钢梁顶推施工-通惠河北路钢桥.ppt

20052005年年1 1月月 中铁六局集团有限公司 北京市东二环通惠河北路 钢梁顶推施工方案 uu 工程概况与工程重点难点工程概况与工程重点难点 uu 总体施工方案及工期安排总体施工方案及工期安排 uu 钢箱梁顶推总体方案钢箱梁顶推总体方案 uu 钢箱梁顶推过程受力分析钢箱梁顶推过程受力分析 uu 顶推安全及质量保证措施顶推安全及质量保证措施 1、本标段桥 梁工程位于北 京市护城河北 岸与通惠河北 岸之间，施工 范围包括 Z3、 Z4 和 Z9 匝道 。 2.Z3匝道全长711米, 位于圆曲线（半径 262 ） 、缓和曲线和直线上，直线梁段较少,包括 3 联 连续钢箱梁和 1 联预应力混凝土连续梁 。 3. Z4 匝道全长727米,位于圆曲线（半径 272 ） 、缓和曲线和直线上，直线梁段较少，包括 3 联 连续钢箱梁和 2 联预应力混凝土连续梁。 4. Z9 匝道全长63.75米,混凝土连续梁2*30m。 5.连续钢箱梁桥面宽度为 9.0 ，钢箱梁腹板中心 间距为 5.0 。预应力混凝土连续梁采用单箱单 室直腹板等截面的截面形式，桥面板宽 9.0 ， 箱梁底板宽 5.0 。 6.钻孔桩 1.2 共计 146 根 ，其中：Z3 匝道的 S10 、 S11 ， Z4 匝道的 S8、 S9 在岸边;挖孔灌注桩 2.2 共计 8 根 ，均在铁路线间;承台共计36 座；矩型墩 共计 18 个；圆柱型桥墩 2.5 1.6 1.5 共计 19 个；桥墩顶帽31 座 ；连 续钢箱梁 24 孔；混凝土连续梁 11 孔 。 工程特点及难点工程特点及难点 1、本工程工期紧、任务重。按照北京市 公联公路联络线有限责任公司要求，本 工程开工时间为 2004 年 12 月 30 日，工 程完工时间为 2005 年 12 月 31 日，总工 期为 367 日历天、比招标文件要求的工 期提前 274 天完成。 2、本标段桥梁工 程需要跨越北京内 燃机务段管内京承 线、京山京秦联络 线、预留京哈客运 专线、客车到发线 、车辆整备停留线 、专用线、检修线 及机车走行线等 25 条铁路轨道， 受铁路行车影响较 大。 匝道桥跨通惠河路段匝道桥跨通惠河路段 3、本工程为 匝道桥结构， 跨越通惠河， 桥梁的基础施 工及上部钢箱 梁施工难度很 大。 4 4、内燃机务段内电气化接触网较密，给桩基础内燃机务段内电气化接触网较密，给桩基础 钢筋笼吊装，混凝土灌注造成很大难度。钢筋笼吊装，混凝土灌注造成很大难度。 5、匝道桥的部分钻孔桩、承台在铁路 既有行车线路肩、道袖内， 铁路部门埋 设在地下的通信、信号、电力等 电缆、 光缆，较密集 ， 施工难度大。 6、本工程中桥梁最大跨度 70m，六联连续钢箱 梁的拼装和顶推作业精度要求高。梁段体积大 ，重量大，对运输、吊装作业要求高。 保证工期的主要实施措施 （1）、做好准备工作，以最快的速度进场。 （2）、建立岗位责任制，强化施工管理。 （3）、优化施工方案，科学组织施工。 （4）、确定合理的分阶段工期目标，分阶段进 行工期控制。 （5）、创造良好的外部环境，保证施工进度。 （6）、做好生产的物资设备供应计划。 （7）、做好物资设备保障供应，保证施工进度。 （8）、加强财务管理，满足施工需要，保证 施工进度。 （9）、做好施工保障工作。 （10）、施工现场夜间要有足够的照明，并配备 2台120KW的发电机以防突然停电，保证夜间施 工进度。 （11）、为了提高全体员工的工作效率，顺利完 成工期计划，搞好后勤保障工作，通讯、通信 设施齐全。 （12）、安全与质量管理，这些都将对施工进度 产生直接或间接的影响。 第二章、总体施工方案及工期安排第二章、总体施工方案及工期安排 施工队伍进驻施工现场，进行工地建设，并 随即展开该桥钢板防护桩及围堰的筑岛施工。钻 孔桩使用旋挖钻机进行钻孔由匝道桥的两端向中 间进行，挖孔采用人工开挖成孔、钢管护壁，孔 内积水随挖随降。进行承台施工，本工程承台工 程采用定型小钢模板进行组拼由混凝土运输车运 至施工现场，吊车吊移吊斗及地泵进行灌注。本 工程墩柱工程拟制作矩型钢模板4套，圆柱型钢 模板3套，采用插入式振捣器振捣的施工方法。 盖梁准备制作钢模板 4 套，碗扣式支架。钢箱 梁的预制施工安排在工程初期就开始进行，最晚 到盖梁施工完毕阶段预制完成。 1. 2004年12月30日至2005年1月20日施工准备。 进行驻地建设，复测、部分钢筋笼加工，铁路通信 、信号的电缆、光缆改移及钢板桩防护。 2. 2005年1月21日 2005年6月8日钢箱梁预制施工。 采用工厂分段预制，段与段之间在工厂进行预拼； 钢箱梁梁段运输采用专用特制大型运输车。 3. 2005年1月21日至2005年3月31日桩基施工。通惠河 两岸边采用筑岛的方法，铁路线间采用人工挖孔需封 闭部分线路，其他部分采用旋挖钻机作业，其中：机 务段内钻孔桩施工需增加绝缘防护。 4. 2005年1月27日 至2005年4月26日承台施工。 5. 2005年2月2日 至2005年5月2日墩身施工。为确保 墩身外观质量及施工进度，拟采用7套整体钢模板。 6. 2005年2月3日 至2005年5月4日顶帽施工。 7. 2005年4月1日 至2005年6月30日现浇砼连续 梁施工。 需现浇连续梁共计3联，先施工Z4匝道，再施工 Z3匝道，最后施工Z9匝道，每联同时浇注。 8. 2005年5月8日 至2005年9月30日钢箱梁顶推 （拖拉）施工。计划先从Z4、Z3匝道北端开始 顶推，再进行Z4、Z3匝道南端的顶推。 9. 2005年5月15日 至2005年12月20日桥面系施 工。桥面系紧随混凝土连续梁及钢箱梁的施工 进行。 10. 2005年9月28日 至2005年12月27日桥梁附 属工程施工 。 11. 2005年12月28日 至2005年12月31日清场和 竣工交付施工 。 第三章、钢箱梁顶推总体方案第三章、钢箱梁顶推总体方案 l1、本桥施工难度大，技术要求高，工期紧。为 确保工程质量及进度，经对施工工艺、施工方案 进行比较，钢箱梁的架设拟采用顶推（拖拉）法 施工。 l2、钢箱梁采用工厂分段预制、预拼，确保线形 符合设计要求；钢箱梁梁段运输采用专用特制大 型运输车，确保车轴轴力满足所经路段道路及桥 梁的承载能力要求，运输前，需对所经路段进行 沿线考察，选择深夜车少时进行运输，并同交管 部门进行协调；梁段运到现场采用两台龙门吊机 起吊至支架上，因较重梁段约135t，采用吊车受 作业空间及吊车作业范围的限制，难以满足要求 。 l3、根据该桥的特点及现场情况，通惠河北侧部 分箱梁若采用支架上拼装，因梁段较重，河中部 分受吊车作业半径的限制，无法进行吊装，故Z3 、Z4匝道拟两端对顶，分界点设置于Z3匝道S9 墩和S10墩之间、Z4匝道S9墩和S10墩之间，（ 变坡点附近）同招标资料所示。由于通惠河上设 置临时膺架及临孔设置临时支墩使得该联箱梁不 再控制顶推作业最大悬臂工况，而机务段内孔 65m成为顶推作业最大悬臂控制工况，为确保顶 推作业的安全，拟在Z3匝道S7墩和S8墩附近及 Z4匝道S12墩和S11墩附近设置临时支墩，临时支 墩距永久墩约10m，使得顶推施工过程中最大悬 臂控制在55m以内。 