悬灌施工作业指导书.docx
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悬灌施工作业指导书
兰新铁路第二双线八盘峡黄河特大桥
悬灌施工作业指导书
中港兰新铁路甘青段项目经理部二工区
2010年3月
兰新铁路第二双线八盘峡黄河特大桥
悬灌施工作业指导书
一、目的
明确连续刚构悬灌施工工艺、操作要点和质量标准,规范和指导悬灌施工作业。
二、编制依据
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
《施工图设计文件》
三、工艺概述
本工艺适用于不宜在桥下设置支架的高墩、跨河、跨路、桥位地质不良等桥梁的预应力混凝土连续刚构,及大跨度预应力混凝土连续刚构的施工。
悬臂灌筑法是采用移动式挂篮作为主要施工设备,以桥墩为中心,对称向两岸利用挂篮逐段灌筑梁段混凝土,可在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁体上移动,每段绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、纵向预应力张拉都在挂篮内进行,待混凝土的弹性模量及强度达到设计要求后,张拉预应力束,再移动挂篮,进行下一节段的施工。
悬臂浇筑每个节段长度一般2~6m。
其主要特点是:
1、桥梁在施工过程中产生负弯矩,桥墩也要承受由施工产生的弯矩,因此悬臂施工宜选用营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用,如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等。
2、采用悬臂施工的机具种类很多,就挂篮而言,也有桁架式、斜拉式等多种形式,可根据实际情况选用。
3、悬臂浇筑施工简便,结构整体性好,施工中可不断调整位置,常在跨径大于100m的桥梁上选用。
4、悬臂法施工可不用或少用支架,施工中不影响通航或桥下交通。
灌筑混凝土和预应力施工质量、梁体线形、体系转换、合拢段施工等是连续刚构悬臂灌筑法工艺和质量控制的关键。
四、作业内容
主要作业内容为:
施工准备、测量放样、0号梁段混凝土灌筑、挂篮的设计与安装就位、安装箱梁底模、绑扎底板与腹板钢筋、安装腹板预应力管道、安装腹板模板及顶底模、安装顶板钢筋、安装顶板预应力管道、安装预埋件、浇筑箱梁混凝土、拆除模板、穿钢绞线束、张拉锚固、管道压浆、挂篮前移就位、下一节段梁体混凝土施工、边跨现浇段施工、合拢段混凝土灌筑等。
五、质量标准及检验方法
梁段几何形态按表1检验,梁段模板安装尺寸按表2检验,梁体外形按下表检验。
表1-连续刚构梁悬臂灌筑梁段允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
悬臂梁段高程
+15,-5
测量检查
2
合拢前两悬臂端高差
合拢段长的
1/100
且不大于15
3
梁段轴线偏差
15
4
梁段顶面高程
±10
5
竖向高强精轧螺纹筋垂直度
每米高不大于1
吊线尺量检查不少于5处
6
竖向高强精轧螺纹筋间距
±10
尺量检查不少于5处
表2-连续刚构梁梁段模板尺寸允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
梁段长
±10
尺量
2
梁高
+10,0
3
顶板厚
+10,0
尺量检查各不少于5处
4
底板厚
+10,0
5
腹板厚
+10,0
6
横隔板厚
+10,0
7
腹板间距
±10
8
腹板中心偏离设计位置
10
9
梁体宽
+10,0
10
模板表面平整度
3
1m靠尺测量不少于5处
11
