大跨度拱箱施工工艺资料

1 大跨度拱箱施工工艺改进大跨度拱箱施工工艺改进 一 工程概况一 工程概况 大桥 两端桥头与南北两侧的道路衔接 大桥全长 297 02m 20m 空心板 3 64m 上承式箱型肋式拱桥 4 20m 空心板 桥面全宽 30m 根据原桥设计方案 主桥上部 采用净跨 60 m 的钢筋混凝土上承式箱型肋式拱 横桥共设 4 道箱肋 每幅桥 2 道 每道箱肋由两片预制箱通过现浇底板湿接缝形成整体 主桥箱型肋式拱采用工厂分段预制 缆索安装拱肋 桥墩处对称施工 合拢后形成多孔拱 肋 然后进行现浇接缝及肋间横系梁 拱上建筑 桥面板的施工 施工工艺复杂 施工精 度及施工控制要求较高 尤其是主桥拱箱在缆索吊装期间 缆索最大吊装重量为 35 6T 吊装风险较大 在每跨同时落梁期间 存在整垮垮塌的危险 经咨询得知 加工一台跨度 200 米 吊重 40T 并能横向移动 30 米的缆索吊机 需 要 1500 万元 并且从订货到交货需要 8 个多月的时间 施工工期难以满足要求 为降低 施工安全风险 在合同工期内完成工程施工任务 迫切需要对现有拱肋施工工艺进行改进 二 工艺改进过程二 工艺改进过程 一 方案选择 一 方案选择 我项目部自从承揽该桥施工任务后 多次对该施工方案进行调研 结合现场的实际情 况 认为原方案工艺复杂 施工精度及施工控制较高 主桥缆索施工期间 施工风险很大 存在严重的不安全隐患 由于此方案存在多种不利因素 一致认为将设计方案由预制安装 修改为满堂支架现浇法施工 河道中间施工改到非汛期施工 满堂支架搭设简单 架立快 捷迅速 易于调整 拱箱整体性好 对结构有利 而且便于施工 施工时不需要大型机械 成本可以大大降低 二 二 拱箱现浇施工工艺 拱箱现浇施工工艺 1 施工方法简介 北岸 跨 南岸 跨 通过进占 变水上施工为陆地施工 这两孔陆地施工 条件相对较好 跨 由于在主河道 现在 2 号桥墩处进行导流 然后回填河道 表 面进行三七灰土处理 拱箱施工时 先将桥位地基处理后 表面浇注 10cm 混凝土 在软 基部位增加钢筋网片 待混凝土强度达到设计强度后 采用碗扣式满堂脚手架单幅逐跨现 浇施工工艺进行施工 施工时 外侧模采用竹胶板 按跨长配置二套模板 内模采用胶 合板 按跨长配置二套模板 底模采用木模板 按三跨长度配置 施工工艺流程如下 3 2 施工工艺流程 4 河道导流 回填 灰土处理 垫层混凝土浇注 搭满堂脚手架 做侧摸 内摸 安装方木铺底摸 摸 支架预压 绑底板钢筋 立侧摸 浇底板混凝土 监理质监站验收 绑腹板钢筋 立内模 浇腹板混凝土 立顶板底摸 绑顶板钢筋 浇顶板混凝土 养护 拆架子 监理质监站验收 监理质监站验收 三 满堂支架现浇拱箱施工方案三 满堂支架现浇拱箱施工方案 1 河道导流 5 澧河大桥所处的位置 河面宽度约 80 米 经我们通过当地水文局的水文资料得知 近 20 年来 澧河水在 11 月份到来年 5 月底最大流量为 19m3 s 根据水文资料 我们采用 断面为 22 平米的导流明渠进行导流 然后封死河面 垫平 碾压 修筑支架平台 经过 现场勘察 决定利用 2 号承台 在承台两侧各做 40 公分宽 4 米高的砼墙 内配置钢筋 网片 做成导流明渠 导流断面为 22 平米 满足需要 其导流断面见下图 2 地基处理 先用推土机将表层耕质土 有机土推平并压实 承台基坑清淤后采用分层回填亚粘土 并整平压实 原有地基整平压实后 再在其上填筑大约 30cm 的黄土 并选择最佳含水量 时用振动压路机进行辗压 辗压次数不少于 3 遍 如果发现弹簧土须及时清除 并回填合 格的砂类土或石料进行整平压实 然后在处理好的黄土层上浇注 10cm 混凝土 浇注混凝 土比箱宽每边宽出 1 米 为尽量减少地基变形的影响 在承台基坑回填好的地基上做 30cm 三七灰土 为避免处理好地基受水浸泡 在两侧开挖 40 30cm 的排水沟 排水沟分 段开挖形成坡度 低点开挖集水坑 在拱角处小于 1m 高的下部分层用土方夯实 并用 砖进行外断面封口 土方上面同样浇筑 10cm 厚的混凝土垫层 3 支架安装 本支架采用 碗扣件 式满堂脚手架 其结构形式如下 纵向立杆间距为 90cm 横向立杆间距除拱箱底板所对应的位置处 间距按 60cm 布置外 其余按 90cm左右间距 布置 可详见 澧河大桥拱板满堂支架布置 6 图 在高度方向每间隔 0 9m 设置一排纵 横向联接脚手钢管 使所有立杆联成整体 为确保支架的整体稳定性 在每三排横向立杆和每三排纵向立杆各设置一道剪刀撑 在地 基处理好后 