l4、采用单点连续张拉千斤顶进行顶推，梁布置 于临时墩上，拉杆采用钢铰线，拉锚器设置于箱 梁底侧接缝处。在临时墩及永久墩上设置横向限 位及导向装置，用以保证曲线箱梁的顶进方向， 对于直曲相连的箱梁，首先进行曲线箱梁的顶推 作业，临时支墩按曲线线形布置，临时支墩布置 于箱梁节段接头处（以最短节段控制），其余位 置仅布置脚手架，供人员行走作业使用。钢导梁 采用变截面工字形板梁，横向用型钢连接，导梁 重量控制在2.5t/m以内，以减少最大悬臂时根部 弯距。待曲线段箱梁就位后，调整临时墩及龙门 吊机位置，进行直线段箱梁的安装及顶推作业。 l5、顶推时，首先进行Z4匝道的顶推工作，Z4 匝道左侧（北京内燃机务段侧）有直曲相连段， 临时墩按曲线布置，右侧（通惠河北岸侧）箱梁 基本位于圆曲线上，临时墩布置于孔跨范围内。 根据设计划分的箱梁分段位置，每顶进一定距离 ，需拼装后续箱梁，确保箱梁顶进过程中的抗倾 覆稳定系数满足要求。当导梁下方跨越既有铁路 时，必须与铁路部门协商，确保顶进过程中无火 车通行，并在接触网上方设置绝缘板，确保安全 。由于两侧均为上坡顶进，且坡度较大，临时墩 及永久墩承受较大水平推力，对于临时墩可采用 设置钢绞线抵抗部分水平推力，对于永久墩亦需 采用钢铰线将各墩串联。 第一步：拼装临时支墩及平台第一步：拼装临时支墩及平台 第二步：在平台上拼装主梁第二步：在平台上拼装主梁1212及导梁及导梁 第三步：顶推主梁第三步：顶推主梁1212及导梁，导梁上及导梁，导梁上S15S15墩后，拼装主梁墩后，拼装主梁1313、1414 第四步：拼装跨机务段两个临时支墩，主梁第四步：拼装跨机务段两个临时支墩，主梁2424尾部上尾部上S16S16墩后，改墩后，改 由由S10S10墩处张拉前进。墩处张拉前进。 第五步：主梁第五步：主梁12-2412-24就位，拆除导梁就位，拆除导梁 第六步：调整顶推设备，在平台上拼装主梁第六步：调整顶推设备，在平台上拼装主梁25-2825-28 第七步：顶推主梁第七步：顶推主梁25-2825-28，拼装主梁，拼装主梁2929 第八步：顶推主梁第八步：顶推主梁25-2925-29，拼装，拼装30-3330-33并顶推，本联就位并顶推，本联就位 第九步：拼装北岸拼装平台和跨通惠河鹰架第九步：拼装北岸拼装平台和跨通惠河鹰架 第十步：拼装主梁第十步：拼装主梁1111、1010、9 9 第十一步：顶推主梁第十一步：顶推主梁11-911-9，拼装主梁，拼装主梁8-18-1 第十二步：搭设接头处临时支架，解除第十二步：搭设接头处临时支架，解除1111与北岸一联的连接，并与南岸一联与北岸一联的连接，并与南岸一联 连接，调整整桥线形、落梁，完成该匝道施工，另一匝道同上。连接，调整整桥线形、落梁，完成该匝道施工，另一匝道同上。 顶推作业流程参见动画顶推作业流程参见动画 动画演示 l经临时墩抗倾覆及基底应力检算，每个临时墩采用八三墩，结 构型式为36。在机务段内，停放吊机可能影响机务段运营，可 采用83式军用轻墩自身配置的小型扒杆拼装。将临时支墩和主 墩用纵向钢绞线连成一个整体以抵抗顶推时的水平力。纵向钢 索采用4根1860Mpa级直径15.2mm 临时支架 l临时膺架之临时墩分别位于通惠河南北两岸，以83式军用轻墩 拼装；膺架以加强型64式军用梁拼装，经验算结构形式为双层 四片，河边分片预拼装完毕后，直接以大型吊机分片吊装，墩 顶连接成型。 