高速公路特大桥合拢段施工方案.docx

杭州至瑞丽高速公路贵州境思南至遵义段第sztj-6合同段（k180+080k186+400）天池特大桥主桥箱梁合拢段专项施工方案编制： 复核： 审批： 贵州省公路工程集团有限公司 贵州思遵高速公路sztj-6项目经理部目 录一、编制依据- 1 -二、编制原则- 1 -三、工程概况- 2 -四、资源配置- 2 -五、工期计划- 5 -六、合拢顺序的确定- 5 -七、现浇段施工-6 -八、合拢段主要施工环节及要点- 6 -8.1、各合拢段施工工序98.2、各合拢段挂篮的使用方案98.3、配重的加载98.4、合拢段钢筋绑扎108.5、合拢力学分析原理及计算过程及劲性骨架选定108.6、临时束张拉148.7、合拢段混凝土浇筑14九、合拢段施工中的注意事项及控制措施- 14 - - 2 -天池特大桥主桥箱梁合拢段专项施工方案一、编制依据1、 有关文件(1)、思南至遵义高速公路项目合同管理手册及招标文件(2)、思南至遵义高速公路项目管理实施办法(3)、思南至遵义两阶段施工图设计(第三册第一分册）(4)、实施性施工组织设计、天池特大桥专项施组(5)、设计技术交底答疑报告2、 技术标准、规范及规程(1)、公路桥涵施工技术规范（jtj/t f502011）(2)、公路工程质量检验评定标准（jtg f80/12004）(3)、路桥施工计算手册人民交通出版社，2001.5(4)、混凝土外加剂应用技术规范（gb 50119-2003）(5)、公路工程施工安全技术规程(jtj 076-95)(6)、公路工程试验规程汇编（修订版）2006.11 (7)、建筑工程模板施工手册二、编制原则1、“百年大计、质量第一”的原则确立质量目标，制定创优规划，严格执行iso9001质量标准，确保每个检验批、分项工程的质量达到优质工程标准的要求，健全质量保证体系，保证实现质量国际一流的目标。2、“安全生产，预防为主”的原则运用现代科学技术，采用先进可靠的安全预防措施，确保施工生产和人身安全。3、文明施工、环境保护的原则实行文明施工，重视环境保护，珍惜土地，合理利用，严格执行gb/t24001-1996环境管理体系和gb/t28001-2001职业健康安全管理体系。严格遵照国家环保政策和建设单位对本工程环境保护的要求，精心组织、严格管理、文明施工，在施工组织设计的编制上力争把施工对周围环境的影响降低到最低限度，并制定出详细的文明施工和环保措施，争创“安全生产、文明施工标准化工地”。4、保证工期的原则天池特大桥为思遵高速全线最大的刚构桥，工程工期非常紧。所以在编制施工方案的时候，本标紧紧围绕业主提出的工期要求，采用合理的施工工艺，做好人员、材料和机械设备配备，优化资源配置。充分考虑气候、季节及交叉施工作业对工期的影响，在有关工程施工安排上注意时间的前后调整，以一流的管理来确保工期。三、工程概况合拢段（15#段），箱梁合拢段（以下简称15#段）设计长度2m，为单箱室、三向预应力砼结构，高2.8m，顶宽12m，底宽6.5m。顶板厚度0.180.7m，底板厚度0.32m，腹板厚度0.5m。全桥共6个15#段，每个15#段有c50砼17.92m。 四、资源配置1、为本桥配备足够技术力量确保天池特大桥箱梁合拢段施工按时、优质完成。主要技术人员见：天池特大桥合拢段施工主要技术人员表。