【方案】现浇梁满堂红支架专项施工方案.doc

松花江避暑城东环路项目松江湿地旅游通道四环路至呼口大桥段现浇梁满堂红支架专项施工方案编制： 复核： 审批： 中铁十三局集团第四工程有限公司松花江避暑城东环路项目部 二o一三年七月目 录一、工程概况21.1 基本情况21.2 主要工程量21.3 编制依据21.4 施工重点、难点3二、施工工期安排4三、施工工艺及方案53.1现浇梁支架施工51）施工组织52）工艺流程图53）结构型式64）基础施工65）支架施工76）支架预压73.2 支架结构验算81）结构说明82）荷载计算93）结构检算11四、安全质量控制措施191、支架搭设施工质量控制措施192、雨季施工措施193、高空作业安全保证措施204、其他安全措施20一、工程概况1.1 基本情况松花江避暑城项目工程道路全长8123.634m，南起樱花路（起点k2+596.366）,中心南北路环岛（终点k10+720）。平面坐标采用哈尔滨城市独立坐标系。松花江避暑城东环路（松江湿地旅游通道四环路至呼口大桥段）规划红线宽度60m，采用双向6车道。k4+338大桥采用变截面预应力混凝土连续箱梁，桥跨径组合为40m+65m+40m，桥墩采用直立型实体式墩。桥梁横向全宽40m，双向共六车道。桥面横向分上下分幅布置，两幅桥净距5.0m。承台下设钻孔桩基础，桩直径120cm。k4+338大桥支点梁高3.8m，高跨比1/17.1；跨中梁高2.3m，高跨比1/28.3。梁高采用二次抛物线变化。单幅箱梁顶宽17.5m，底宽9.8m，采用斜腹板单箱双室断面，翼缘板悬臂长度3.25m。箱梁顶板厚度28cm，底板厚度45-65cm，中腹板厚度40-65cm。在支点外设横隔墙，边支点处横隔墙厚度1.2m，中支点处横隔墙厚度1.8m。箱梁采用双向预应力设计，分为纵向预应力和顶板及横梁的横向预应力。1.2 主要工程量预应力混凝土连续箱梁跨径为40+65+40mc50混凝土：5107m3级钢筋：681.6t；15.20钢绞线：201.4t。1.3 编制依据 1）本工程招标文件；2）松花江避暑城东环路施工图设计；3）国家及交通部现行的施工规范、标准和哈尔滨市建委制定的相关规范；4）业主对本工程的工期及质量要求；5）我单位的施工技术、机械设备水平以及类似工程的施工经验和技术总结。1.4 施工重点、难点 1）地质条件较差，基础处理难度较大；2）浇筑方量大，混凝土质量及供应的控制是重点；3） 防止高空坠物是安全防护重点；4）施工周期长，钢筋防锈及模板防污是控制重点。二、施工工期安排k4+338大桥(40+65+40m)支架施工 22 天 2013年8月7日至2013年8月28日基础施工 2 天 2013年8月7日至2013年8月8日支架架设 10 天 2013年8月11日至2013年8月20日支架预压 12 天 2013年8月17日至2013年8月28日现浇梁施工 57 天 2013年8月5日至2013年9月30日模板加工 20 天 2013年8月5日至2013年8月24日底模铺设 11 天 2013年8月22日至2013年9月1日钢筋绑扎 14 天 2013年8月27日至2013年9月9日内、外模安装 10 天 2013年8月30日至2013年9月8日左幅砼浇注 3 天 2013年9月4日至2013年9月6日左幅拆除底模 2 天 2013年9月23日至2013年9月24日右幅砼浇注 3 天 2013年9月10日至2013年9月12日 右幅拆除底模 2 天 2013年9月29日至2013年9月30日支架拆除 10天 2013年9月25日至2013年10月5日三、施工工艺及方案3.1现浇梁支架施工1）施工组织k4+338大桥现浇梁采用满堂红碗扣式脚手架施工工艺，支架施工包括支架基础、支架搭设、支架预压、支架拆除等内容。满堂式碗扣支架体系由支架基础（厚30cm三灰碎石土、20cmc25砼）、483mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶底托（长度不得少于60cm）、10cm10cm木方做横向分配梁、10cm10cm木方纵向分配梁组成。模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。