节段预制拼装施工工艺工法

1 节段预制拼装施工工艺工法节段预制拼装施工工艺工法 QB ZTYJGYGF QL 0508 2011QB ZTYJGYGF QL 0508 2011 桥梁工程有限公司 张建科 刘涛 1 1 前言前言 1 11 1 工艺工法概况工艺工法概况 简支梁预制节段拼装主要是由现场预制悬臂工艺演变而来 由于现场预制悬 臂工艺有现场施工复杂和质量控制较难等限制 因而衍生简支梁预制节段拼装的 工艺 随着现代化城市建设的迅速发展 交通问题日益突出 城市的道路交通需 要发展城市高架道路及轨道交通 而城市发展对高架桥和轨道交通要求造型优美 外观质量高 混凝土徐变影响小 施工对周边环境和地面影响小 符合以上施工 要求的设备和施工技术 节段预制拼装就是其中之一 该工艺经济高效 成为一 种系统化的施工方式 1 21 2 工艺原理工艺原理 节段预制拼装施工工艺工法 其原理就是将桥梁上部结构划分为若干标准节 段 在预制场地匹配预制完成后 在现场用架桥机等专用拼装设备在桥梁下部结 构之上 按次序逐块组拼 同时施加预应力 使之成为整体结构 并沿预定的安 装方向进行逐跨推进 逐跨拼装 2 2 工艺工法特点工艺工法特点 2 1 预制构件在架设之前存放场地保养一段时间 从而减少了拼装架设成梁 后混凝土的收缩和徐变 2 2 较少的现浇有利于环境的保护 2 3 梁体的预制可与桥梁下部结构施工同步进行 可缩短施工工期 2 4 建设工序上提供了大量的机动性 对市区的交通枢纽和其它的拥挤地区 保护道路具有积极意义 2 5 机械化程度高 适合于长大桥梁快速施工 2 6 现场逐段拼装调整 有利于上部结构线形控制 3 3 适用范围适用范围 本工艺工法适用于中等跨径 30 50m 桥梁总长度较长的海上 大型河 流湖泊 山区桥梁以及城市高架与轻轨等上部结构箱梁施工 4 4 主要技术标准主要技术标准 2 铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB10424 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准 TB10752 混凝土结构工程施工及验收规范 GBJ50204 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 5 5 节段预制拼装施工方法节段预制拼装施工方法 节段预制拼装施工工艺工法是将整跨梁梁体沿垂直于桥梁纵轴线方向切割 将梁体划分为若干个节段 将拟建桥梁的空间设计坐标转换 分解成为预制厂内 各个节段的预控制坐标 在预制厂内采用密贴镶合匹配浇注法将所有节段逐一制 作完成 在施工现场采用特种大型架桥机设备将高精度制作完成的梁体节段 沿 桥纵向循序排列 并连接成整体就位于桥梁墩台上 连接方法有两种 一种为采用专业混凝土粘结剂粘结的干拼法 第二种为预 留连接钢筋采用在膺架上浇筑连接混凝土的方法 称湿拼法 6 6 工艺流程及操作要点工艺流程及操作要点 6 16 1 施工工艺流程施工工艺流程 节段预制拼装在施工过程中 应选用合适的造桥机 技术参数 最大吊挂重 量 架设梁跨度 最大起吊重量 调梁小车起重量 适应纵坡 适应平曲线半径 行走速度 整机总重量 整机总电容等 具体施工工艺流程图 见图 1 3 图图 1 1 节段预制拼装施工工艺流程图节段预制拼装施工工艺流程图 6 26 2 操作要点操作要点 6 2 1 干拼法施工 节段梁进场后 首先进行检验 检验内容主要包括六点坐标预埋点的设置 节段厂内预制 节段运送 造桥机拼装 移动 吊装节段 拼装节段 张拉临时预应力 