按照施工图纸进行放线 纵桥向铺设好垫木 便可进行支架搭设 支架搭设 好后 测量放出几个高程控制点 然后带线 在立杆上口安装可调顶托 可调顶托是用来 调整支架高度和拆除模板用的 本支架使用的可调顶托可调范围为 20cm 左右 脚手管安装好后 在可调顶托上铺设 12 9cm 纵向方木 拱箱底模板下方的 10 6cm 方 木横向布置 长 4m 间距为 0 4m 木枋布置好后进行拱箱底 2cm 竹胶模板安装 进行支 架预压 4 支架受力验算 1 支撑强度验算 腹板处受力 P P1 P2 P3 P4 底模腹板处荷载 P1 1 4x2 6 36 4KN m2 按 1 4m 混凝土厚度 计划 钢筋混凝土的单位重为 2 6 模板荷载 P2 200kg m2 2KN m2 设备及人工荷载 P3 250kg m2 2 5KN m2 混凝土浇筑冲击及振捣荷载 P4 200kg m2 2KN m2 则有 P P1 P2 P3 P4 42 9 KN m2 2 立杆强度验算 大横杆布局 1 2m 长细比为 x l i 1200 15 78 76 查表可得 0 744 则有 立杆纵向压力容许值 N A 0 744x489x215 78 22KN 486 为立杆的截 面积 立杆的最大压力值 Nmax PxA 42 9x0 6x0 9 23 12KN 可见 N N 抗压强度满足要求 另由压杆弹性变型公式得 按 10m 计算 L NL EA 23 12x103x10 x103 2 1x105x4 89x102 2 25mm 压缩变型很小 单幅箱梁每跨混凝土 326 4m3 自重约 849T 按上述间距布置底座 则每跨拱箱下共 有 964 根立杆 可承受 1802T 的重量 故每根杆可承受 18 7KN 比值为 1802 849 2 12 完全满足施工要求 7 3 纵杆 12x9 方木验算 底模下脚手架立杆的纵向间距为 0 9m 横向间距为 0 6m 按简支梁受力考虑 腹板处的受力为 P 42 9KN m2 大方的计算截面抵抗矩 W bh2 6 9x122 6 216cm3 由梁正应力计算公式得 QL 10w 42 9x0 6x103x0 92 10 x216x106 9 65MPa 10MPa 强度满足要求 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得 T 3Q 2A 3x42 9x0 6x103x 0 9 2 2x9x12x10 4 1 61MPa T 2MPa 参考一般木质 由矩形梁挠度计算公式得 E 0 1x105MPa I bh3 12 9x123 12 12964cm3 Fmax 5ql4 384EI 5x42 9x0 6x106x0 94 384x1296x10 8x1 0 x1010 1 7mm F 2 25mm F L 400 刚度满足要求 4 横杆 10 x6 方木验算 小横杆的间距为 0 3m 故在底板下受力为 Q 42 9x0 3 12 87t m 而大横杆为每米 Q 42 9x0 6 25 74T m 故小横杆受力安全 腹板处的是受力为 P 42 9KN m2 小方的计算截面抵抗矩 W bh2 6 6x102 6 100cm2 ql2 10w 42 9x0 3x103x0 62 10 x100 x10 6 4 63MPa 10MPa 强度满足要求 T 3Q 2A 3x42 9x0 3x103x 0 6 2 2x6x10 x10 4 0 965MPa T 2NPa 参考一般木质 E 0 1x105MPa I bh3 12 6x103 12 500 cm3 Fmax 5ql4 384EI 5x42 9x0 3x106x0 64 384x500 x10 8x1x1010 0 434mm F 1 5mm F l 400 刚度满足要求 以上计算公式的符号代表为 max 计算截面最大弯曲正应力 L 立杆间距 Q 作用在小横杆上的均布荷载 P 作用在小横杆上的集中荷载 8 W 小横杆计算截面抵抗距 EI 小横杆的抗弯刚度 Fmax 小横杆计算最大挠度值 F 容许挠度 钢材强度极限值 N 计算轴向力 E 立杆的弹性模量 5 支架预压 安装模板前 要对支架进行压 预 支架预压的目的 a 检查支 架的安全性 确保施工安全 b 消除地基非弹性变形和支架非弹性 变形的影响 有利于桥面线形控制 预压荷载为拱箱单位面积最大 重量的 1 2 倍 本方案采用沙袋堆砌分段预压法进行预压 为了解支架沉降情况 在加水 预压之前测出各测量控制点标高 测量控制点按顺桥向每 