模板表面垂直度
每米不大于3
吊线尺量不少于5处
12
孔道位置
1
尺量
13
梁段纵向旁弯
10
拉线测量不少于5处
14
梁段纵向中线最大偏差
10
测量检查
15
梁段高度变化段位置
±10
16
底模拱度偏差
3
17
底模同一端两角高差
2
18
桥面预留钢筋位置
10
尺量
表3-连续刚构梁梁体外形尺寸允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
梁全长
±30
尺量检查中心及两侧
2
边孔梁长
±20
3
各变高段长度及位置
±10
4
边孔跨度
±20
尺量检查支座中心对中心
5
梁底宽度
+10,-5
尺量检查每孔1/4截面,跨中和3/4截面
6
桥面中心位置
10
由梁体中心拉线检查1/4截面,
跨中和3/4截面及最大偏差处
7
梁高
+15,-5
尺量检查梁端、跨中及梁体变截面处
8
挡碴墙厚度
+10,-5
尺量检查不少于5处
9
表面垂直度
每米不大于3
吊线尺量检查梁两端
10
梁上拱度偏差
±10
测量检查跨中
11
底板厚度
+10,0
测量检查跨中及梁端
12
腹板厚度
+10,0
13
顶板厚度
+10,-5
14
桥面高程
±20
15
桥面宽度
±10
16
平整度
每米不大于5
测量检查每10m一处
17
腹板间距
±10
测量检查跨中及梁端
18
支座板
四角高度差
1
水平尺靠量检查四角
螺栓中心位置
2
尺量检查(包括对角线)
平整度
2
尺量
六、施工机械及工艺装备
悬臂施工法也称为无支架平衡伸臂法、挂(吊)篮法、分段施工法,它是以桥墩为中心向两岸对称的、逐节悬臂接长的施工方法。
所用的主要设备是挂篮。
为了拼制挂篮,在墩柱两侧常采用托架支撑,灌筑一定长度的梁段,这个长度称为起步长度。
以此节段为起点,通过挂篮前移,对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土,并施加预应力,如此循环作业。
挂篮是悬臂灌筑施工的主要机具。
挂篮是一个能沿着轨道行走的活动脚手架,挂篮悬挂在已经张拉锚固的梁段上,悬臂灌筑时梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆等工作均在挂篮上进行。
当一个梁段的施工完成后,延伸轨道,解除后锚,挂篮移向下一梁段施工。
所以挂篮既是空间的施工设备,又是预应力筋未张拉前梁段的承重结构。
挂篮主要形式有梁式、斜拉式、组合斜拉式等多种。
梁式挂篮主要由底模板、悬吊系统、承重结构、行走系统、平衡重、锚固系统、工作平台等部分组成。
挂篮承重系统是挂篮主要受力构件,可以采用万能杆件或贝雷梁拼装的钢桁架,也可以采用钢板梁或大号型钢作为承重结构。
悬吊系统是将底模板、张拉工作平台的自重等荷载传递到承重结构,可采用钻有销孔的扁钢或两端有螺纹的圆钢或精轧螺纹钢筋组成。
挂篮整体纵移采用电动卷扬机牵引,挂篮上设上滑道,梁上铺设下滑道,中间可用滚轴,也可采用聚四氟乙烯板作滑道。
工作平台设于挂篮承重结构的前端,用于张拉预应力束、压浆等操作用的脚手架。
底模板供立模板、绑扎钢筋、灌筑混凝土、养护等工序。
斜拉式挂篮也称为轻型挂篮,是在梁式挂篮基础研制的,其承重结构采用纵梁、立柱、前后斜拉杆等组成。
组合斜拉式挂篮是在斜拉式挂篮的基础上加以改进的一种新的结构形式。
其结构自重较轻,其承重比不大于0.4,最大变形量不大于20mm,走行方便。
菱形挂篮示意图
七、施工准备
1、编制施工组织设计、施工工艺设计和工序质量控制设计,制定作业指导书和操作规程。
组织技术培训和考核。
2、施工场地平整,桥墩附近管线拆迁。
3、梁体悬臂灌筑分段划分,对梁体灌筑程序的整体安排。
