柱梁式支架工法.doc

轻轨工程车站柱梁式支架施工工法一、 前言在轻轨施工中，由于高架车站一般位于既有公路中间，容易发生交通事故，并且施工周期长，需要的周转材料多，周边环境影响大，技术较为复杂，故车站施工一直是一个关键控制点。施工时如何能够在保证道路畅通的情况下，确保安全、质量，并且加快施工进度，是我们一直研究的问题。为了能够尽量减少施工对交通的影响，并且保证支架体系的安全稳定，我们采用柱梁式支架支撑体系代替原先的满堂式支架支撑体系，能够较好的解决这个问题。我们以轨道交通二号线南延伸线土建工程建桥车站为例对施工要点进行简述。建桥车站为重庆市单轨公司轨道交通二号线延伸段工程（新山村渔洞）的一个中间站，位于大渡口区互助村附近，车站主体呈南北走向，北接天堂堡站，南接金家湾站。车站布置在陈庹路路中，墩柱占用道路中央绿化隔离带中，为高架三层侧式站台车站，站采用“桥建合一”结构；车站主体分为三层：站台层，站台下夹层，站厅层。站厅层高架于陈庹路主干大道之上，站厅层地面距行车道地面高度 5.96.9 m。主要承重结构为独柱墩，采用“桥建合一”结构体系。桥梁的盖梁、墩柱、基础为桥梁结构和车站结构体系共有，形成空间框架体系，车站单榀结构采用“T”和“干”字双层盖梁体系。纵向间距16M、18M、20M,主体结构采用钢筋混凝土结构，盖梁采用预应力钢筋混凝土结构，屋顶采用轻钢屋盖。基础设计为人工挖孔灌注桩，站台层和站台下夹层钢筋混凝土结构梁板均与盖梁整体浇筑。站台层、站台下夹层、站厅层的面层由纵梁，横梁和楼面板组成，结构设计为梁板式结构，全部采用整体现浇砼施工。墩柱间距布置为16m+16m 18m+20m+18m+16m+16m。盖梁的最大面截：30002200、楼层梁的最大截面：15001600MM，板厚主要有150mm、200mm两种。 车站位于交通繁忙的陈庹路大道上，陈庹路是渔洞至主城区陈家坪主干道，车流量大速度快，在施工期间不能影响车辆的正常通行，需保证上下行各两个车道的车行道，由于现场交通条件的限制，无法对道路进行改道和车辆分流，并根据重庆市建委城乡建设委员会文件渝建发（2010）83号文件文件严禁搭建满堂脚手架占车行道施工的要求，车站施工采用车行道一跨式柱梁式支架进行施工。二、 工法特点本施工工法能很好的解决在城市中施工对交通的影响，在保证不影响交通的前提下，既达到预期的工程进度，又提高了在城市交通繁忙地段施工的安全系数。三、 适用范围本工法适用于需要跨越公路或铁路施工的工程，在交通繁忙地段适用，既不影响交通，又能保证现浇混凝土结构的安全。四、 工艺原理1.钢筋砼防撞墙的宽度和高度要设计合理，既要能满足施工受力需要，又要方便吊装和拆除。2.钢管柱设置间距需通过上部荷载计算确定，钢管柱之间的连接是关键，通过使用槽钢焊制剪刀撑进行连接，使钢管柱达到整体受力的效果。3.工字钢横梁的设置，通过荷载计算得出所用工字钢的型号和间距，工字钢和钢管柱的连接，工字钢之间的连接达到整体性的情况是关系到整个系统的质量的关键点。通过钢筋砼防撞墙、钢管柱和工字钢之间的可靠连接便形成了一个过车门洞，这样便可以满足交通疏导的需要，也满足了上部搭设满堂支架的需要。五、 施工工艺流程及操作要点（一） 工艺流程加工钢管柱（焊接柱底、顶20mm钢板,刷漆）测量放线浇筑钢筋砼防撞墙安装钢管柱安装l20a工字钢安装l63a、l45a工字钢梁满堂支架搭设预压、观测计算挠度及变形卸载按计算的标高调整底模高度。（二） 操作要点1.