施工主要技术人员表序号姓名职务职称职责1李怀友项目总工高级工程师总负责全标段技术质量工作2江财发经理助理工程师总负责天池特大桥施工进度、质量3王建军桥队一工区工区主任工程师负责天池特大桥技术、进度工作4刘恩忠试验室主任工程师负责全标段试验工作5吴光全桥队技术员助理工程师负责技术方案执行5刘国强桥队技术员助理工程师负责技术方案执行6郭强桥队技术员助理工程师负责技术方案执行7朱秀明桥队技术员助理工程师负责技术方案执行8张雪跃测量队长工程师负责全标段测量工作9展贺喜材料部长工程师负责全标段材料调配工作为保证施工进度，确保目标任务完成，我标段投入2个施工班组，共计84人进行合拢段作业，其中钢筋工36人，模板工及砼工32人，张拉压浆工16人。因箱梁合拢段施工技术难度大、工艺复杂，该班组要求组织以大部分具有能同时进行钢筋、混凝土、架子、模板、张拉作业的综合性熟练工人为主。同时每班组配备技术员1名，经验丰富的施工员1名负责施工过程技术指导和检查监督、操作人员的安排和重要施工环节的监督。2、主要机械设备计划具体见：主要施工机械设备表主要施工机械设备表序号设备名称型号数量备注1拌和站60m3/h2套2装载机zl502台3挖掘机现代2201台4混凝土运输车7m35台5发电机组220kw1台备用电源6发电机组400kw1台备用电源7塔吊tc-6013a2台8塔吊tc-56102台9吊 车25t3台10混凝土输送泵htc/802台11施工电梯2台12挂篮8套13千斤顶400t8套14千斤顶60t2套15千斤顶25t2套3、主要试验、检测仪器设备配备小关子大桥连续梁试验和检测仪器设备配置表序号仪器设备名称规格型号数量备注2徕卡全站仪tca20031台3自动水准仪at-g31.5mm/1km2台4万能材料试验机we-1000b1台力学测试5电脑全自动恒应力压力机jye-300a1台6压力机sye-20001台7冷弯冲头1台8标准室温度湿度自动控制仪fhbs-601套水泥试验9水泥净浆搅拌机nj-160a1台10水泥胶砂搅拌机jj-51台11水泥电动抗折试验机dkz-50001台12沸煮箱fz-311台13水泥胶砂成型振实台zt-961台14水泥标准恒温恒湿养护箱sby-40b1台15负压筛析仪fsy-1501套16水泥标准稠度凝结时间测定仪1套17水泥雷氏夹测定仪ld-501套18水泥胶砂流动度测定仪nld-31套19水泥胶砂试模40*40*1602组20水泥用标准砂iso10袋21混凝土卧式搅拌机hjw-602台砼试验22混凝土震动台1平方4台23砂浆搅拌机sjd-151台24沙浆标准稠度测定仪sz-1451套25自动调压混凝土抗渗仪hp-4.01套27标准恒温水槽gp-a1套28混凝土抗压试模150*150*15050组30混凝土坍落度筒国际2套33针片状规准仪1套骨料试验34石子标准筛1套35砂标准筛1套36摇筛机zbsx-921套38泥浆检测三件套2套泥浆检测 4、主要材料使用计划合拢段设计为c50高性能混凝土，实际采用c55微膨胀混凝土，共计107.52m3。需使用拉法基p.o.42.5水泥52.15t， 5-25mm碎石119.35t，机制砂76.23t，世新聚羧酸高性能减水剂626kg。s15.2钢绞线2.31t，劲性骨架17.25t，帯肋钢筋19.4t。五、工期计划计划于2012年11月14日开始13#墩左幅边跨合拢段施工，2012年11月24日完工；2012年11月20日开始14#墩左幅边跨合拢段施工，2012年11月30日完工；2012年12月1日开始左幅中跨合拢段施工，2012年12月10日完工。计划于2012年12月3日开始14#墩右幅边跨合拢段施工，2012年12月13日完工；2012年12月8日开始13#墩右幅边跨合拢段施工，2012年12月18日完工；2012年12月19日开始左幅中跨合拢段施工，2012年12月29日完工。 