外露钢筋，确保桩基钢筋伸入承台不小于40cm，将承台底部土体夯实，绑扎承台钢筋，安装钢管柱基础预埋件，预埋件必须保证水平，浇筑C35混凝土。
钢管柱预埋件中间必须开孔振捣保证预埋件底部混凝土的密实。
3、扩大基础施工
清除基础位置表面浮土至硬岩层，底层承载力不小于200KPa，在岩层表面绑扎钢筋，测量组放出钢管立柱位置，安装预埋件，预埋件与扩大基础钢筋焊接牢固，防止混凝土浇筑过程中预埋件倾斜移位，预埋件安装完成后安装扩大基础模板浇筑混凝土。
混凝土浇筑完成后表面覆盖一层塑料薄膜，薄膜上覆盖棉被保温养生。
4、临时支墩钢结构支架施工
4.1支架搭设工艺流程
支架施工顺序：
钢管立柱安装→横向连接→主横梁安装→分配梁安装。
①钢管立柱安装
根据临时支墩顶面及基础标高确定钢管柱加工长度。
钢管柱加工完成后进行吊装，钢管柱吊装至设计位置后，管柱垂直度、轴线位置调整合格后方可进行焊接。
钢管立柱与预埋钢板之间的焊缝高度为8mm，钢管柱周围满焊。
每根钢管柱同预埋钢板焊接完毕后，采用16mm厚的钢板作为加劲板将钢管柱脚与预埋钢板焊接，加劲板数量不少于6个，沿钢管柱四周均匀分布。
钢管柱垂直度调整应在钢管柱顶帽边缘沿垂直方向吊设两垂球，调整过程中随时进行观测。
图3-1钢管柱垂直度检查方法图
钢管立柱安装完成后将立柱内灌砂，灌砂采用水密法，在钢管柱底部开两个直径5mm的小孔，从顶端灌砂，灌砂过程中同时注水，保证钢管柱内灌砂的密实性。
②安装横向连接件
钢管柱安装完成后安装焊接横向支撑，以增加钢管柱群整体性。
钢管柱之间的横向支撑采用根据设计要求采用工字钢焊接，斜支撑采用缀板加强的2[10槽钢焊接。
焊接前首先在钢管柱上画出横向连接的位置，在有横向连接部位的钢管柱上焊接缀板，缀板采用Φ630mm钢管从中间破开为两个半圆，高度为50cm，缀板与钢管柱满焊，对钢管柱进行局部加强，焊脚高度为8mm。
③主横梁安装
横向连接安装完成后，安装主横梁，主横梁为2I56。
横梁的安装位置必须位于钢管柱中心，以减小钢管柱的偏心距。
主横梁与钢管立柱顶面钢板采用满焊，焊脚高度不小于8mm。
序号
检 查 项 目
允 许 偏 差
1
立柱中心线和基础中心线
±5mm
2
立柱顶面标高和设计标高
＋0mm，－20mm
3
立柱顶面不平度
±5mm
4
各立柱不垂直度
长度的1/1000，最大不大于15mm
5
各柱之间的距离
间距的1/1000
6
各立柱上下两平面相应对角线差
长度的1/1000，但不大于20mm
表3-1钢管柱安装允许误差
④分配梁安装
主横梁安装完成后，即可进行支架上部分配梁施工，每根分配梁用三根40#工字钢拼为一根分配梁，分配梁与主横梁采用满焊，焊脚高度为8mm。
5、边跨现浇段钢管柱连接件加固
由于不能满足承载要求，必须按加固后的设计方案，更换钢管柱连接件，先将原边跨现浇段连接支撑切割下来，靠近墩身一侧一排钢管柱之间横桥向连接先切割，重新加固焊接，焊接完成后，再将远离墩身一侧钢管柱之间横桥向连接割下，重新加强焊接。
最后将两排钢管柱之间顺桥向连接割下，重新进行加强焊接。
焊接方法为：
首先在钢管柱加横向连接部位四周焊接一块钢板，钢板采用Φ63cm钢管柱破开成两个半圆，高度50cm，对钢管柱进行局部加强。
用I20对顺桥向钢管柱进行横向连接。
斜撑采用双拼10#槽钢焊接，各部位焊脚高度不小于8mm。
