石马河特大桥主跨上构施工技术方案(改2008123).doc

湖南路桥集团巫奉高速公路A21合同段项目经理部 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石马河特大桥主桥上构施工技术方案一、主梁基本情况、基本情况简介石马河特大桥主桥上部结构为（1062200106m）四跨预应力混凝土连续刚构，左右幅桥全长612m，桥面宽24.50m。每幅桥箱梁设计为单箱单室断面，箱梁顶板宽度为12.0m，底板宽度为6.5m，箱梁顶面设2%向曲线内侧的单向横坡。竖曲线顶点桩号K55+630，竖曲线半径R=18000米，变坡点前i1=0.6%,后i2=-2.1%；墩顶处箱梁高为12.0m（单幅箱梁中心处梁高）；各跨跨中以及现浇梁段梁高均为3.5m；梁底下缘按1.8次抛物线变化。零号块梁长为16.0m，每幅桥三个“T构”的悬臂各分为22对梁段，其梁段数及梁长从根部至跨中各为：1-6号梁段为63.5m，7-10号梁段为44.0m，11-22号梁段为124.5m，累计悬臂总长度为92m。箱梁顶板厚为15cm75cm ，箱梁底板根部厚为110cm，跨中为32cm。 主桥箱梁设置了三向预应力。纵向预应力采用OVM锚固体系，两端同时张拉，其锚具的规格为OVM15-22、OVM15-19 和OVM15-12，并采用塑料波纹管、真空辅助压浆的工艺；横向预应力钢束采用 BM13-3扁锚，一端单根张拉的方式，预应力锚具张拉端与锚固端交错布置；竖向预应力钢筋010梁段采用OVM15-3锚具， 1122梁段采用JL32的精轧螺纹粗钢筋，梁顶一端张拉的方式。竖向预应力采用二次张拉，两次张拉间隔时间不小于24h。三向预应力均采用延伸量和张拉吨位进行双控施工。每幅桥每个“T构”均有22个梁段悬臂施工；其中有6个3.50m段、4个4.0m段、12个4.5m段，梁段混凝土为42.3290.56m3，其中最重梁段为1号块有90.56 m3，各梁段砼悬浇要求一次完成。悬臂梁段数量多，施工时间长，全桥悬臂梁段采用12套挂篮悬浇施工。、石马河特大桥基本数据表箱梁编号箱梁高（cm）底板厚（cm）腹板厚（cm）梁段长度（cm）砼数量 （m3）砼重量（t）0#4401200110761600236.88 562615.89 1461.2450152.63 396.85 310172.48 448.44 1#1183.4108.57635090.57235.4822#1126.6103.37635086.91225.9663#1071.698.27635083.37216.7624#1018.493.37635079.95207.875#96788.67635076.65199.296#917.484.17635073.74191.7247#869.779.77640078.23203.3988#817.574.97640070.69183.7949#767.770.36140063.85166.0110#720.5666140057.68149.96811#675.861.96145060.2156.5212#628.557.66145057.49149.47413#584.653.56145054.97142.92214#544.149.86145052.66136.91615#50746.46145050.56131.45616#473.543.34645048.67126.54217#443.640.54645047122.218#417.438.24645045.56118.45619#395.136.14645044.35115.3120#376.934.54645043.4112.8421#362.933.24645042.71111.04622#353.732.34645042.32110.03223#3503246226.5（173.5）21.25(16.27)55.25(42.30)250（150）14.56(9.87)57.86(25.66)24#35032464.280.23208.598注：23梁段为合龙段，24梁段为边跨现浇段。