整跨箱梁永久性预应力束张拉 落梁 压浆封锚 造桥机过孔 重复吊装 拼装其余各孔 自检 施工验收 返修 不合格 安装梁底支座 干拼 湿拼 膺架拼装 吊装节段 连接预留钢筋 浇 筑连接处混凝土 整跨箱梁永久性预应力束张拉 压浆封锚 安装梁底支座 膺架移拼 4 吊装孔 顶板临时张拉台座安装孔 底板张拉台座预留孔的大小及位置 如果有 问题 及时进行处理 防止架设时无法进行安装 同时检查节段的端面是否洁净 当有污泥和灰尘首先进行清理和清洗 确保环氧树脂系胶结剂的粘结力 1 喂梁 下承式架桥机喂梁方式可采用桥上喂梁和桥下喂梁 喂梁时按照节段梁拼装 的顺序进行 2 吊梁 当运梁车将节段梁运至架桥机正下方 通过龙门吊把悬挂梁垂直放下 在节 段梁上预留孔 将悬挂梁上的孔与节段梁的孔一一对应 穿四条高强钢筋 在节 段梁腹腔内的每一条高强钢筋上 按照设计及施工要求 先穿一块钢垫板 然后 再用螺母紧固 当施工人员从节段梁腹腔出来后 指挥员可发出吊装指令 提升 过程中要匀速平稳 3 节段梁的定位 为确保节段梁的准确定位 在临时张拉前首先根据预制厂提供的六点坐标进 行施工控制坐标的转换 采用水准仪和全站仪按照转换后的六点坐标控制节段梁 的空间位置 确保每一孔每一节段梁的正确位置 第一块节段是整跨的起点 直接控制着整跨的线形及标高 故在进行安装时 必须精确定位 并做好临时固结 1 里程控制 悬挂梁沿架桥机主梁纵向移动 使其里程达到设计要求 2 轴线控制 在已完成的桥面上设轴向控制点 用经纬仪校核节段梁轴线 如有偏差 利用悬挂梁上的水平千斤顶将梁体调整至正确位置 3 高程控制 调整悬挂梁上的竖向千斤顶使节段梁高程控制点达到设计要 求 4 节段梁胶拼施工 1 试拼 在全部节段梁吊装到位后 为保证两梁段拼接面标高 倾斜度保持一致 减 少涂胶后梁段位置的调节时间 在胶拼前进行试拼 试拼时 根据换后的六点坐 标调整待拼节段梁空间位置 并以第一块为基准逐块靠拢 为保证梁段拼接面完 全匹配 应检查梁段标高 中线和拼接面情况 检查预应力孔道的接头对位 同 时检查临时预应力钢筋及张拉设备是否完善 试拼完成后将其移开 5 0 4 0 5m 以便于涂胶就位即可 2 拌胶及涂胶 环氧树脂系胶结剂用搅拌器在约 400 转 min 状态下搅拌 2 3min 直到颜色 均匀为止 涂胶厚度为 1 5mm 节段梁截面均需覆盖 涂胶过程以及拼装后 2h 之 内采取措施 防水防太阳照射 3 临时张拉 在节段梁全截面环氧树脂涂完毕 安装预应力管道密封圈后 移动待拼梁段 准确对位拼接 利用节段梁顶板和底板上的混凝土齿坎 临时张拉预应力紧固台座 采用 32 精轧螺纹钢作为临时预应力筋 通过锚具和张拉千斤顶进行张拉 使环氧树 脂在不小于 0 3MPa 的压力下固化 临时张拉挤出多余的环氧树脂系胶结剂及时 刮除 并用检孔器检查预应力管道 确保孔道畅通 临时张拉是为了接缝紧密接 触 并保证在永久张拉前 节段之间不会发生错动 5 支座安装 支座安装先将地脚螺栓按设计位置放入支座垫石预留孔内 用定位框架定位 后 注浆固定 注浆料完全凝固后 再拧紧螺母 支座上座板与箱梁支座预埋铁 焊接 支座安装时应注意以下几点 1 支座顺桥向的中心线必须与主梁的中心线平行 上 下座板横桥向的中 心线应根据安装时的温度计算其错开的距离 错开后 上 下座板的中心线平行 2 支座安装时 支座平面的四角高差不得大于 2mm 3 注浆时 应保证没有空隙 4 上座板与预埋件焊接时 应采用跳跃式断续的焊接方法 逐步焊满周边 6 永久张拉 整孔节段梁临时张拉完成后进行永久预应力穿束 穿束前在临时支架顶面或 