检查原支架所有焊缝，对钢管柱支架、承重梁、分配梁之间的焊缝焊脚高度不小于8mm的进行补焊加强。
6、施工注意事项
①施工时与箱梁架设单位认真做好技术对接工作，确定好临时支墩的位置、标高和架桥机预埋螺栓孔位置等，保证临时支墩能满足架梁操作要求。
②施工过程中必须保证钢管立柱的垂直度及各连接部位的焊缝质量。
钢管柱加长需在地面加工平台上进行，以保证焊接质量，尽量减少立焊的施做。
③钢管组装焊接前应先对所截材料进行复测，保证尺寸正确，定位时应用角尺、水平尺等工具控制好垂直及平整度，待定位准确后，先对各连接点进行电焊，在核对尺寸无误后再进行满焊。
④焊接完成后须将焊渣剔除干净，检查焊口如有气泡、漏焊处，应进行补焊处理，完成后运至成品区分类存放，并对成品进行保护。
⑤钢管不能存在薄弱截面，防止局部屈曲，不能使用变形破损严重的钢管柱施作临时支墩。
⑥边跨现浇段承受架梁荷载前，其混凝土龄期应为14天以上。
四、钢结构临时支墩与钢筋混凝土临时桥墩对比
1、施工难易程度对比
钢结构临时支墩设计构造简单与之前施工过的连续梁0号块、边跨现浇段支架类似，由施工过连续梁0号块、边跨现浇段支架的熟练工人负责施工，施工难易程度明显低于钢筋混凝土临时桥墩。
2、施工周期对比
以25#～26#墩连续梁边跨为例，施工一个钢结构临时支墩（包含拆除）需要11天时间，相比施工相同高度的钢筋混凝土临时桥墩（包含拆除）的施工时间26天，施工周期缩短15天，节约了133个工日。
序号
工序
钢筋混凝土临时桥墩
钢管柱临时支墩
对比
天数
人数
工日
天数
人数
工日
天数
人数
工日
1
基坑开挖
2
2
4
1
1
1
1
1
3
2
承台/扩大基础
3
6
18
2
5
10
1
1
8
3
墩身
7
15
105
4
14
56
3
1
49
4
墩帽/平台
4
8
32
1
7
7
3
1
25
5
拆除
10
6
60
3
4
12
7
2
48
6
合计
26
219
11
86
15
133
3、安全风险对比
钢结构临时支墩施工较之钢筋混凝土临时桥墩施工，高空作业时间大为缩短（由21天缩短至8天，详见表4-1相关数据），且规避了高墩身混凝土施工爆模等安全风险，降低了作业的危险性。
五、费用对比
1、钢管柱临时支墩与钢筋混凝土临时支墩费用对比
设置钢管柱临时支墩充分利用了前期施工连续梁0号块、边跨现浇段钢管柱支架周转使用过的钢管、型钢，且这些材料都还堆放在施工现场，可就地取材，且钢管、型钢等属周转性摊销材料，临时支墩施工完成后将其拆解下来，以后还可以续继周转使用，材料费用大大降低，另由于施工时间较短，人工费和机械使用费明显降低。
如果施工钢筋混凝土临时桥墩墩身部分需要耗费大量的混凝土，且在施工完成后还要将其破碎、拆除，不仅拆除因不能爆破施工，需要机械配合人工凿除、分解，产生的建筑垃圾还必须外运、填埋，不仅处理费用很高，对生态环境的影响也较大。
通过费用统计和成本测算，钢结构临时支墩施工发生人工费2.2万元，材料费11.1万元，机械费7.7万元，其他费用2.5万元，合计总费用为23.5万元；如施工钢筋混凝土临时桥墩将发生人工费21.1万元，材料费41.8万元，机械费7.8万元，合计总费用为70.7万元。
钢结构临时支墩节省费用47.2万元。
表4-2钢筋混凝土临时桥墩与钢管柱临时支墩费用对比表
墩号
项目
单位
钢筋混凝土临时桥墩
钢管柱临时
支墩
差额
备注
25#～26#墩