4、桥墩施工已经完毕,挂篮设计方案完成。
5、测量方案的设计与误差控制方法。
八、施工工艺及质量控制流程
预应力混凝土连续箱梁悬臂灌筑法施工工艺及质量控制流程图
九、工艺步序说明
1、0号块施工
1)工艺流程图
0#块工艺流程图
2)施工方法介绍
采用悬臂灌筑法施工时,墩顶0号块梁段采用在托架上立模现灌,或者在承台上搭设少支架或具备条件的情况搭设碗扣支架施工,常用托架施工,这里以托架做介绍。
施工托架有扇形、门式等形式,托架可采用万能杆件、贝雷梁、型钢等构件拼装,也可采用钢筋混凝土构件作临时支撑。
托架总长度视拼装挂篮的需要而定。
由于考虑到在托架上灌筑梁段0号块混凝土,托架变形对梁体质量影响很大,在作托架时,除考虑托架强度外,还应考虑托架的刚度及整体性,采用万能杆件、贝雷梁、板梁、型钢等作托架时,可采取预压、设预拱度或调整措施,以减少托架变形。
2、挂篮的设计与安装
2.1、挂篮设计
选择挂篮形式主要考虑结构简单、自重轻、受力明确、变形较小、行走安全、装拆方便等方面因素。
挂篮横断面布置,一般取决于桥梁宽度和梁横断面形式。
挂篮设计荷载主要有:
模板重力、梁段重力、挂篮自重、平衡重重力、振捣器重力及振动力、千斤顶及油泵重力、施工人员重力等。
挂篮行走及灌筑梁段混凝土时的稳定系数,均不小于1.5。
挂篮组拼后,应全面检查安装质量,并作载重试验,以测定其各部位的变形,并设法消除其永久变形。
在起步长度内0号块梁段完成并获得要求的强度后,在墩顶拼装挂篮。
有条件时,应在地面上先进行试拼装,以便在墩顶熟练有序地拼装挂篮。
拼装时应对称进行。
挂篮的操作平台下应设置安全网,防止物件坠落,以确保施工安全。
挂篮应呈全封闭,四周设维护,上下应有专用护梯,方便施工人员上下挂篮。
挂篮行走时,须在挂篮尾部压平衡重,以防倾覆。
灌筑梁段混凝土时,必须在挂篮尾部将挂篮与梁进行锚固。
2.2、菱形挂篮的安装步骤:
1)挂篮拼装及1号块施工:
(1)在0#块顶面拼装施工挂篮;组拼顺序为:
安装下滑道、前支点及后勾板→组拼菱形挂篮主桁及其联结系→主桁前移→安装后锚固→安装前上横梁→拼装并整体提升挂篮底模平台→收紧挂篮底模平台→安装外模及导梁、吊带(杆)→绑扎底板及腹板钢筋→安装内模→绑扎顶板钢筋→浇注混凝土。
(2)挂篮安装完毕后,须检查挂篮结构,确认与设计相符后,按照最重节段的1.2倍荷载进行挂篮静载试验。
(3)试验完成后记录数据,卸载;绑扎底板及腹板钢筋,安装底板及腹板预应力筋孔道→立内模→继续绑扎顶板钢筋、安装顶板预应力筋孔道→检查挂篮结构,灌注混凝土并养护达设计强度,脱模,张拉预应力束(筋),1#块施工完成。
2)挂篮第一次走行:
待1#块混凝土达设计强度后,拆除端模、内模,按设计要求分批张拉1#块梁体预应力筋,下降底模平台,脱底模及侧模→将底模平台临时吊挂在已浇梁段顶板上(采用两台10T倒链,并拉紧∅28钢丝绳作保险)→解除底模平台与前上横梁之间的联结→解除主桁后锚固。
3)挂篮走行及其它节段施工:
挂蓝整体走行,需注意后构板锚固可靠。
浇筑2#节段混凝土,后达到强度后,整体走行,依次完成主梁混凝土浇筑。
4)挂篮后退:
挂蓝浇筑完成后,将前上横梁与前下横梁用32精扎螺纹钢筋吊挂,解除所有约束。
挂蓝从合龙段退至0#块位置,用吊机拆除挂蓝。
3、模板的安装与梁段混凝土的灌筑
挂篮就位后,安装并校正模板吊架,此时应对灌筑梁段混凝土设预拱度,以使施工完成的桥梁符合施工图标示。
预拱度值包括施工期结构挠度,因挂篮重力和临时支承释放时支座产生的压缩变形值等。
模板安装应核准中心位置及高程,模板与前一段混凝土面应平整密贴。
如上一节段施工后出现中线或高程误差需要调整时,应在模板安装时予以调整。