力学验算整个支撑系统中，站厅层工字钢承受荷载最大，为最不利位置，以此进行检算1）、站厅层盖梁下I63a工字钢横梁验算 （1）站台下夹层恒载站台下夹层盖梁3米宽,2.2米高，钢筋砼盖梁容重取r=26.5KN/m钢筋砼盖梁自重荷载：q1=2.2*26.5*0.3=17.49N/mm底模荷载： q2=0.75*1*0.3=0.225N/mm I63a工字钢自重：工字钢横梁纵向布置间距=250mm，延米重为121.6kg/m，则q3=1.216N/mm （2）荷载设备及施工人员荷载：取q4=10000.31=0.3N/mm震捣砼荷载： 取q5=20000.31=0.6N/mm倾倒砼荷载： 取q6=2 N/mm风荷载： 取q7=0.07N/mm（3）荷载组合横载和活载组合为：q=qi*荷载分配系数 =（17.49+0.225+1.216）*1.2+（0.3+0.6+2+0.07）*1.4=26.875 N/mm I63a工字钢工况按照简支梁承受均布线荷载分别检算其内力和挠度，其中： 内力检算： M=1/8*q*L2=1/8*26.875*103*7.52=188964N.m 查型钢表得知I63a工字钢截面特性如下：Wx=29840000mm=M/Wx =188964*1000/2984000=63.37Mpa=190Mpa， I63a工字钢满足内力要求。挠度检算：查型钢表得知I63a工字钢截面特性如下：Ix=940040000mm4,E=206103N/mm2max=5*q1*L4/（384*E*I） =5*26.875*75004/（384*206*103*940040000） =0.0057m=L/500=7.5/500=0.015m,满足挠度要求。2）、站厅层梁板段下I45a工字钢横梁检算顺桥向干字型盖梁之间存在纵横向次梁及站层板，纵梁最大截面尺寸1.2m0.6m，故此该段横梁搭设采用I45a工字钢，顺桥向分布间距=300mm,横梁最不利位置为1.2m高的次梁位置。恒载高度1.2m的横梁为最不利位置，钢筋砼盖梁容量取r=26.5KN/m钢筋砼横梁自重荷载：q1=1.2*26.5*0.3=9.54N/*mm；底模荷载：取q2=0.75*1*0.3=0.225N/mm I45a工字钢自重：工字钢横梁纵向布置间距=300mm，延米重为80.4kg/m，则q3=0.8042N/mm （2）荷载设备及施工人员荷载：取q4=10000.31=0.3N/mm震捣砼荷载： 取q5=20000.31=0.6N/mm倾倒砼荷载： 取q6=2 N/mm风荷载： 取q7=0.07N/mm （3）荷载组合横载和活载组合为：q=qi*荷载分配系数 =（9.54+0.225+0.8042）*1.2+（0.3+0.6+2+0.07）*1.4=16.841N/mm I45a工字钢工况按照简支梁承受均布线荷载分别检算其内力和挠度，其中： 内力检算： M=1/8*q1*L2=1/8*16.84*75002=118406N.mm 查型钢表得知I45a工字钢截面特性如下：Wx=1433000mm=M/Wx =118406/1433000=82.6Mpa=190Mpa， I45a工字钢满足内力要求。挠度检算：查型钢表得知I45a工字钢截面特性如下：Ix=322410000mm4,E=206Gpamax=5*q1*L4/（384*E*I） =5*16.84*75004/（384*206*103*322410000） =0.0104m=L/500=7.5/500=0.015m,满足挠度要求。梁板段I45a工字钢横梁满足挠度要求。