人工费
元
65529
12550
52979
材料费
元
143198
37440
105757
机械费
元
30808
32130
-1322
其他费用
元
0
15000
-15000
27#～28#墩
人工费
元
145096
9800
135296
材料费
元
274972
73736
201236
机械费
元
47112
44940
2172
其他费用
元
0
10000
-10000
合计
元
706,715
235,597
471,119
注：
桩基部分未进行费用对比。
另如果我们不是通过检算对边跨现浇段支架进行加固，而是在紧邻边跨现浇段靠近悬臂现浇端再增设一个类似25#～26#墩钢管柱临时支墩作为支撑点，保证预制箱梁顺利架设。
将多支出费用5.7万元。
表4-325#～26#墩钢管柱临时支墩与边跨现浇段加固费用对比表
项目
单位
钢管柱临时支墩
边跨现浇段加固
差额
备注
人工费
元
10150
2400
7750
材料费
元
29596
7845
21751
机械费
元
27280
4850
22430
其他费用
元
10000
5000
5000
合计
元
77,026
20,095
56,931
2、设置临时支墩与其他方案对比
（1）不采用设置临支墩方案架设箱梁
如不采用设置临支墩方案架设箱梁，还可以实施将连续梁施工完成后再架设与连续梁边跨相邻的预制箱梁的方案。
由于连续梁受跨高速公路审批手续影响施工进度远远落后于箱梁架设,实施将连续梁施工完成后再架设与连续梁边跨相邻的预制箱梁的方案,28#～29#墩箱梁需要等待5个月后才能架设,24#～25#墩箱梁需要等待2个月后才能架设,不仅架桥机不能及时转场,未架设的梁片还将长时间占用存梁台座,导致运梁通道范围内的无砟轨道等后续工程不能及时开展施工，造成后期抢无砟轨道进度增加更多的工装而成本加大。
抢工期增加的费用：
①1套节约购置资金约135万元；②每套设备需进场劳动力200人以上，每套工装可节约人员进出场费约10万元；③轨检小车1套，租赁费约8万/月；④轨排30组（每组长度9.75m）租赁费11万/月；⑤龙门吊1台，租赁费约1万/月。
合计一套工装使用半年节约费用约255万，3套工装节约费用约765万元。
（2）实施更换无下导梁架桥机
如实施更换无下导梁架桥机架设与连续梁边跨相邻的预制箱梁的方案，新架桥机进出场费用高达100万元，组装架桥机需要30天，还有台座占用，造成机械和人工窝工50多万，增加费用共计150多万元。
所以，转场一次仅架设一片箱梁，成本仍然很大。
六、未来的展望
在连续梁施工晚于简支梁架设的特殊工况下，为了保证将箱梁架设和悬臂现浇连续梁施工及两者的后续工程施工影响减到最小，于连续梁边跨桥墩之间设置钢结构临时支撑墩及支撑面，满足了架设紧邻连续梁孔箱梁的需要。
采用钢结构施工充分利用了现场已有的资源，就地取材，降低了施工难度，提高了施工效率，节省了施工成本支出，使安全效益与经济效益达到最佳，促进了施工技术升级，并推进该技术在后续工程中的应用，一定程度上提高了XX集团XX处整体发展能力和技术、水平，促进了企业市场拓展能力、成本水平和技术水平等构成的企业竞争力的提高，为企业应对特殊条件下的施工能力、掌握市场主动权起到了积极推动作用。
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