已架完的梁面搭设穿束和张拉平台 在永久张拉开始前 向监理工程师提交详细 说明 图纸 张拉应力和延伸量的静力计算 张拉时需在技术人员指导下作业 所有操作预应力设备的人员需通过正式培训 根据设计张拉要求 按要求分批 6 分阶段对称进行张拉预应力筋 张拉程序 0 20 k 100 k 先张拉到初始吨 位 测量伸长量 作标记 然后张拉到 100 k 持荷 5min 后 测量伸长值并 与理论计算伸长值比较 6 以内 合格后进行锚固 预应力张拉严格按照铁路 桥涵施工规范 TB10203 2002 的规定执行 7 落梁 张拉过程中由于节段架上拱 架桥机中间悬吊吊杆承重逐渐减小 整孔节段 梁的重量转移到两端悬挂梁上的主落梁油缸上 整孔落梁前 先解除临时张拉精 轧螺纹钢及中间悬挂梁吊装精轧螺纹钢 然后整跨梁的安装位置可通过悬挂梁上 的微调机构实现 保证中线及顺桥向位置 里程 符合设计要求 整孔落梁时控 制 8 套主落梁油缸同步动作将梁体落于支座上 落梁过程中防止梁体受扭 8 孔道压浆 孔道压浆采用真空压浆工艺 其基本原理 用真空泵抽吸预应力孔道中的空 气 使孔道内维持 0 06 0 08MPa 的真空度 然后再孔道另一端用螺旋式压浆 机将水泥浆压入预应力孔道 1 压浆施工技术要求 真空压浆的主要设备包括拌浆机 真空泵和压浆泵 将浆体采用同等级为 42 5 以上的普通硅酸盐水泥 稠度为 14 22s 水泥浆调至灌注延续时间不超过 45min 并在压浆中不停搅拌 2 压浆施工注意事项 张拉完后 应在 24h 检查内无滑丝断丝现象后及时进行压浆 最迟不得超 过 48h 以免预应力钢束锈蚀 孔道压浆应按自下而上的顺序进行 压浆应一次作业中连续进行 并让出 口处冒出浆体 等冒出浆体的稠度与压浆的浆体稠度相同时即可停止 9 封锚 压浆完毕后 进行封锚 封锚混凝土强度等级应与节段梁混凝土相同 10 架桥机过孔 架桥机前移利用工作小车上的纵向推进油缸将其从一跨推进到另一跨 在移 架桥机前 先检查主梁 推进台车是否解除约束 清洁滑板及滑道面 并补充黄 油 检查龙门吊停泊位置是否正确 主梁与鼻梁是否与节段梁有干涉 前托架是 否张拉好 7 架桥机推进过程中 龙门吊始终停留在墩柱上 主梁推进交替进行 每次推 进行程为 0 5m 架桥机前移由指挥员发出移机指令 在每个支撑托架上都安排人 员 负责监视主梁 鼻梁移动情况及清洁滑道涂黄油 所有人员都必须服从指挥 员的指令 1 推进前移准备事项 做好推进前的准备工作 在推进小车的内 外侧支座架之间 安装板夹 确保门吊制动装备处于可使用状态 检查推进油缸的使用功能正常与否 确保液压系统无泄漏 检查推进器和制动装置是否正确安装 2 推进前移注意事项 推进机手要留意推进油缸的压力表上的压力变化 如果出现压力很大而 主梁仍不能推进的情况 应立即停下来检查原因 在解决问题后 并由指挥员发 出推进信号后才能继续推进 推进机手当听到有人喊停时要立即停止推进 在检查完毕并由指挥员发 出推进信号后才能继续推进 在主梁推进过程中 为防止主梁倾覆或出轨 动态检查主梁的垂直度和 两主梁的规矩是十分重要的 方法是主梁上悬挂垂线 检查主梁的垂直度 由专 人检查两主梁上的轨道距离是否在误差允许的范围内 当主梁距离超出误差允许 的范围内时 应立即停止推进 检查推进台车 主梁推进台车 主梁推进轨道 龙门吊等部件 分析原因 在解决问题后才能继续推进 6 2 1 湿拼法施工 1 地基处理 根据现场地质情况 需检算地基承载力是否满足设计要求时 则需对地基进 行处理 1 基底应力计算 max0 NA 式中 N 作用于基底的合力 kN A 支架基础底面积 