10cm10cm木方分配梁沿纵桥向布置，直接铺设在支架顶部的可调节顶托上；上设10cm10cm木方作为横向分配梁，间距为30cm；箱梁底模板、翼缘板模板采用定型大块竹胶模板，直接固定在横向分配梁上；其中翼缘板标高采用调整顶托高度来实现；侧、内模板为整体定型制作木模板，分节分段进行吊装，侧模直接安装横向分配梁中，与底模、翼缘板模板相连，内模支撑于底模。2）工艺流程图原地面压实碎石土基础砼垫层基础支架搭设现浇混凝土支架拆除三灰碎石检验沉降观测预压试验支架施工工艺流程图见下：3）结构型式4）基础施工支架基础范围为支架周边各增加1.5m，采用三灰碎石土基础与c25混凝土基础。三灰碎石土采用商品料，施工前对支架范围采用压路机静压12遍，不能出现局部反弹点。三灰碎石土一层成型，推土机平整，25t压路机压实34遍。压实后表面洒水，覆盖塑料膜进行养护7天。派专人进行洒水养护，始终保证碎石土表面湿润。c25砼基础采用商品料，测量控制标高，自桥梁中心线向左右两侧设流水坡，坡高控制在15cm；采用汽车泵送混凝土进行施工，混凝土同步进行振捣，表面压光处理；混凝土专人洒水养护，时间不得小于7天。5）支架施工支架立杆布置纵向间距均为60cm，横向间距箱梁底板范围采用60cm，翼缘板范围采用90cm；底顶托调整高度控制在30cm以内；横杆底部第一层与第二层步距为60cm，第二层与第三层及以上步距为120cm，同时所有单根立杆顶部均设横杆连接；斜杆分水平斜杆、纵横方向斜杆；水平斜杆设于支架底部及顶部各一层；纵方向斜杆共设5道在支架两侧各设1处，支架中间位置设3道，分别处于梁中心、底板两侧边缘位置；横方向斜杆除支架两侧各设1道，其余按间距6m进行设置。严格按施工图纸进行支架定点安装，挂线定位。顶底托要求伸入钢管内不得小于15cm。对所有钢管、扣件进行相应检测，合格后方可用于本工程。加固扣件均采用扭力扳手进行校紧，确保不存在松动或未达到要求的加固扣件。同时对扭力扳手进行相应的检测，合格后用于施工检查。6）支架预压支架须进行预压，预压重量为箱梁重量的1.1倍，具体预压方案见附后。初步施工流程为：混凝土基础施工满堂红支架搭设支架基础和支架的预压；在支架搭完成后，开始铺设底模，底模采用12竹胶板。底模铺设完成后，进行支架整体预压。支架预压的目的一方面是为了消除支架的非弹性变形；另一方面是为支架计算的弹性变形提供实践依据，为预拱度的设置提供参与，以保证梁体整体线形。压载总重按照设计要求为主梁自重的110%进行设置，加载方式采用砂袋三跨整体加重，加载过程分为三级加载，顺序按照50%-75%-100%-110%进行。每级持荷时间不小于30min，最后一级为1h，稳定时间为48h。分别测定各级荷载下支架的变形值，并根据测试结果预拱度。变形观测点的设置原则：横桥向布置5点（其中底板3点、翼缘板两侧各2点），纵桥向从墩中心向跨中心方向布置按点与点间距3m、3m、3m、4m、5m、7m、7.5m。具体布置如下图所示。3.2 支架结构验算1）结构说明采用wdj碗扣式多功能脚手杆搭设，使用与立杆配套的横杆及立杆可调底座、立杆可调托撑。立杆顶设二层方木，立杆顶托上纵向设1010cm方木；纵向方木上设1010cm的横向方木，其中横向方木间距不大于0.3m（净间距0.2m）。模板宜用厚1.2cm的优质竹胶合板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。支架纵横均按图示设置剪刀撑，其中横桥向斜撑每6.0m设一道，纵桥向斜撑沿横桥向共设5道。支架底部、顶部各设一道水平斜撑。横杆底部第一层与第二层步距为60cm，第二层与第三层及以上步距为120cm，同时所有单根立杆顶部均设横杆连接。2）荷载计算本计算书以现浇梁40m+65m+40m变截面预应力混凝土箱形连续梁（单箱两室）为例，对荷载进行计算及对其支架体系进行检算。a 荷载分析根据本桥现浇箱梁的结构特点，在施工过程中将涉及到以下荷载形式： q1 箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取2600kg/m3。 q2 箱梁内模、底模、内模支撑及外模支撑荷载，按均布荷载计算，经计算取q21.0kpa（偏于安全）。 q3 施工人员、施工材料和机具荷载，按均布荷载计算，当计算模板及其下肋条时取2.5kpa；当计算肋条下的梁时取1.5kpa；当计算支架立柱及替他承载构件时取1.0kpa。 q4 振捣混凝土产生的荷载，对底板取2.0kpa，对侧板取4.0kpa。 