二、箱梁0号块施工箱梁0号块设计长度为16m，高12m，顶宽12m，底宽6.5m。箱梁砼共562 m3，采用托架施工的方法。托架安装完成后进行加载试验。0号块的砼分三次浇注，两次浇注砼之间龄期不超过15天，整个0号块施工控制的时间不超过一个月。、箱梁0号块托架整体设计 箱梁0号块托架整体设计示意图利用墩身上的预埋件焊接托架支撑，上设36工字钢作为分配梁，再在其上铺设纵向20槽钢及底板，最后形成箱梁0号块底模。其设计荷载考虑：砼自重，模板支架重量，人、机具重量、风载、冲击荷载等。验算设计允许承重荷载为1907KN/m，全高度（12m）砼荷载为688.5KN/m，模板、支架及施工荷载为134.4KN/m，验算安全系数为2.321907（688.5+134.4）2.32；1、计算依据1.1、每个0号块箱梁设计16m长，高12m，顶宽12m，底宽6.5m，腹板宽0.76m，底板厚度为1.1m；0号块箱梁自重1461.2吨，箱梁共需砼562 m3；1.2、主墩5号、6号、7号墩墩身之间净距为8m，8m之内的箱梁自重为452.64吨，共有砼174.39 m3；1.3、墩身8米之内的现浇支架自重26吨，内外模板自重56吨；1.4、总体荷载为452.64+26+56534.64吨，考虑8m净空内所有的施工荷载，设置横桥向7组45工字钢托架(腹板处为双肢)。2、托架墩身预埋件设计 在墩身顶部预埋50（60）402的钢板，锚筋采用28的螺纹钢丁字焊接，锚筋长度为40cm。各处工字钢进行焊接以后再采用10厚的钢板进行焊接加强，预埋板的位置和数量按设置横桥向7组承重托架布置。托架横向分布根据底板厚度和腹板厚度及高度确定，保证每片纵梁受力均衡。如下图所示： 3、0号块托架受力计算（见计算书）4、托架的加工及安装4.1、托架安装脱模装置的要求托架上设置脱模的钢楔块装置，在钢楔块上安放36工字钢作为分配梁，再在36工字钢上设置20槽钢和底模板；4.2、托架加工托架在加工车间严格按照图纸的加工要求和精度进行散件制造，然后在现场组拼焊接；4.3、托架安装顺序4.3.1 在墩身最后一次砼浇注时按照设计尺寸、位置安装托架预埋件；4.3.2 拆除最后一节墩身模板利用第二节墩身模板上的工作平台安装、焊接托架及水平工字钢；4.3.3、拆除第二节墩身模板利用第三节模板（嵌固端模板）为工作平台安装斜撑；4.3.4、托架安装完毕后必须对焊缝进行仔细检查，确保焊接质量，验收合格后方可铺设横向工字钢、槽钢及底模，支架及底模安装完毕后，须进行预压。、托架试压方案1、托架试压方案：采用墩顶实心段砼预埋JL32精轧螺纹钢锚固，3组贝雷架作为反力梁，每组托架单片试压的方法；2、箱梁0号块全高度砼荷载为每延米688.5KN（0块12米高度荷载），模板支架及施工荷载每延米134.4KN，0块第一次浇注4.4m,每延米重441.2KN，0号块第二次砼浇注4.5m，每延米重142.3KN，考虑到单组托架不均匀受力等因素，试压荷载按全高度荷载的1.3倍取值（688.5+134.4）1.31069KN, 即相当于第一次浇注砼重量的1.86倍安全荷载系数亦相当于第一次、第二次砼重量之和(441.2+142.3+134.4717.9KN) 的1.5倍安全系数荷载试压； 3、试压千斤顶压力的数据设计试压采用单组托架独立试压的方式，托架共7组，每组托架受力为1069/7152.7KN/m，设置1、3千斤顶的反力为381.8KN，2千斤顶反力为458KN，4、5千斤顶的反力为152.7KN。在试压之前均按各编号千斤顶的试压荷载数据调节好油泵的安全阀。4、反力梁的受力计算用于试压的反力梁采用3组贝雷架，单片贝雷架所承受最大弯矩M= 1698.93566.3KN.mM=788.2KN.M；5、托架试压要求托架预压得目的在于消除托架的非弹性变形，并测量出其弹性变形值，确定模板的预抬值以便于对箱梁0块施工时的标高控制，同时检查其安全性。