六、合拢顺序的确定合拢段施工是连续刚构桥施工中的一个至关重要的环节，是“t构”体系转换成连续刚构体系，由静定结构向超静定结构转换的过程，在体系转换过程中其受力情况复杂，抗拉抗压又抗剪，故合拢方式的选择、合拢段施工质量对结构整体质量有着很大的影响。天池特大桥主桥部分由2个主墩构成，分别为13#墩、14#墩，双幅桥共有边跨合拢段4个，分别为13#墩边跨合拢段、14#墩边跨合拢段；中跨合拢段2个。本桥合拢段施工按照先边跨再中跨的顺序逐步完成全桥各合拢段施工，中跨合拢段的施工在边跨完成合拢并张拉完成边跨侧梁段底板预应力束（先长束后短束）、合拢段和现浇段横向及竖向预应力束并锚固灌浆后进行，即在边跨底板预应力束、合拢段和现浇段横向及竖向预应力束张拉完成后并卸载完边跨荷载（拆除边跨托架、拆除边跨合拢用挂篮）后方再进行中跨合拢段施工。具体施工方案为：1、13#墩边跨合拢段、14#墩边跨合拢段根据实际施工进度寻找合适的合拢时机分别完成合拢；2、13#墩与14#墩跨中合拢段在13#墩边跨合拢段、14#墩边跨合拢段施工完成并完成两边跨侧底板预应力、合拢段和现浇段横向及竖向预应力后进行。七、现浇段施工天池特大桥边跨现浇段16、17号节段长3.84m，12#、15#过渡墩高达75m。边跨现浇段位于过渡墩墩顶部分长度2.04m，悬出墩身1.8m。过渡墩上方部分荷载由墩身承担，悬出墩身部分荷载较小，且墩柱较高，为了充分利用资源，采用施工1#节段的牛腿支架施工，支架上方横梁采用引桥盖梁施工时的i45a工字钢，外模及底模采用0#块模板，内模采用0#块倒角模板及中横隔板模板。在模板及支架设计时，将0#块模板及支架通用于挂篮及边跨现浇、合拢段，可以大大节约成本。边跨现浇由于采用1#块牛腿支架，因此边跨现浇支架方案与1#牛腿支架方案基本一致，相同之处不再重述。支架方案中的不同之处如下：1）、横梁及横梁间距。0、1号块横梁间距为1m，横梁为i40b工字钢；边跨现浇横梁间距为76cm，横梁为i45a工字钢（利用引桥盖梁施工工字钢）。2）、底模模架安装方式不同。边跨现浇底模模架采用平放布置，0#、1#块模架采用立向放置。3）、对拉设置区别。0、1号块支架对称布置，边跨现浇支架采用一边布置，引桥侧采用法兰钢板锚固牛腿精扎螺纹钢筋。边跨现浇支架 (2)、边跨现浇支架简单验算由于使用的牛腿质检为1#块支架，支架横梁规格较1#节段提高，横梁间距较1#块小。因此，只需验算边跨现浇荷载，并与0、1号节段荷载进行对比便可。1）、支架简单验算经计算：悬出墩身部分荷载为：q悬=82.21+472.22=554.4kn墩顶部分腹板范围混凝土自重：q墩顶=1765-554.4=1210.6kn合拢段长2m，梁段重466kn,边跨现浇支架承担箱梁一半重量：233kn。最不利横梁承受最大荷载为29.12kn/m，远小于0、1号块最不利横梁承受的最大荷载为105.7kn/m（0、1号块支架计算书中第12页），所以边跨现浇支架及牛腿受力满足要求。2）、过渡墩在边跨现浇偏心压力作用的受力验算边跨现浇支架及牛腿由于不考虑对称配重设计，因此，在边跨现浇段施工时，过渡墩偏心受压。由于箱形薄壁墩受力验算较为复杂，在验算时候简化为矩形截面验算。过渡墩截面：bh=7300mm4500mm，最大高度75m。