q5 新浇混凝土对侧模的压力。 q6 倾倒混凝土产生的水平荷载，取2.0kpa。 q7 支架自重，经计算支架在不同布置形式时其自重如下表所示：满堂钢管支架自重立杆横桥向间距立杆纵桥向间距横杆步距支架自重q7的计算值(kpa)60cm60cm120cm3.3860cm90cm120cm2.21b 荷载组合模板、支架设计计算荷载组合模板结构名称荷载组合强度计算刚度检算底模及支架系统计算侧模计算c 荷载计算 箱梁自重q1计算根据k4+338大桥现浇箱梁结构特点，我们取箱梁近墩侧断面，其结构混凝土量最大，代表进行箱梁自重计算，并对截面下的支架体系进行检算，先进行自重计算。根据横断面图，则：q1 = 取1.2的安全系数，则q150.291.260.35kpa 注：b 箱梁底宽，取9.0m，将箱梁全部重量平均到底宽范围内计算偏于安全。 新浇混凝土对侧模的压力q5计算因现浇箱梁采取水平分层以每层30cm高度浇筑，在竖向上以v=1.2m/h浇筑速度控制，砼入模温度t=28控制，因此新浇混凝土对侧模的最大压力q5=k为外加剂修正稀数，取掺缓凝外加剂k=1.2当v/t=1.2/28=0.0430.035 h=1.53+3.8v/t=1.69mq5=3）结构检算（1）扣件式钢管支架立杆强度及稳定性验算碗扣式钢管脚手架与支撑和扣件式钢管脚手架与支架一样，同属于杆式结构，以立杆承受竖向荷载作用为主，但碗扣式由于立杆和横杆间为轴心相接，且横杆的“”型插头被立杆的上、下碗扣紧固，对立杆受压后的侧向变形具有较强的约束能力，因而碗扣式钢管架稳定承载能力显著高于扣件架（一般都高出20%以上，甚至超过35%）。本工程现浇箱梁支架按483.5mm碗扣架进行立杆内力计算，采用6060120cm的布置结构，如图：、立杆强度验算根据立杆的设计允许荷载，当横杆步距为120cm时，立杆可承受的最大允许竖直荷载为n30kn（参见公路桥涵施工手册中表135）。立杆实际承受的荷载为：n=1.2（ng1k+ng2k）+0.851.4nqk（组合风荷载时）ng1k支架结构自重标准值产生的轴向力；ng2k构配件自重标准值产生的轴向力nqk施工荷载标准值；于是，有：ng1k=0.60.6q1=0.60.660.35=21.72knng2k=0.60.6q2=0.60.61.0=0.36knnqk=0.60.6(q3+q4+q7)=0.36(1.0+2.0+3.38)=2.296kn则：n=1.2（ng1k+ng2k）+0.851.4nqk=1.2（21.72+0.36）+0.851.42.296=29.2knn30kn，强度满足要求。、立杆稳定性验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范有关模板支架立杆的稳定性计算公式：n/a+mw/wfn钢管所受的垂直荷载，n=1.2（ng1k+ng2k）+0.851.4nqk（组合风荷载时），同前计算所得；f钢材的抗压强度设计值，f205n/mm2参考建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范表5.1.6得。a48mm3.5钢管的截面积a489mm2。轴心受压杆件的稳定系数，根据长细比查表即可求得。i截面的回转半径，查建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范附录b得i15.8。长细比l/i。 l水平步距，l1.2m。于是，l/i75.9，参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范查附录c得0.75。mw计算立杆段有风荷载设计值产生的弯距；mw=0.851.4wklah2/10wk=0.7uzusw0uz风压高度变化系数，参考建筑结构荷载规范表7.2.1得uz=1.38us风荷载脚手架体型系数，查建筑结构荷载规范表6.3.1第36项得：us=1.2w0基本风压，查建筑结构荷载规范附表d.4 w0=0.8kn/m2故：wk=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927knla立杆纵距0.6m；h立杆步距1.2m，故：mw=0.851.4wklah2/10=0.0953knw 截面模量查表建筑施工扣件式脚手架安全技术规范附表b得w=5.08则，n/a+mw/w29.2*103/（0.75*489）+0.0953*106/（5.08*103）92.3 kn/mm2f205kn/mm2计算结果说明支架是安全稳定的。