5 米布置一排 每排 3 个点 在 加载 50 和 100 后均要复测各控制点标高 加载 100 预压荷载并持荷 24 小时后要再次 复测各控制点标高 如果加载 100 后所测数据与持荷 24 小时后所测数据变化很小时 表 明地基及支架已基本沉降到位 可进行卸载 否则还须持荷进行预压 直到地基及支架沉 降到位 卸载完成后 要再次复测各控制点标高 以便得出支架和地基的弹性变形量 等 于卸载后标高减去持荷后所测标高 用总沉降量 即支架持荷后稳定沉降量 减去弹性 变形量为支架和地基的非弹性变形 即塑性变形 量 预压完成后要根据预压成果通过可 调顶托调整支架的标高 经过预压测量 得出支架预压后总沉降量在 4 10mm 之间 最大非弹性变形量为 8mm 平均非弹性变形量为 5mm 左右 6 模板安装 为保证现浇拱箱的外观质量光洁度 表面平整度和线形 加快施工进度 拱箱模板采 用竹胶板 9 拱箱底模加工时可根据拱箱线形曲线及宽度将模板分段 按顺桥向每 2 44m 为一段 考虑 制作 将每一段视为直线段 即分段用折线代替圆曲线 从而提高了模板的使用效 率 在安装底板时 在大方和小方之间根据不同的角度 采用大头嵌栈调整 底板接缝处 用胶带密封 侧板采用 1 8cm 厚的竹胶板 采用对拉螺栓加支撑进行固定 拱箱内模采用 2cm 胶合板 木枋横向布置 木枋布置间距为 40cm 左右 为施工方 便 内模分块加工成几种型号 并确保同一类型号的模板能够互用 加工时 将面板和木 枋通过铁钉加工成整体 为便于内模从拱箱内取出 内模支撑采用方木做排架 立柱支 撑在底板砼顶面上 方楞顺桥向按 0 9 米设置一排 每排 6 根 且每排均需设置剪刀撑和 纵 横水平撑 以增加支架的整体稳定性 防止内模胀模 浇注砼之后 等强度达到设 计强度的 30 后方可进行拆除内模 7 钢筋施工 底模立好后 进行拱箱钢筋绑 扎 钢筋安装前进行测量放线 按 设计尺寸用墨斗在底模板上弹出混 凝土边线 钢筋进场后试验员对钢 筋作全面试验检查 严把质量关 两钢筋搭接端部应预先折向一侧 使两接合钢筋轴线一致 焊接长度 不小于设计和施工规范要求 钢筋在加工场加工完成后 分批运至施工现场 按型号进行绑扎焊接成型 先绑扎底 层钢筋 接头尽量在钢筋场焊接 钢筋位置进行检验 合格后安装侧边模板 进行拱箱底 层混凝土浇筑 拱箱间横系梁钢筋及隔板钢筋与箱肋钢筋同时绑扎 混凝土同时浇筑 8 混凝土施工 混凝土拌制在漯河西北郊区的金海岸混凝土拌和站集中拌制 由 8m3混凝土搅拌运输 车运输至现场 采用两台吊车吊装吊罐浇筑 浇筑时采用五点同时浇筑 即从拱顶往下左 右对称浇筑 在两边 1 4 跨处从下往上左右对称浇筑 在两拱脚处从下往上左右对称浇筑 振捣时振动器移动间距不超过作用半径的 1 5 倍 与侧模应保持 50 l00mm 的距离 每一 处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒 应避免振动棒碰撞模板 钢筋及其他预埋件 浇筑过程中按规定制取混凝土标准试件 作为质量评定依据 底板浇筑完成待初凝后 立拱箱内模板 然后按上面同样工序浇筑腹板混凝土 腹板 10 浇筑完成后 立内顶模板 然后绑扎顶板钢筋 预埋立柱钢筋 按 5 点同时浇筑顶层混凝 土 混凝土浇筑温度控制在 5 度 15 度之间施工 砼浇筑时在拱箱 1 4 点向下 1m 范围内设置合拢段 预防拱架在受载后沉降变形对拱 箱构件造成影响 合拢段处挡板应在拱箱砼强度不小于 90 后方可拆除 在拱箱砼顶板施 工完成后 最好进行合拢段砼施工 先浇筑底板砼 对施工缝凿毛后立模板 再进行腹板 及顶板砼施工 三个预留人孔最后用高一标号的混凝土浇筑 钢筋焊接满足设计要求 每幅桥每孔施 工完成后 不能拆除脚手架 继续施工另一孔拱箱 最后施工中间拱箱 整个一幅拱的全 部混凝土达到设计强度的 90 时后 才能拆除每孔的脚手架 移到另一幅施工 四 主要创新点四 主要创新点 箱拱拱肋施工工艺由预制安装改为满堂支架现浇施工后 具有以下特点 一 设备投资少 经济效益显著 一 设备投资少 经济效益显著 二 满堂支架搭设简单 架立快捷迅速 易于调整 二 满堂支架搭设简单 架立快捷迅速 易于调整 三 拱箱整体性好 对结构有利 三 拱箱整体性好 对结构有利 四 现浇施工比预制安装法工艺简单 施工精度及施工控制较低 四 现浇施工比预制安装法工艺简单 施工精度及施工控制较低 五 降低各种材料用量 节约大量施工成本 五 降低各种材料用量 节约大量施工成本 六 显著降低施工安全风险