预压的变形量可分为以下6个阶段进行：5.1、预压前，根据压重图设置变形观测点，作好标识，进行初始数据得测量与记录；5.2、压重为第一次浇注的砼的重量，进行第二次观测；5.3、压重为第一、二次浇注的砼的重量之和，进行第三次观测；5.4、压重为第一、二、三次浇注的砼的重量之和，进行第四次观测；5.5、压重为第一、二、三次之和的砼的重量的1.3倍，进行第五次观测，然后静压24小时，进行第六次观测；若第五、六次的变形2mm即可卸载，否则应继续进行观测；5.6、以24小时为一观测周期，卸载后进行第七次观测，并对各次测量数据进行分析整理，得出托架的非弹性变形值及弹性变形值。为后续施工提供技术参数；6、千斤顶安放要平衡，避免偏心，确保安全； 托架试压方案示意图、箱梁0号块模板、钢筋及预应力管道施工1、模板制作、安装1.1、外侧模板制作箱梁0号块外侧模板按0号块12米高度整体加工制作，并在加工车间整体试拼。根据0号块分次浇注的高度将模板沿高度方向分为3节，每节模板独立成型框架结构，相邻模板之间采用螺栓连接。外侧模板采用刚度较大的整体型钢骨架模板，箱梁内模采用面积较小，易于人工拆卸的小型模板。 箱梁0号块第一次模板安装示意图 箱梁0号块第二次模板安装示意图1.2、模板安装箱梁外侧模板根据箱梁0块分次浇注的高度分二次安装，即第一次安装高度9.0m（实际砼浇筑8.9m），即完成0#块第一次4.4m，第二次4.5m的砼浇注；第二次安装高度3.1m，即完成0号块第三次砼的浇注；内外模板采用25mm（45钢或40Cr）对拉螺杆，外模采用16槽钢、内模采用10槽钢盒作为对拉螺栓支撑。1.3、外侧模板的拆卸 待0号块箱梁砼全部完成，且张拉压浆后再利用卸落架及翼板预留孔配合塔吊、卷扬机拆卸外侧模。拆模的顺序为：、拆除第一节4.5m；、拆除第二节4.5m；、拆除第三节3.1m。2、箱梁钢筋制作与安装在钢筋加工车间，按设计图、规范要求以及监理工程师要求，将钢筋制作成半成品，做好编号挂牌，分类堆放整齐，且采取防雨、防潮、防锈等保护措施。经监理工程师验收合格后，运至墩位现场（运输过程中，注意保证钢筋顺直、不变形），就位后进行焊接或绑扎。在进行腹板和底板钢筋安装时，应将底板钢筋与腹板钢筋连接牢固，底板上下层的钢筋应形成一个整体。当钢筋位置与预应力管道位置发生冲突时，可适当的挪动钢筋位置。钢筋锚固处的普通钢筋如影响预应力钢束时，可适当弯折，待预应力施工完成后再恢复原状。0号块的钢筋安装时应注意和梁的曲线形状保持一致。钢筋加工、安装质量的控制标准（以mm计）项 目部 位允许偏差（mm）钢筋加工受力钢筋顺长度方向加工后的全长10弯起钢筋各部分尺寸20箍筋、螺旋筋各部分尺寸5；焊接钢筋网网的长、宽10网眼的尺寸10网眼的对角线差10钢筋安装受力钢筋间距同排10箍筋、横向水平钢筋、螺纹筋间距0，-20钢筋骨架尺寸长10，宽、高或直径5弯起钢筋位置20保护层厚度5预埋件及预留孔由于010梁竖向预应力为钢绞线，为了保证挂篮锚固，在腹板处挂篮后锚点位置预埋三根长1.5m JL32精扎螺纹钢，同时注意预留挂篮吊带预留孔。3、塔吊与翼板干扰的处理措施由于塔吊安装在墩中心位置，0号块翼板和塔吊有冲突，需在0号块跨中位置靠路中线位置预留12m空洞，钢筋在该位置断开，横向预应力先预埋，露出部分注意保护，防止生锈。待箱梁悬浇完毕塔吊拆除后再重新装模浇、接长钢筋、浇注砼，待强后补张拉该处横向预应力。钢筋接长及焊接需严格按照施工规范进行。4、预应力管道施工箱梁0号块为三向预应力，严格按图纸要求对预应力管道进行精确定位。同时对纵向预应力管道及竖向管道增设临时PVC管和钢管内撑以加强波纹管的刚度，考虑箱梁0号块施工周期较长且竖向预应力为OVM15-3钢铰线锚束。故竖向预应力管道选用塑料波纹管，为了确保竖向预应力管道在砼施工过程中不偏位，竖向预应力管道定位钢筋加密至0.5米/道，定位钢筋加粗采用16mm钢筋。