（2）满堂支架整体抗倾覆依据公路桥涵技术施工技术规范实施手册第9.2.3要求支架在自重和风荷栽作用下时，倾覆稳定系数不得小于1.3。k0=稳定力矩/倾覆力矩=y*ni/mw采用最危险截面（主跨65m）验算支架抗倾覆能力：箱梁宽度17.5m，长65m采用6060120cm跨中支架来验算全桥：支架横向28排；支架纵向105排；高度4m（平均）；顶托tc60共需要54*89=2940个；立杆需要28*105*4=11760m;纵向横杆需要65*4/1.2*28=6066m；横向横杆需要17.5*4/1.2*105=6125m；故：钢管总重（11760+6066+6125）*3.84=91.97t; 顶托tc60总重为：2940*7.2=21.17t；故ni =91.97*9.8+21.17*9.8=1108.77kn；稳定力矩= y*ni=8.75*1108.77=9701.7kn.m依据以上对风荷载计算wk=0.7uzusw0=0.71.381.20.8=0.927kn/ m2跨中65m共受力为：q=0.927*4*65=241kn；倾覆力矩=q*2=241*2=482kn.mk0=稳定力矩/倾覆力矩=9701.7/482=20.11.3计算结果说明本方案满堂支架满足抗倾覆要求（3）箱梁底模下横桥向方木验算本施工方案中箱梁底模底面横桥向采用1010cm方木，方木横桥向跨度在箱梁跨中截面处按l60cm进行受力计算,实际布置跨距均不超过上述值。如下图将方木简化为如图的简支结构（偏于安全），木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。按相同截面处3m范围进行受力分析，按方木横桥向跨度l60cm进行验算。 方木间距计算q(q1+ q2+ q3+ q4)b(60.35+1.0+2.5+2)3=197.55kn/mm(1/8) ql2=(1/8)197.550.628.89knmw=(bh2)/6=(0.10.12)/6=0.000167m3则： n= m/( ww)=8.89/(0.000167110000.9)=5.34(取整数n6根) db/(n-1)=3/5=0.6m 注：0.9为方木的不均匀折减系数。经计算，方木间距小于0.6m均可满足要求，实际施工中为满足底模板受力要求，方木间距d取0.3m，则n3/0.310。 每根方木挠度计算方木的惯性矩i=(bh3)/12=(0.10.13)/12=8.3310-6m4则方木最大挠度：fmax=(5/384)(ql4)/(ei)=(5/384)(197.550.64)/(1291068.3310-60.9) =4.1210-4ml/400=0.6/400=1.510-3m (挠度满足要求) 每根方木抗剪计算(1/2)(ql)/(na)=(1/2)(197.550.6)/(120.10.10.9)=0.548 mpa=1.7mpa符合要求。（4）扣件式钢管支架立杆顶托上顺桥向方木验算本施工方案中wdj多功能碗扣架顶托上顺桥向采用1010cm方木，方木在顺桥向的跨距在箱梁跨中按l60cm（横向间隔l60cm布置）进行验算，如下图布置，将方木简化为如图的简支结构（偏于安全）。木材的容许应力和弹性模量的取值参照杉木进行计算，实际施工时如油松、广东松等力学性能优于杉木的木材均可使用。 方木抗弯计算（3m范围）p=lq/nl(q1+ q2+ q3+ q4)b/n0.6(60.35+1.0+2.5+2)3/75=1.58knmmax(a1+a2)p(0.45+0.15)1.58=0.95knmw=(bh2)/6=(0.100.102)/6=1.610-4m3= mmax/ w=0.95/(1.610-4)=5.94mpa0.9w9.9mpa（符合要求）注：0.9为方木的不均匀折减系数。 方木抗剪计算vmax=3p/2=(31.58)/2= 2.37kn(3/2)vmax /a=(3/2)2.37/(0.10.1)=0.36mpa0.9=1.70.9=1.53 mpa符合要求。 