3）、720mm*10mm钢管柱检算根据设计要求，站台下夹层盖梁张拉施工后拆除该层支撑体系，随之进行站厅层盖梁张拉，方可以拆除站厅支撑体系，故此站厅层盖梁下720mm*10mm钢管柱受力最大，为最不利位置，需要对其承载力进行检算，因梁板段采用与盖梁下相同的720mm*10mm钢管柱支撑设置，盖梁下钢管柱检算合格，则梁板段支撑体系也就相应安全，为了简化检算过程，未计入钢管柱之间剪刀撑联系梁将减短钢管柱计算长度10，使细长比值减小，故此实际工况较检算时工况更为保守。恒载Gh计算站厅层、站台下夹层钢筋混凝土盖梁G1G1=3*2.2*9.925*2*26.5=3471KN站厅层、站台下夹层钢筋混凝土盖梁模板G2盖梁模板采用组合木模板，平面荷载值取值2.0KN/，则G2=2.0*9.925*3.0*2=119.1KN站台下夹层、站厅层盖梁下720mm*10mm钢管柱顶部I20a工字钢分配梁G3站台下夹层、站厅层盖梁下720mm*10mm钢管柱顶部设置8根I20a工字钢分配梁，延米重20.5kg/m，形成I20a横梁支座，在盖梁下恒载为 G3=3*8*2*20.5*10/1000=9.84KN站台下夹层盖梁下720mm*10mm钢管柱G4720mm*10mm钢管柱延米重140.42kg/m，站台下夹层设置高度L0=2.5m，设置间距1m，则 G4=2.5*6*140.42*10/1000=21.06KN站台下夹层及站厅层I45a横梁G5I45a横梁顺桥向分布间距0.3m,延米重80.4kg/m，长度L=12m，则 G5=3.0/0.3*2*12*80.4*10/1000=192.96KN综上，盖梁下总体恒载 Gh=Gi=3471+119.1+9.84+21.06+192.96=3813.96N动荷载Gd计算 由于站台下夹层与站厅层并不同时施工，故此设备及施工人员荷载、振捣荷载、砼倾倒荷载双层并不同时发生，仅将风荷载叠加，如下计算： 设备及施工人员荷载：取q4=2.50KN/震捣砼荷载： 取q5=2KN/倾倒砼荷载： 取q6=2KN/风荷载： 取q7=0.07KN/Gd=（2.5+2+2）+0.07*2*9.925*3.0=197.7KN荷载组合 根据路桥施工计算手册，恒活荷载分配系数分别取1.2和1.4，则荷载组合为 G=Gh*1.2+Gd*1.4=3818.17*1.2+197.7*1.4=4857.38KN站厅层每个盖梁下设置3.0/1*2=6根钢管柱，每根钢管柱承受荷载 N=G/6=4857.38/6=809.56KN站厅层盖梁下720mm*10mm钢管柱检算 钢管柱设置高度L0=3m，不考虑钢管柱之间剪刀撑联系梁的等效连接件支点作用，按照两端铰接工况轴向受压计算其稳定性。 钢管柱稳定性检算： 长细比=L0/i i=（D2+d2）0.5/4 长细比，受压杆件轴线稳定性=100，超出则需要在中部加设刚性连接件 L0钢管柱每连接件之间的步距，取3m, i钢管柱横截面回转半径 D钢管柱横截面外径，为720mm d钢管柱横截面内径，为720-10*2=700mm i=（D2+d2）0.5/4 =（7202+7002）0.5/4=251mm 长细比=L0/i=3*1000/251=11.95=100,安全，为进一步保证安全，钢管柱之间采用l20a号工字钢连接形成剪刀撑。 钢管柱承载力检算：N= A其中：N钢管柱设计允许承载力 纵向弯曲系数，查路桥施工计算手册附表得=0.995A 钢管柱横截面面积，A=PI（）*（7202+7002）/4 =22305m=0.0223钢管柱A3钢材柱向允许应力，=140MpaN= A =0.995*0.0223*140*103 =3090KNN=809.56KN 安全系数：3090/809.56=3.8，满足要求。2.钢筒柱加工720mm*10mm钢管，成品长12m需进行加工切割成各种规格，720mm*10mm钢管采用氧割。