8 地基土的容许承载力 kPa 0 当基础宽度 b 2m 基础埋深 h 3m 且 h b 4 时 地基的容许承载力应按 下式进行修改 01 122 2 3 kbkh 式中 地基土按照深度和宽度修正后的容许承载力 kPa 地基土容许承载力随基础宽度和深度的修正系数 按持力层决定 1 k 2 k b 基础底面的最小边宽 m 当 b 2 时 取 b 2 当 b 10 时 取 b 10 h 基础底面埋置深度 m 对于受水冲刷的基础 由一般冲刷线算起 不受水流冲刷则由天然地面算起 位于挖方内的基础由开挖后的地面算起 当 h 3m 时 取 h 3m 基底以下持力层的天然容重 kN m 1 基底以下土的容重 kN m 2 2 地基处理 如大于 则需对地基进行换填或改良 max 0 换土垫层是指将基础下面一定厚度的软弱土层挖除 然后换以中砂 粗砂 角 园 砾 碎 卵 石 灰土或黏性土以及其他压缩性小 性能稳定 无侵蚀 性材料 经拌合 分层回填夯 压 实而成 作为地基的持力层 通过试验和计 算以确定垫层的铺设厚度 宽度以及承载力等 以指导施工和控制质量 2 膺架拼装 采用钢管脚手架 碗扣支架或门式支架搭设拼装平台 支架立柱可当作两端简支的轴心受压构件计算 先初选构件类型 如钢管 型钢或门式支架等 再根据最大轴力的数据 按计算值选择构件型号及截面 最后验算抗压稳定性和水平联系杆的竖向间距 亦称歩距即水平联系杆的道数 并按结构要求设置扫地杆 剪刀撑 抛撑和缆风绳 3 节段梁架设及精调 9 节段梁采用100t龙门吊把梁段调运至设计位置 梁段摆放在支架纵梁的千斤 顶上 纵梁上的螺旋千斤顶是高度可调的 螺旋千斤顶通过扣件与纵梁扣牢 以 增加其稳定性 整孔梁全部架设完后进行精确就位 精确就位是指梁段纵向 横向和竖向三 个方向的调位满足设计和规范要求 由于每一个梁段均放在四个螺旋支撑上 并 且每个支撑点都有三个自由度 这三个自由度相互制约 调整其中一个必将影响 其余两个 所以梁段调位是一个反复调整 逐渐趋近的过程 故在施工中按先纵 向调整 横向调整 竖向调整 纵向调整 横向调整 竖向调整的次序反复循环 调整 直至达到设计要求 4 湿接缝施工 按设计图纸绑轧钢筋 要求梁段腹板接茬钢筋要上下排列绑扎 留出振捣棒 插入空间 以利振捣 湿接缝模板与梁段接触处贴上薄海绵条 以防漏浆 立模 的顺序依次为底模 侧模和内模 底模支承在移动支架上 外侧模与内侧模用对 拉螺杆拉紧与梁段密贴 湿接缝砼浇筑按底板 两侧腹板 顶板的顺序进行 中 间不能停顿 浇筑混凝土要对称进行 依次从两端向中间进行 整孔梁的所有湿 接缝必须一次浇筑完成 中间不得停顿 当混凝土强度达到设计强度的 70 后 拔出对拉螺杆拆除内外模板 拆出模板后应及时在新浇筑混凝土表面洒水养生 5 最后进行永久预应力索张拉 压浆 封锚 参照干拼法施工 7 7 劳动力组织劳动力组织 施工人员配置表 见表 1 施工人员以一个班组作业考虑 表表1 1 节段预制拼装施工所需劳动力节段预制拼装施工所需劳动力 序号序号工种工种人员数量人员数量 1 领工员 2 2 架桥机司机 4 3 龙门吊司机 4 4 技术人员 2 5 修理工 1 6 测量工 4 7 张拉压浆工 8 8 电 工 1 9 混凝土工 4 10 其它 8 8 8 主要机具设备主要机具设备 10 节段预制拼装主要机具设备下行式预制阶段拼装架桥机由主梁 支撑托架 落地支腿 推进工作小车 液压设备 鼻梁 悬挂系统和龙门吊等部件组成 本工艺主要机具设备投入参见表2所示 表表 2 2 主要机具设备表主要机具设备表 序号序号设备名称设备名称规格型号规格型号单位单位数量数量用途用途 