4.1、0号块箱梁竖向、横向预应力钢筋设计间距均为50cm，横向和竖向相互错位15cm，挂篮后锚固点的预埋JL32精轧螺纹钢设置在竖向和横向预应力锚位的35cm之内，埋置深度为1.5m。4.2、0号块箱梁与墩身锚固的竖向预应力钢筋NO1和N0钢束在施工过程中应采用钢管进行固定，确保预应力束的垂直度，垂直误差控制在1厘米之内，以免在张拉时产生附加应力，引起箱梁开裂。4.3、0号块箱梁上纵向预应力管道密布多达86束，预应力管道施工时要确保管道的安放准确，并进行固定。、箱梁0号块砼浇注施工在梁段混凝土浇筑前，应对托架、模板、预应力筋管道、钢筋、预埋件、混凝土材料、配合比、机械设备、混凝土接缝处理情况进行全面检查，经监理工程师签认后方可浇筑。1、砼配合比设计0号块箱梁砼为C55高标号砼，试验室要根据设计和施工规范要求进行C55砼的试验配比和设计，并不断完善，使之成为最佳配比；每次砼浇筑前，在拌和站要测定砂石料的含水量，根据实际情况调整出砼的施工配比，使搅拌的砼到达和易性和流动性良好，坍落度损失小，满足砼设计强度、泵送、振捣的要求；同时砼应尽量采用早强措施，尽量保证四天强度需达到46.75MPa以上，满足张拉预应力的要求，以缩短施工周期，加快施工速度。由我部提供原材料，委托“重庆市公路工程质量检测中心”进行配合比设计，根据“重庆市公路工程质量检测中心”检测报告，我部C55砼配合比如下表：水灰比配合比例每立方米混凝土实际用量（kg）水泥砂石子水KPG-10.341:1.26:2.15:0.34:0.01251564911051756.18坍落度:170mm，7天抗压强度为52.8MPa，28天抗压强度为65.5 Mpa，初凝时间78小时。2、砼输送梁段砼浇筑采用集中拌和站搅拌，泵送至墩顶浇筑。拌和站拌和能力为每小时生产砼40立方米。3、0号块砼浇注3.1、箱梁0号块设计长度为16m，高12m，总体砼562m3。为便于施工，0号块的砼分三次浇筑，第一次浇筑高度H=4.4m，砼方量236.89 m3，第二次浇筑高度H4.5m，砼方量为152.634 m3，第三次浇筑高度为H=3.1m，砼方量为172.475m3。3.2、箱梁0号块第一次浇筑时，在箱梁内搭设脚手架施工平台，上铺竹跳板，砼泵管沿平台铺设，配置两台砼输送泵对称平衡浇筑，砼高处落下高度超过两米时设置串筒。3.3、箱梁0号块第一次砼浇筑施工时施工顺序为： 横隔板； 简支腹板； 悬臂腹板； 底板。底板浇筑满后，再依次按横隔板、腹板、分成浇筑，每层浇筑高度为30-40cm。 3.4、箱梁0号块第二次砼浇筑施工时施工顺序为： 横隔板； 简支腹板； 悬臂腹板；横隔板、腹板、对称分成浇筑，每层浇筑高度为30-40厘米。3.5、箱梁0号块第三次砼浇筑施工时施工顺序为： 横隔板； 简支腹板； 悬臂腹板； 顶板。对称分层浇筑，每层浇筑高度为30-40厘米。3.6、 箱梁0块浇注时间控制：石马河特大桥0块第一次浇筑时间控制在7小时以内 第二次4小时以内，第三次4小时以内；3.7、箱梁砼的振捣箱梁混凝土的振捣采用插入式振动器为主，以附着式振动器及平板式振动器为辅配合进行。顶板及翼板以插入式振动器为主，最后用平板式振动器拖平；腹板以插入式为主，附着式为辅；底板以插入式为主。振捣必须由专人负责，严格操作，保证砼的振捣质量，防止漏振和过振。使用插入式振动器，每层浇筑的厚度不能超过30cm，振动器的移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模保持5-10cm的距离，插入下层的深度为5-10cm。对每一振捣部位的振动时间不能过长或过短，振到该部位的砼停止下沉，不再冒出气泡，表面平坦、泛浮浆为止，拔出振动器后不留孔洞。否则可能产生砼离析或振捣不密实。3.8、对箱梁腹板与底板及顶板连接处的倒角，预应力筋锚固区以及其他钢筋密集的部位，要特别注意振捣。浇筑砼时，应避免振动器碰撞预应力管道，预埋件等，并应经常检查模板、管道、锚固端垫板及支座预埋件等，以保证其位置及尺寸符合设计要求。