临时膺架示意图 l顶推设备和墩顶滑动系统 l墩顶顶推设备选定ZDL250型，计算公式如下 H=KGf+GI lK为安全系数，一般取K1.52；G为顶推箱梁总重F 为滑道摩擦系数，一般取f0.1；I为顶推箱梁的设计坡 度；以Z3匝道（53.5+65+6551.5+24）联为例（按施工 方案，暂时不联24米跨），其重约1222吨，上坡3.78, 摩擦系数取0.1，K取1.5。得H 1.512220.1+1222*0.0378=229.5吨故采用ZLD250型连续 顶推千斤顶 l顶推时计算顶推力为：12220.1+1222*0.0378=168t 顶推过程墩顶受力示意图 l由于各固定墩及临时墩采用钢绞线串联，在水 平力作用下，各墩变形应协调，并与各墩的刚度 有关。考虑跨越机务段一联水平顶推力最大，为 168t，考虑6个墩共同受力，每墩受水平推力为 28t，选S10墩进行计算，其水平位移为 20mm， 小于5L=24mm。 S10S10墩计算模型墩计算模型 l滑道是由刨光的铸钢或厚钢板并加2mm厚不锈 钢板的贴面构成，滑道宽50cm（与楔形垫块和滑 块尺寸相配合），前后设过度坡段（坡度为1/30 ）。其平坡段长度按最大支承反力计算决定，以 滑块平均压力8Mpa为宜，以免造成滑块变形过 大和损伤。滑道应与座板用锚栓连接牢固。 l滑块是由氯丁橡胶（其中夹粘2块厚2mm钢板 ）粘结厚为1.5mm聚四氯乙烯板构成。其平面尺 寸一般为460mm310mm，厚度13mm。为减小 顶推摩擦系数，在滑块表面涂铅粉。 l限位和纠偏装置 l为防止箱梁在顶推过程中出现过大的偏 斜，在钢箱梁走行的桥墩安装导向装置， 限制箱梁的横向移动。本工程侧向导轮和 楔块联合法为主、千斤顶横顶（拉）法为 辅的纠偏方法。楔块法纠偏装置与导向装 置基本相同，安装在各墩顶的顶推千斤顶 支墩或导向支墩上。导向和纠偏工作均在 箱梁滑行过程中进行，可充分避免钢箱梁 与墩顶之间因静动摩擦交替变化导致的梁 体爬行和墩顶的反复双向移动。 滑道、限位器、千斤顶、箱体间关系图 拉锚器 滑板 张拉千斤顶 l导梁基本结构形式变截面钢板梁，长度40m，钢板梁分段 设置，横向用型钢连接，杆件截面形式为截面成工字形， 各杆件以拼接板连接，与箱梁的腹板联结，板梁间用连接 系连接均采用10.9级（22）高强抗剪螺栓连接。导梁重量 控制在2.5t/m以内，以减少最大悬臂时根部弯距。在上平 纵联、下平纵联加强的同时需在竖面上加竖向剪刀撑。 l导梁线形按圆曲线布置，因加工圆弧形杆件较为困难， 决定杆件形式采用以折代曲的方法，因墩与线路中心线斜 交，导梁在曲线内外侧设计成不等长，使曲线内外侧同时 上墩；因墩与线路的交角大小不一，需要有不等长的前稍 ，以满足各个墩与线路交角的不同。导梁前端底部1米范围 内做成圆弧形过渡，抵消大悬臂状态的挠度，使梁顺利上 墩。 l导梁在抵达最后一个墩时需分段拆除，采用移动扒杆（ 设置于导梁及钢箱梁顶面）拆除并移至后端钢箱梁上运走 。 第三章、钢箱梁顶推过程受力分析第三章、钢箱梁顶推过程受力分析 本工程钢箱梁位于曲线上，其空间受力较本工程钢箱梁位于曲线上，其空间受力较 为复杂，通过对跨机务段一联箱梁的结构分为复杂，通过对跨机务段一联箱梁的结构分 析，对比其成桥状态自重作用下和顶推过程析，对比其成桥状态自重作用下和顶推过程 最大悬臂状态下的挠度及应力结果，为顶推最大悬臂状态下的挠度及应力结果，为顶推 施工提供理论依据。施工提供理论依据。 