1 下行式架桥机 LG600t 35m 台 1 节段梁干拼法 2 龙门吊 MG200 30m 台 1 节段梁存放与装车 3 运梁车 台 3 运输节段梁 4 水准仪 台 1 测量定位 5 全站仪 台 1 测量定位 6 自动搅拌机 台 3 环氧树脂搅拌 9 9 质量控制质量控制 9 19 1 易出现的质量问题易出现的质量问题 9 1 1 预应力管道预埋位置的准确性 管道预埋不准确 预应力束穿束困难 9 1 2 张拉过程预应力束张拉不均匀造成断丝 张拉单根钢束 分批次分阶 段进行张拉 单根钢束不能一次张拉到位 9 1 3 节段梁线形调整的准确性 必须调整的允许误差范围内 对穿束和整 个线形有影响 9 1 4 端头梁架设位置准确 每孔端头梁架设影响下孔梁的架设施工 架设 前先检查梁的尺寸 然后根据支座放样进行精确定位架设 9 29 2 保证措施保证措施 9 2 1 测量定位控制 为了严格控制预制节段梁的安装误差 必须配备专职测量人员和测量仪器 从垫石标高 支座安装 墩顶节段定位 整跨落梁定位都必须精确测量 严格按 照 预制节段梁拼装定位验收标准 控制安装误差 节段梁整孔拼装完成后 应对整孔节段进行轴线 标高的测量 掌握其偏差 以便采取措施 对整孔梁进行纠偏 1 测量控制点的布置 利用节段梁预制时已预埋的高程控制点和中线控制点 亦即 六点坐标 作为整孔节段梁的测量控制点 在已拼装的节段梁面上 根据 设计和预制提供的 六点坐标 复核实际拼装的轴线和标高 11 2 轴线控制 节段梁拼装为密贴镶合拼接 每跨的首块节段轴线直接决定整 跨梁的轴线精度 因此 必须首先控制好首块节段的轴线精度 当整孔梁的轴线 偏差超出设计要求时 利用架桥机的双向千斤顶对整孔梁进行纠偏 直至符合精 度要求 3 高程控制 节段梁预制时 已将预拱度调整控制到节段梁预制尺寸中 拼 装时 通过调整支座的标高控制首段和末段的高程 直至符合设计要求 4 整跨节段梁挠度变性测量 每跨节段拼装过程中 应对整跨梁挠度变性进 行测量 记录测量数据以供分析 分别为 整跨节段梁拼装完成时 整跨节段梁 预应力张拉完成时 架桥机设备卸载后 将转移到下一跨安装 9 2 2 拼装施工过程质量控制 预制节段梁拼装施工过程中的质量控制 直接影响到整孔梁的施工质量 如 涂胶厚度不够 临时张拉应力不够 施工时间过长 将有可能造成节段间不贴实 导致节段间漏水 漏浆 1 胶拼 预制节段梁胶拼应在架桥机承载75 以上进行 预制节段梁胶拼前 先进行 整孔节段梁之间的试拼 一方面可尽早发现拼装过程中出现的异常情况 另一方 面可缩短胶拼时间 避免涂胶过早而硬化 涂胶时应保证厚度均匀 厚度应 1 5mm 同时应当尽量缩短涂胶时间 涂胶完成后尽快进行临时张拉 临时张 拉应力须 0 3MPa 2 钢绞线穿束 布锚 永久预应力张拉 整孔节段梁胶拼完成后 应及时进行钢绞线穿束 布锚和永久预应力张拉 钢绞线下料长度应按设计要求执行 张拉端钢绞线预留工作长度为约80cm 固定 端长度为15cm 永久预应力张拉前应保证工作锚板 工作夹片安装正确 检查张 拉设备是否运转正常 3 整孔落梁 永久预应力张拉及锚固工作完成后 进行的下一道工序就是整孔落梁 整孔 落梁前 先解除临时张拉精轧螺纹钢及中间悬挂梁吊装精轧螺纹钢 用墩顶节块 悬挂梁上的液压千斤顶将拼装完成的整跨梁放低 在整跨梁放低前可用悬挂梁上 的微调机构实现整跨的微调动作 调整整跨梁的安装位置 将各项允许偏差值控 制在规定范围内 12 4 孔道压浆 架桥机完成整跨落梁后 解除墩顶节块悬挂梁吊装精轧螺纹钢 过孔进入下 一跨节段梁的安装 