边跨现浇段自重：n=1765kn墩顶部分偏心距：1.02m悬出墩身偏心距：2.04+0.9=2.94m则，边跨现浇对墩身产生的弯矩：m=1210.61.02+554.42.94=2864.16kn.mra=23mpa，rg=345mpa，jg=0.55在垂直弯矩作用平面内的截面验算：长细比lo/b=75000/7300=10.27,查表得：=0.98，则： nu=rb1/rcrabh+1/rsrg(ag+ag) =0.980.951/1.252373004500+1/1.253402457498 =794439907.1n=794439.907knn=1765kn,满足要求。不需要对引桥侧进行配重。式中：457498mm2为薄壁墩钢筋截面积。(3)、支架上堆码梁体1.2倍重的砂袋进行预压，消除非弹性变形，测定弹性变形量。(4)、安装支座，预留支座偏移量。安装时详细检查盆式橡胶支座密贴情况。各滑移面用丙酮仔细擦净，清除灰尘和杂质。支座定位必须准确，支座标高以及支座顶面两个方向的水平高差均应控制在规定的范围之内。边跨现浇节段施工工艺流程图加工预埋件预埋件预埋支架安装检验合格检验合格混凝土拌和钢筋及预应力管道制作材料准备养护安装顶板预应力管道安装内模， 绑扎顶板、翼缘板钢筋钢筋及预应力管道安装底板模板安装支架预压混凝土浇筑预应力张拉及压浆支架拆除(5)、安装底模：模板采用0#块模板（0号块模板用于挂篮后剩余4.4延米）。(6)、绑扎底板钢筋和腹板钢筋，安装底板预应力管道，腹板纵向预应力管道，腹板竖向预应力管道及竖向预应力粗钢筋；(7)、安装外模及内模箱梁外模及翼缘模板采用0号块模板施工。由于边跨现浇处于变截面，内模使用0号块中横隔板组合钢模，倒角及渐变部位使用0号块倒角施工钢板。模板间用高墩施工液压滑模（滑-翻结合）操作平台用的角钢支撑。(8)、绑扎顶板钢筋，安装顶板纵横向预应力管道。(9)、浇筑混凝土，采用一次浇筑成型。(10)、养生、张拉、压浆、封锚。八、合拢段施工主要环节及要点8.1、各合拢段施工工序张拉完成最后节段预应力束对称拆除节段施工用挂篮及梁段上不必要的施工荷载在各悬臂端头对称加载配重安装合拢段吊架及模板绑扎底板、腹板、顶板钢筋合拢段顶推（只针对中跨合拢段）焊接劲性骨架张拉临时预应力束浇筑混凝土（同步卸载配重）养护底板穿束、张拉。其中应特别注意劲性骨架的焊接、合拢段临时束的张拉及混凝土浇筑的先后顺序及紧凑性。8.2、各合拢段挂篮的使用方案天池特大桥主桥左、右幅共有边跨合拢段4个、中跨合拢段2个，由于本项目工期紧、任务重，为加快合拢段的施工进度，本桥合拢段施工采用节段施工时所使用的挂篮作为合拢段支架及外模板进行合拢段的施工，具体挂篮使用方案如下：13#墩边跨合拢段采用13#墩小桩号侧挂篮进行施工；14#墩边跨合拢段采用14#墩大桩号侧挂篮进行施工；13#墩与14#墩左幅中跨合拢段采用14#墩小桩号侧挂篮进行施工；13#墩与14#墩右幅中跨合拢段采用13#墩大桩号侧挂篮进行施工；合拢用挂篮同步推进至各合拢段两端，并做临时连接，这样各t合拢段两端悬臂承受挂篮重量基本一致，全桥各t构荷载处于一个相对平衡的状态。合拢段内侧模及顶模采用搭设钢管支架，用组合钢模拼装。8.3、配重的加载底模板及外侧模安装完成后，在各“t构”悬臂端同步加载配重（边跨合拢时在边跨悬臂端加载合拢段混凝土重量一半的配重，即p=46.6/2=23.3吨，中跨悬臂端不加载。中跨合拢时中跨悬臂端加载p=46.6/2=23.3吨），配重加载采用设置配重水池并注水的方式，并对各合拢段两端进行高程测量，如合拢段两端存在较大合拢误差时，再根据实际情况进行局部调整配重，使各合拢段合拢精度满足设计及规范要求。