每根方木挠度计算方木的惯性矩i=(bh3)/12=(0.10.13)/12=0.8310-5m4则方木最大挠度：fmax= =1.40910-40.9l/400=0.90.6/400m=1.3510-3m 故挠度满足要求（5）立杆底座和地基承载力计算：立杆承受荷载计算最大荷载箱梁3m范围部位，间距为6060cm布置立杆时，每根立杆上荷载为： nabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 0.60.6(60.35+1.0+1.0+2.0+3.38)=24.38kn立杆底托验算： nrd底托承载力（抗压）设计值，一般取rd =40kn;得：32.4kn40kn 立杆底托符合要求。 立杆地基承载力验算将原地面整平，并采用重型压路机碾压密实(压实度90%)，达到要求后，再填筑30cm的三灰碎石土，一层填筑，碾压，使压实度达到94以上后，根据经验及试验，要求地基承载力达到fk=220kpa。地基承载力达到fk= 200250kpa（参考建筑施工计算手册。立杆地基承载力验算：kk式中： n为脚手架立杆传至基础顶面轴心力设计值；ad为立杆底座面积ad=15cm15cm=225cm2；按照最不利荷载考虑，立杆底拖下砼基础承载力：，底拖下砼基础承载力满足要求。底托坐落在20cm砼层上，按照力传递面积计算： k调整系数；混凝土基础系数为1.0按照最不利荷载考虑：=kk=1.0200kpa将混凝土作为刚性结构，按照间距6060cm布置，在1平方米面积上地基最大承载力f为:fabq ab(q1+q2+q3+q4+q7) 1.01.0(60.35+1.0+1.0+2.0+3.38)=67.73kn则，f67.73kpak=1.0200kpa经过地基处理后，可以满足要求。（6）支架变形支架变形量值f的计算ff1f2f3f4f1为支架在荷载作用下的弹性变形量由上计算每根钢管受力为24.38kn，48mm3.5钢管的截面积为489mm2。于是f1=*l/e24.3848910349.85n/mm2 ，则f149.8510（2.06105）2.41mm。f2为支架在荷载作用下的非弹性变形量支架在荷载作用下的非弹性变形f2包括杆件接头的挤压压缩1和方木对方木压缩2两部分，分别取经验值为2mm、3mm，即f2125mm。f3为支架基底受荷载后的非弹性沉降量，基底处理时采用三灰碎石、混凝土铺装为刚性基础暂列为4mm （施工时以实测为准）。f4为地基的弹性变形地基的弹性变形f4按公式f4/ep，式中为地基所受荷载，ep为处理后地基土的压缩模量6.2取设计参数建议值。f4/ep49.856.28.04mm。故支架变形量值f为ff1f2f3f4=2.41+5+4+8.04=19.45四、安全质量控制措施1、支架搭设施工质量控制措施支架搭设过程中按设计间距和步距进行。底层纵、横向水平杆扫力杆距地面的高度不大于35cm；立杆上端包括可调螺杆伸出顶层水平杆长度不大于70cm。剪刀撑的斜杆与地面夹角控制在4560度之间，斜杆每步与立杆扣接。支架具有足够的强度、刚度和稳定性，能承受施工过程中所产生的各种荷载。支架构造简单、合理，结构受力明确，安装、拆除方便。支架在安装完成后，对其平面位置、顶部高程、节点连接及纵、横向稳定性进行全面检查，符合要求后，方可进行下一工序。支架稳定、坚固，能抵抗在施工过程中可能发生的振动和偶然撞击。预拱度值根据预压值进行相应的调整，消除因地基变形、支架变形等方面影响。支架拆除应遵循后支先拆、先支后拆的原则顺序进行；箱梁侧模应在预应力钢束张拉前拆除；底模及支架应在结构建立预应力后方可拆除。拆除支架时，不得损伤混凝土结构。各连接件连接牢固。安全员现场值班到位、制度管控。施工人员“三宝”齐全，不佩戴安全防护设施，不得进入工地。有恐高症、高血压等高危人群不得从事高空作业。现场接电严格按临时用电规程作业。2、雨季施工措施对于混凝土的雨季施工，为保证混凝土的质量，混凝土开盘前根据混凝土含水率调整施工配合比，适当减少加水量。施工要保持连续性，混凝土安排一次浇筑完，并经常检查砂石料的含水量，控制水灰比。砼、砂浆在终凝前要进行覆盖，防止雨淋而影响质量。雨天施工时，要加强对高空作业的安全管理，设置足够的防护网、护栏等安全设施，并采取其他防滑保护措施。对已绑扎的钢筋及时灌注混凝土，防止钢筋锈蚀。降雨时停止高空作业，对用电设备及线路进行检查，做好防雨护罩，防止漏电事故的发生。3、高空作业安全保证措施根据高空作业安全技术规范有关规定，项目