为了不影响施工进度 孔道压浆可在架桥机过孔后进行 5 匹配面的锚头封端处理 封端锚头实施上是一个槽口 锚头和锚垫板有一定的厚度以及钢束割断后有 预留长度 封端用的混凝土中应适当添加一些膨胀剂 防止混凝土因为收缩造成 匹配面不密贴 甚至出现裂缝 1010 安全措施安全措施 10 110 1 主要安全风险分析主要安全风险分析 10 1 1 调整梁段线形时根据现场实际情况用油顶对梁段进行调整对位 不 能强行用油顶调整 特别是高度的调整 每调整一次及时用临时支撑对梁段进行 支撑 以防发生梁段侧翻 10 1 2 预应力钢束张拉时必须随时观察梁段其他部位 以防腹部受力不均 拉裂后发生意外 10 210 2 安全管理保证措施安全管理保证措施 10 2 1 施工前安全技术措施 1 根据当班任务安排 指挥 操作及监护人员必须分工明确 到位齐全 2 当班指挥检查机组人员身体状态及精神状态是否良好 个人防护用品及通 讯工具是否装备到位 3 检查气象条件及作业场地 严禁在八级及以上大风 暴雨 大雾等情况下 作业 10 2 2 施工过程中的安全技术措施 1 工作时应集中精力 听从指挥 严禁在无指挥或信号不明的情况下操作设 备 设备处于启动状态时 操作司机禁止离开遥控器 2 执行各项操作前 必须按电铃 3 5 秒 提醒作业区域人员作业安全 3 作业时 禁止无关人员进入作业区域 禁止在起吊的箱梁底下穿行 停留 禁止跨越桥梁中缝及倚靠在安全防护装置上 4 遵守 十不吊 原则 保证所吊物品平稳 安全的起升和下降 操作司机 有权拒绝危及人员及设备安全等违章指挥命令 5 严禁在设备运行过程中 对各转动部分加注润滑油 或进行修理和调整作 13 业 6 设备起吊及运行过程中遇到支撑变形或窜动 梁体产生明显裂纹或原有裂 纹明显扩大 异响或振动等危机人员 设备安全时 应立即按下紧急停机按钮 必须在查明停机原因并完全排除后 方能重新启动设备继续作业 7 其它安全措施 桥墩及高空作业人员必须挂好安全绳 一跨箱梁架设完毕 应立即在桥梁中缝处安装防护网 在两边及端头设置防护栏 1111 环保措施环保措施 11 111 1 建立各种环境保护制度建立各种环境保护制度 11 1 1 环境保护检查制度 定期 不定期地进行环保及水保检查 采取群众 与领导相结合 自查与互查相结合 定期与经常相结合 专业与综合检查相结合 11 1 2 环境保护奖罚制度 采取严格的奖罚措施 通过强制的经济手段 对 违反环境保护制度的单位和个人进行处罚 不断促进广大干部职工的环境保护意 识 11 1 3 环境保护责任追究制度 人和违反环境保护和水土保持有关规定 都 要严格追究责任 一查到底 11 211 2 废弃物的处理废弃物的处理 11 2 1 施工营地和施工场地的生活垃圾集中堆放 定时消毒处置 11 2 2 施工中废弃的易漂浮物品 及时收集清理 防止随风飘扬 使自然环 境不受侵害 11 2 3 废渣的堆积和废弃不影响排灌系统和排灌设施 11 311 3 水和空气污染的预防措施水和空气污染的预防措施 11 3 1 水的保护 1 施工废水 分别按有关要求沉淀 净化处理符合 污水综合排放标准 GB8978 1996 规定方可排放 并不得排入耕地 引用水源 灌溉渠道和水库 2 生活污水 采用二级生化或化粪池净化处理 符合标准后排放 防止对河 流污染 施工期间 施工物如水泥 油料 化学品堆放严格管理 防止雨季或暴雨将 物料随雨水径流排入地表及相应的水域造成污染 14 施工机械应防止漏油或施工机械运转中产生的油污水未经处理就直接排放或 维修施工机械时油污水直接排放 11 3 2 空气污染的预防措施 1