3.9、箱梁梁体砼质量：表面应平整、密实，预应力部位不得有蜂窝、麻面、露筋的现象。轴线偏位允许偏差为10mm，标高偏差为10mm。4、箱梁混凝土施工缝的处理混凝土浇筑前确定施工缝的位置：由于0号块分三次浇注，施工缝分别设在距底板4.4m，8.9m位置，每次均要设置剪力齿型槽口，断面尺寸为1515。4.1、块件连接及块件分层浇筑的施工缝，应凿除其砼表面的水泥砂浆和松散层，凿毛时砼至少达到下列强度：水冲洗凿毛时为0.5MPa，人工凿毛时为2.5Mpa，风动凿毛时为10Mpa。4.2、经凿毛处理的混凝土面，应用水冲洗干净，在浇筑下一梁段砼浇筑前，对施工缝洒水湿润。5、混凝土的养护砼浇筑完成并初凝后立即进行养护，待砼表面收浆、凝固后用浸湿的粗麻布袋覆盖，并经常洒水养护，每天洒水的次数以能保证砼表面经常处于湿润状态为度。养护的时间不小于7天，可根据温度、空气的湿度和水泥品种及掺用的外加剂酌情考虑。砼在养护期间或未达到一定强度之前，应防止遭受扰动。为避免各层砼收缩的差异引起砼开裂，两层砼龄期应尽可能小。同时应注意0号块件内、外的浇水养生，加强块件内的通风降温，以避免内外温差造成砼开裂。6、混凝土的拆模0号块梁段砼的拆模时间，应在张拉完成后再根据施工安排确定。拆模顺序为先拆除内模及侧模，然后拆除底模及托架。7、针对0号块施工周期较长采取的相关技术措施 针对箱梁0号块施工及挂篮试压、拼装时间较长的情况，为了避免新、老砼结合部位出现裂纹，我部在C55砼中掺入适量的聚丙烯腈和硅粉，在箱梁0号块、1号块腹板外侧全断面、内侧结合部位增设防裂钢筋网，并在新、老砼结合部位设置剪力槽。三、石马河特大桥上构悬臂箱梁施工方案石马河特大桥采用的挂篮为我公司在下白石大桥使用过挂篮，该桥跨径260m，最大梁高14m，箱梁顶宽12m，底板宽6.0m，最大梁重240吨（9号块），腹板厚50cm，底板厚106.5cm。通过该桥的施工证明，该挂篮设计合理，使用安全，操作方便。、挂篮设计主桥上构箱梁悬臂施工梁段数量多，悬臂施工时间长，根据箱梁的结构断面、梁长和梁重，悬臂梁段采用结构简单，受力明确，设有走行装置，使之移动方便，外模板与底模板可随挂篮主桁架一次前移到位，以及内模板能整体移动到位，且取消平衡重，利用竖向预应力钢筋锚固轨道，以后支座反扣轮沿轨道行走和JL32精扎螺纹钢筋（16Mn吊带）作前、后吊点的后支点轻型移动挂篮悬臂施工。1、 挂篮的主要性能1.1、适应最大梁段重235.5T；1.2、适应梁段长3.5-4.5m；1.3、适应梁段高3.5-12.0m ；1.4、适应梁段宽度：顶板12.0m，底板6.5m；1.5、取消平衡重。2、挂篮组成后支点轻型移动挂篮具有重量轻，结构合理，操作灵活，抗风能力强等优点。主要部件由四大部分组成：2.1、挂篮主桁架（是主要承重结构，由两片纵梁组成，见图石马河特大桥挂篮主桁；2.2、吊杆及锚固系统（轨道、主桁架的锚固，模板系统的前、后吊杆的锚固，见挂篮轨道、挂篮主桁架行走及后锚系统总图、挂篮主桁架后锚系统上、下锚扁担梁、挂篮前吊系统总图、挂篮后吊系统总图；2.3、走行系统（包括主桁架、外模板、内模板和底模板的走行，见图挂篮外模板走行装置总图、石马河特大桥挂篮内外模行走梁、挂篮主桁架行走及后锚系统总图；2.4、模板系统（包括外模板、内模板和底模板，见图挂篮外模板系统总图、挂篮内模结构总图、挂蓝底模总图；3、 挂篮悬臂施工的工作过程3.1、挂篮轨道抄平和锚固；主桁架与外模板、底模板一起前移就位；主桁架后锚点吊杆调整使之受力均匀并锚固，同时控制好挂篮的轴线位置。3.2、挂篮前、后吊点提升，挂篮外、底模板准确就位，根据立模标高调整外、底模板位置使之符合设计要求。前后吊杆调整使之受力均匀并将其锚固点锚固。3.3、绑扎底板和腹板钢筋，安装纵向预应力管道，竖向预应力钢筋，安装内模，调整内模板尺寸和标高，绑扎顶板和翼板钢筋，安装横向预应力钢束。3.4、验收合格后，浇筑