8.4、合拢段钢筋绑扎加载配重完成后，紧固准备施工的合拢段模板并做全面检查，再进行合拢段底板、腹板及顶板钢筋的绑扎及预应力管道的布设，并完成合拢段临时束的穿束、张拉准备工作和劲性骨架一端的焊接及合拢段混凝土浇筑前的相关准备工作。8.5合拢力学分析原理及计算过程及劲性骨架选定8.5.1合拢力学分析原理合拢口锁定主要是克服梁体温差变化产生的轴向力和合拢段混凝土作用下产生的弯矩。梁体降温时，混凝土发生收缩变形，对合拢后产生拉力，由此确定合拢束的张拉力。梁体降温时，混凝土发生膨胀，对合拢后产生压力，由此确定劲性骨架支撑的断面，力学模型如下图示：图7.5.1-1为简化计算，将温度变化产生的轴向力按线膨胀计算，箱梁分段按平均断面计。假设两墩身无位移，则依变形协调原理：ln=nlgegag+2i=1nnlhiehahi=n(lgegag+2i=1nlhiehahi)ln=ly 则n=tllgegag+2i=1nlhiehahi式中 n梁因温差所受轴向力；混凝土线膨胀系数，取1.010-5；lh悬臂段梁长；lg合拢段梁长；eg钢材弹性模量（eg=2.1105n/mm2）；ehc50混凝土弹性模量（eh=3.45104n/mm2）；ahi节段i断面积；lhi节段i长度。由于合拢期短，可不计混凝土的徐变，对中大跨度的箱梁，箱梁断面较大，由于温差变化将会产生数千吨的温差内力，刚性支撑无法承受，故为方便施工，宜在合拢口锁定后立即释放一端梁的滑动支座约束，对连续刚构，要求墩身有一定的柔度。当梁体滑动支座约束解除后，合拢口刚性支撑受力情况发生变化：当升温t时,n=ny+qfy； 当降温t时,n=ny-qfy式中：n合拢口刚性支撑所受压力；f支座摩阻系数，取0.05；q支座上的梁体重量；ny预应力束张拉力。由以上分析可见，合拢口的刚性支撑是升温时控制。在合拢口施工设计时，依据实际情况，测得混凝土浇筑时到混凝土达到足够强度时的温差t，由此计算出梁温度变化时产生的温度内力，若其小于qfy，则可不设临时预应力束，若其大于qfy，依抗裂安全要求，可求得预应力值，即：令n=ny-qfy=0 则ny=qfy 据此可选定刚性支撑面和验算劲性骨架。8.5.2计算分析过程根据德江县气象局提供的2012年10月22日到11月5日气温，得到温度统计表如下： 表7.5.2-1日期2223242526272829303112345高温212120212324191821212020212023低温151414161714131214161414141417根据目前施工进度，按最大温差10考虑计算。梁端到主墩59m。根据中跨计算合拢段，对边跨偏安全，假设两墩身无位移，则依据变形协调原理和图7.5.1-1所示的力学模型，依据公式：n=tllgegag+2i=1nlhiehahi特大桥箱梁截面特性如下表：表7.5.2-2节段号平均截面面积（m2）节段长度（m）lhi/ehahi(10-9mm/n)019.0343.254.95118.5823.255.07217.6633.55.74316.7593.56.05415.9083.56.38515.1093.56.71614.31548.1713.53648.57812.83149.04912.20149.51011.3484.511.51110.334.512.63129.7224.513.42139.4784.513.76149.344.513.97l=120m, t=10，=1.010-5，lg=2m，eg=2.1105n/mm2。