结构计算模型（结构计算模型（ 53.5+65+65+51.553.5+65+65+51.5+24+24） 自重作用下成桥竖向挠度自重作用下成桥竖向挠度 自重作用下成桥弯矩自重作用下成桥弯矩 自重作用下成桥扭矩自重作用下成桥扭矩 自重作用下支点反力自重作用下支点反力 顶推最大悬臂顶推最大悬臂65m65m时导梁前段最大下挠时导梁前段最大下挠 顶推最大悬臂顶推最大悬臂55m55m时导梁前段最大下挠时导梁前段最大下挠 最大悬臂最大悬臂55m55m时应力图时应力图 最大悬臂最大悬臂55m55m时支点反力图时支点反力图 根据有限元分析结果，最大悬臂宜控制 在55m以内，此时导梁最前段下挠约45cm， 通过设置导梁上翘段，便于前端上墩。最大 悬臂状态下，应力均在允许范围内。 第四章、钢箱梁顶推安全及质第四章、钢箱梁顶推安全及质 量保证措施量保证措施 成果发布 工班QC小组 质量保证体系 质量保证施工保证 项目经理部TQC 领导小组 创优质工程 队TQC小组 接受工程师检查 定期不定期质量检查 明确创优工点 加强现场试验控制 充分用现代化检测 手段 质量评定 确保工程达到精品 反 馈 检查效果 制定措施 明确创优点 思想保证 提高质量意识 TQC教育 质量第一 为用户服务 为下道工序服务 制定教育计划 检查落实 改进工作质量 经济责任制 经济保证 经济法规 经济兑现 奖优罚劣 提高效益 优质优价 完善计、支手续 总结表彰先进 技术保证 加强技术培训，实行计算机网 络计划技术,推行全面质量管 理，强化ISO9000系列标准。 技术岗位责任制质量责任制 提高施工技能 掌握规范标准 技术交底 图纸交底 测量复核 推广新技术工艺 制定奖罚 百含包干 签定包保责任状 质 量 保 证 体 系 框 图 安全保证体系框图 经济兑现 安全保证体系 思想保证组织保证制度保证经济保证 项目部安全领导小组 各项安全生产制度包保责任制提高全员意识 施工技术安全规则教育安 质 部奖罚分明 安全第一 预防为主 安全为了生产 安全主管 工班、工种 安全检查员 各工种安全生产制度 周旬月安全检查制度 安全总结评比制度 “四杜绝”、“一确保” l l 1.1.安全保证措施安全保证措施 l l 顶推过程中要特别注意加强钢梁的防电措施，顶推过程中要特别注意加强钢梁的防电措施， 具体如下：具体如下： l l 钢梁下电气化接触网承力索，吊弦上缠热塑胶钢梁下电气化接触网承力索，吊弦上缠热塑胶 带，热塑范围至桥宽外两侧各带，热塑范围至桥宽外两侧各5m5m；桥下跨接触网；桥下跨接触网 结构高度从结构高度从0.7m0.7m降至降至0.4m0.4m；纵向拉索至热塑承力；纵向拉索至热塑承力 索索0.5m0.5m；在相邻主墩间设置钢丝绳，每根钢丝；在相邻主墩间设置钢丝绳，每根钢丝 绳额定负荷为绳额定负荷为3000kg3000kg，钢丝绳两端设，钢丝绳两端设12t12t级绝缘级绝缘 子，钢丝绳锚固在永久墩上，在钢丝绳上满铺绝子，钢丝绳锚固在永久墩上，在钢丝绳上满铺绝 缘板，充分保证钢梁和施工人员的安全。具体布缘板，充分保证钢梁和施工人员的安全。具体布 置见下图：置见下图： 防电保护工程实例图片防电保护工程实例图片 l地下管线、地上设施的保护加固措施 l（1）设立专人负责调查既有设施的位置、状态、对施工的影响程度 及处理方法，保证既有设施的正常使用，保证行车安全。 l（2）施工影响既有线的通信、信号设备时，施工单位通知有关电务 段派员配合处理，事先进行登记，并经车站值班员签认，方可开始施 工。 l（3）在开挖基坑时，事先应了解附近通信、信号线路位置起向，用 地下电缆探测仪配合人工开挖探沟探测地下电缆分布情况，并在地面 标识。施工时，对既有设备、构筑物加强防护，避免破坏，保证不影 响既有设备的正常使用，不造成设备隐患。 