现浇连续梁边跨临时支墩设计、施工技术方案自主创新.doc

1 第四篇第四篇 现现浇浇连连续续梁梁边边跨跨临临时时支支墩墩设设计计 施施工工技技术术方方案案创创新新 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 临时支墩设计方案二 临时支墩设计方案 2 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施工荷载及施工活载施工活载 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 3 505400300300 2I56 600 10钢管柱 610 100 800 挖孔灌注桩 59 559 5 2I10 10mm厚钢板 2I28 2I40 505400300300 2I402I40 直径16cm孔 10mm厚钢板 249 2247 2I56 100160100 a 立面图 b 横断面图 600 250 610 249247 960 360 610 100160100 c 平面图 图 2 1 27 28 墩临时支墩结构图 4 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 600MM 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 2 M 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 5 260 520 100 2cm 4 3I 40 I 20 2 10 200400200300 200400200300 100 I 20 2 10 600 600m m 10m m I 20 I 20 I 20 I 20 I 20 I 20 1 100 1 100 148 6135 4135 4148 6 200200 200 300300 520 148 6270 8148 6 340 260 200 平面图 图 2 2 25 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 6 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 15 975 双拼56工字钢 1 2 I I1 2 II II 520 510 250 350350 90 1200 2I56b 170 2I56b 正视图 侧视图 500 62250250 120 929692 图 2 3 25 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 临时支墩施工方案三 临时支墩施工方案 1 1 桩基施工 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 2 承台施工 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 7 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 3 扩大基础施工 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 4 临时支墩钢结构支架施工 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 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 8 铅垂线吊垂球位置 90 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 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 630MM 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 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 9 表 3 1 钢管柱安装允许误差 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 5 边跨现浇段钢管柱连接件加固 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 63CM 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 6 施工注意事项 施工注意事项 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 10 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 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 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 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 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 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四 钢结构临时支墩与钢筋混凝土临时桥墩对比 1 1 施工难易程度对比 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 2 施工周期对比 施工周期对比 11 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 钢筋混凝土临时桥墩钢管柱临时支墩对比序 号 工序 天数人数工日天数人数工日天数人数工日 1 基坑开挖 224111113 2 承台 扩大基础 36182510118 3 墩身 715105414563149 4 墩帽 平台 48321773125 5 拆除 1066034127248 6 合计 26 21911 8615 133 3 3 安全风险对比 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 费用对比五 费用对比 1 1 钢管柱临时支墩与钢筋混凝土临时支墩费用对比 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 12 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 人工费元 65529 12550 52979 材料费元 143198 37440 105757 机械费元 30808 32130 1322 25 26 墩 其他费用元 0 15000 15000 人工费元 145096 9800 135296 材料费元 274972 73736 201236 机械费元 47112 44940 2172 27 28 墩 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 3 25 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 2 设置临时支墩与其他方案对比 设置临时支墩与其他方案对比 13 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