安装预应力预留管道时,应与前一段预留管道接头严密对准,并用胶布包贴,防止灰浆进入管道。
管道四周应布置足够定位钢筋,确保预留管道位置正确、线形和顺。
灌筑混凝土时,可以从前端开始,应尽量对称平衡灌筑。
灌筑时应加强振捣,并注意对预应力预留管道的保护。
为提高混凝土早期强度,以加快施工速度,在设计混凝土配合比时,一般加入早强剂或减水剂。
混凝土梁段灌筑一般7~8d为一个周期。
为防止混凝土出现过大的收缩、徐变,应在配合比设计时按规范要求控制水泥用量。
梁段拆模后,应对梁端得混凝土表面进行凿毛处理,以加强接头混凝土的连接。
4、施工线形控制
悬臂灌筑施工线形控制是桥梁施工控制的一个难点,控制不好,两端悬臂灌筑至合拢时,梁底高程误差会大大超过允许范围,既对结构受力不利,且因梁底曲线产生转折点而影响美观,形成永久性缺陷。
箱梁在悬浇施工中,由于受自重、温度、外荷载等因素影响会产生挠度,同时,混凝土自身的收缩、徐变等因素也会产生标高变化,并随着悬臂长度的加大而增加。
为了使成桥后的线形达到或接近设计要求,因此,必须在悬浇过程中,对已浇筑或准备浇筑的梁段进行各工况的观测,同时对承台的沉降、位移进行观测,并适时调整悬浇梁段的立模标高。
另外,为确保主桥在施工期间,各部位始终处于安全受力状态,需在梁体内预埋应力元件进行应力测试。
(1)变形量测
①施工测量网的建立
利用现有的桥址控制网组成大地四边形作为大桥首级控制网,对主桥上部结构在施工过程中的轴线和高程进行测量控制和复核。
测量控制网示意图
②测点的布置
在各主墩0#块上分别布设三个平面控制点,同时,兼作高程测量的水准点。
基准测点布在桥轴线、腹板中心线与0#块横向中心线交点上。
基准测点按三角高程和四等导线的方法测设。
对于基准高程测量,采用悬挂钢尺的方法,予以校核,校核无误后的控制点作为悬浇箱梁的高程和平面控制的基准点。
在承台顶面按照设计要求布设的8个测点作为沉降和水平位移观测点。
在各悬浇梁段布置二个测点,离梁端前沿10cm,中间测点位于箱梁截面中心线上,其余两个测点离腹板外侧50cm布置,主要用于施工挠度和线形的监测。
各悬浇梁段观测点布置见下图。
悬浇梁段观测点布置图
以上测点均采用φ16mm钢筋埋设,长度约60cm,与结构钢筋焊接固定,并露出混凝土面2cm,每次砼浇筑完成后要及时将外露钢筋的顶面用砂轮磨成球形,同时,用红漆做好标记与编号,并由专人保护。
③挠度观测的工况选择
挂篮前移后、混凝土浇筑后、预应力束张拉完成后。
④挠度监控测量要点
挠度监测原则:
定人、定仪器、定时、定点。
组建主桥监控测量小组,专门从事监控测量工作,以保证监控工作的顺利开展和防止人为原因引起的测量误差。
配置的专用测量仪器经校验合格后才能用于监控测量。
施工控制测量的时间安排在凌晨0:
00~8:
00之间进行。
做好每次测量的现场记录,并记录气象、温度等环境条件。
测量成果应做到准确无误,并及时报监理确认后提供给驻地监控小组进行分析计算,以决定下一块件的立模标高。
⑤箱梁平面线形监控
每个节段布置一个测点,位于离梁段截面10cm的纵轴线上,采用全站仪测量,精度在±2mm以内。
每一个节段施工后,观测本节段的测点坐标,测量时间与挠度观测一致。
⑥沉降观测
主墩基础的沉降也是箱梁悬臂施工控制测量的组成部分。
因此,在每个承台及0#块桥面中心均布置观测点,悬浇施工过程中每半个月观测一次。
(2)应力监测
预埋应力测试元件,在悬浇施工期间,监测箱梁控制截面的应力,并与设计值对照,以判断结构的安全性。
5、边跨现浇段施工
5.1、工艺流程
5.2、现浇段施工
采用悬臂灌筑法施工时,边跨现浇段一般在承台上搭设少支架或具备条件的情况搭设碗扣支架施工。
边跨现浇段支架示意图
边跨现浇段采用碗口支架重点是地基处理。