l（4）不得向通信、信号设备，搭挂各种临时线，如需要附挂施工电 力线、广播线、施工电话线时，应经有关电务段同意。 l（5）因施工造成既有设备、构筑物破损，电线中断、地下设施外露 时，施工人员应及时采取措施，立即联系有关部门派员进行修复，保 证行车安全。 l既有线施工安全保证措施 l施工前，与相关单位签订施工配合协议，明确双方责任，确保 施工行车安全。施工中，严格执行、遵守铁道部、北京铁路局印 发的关于既有线行车施工安全管理的各项规章制度。 l所有施工人员施工前必须进行既有线施工安全培训教育，并通 过考试合格后方可上岗作业。 l施工期间必须设专人驻站，使施工现场时刻与车站保持密切联 系，以便于列车逼近时施工人员及时躲避，确保行车、人员安全 。 l既有线上施工必须按铁路技术管理规程设置施工安全防护 ，未设好施工防护不得进行施工作业，其防护内容按铁路技术 管理规程规定的防护办法，如防护距离、防护信号等组织实施 ，并不得变更。 l对于紧靠既有线施工，必须设广播和拉绳防护并设专职防护员，防护 员必须经过专门培训并取得合格证书后方可上岗作业，严禁使用劳务工 担任安全防护工作。 l防护员上岗作业必须穿防护服，配齐防护工具。每个施工点应配备防 护人员3人，在视线不良地段应增设中间联络员或信号传递设备。 l封闭要点施工，卡死盲目消点开通。消点前必须经施工负责人检查， 确认具备开通条件后由施工负责人通知驻站员办理开通消点手续，取得 调度命令后方可撤离防护，开通线路后必须配足整修人员，加强点后养 护。 l做好与工务、电务、车站的配合，签订施工配合协议。施工中各种沟 槽的开挖，开工前必须进行施工调查，对各种电力、通信、信号电缆做 出必要的防护，杜绝挖断电缆的事故发生。 l严格执行避车制，来车时防护员要及时通知作业人员下道避车，作业 人员下道后，防护员要检查线上是否还有施工工具或工具是否侵限。 l施工人员不得在轨道上行走。施工中各种施工用料和机具严禁侵入限 界。 l l 2.2.质量保证措施质量保证措施 l顶推箱梁中线精度控制: 在每段钢箱梁的顶板和底板上各做3个中线 标记点，顶推时，观测塔上架设经纬仪对梁体 中线进行观测，当出现较大偏斜时，进行纠偏 。阶段顶推箱梁差2m就要就位时，开始不间断 地观测和精确地纠偏，使箱梁首尾中线与设计 偏差控制在4mm范围内。最后就位时箱梁首尾 中线与设计偏差控制在2mm之内。每次顶推结 束时，画出箱梁的中线状态图，将箱梁的实际 中线与箱梁的设计中线相比较，分析钢箱梁中 线的偏差情况，确定下一步施工箱梁中线的控 制方案，使箱梁的实际中线绕设计中线左右摆 动，避免出现大弧形，以免影响顶推施工的正 常进行。 箱梁截面位置的控制 阶段顶推就位前，在箱梁的顶板上作明 显标记，并设专人观察，控制箱梁纵向准 确就位。每拼三段梁，测量一次梁长和跨 度，必要时进行调整，以保证箱梁截面位 置正确和梁底支座预埋件位置正确。 l保证走行顺畅，防局部失稳和控制梁体竖向线形措施 为防止梁体在顶推过程中发生局部失稳，采取了如 下措施： 提高滑道的制作精度，严格控制滑道标高，每次顶 推施工前，均检查各墩顶滑道标高。临时墩均需经过 预压，走行时在临时支墩滑道下面设YSD200030型 千斤顶，以便随时调整滑道标高。 在箱梁前段设置重量轻、刚度大的板式钢导梁，用 无粘结预应力筋加强钢导梁与钢箱梁的连接，改善箱 梁前部的受力状态。在部分钢箱梁梁段(拉应力控制截 面)也加设无粘结预应力。 以高标准严格控制钢箱梁梁段拼装质量，确保提高 钢箱梁梁底平整度。新拼装钢箱梁段顶离拼梁平台