代入：n=tllgegag+2i=1nlhiehahi 得n=8.785104kn计算说明温度应力较大，此时只有边跨合拢后对梁体有约束力，若约束力小于温度应力，梁体肯定会产生位移。因主墩带柔性，因此只需在边跨合拢后张拉预应力钢束前释放一端梁的滑动支座约束，箱梁在温度变化时引起的热胀冷缩产生的轴向力一部分就会因支座的活动得以释放，此时箱梁所受轴向力即等于支座的摩擦力。即：ny=qfy。q=11207.2 kn，fy=0.05。 ny=11207.20.05=560.4kn中边跨合拢段劲性骨架和临时张拉预应力值按照ny=560.4kn。本方案劲性骨架选择结构外布置，在14#节段的顶板和底板靠腹板的两个角上各预埋两块500mm200mm30mm的钢板，用四根长2800mm的i40b焊接到预埋钢板上做劲性骨架，每边搭接400mm。如下图示： i40b截面特性：a=9410mm2 ix=2.28108mm4 wx=1.14106 mm3 重量q=73.87kg/m f=140n/ mm2 则n=494100.8140=4216 knny=560.4kn满足要求。骨架贴脚焊缝连接抗剪强度验算：（假定焊缝高度5mm）,则=n0.7hflf=140.1103/(0.75920)=43.5 n/ mm2=85 n/ mm2满足要求。8.5.3、合拢段顶推措施预应力砼连续刚构在完成体系转换后，后期砼收缩徐变与预应力损失相组合使两墩之间主梁有缩短的趋势，迫使墩顶向跨中方向发生位移，在墩顶、墩底产生较大的弯矩，同时主梁受到砼纤维限制，在结构内部产生拉应力，对结构构成危害。在本桥各跨中合拢段施工过程中，采用顶推措施进行施工，即在各跨中悬臂端部腹板与底板、腹板与顶板相交处采用四台千斤顶对称均匀施加水平推力，将合拢段两端顶开一段距离，然后焊接合拢段劲性骨架，再拆除顶推千斤顶，这样即可将顶推轴力存储于梁体内，顶推工艺类似预应力作用，可抵消或大部分抵消成桥后由于混凝土收缩徐变及预应力损失带来的不利影响。经过计算，本桥采用控制相对位移量的措施，相对位移量为l=tl=1.010-510120103=12mm（具体数值通过监控温度由设计院给出）。顶推过程中顶推力度或位移量任何一项指标达到要求即停止顶推，然后即进行劲性骨架的锁定。 劲性骨架的锁定是连续刚构桥合拢段施工中的重要环节，特别在边跨合拢段，由于现浇段是在支架上完成，其相对较为稳定，而悬臂端由于温度变化的影响会产生下挠或上翘并伴有轴向变形，在混凝土早期强度不高未进行张拉前，这些变形容易导致合拢段混凝土开裂，故必须在合拢口设置刚性支撑。合拢段劲性骨架应提前完成一端的焊接工作，并在一天中最低温度时进行另外一端的焊接以完成锁定，焊接支撑时，注意采取温控措施。8.6、临时束张拉劲性骨架焊接完成后尽快按照计算吨位完成合拢段临时束的张拉。对于边跨合拢段，在合拢口锁定后立即释放现浇段支座固结约束，使现浇段在合拢口锁定连接下能够沿支座自由伸缩。8.7、合拢段混凝土浇筑 合拢段混凝土采用略微膨胀的混凝土，施工前提前完成合拢段混凝土配合比的调整及实验，要求混凝土具备早强、缓凝、低收缩的特性。合拢段混凝土浇筑尽量选择在温度变化较小的时段进行，在合拢段浇筑之前十天，每天晚上每间隔2小时量测室外温度，最终确定浇筑时间（一般为每日凌晨），混凝土浇筑在一天中最低气温时开始，使整个混凝土初凝过程处于升温状态，保证混凝土早期强度较低时不承受拉应力。合拢段混凝土浇筑按照先底板、再腹板、后顶板的顺序在尽可能短的时间（一般控制在4小时以内）内完成，混凝土浇筑过程中安排专人对合拢段两端配重进行对称、同步卸载，使悬臂端在整个合拢段施工过程中处于动态平衡，以防混凝