6、合拢段施工
合拢段施工时通常由两个挂篮向一个挂篮过渡,所以先拆除一个挂篮,用另一个挂篮走行跨过合拢段至另一端悬臂施工梁段上,形成合拢段施工支架。
也可采用吊架的形式形成支架。
在合拢段施工过程中,由于昼夜温差影响,混凝土的早期收缩、水化热影响,已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响,以及施工荷载等因素影响,因此,需要采取必要的措施,以保证合拢段的质量。
合拢段长度在满足施工操作要求的前提下,应尽量缩短,一般采用1.5~2.0m。
一般宜在低温合拢,遇夏季应在晚上合拢,并用草袋等覆盖,并加强街头混凝土养护,使混凝土早期结硬过程处于升温受压状态。
在合拢段混凝土中宜加入减水剂、早强剂,以便及早达到施工图要求强度,及时张拉预应力束筋,防止合拢段混凝土出现裂缝。
合拢段临时锁定,采用劲性型钢或预制的混凝土柱安装在合拢段上下部作支撑,然后张拉部分预应力束,待合拢段混凝土达到要求强度后张拉其余预应力束,最后再拆除临时锁定装置。
为了保证合拢段施工时混凝土始终处于稳定状态,在灌筑前各悬臂端应附加与混凝土质量相等的配种(或称压重),加配种要依桥轴线对称加载,按灌筑重量分级卸载。
连续刚构中跨合拢段吊架实例
7、悬浇施工质量保证措施
(1)配合比控制
配合比设计采用高集料、低水灰比、低水泥用量,以减少混凝土的收缩和徐变。
同时,掺入适量的缓凝高效泵送减水剂,以提高混凝土的可泵性,满足混凝土的缓凝和早强要求,改善混凝土的和易性和流动度。
(2)控制混凝土浇筑层厚
箱梁悬浇节段采取一次浇筑完成,控制砼的分层厚度,并做到均匀布料、对称、连续浇筑。
合理振捣,使混凝土密实、均匀。
严格控制箱梁顶、底板的混凝土浇筑厚度,浇筑前,应根据收平工艺要求,布置一定数量的控制标高点,避免节段超重,影响到箱梁的施工挠度。
同时严格控制腹板砼的浇筑高度,相对高差控制在1m以内。
防止侧模产生倾斜、扭曲、影响结构的轴线与截面尺寸。
(3)混凝土的浇注方向
采取由挂篮前端向后推进浇筑,避免混凝土重力引起的挂篮变形,造成混凝土接缝的开裂。
混凝土浇筑控制在初凝之前完成。
(4)严格按照平衡施工的要求控制
最大混凝土浇筑重量差不得大于本梁段自重的30%;同时,尽量减少梁段上的施工堆积物,并及时清理箱梁中的施工垃圾,以避免由于施工荷载和桥面杂物影响施工挠度的控制。
十、作业组织
悬臂挂篮灌筑法施工人员应包括:
挂篮施工、模板吊装、钢筋绑扎、预应力管道安装、混凝土灌筑、预应力筋张拉、预应力管道压浆等,一对挂篮24小时两班倒需40人。
十一、生产效率及材料消耗
1、生产效率
生产效率主要取决于挂蓝施工速度和模板安装效率及张拉压浆时间,一般一个节段的施工周期为192h(8d)。
悬臂灌筑节段周期时间分配表
序号
工序名称
作业时间(h)
1
挂篮移动就位
6
2
安装底模
6
3
安装底板钢筋及预应力孔道
12
4
安装腹板钢筋及预应力孔道
12
5
安装内模
12
6
安装顶板钢筋及预应力孔道
16
7
混凝土浇筑
6
8
混凝土养护、穿束及拆模
120
9
施加预应力及孔道灌浆、封堵
2
10
Σ
192
2、材料消耗
悬臂挂篮灌筑法施工的材料消耗主要有钢材、贝雷梁、钢筋、钢绞线、精轧螺纹钢筋、波纹管、水泥、砂、石等,材料消耗的数量取决于梁体尺寸。
十二、安全与环保
悬臂挂篮灌筑施工,属于高空作业,施工中必须制定并遵守严密的安全生产制度和操作规则,安排经过技能和安全培训,并考试合格的人员上岗。
必须论证挂篮的安全性及可靠性。
悬臂施工过程中和完工后,要采取措施,保护河道和场地周围环境,及时清理废料,回收施工材料,做到工完料清,恢复工地环境的自然状态。