钢管切割后，钢管柱便于安装在钢筋混凝土防撞墙上和增加钢管柱的整体受力，钢管底部和顶部焊接1.2m1.0mx0.02m钢板，钢板四轴钻32孔洞。支撑均在现场加工后，与钢管柱焊接牢固。 钢管柱焊接后，用钢丝刷进行除锈，钢管柱表面刷红丹防锈漆两遍，面刷红白油漆两遍，红白交叉漆面每段0.5m。支撑刷红丹防锈漆两遍，面刷红油漆两遍。3.测量放线测量地面标高，计算出防撞墙的高度，计算出作业区两端柱的安装搭设高度，柱顶保证同一道在同一标高上。4. 钢筋砼防撞墙施工根据场地实际情况，防撞墙需设置在道路中绿化隔离带上，须将车站范围及前后一个墩的位置（共计160M）分隔带内所有范围内的绿化拆除，清除种植土至公路面以下25cm并夯实，浇注25cm厚C25混凝土进行场地硬化，作为防撞墙的基础。场地硬化完毕后，采用碗扣支架进行墩柱操作架的搭设。车站一层墩柱混凝土浇筑完成后拆除操作架，浇筑钢筋混凝土防撞墙，钢筋混凝土防撞墙1.5m1.5m，采用C30混凝土浇筑，钢筋上部纵筋916、下部纵筋916，构造钢筋812，箍筋采用8200设置，对拉筋采用12钢筋，钢筋搭接采用绑扎搭接，保护层30mm（见钢筋砼防撞墙配筋图）由于地面是坡道，钢筋混凝土防撞墙制作成阶梯状，、轴分成8段浇筑，各段上部保持水平，便于钢管柱梁式支架的安装、搭设。在防撞墩上预埋钢管柱定位螺栓，以便钢管柱的安装。模板采用组合钢模板，48钢管加固模板，由于防撞墙1.5m1.5m，属大体积混凝土浇筑，模板的侧压力大，两侧加固的钢管需钻70孔锚入公路下2001.0m设置，斜撑48钢管加固模板，与地面受力处，需钻40孔，采用25钢筋锚入公路下3001.0m设置；模板中部设置三道16对拉丝杆，500设置呈梅花型布置，为保证车站施工完毕，拆除钢筋混凝土防撞墙不破坏公路面，支模时在防撞墙的底部铺一层1厚塑料薄膜，每边宽出防撞墙200保护公路面（见钢筋砼防撞墙模板示意图）。钢筋混凝土防撞墙内预埋D30螺栓，螺栓长900mm，锚入墙内750mm。5.钢管柱安装钢管柱采用720mm*10mm钢管柱，柱顶设置调节段，便于调整钢管柱顶标高以进行支架拆除，盖梁下钢管柱顺桥向分布间距1m，梁板段顺桥向分布间距1.5m,为保证钢管柱安全，不致失稳，在顺桥向钢管柱之间采用2X槽钢14a，按照菱形设置剪刀撑进行连接，以加强钢管柱纵列的整体性。6. I20a工字钢分配梁安装钢管柱顶标高调整完毕后，在每排钢管柱顶设置两根I20a工字钢并排放置形成分配纵梁，以支撑I63a及l45a工字钢支撑横梁，I20a工字钢在接长时，接头应放置在钢管柱上，并用连接钢板作帮焊，为能使I20a工字钢达到整体性稳定，采用12钢筋将工字钢与钢管柱外八字型焊接。7. I63a及l45a工字钢支撑横梁安装盖梁下I63a工字钢顺桥向分布间距为250mm，横梁长度12m；而板梁段下选用I45a工字钢作为支撑横梁，顺桥向分布间距300mm,横梁长度12m；放置工字钢后，采用12的钢筋按1500mm间距焊接在每榀工字钢上，防止其倾覆，增加工字钢群整体性。在全部过梁安放完毕后，在工字钢间的腹板间用35mm以上的旧木工板完全插入封闭，防止施工中的颗粒垃圾掉到高速路上。8. 满堂支架搭设支架系统由下而上依次为：方木、底托、48碗扣脚手架、顶托、分配梁和底模体系。在站厅层柱梁支架工字钢架设后，在工字钢上直接铺设200厚木方，搭设碗扣式满堂脚手架，盖梁下立杆间距300mm300mm、步距600mm,支撑盖梁。梁板段安装钢管柱后，搭设碗扣式满堂支架，梁板段下间距600mm600mm、步距600mm，支撑站厅层梁板支撑架。满堂支架采用碗扣脚手架，其为定型定尺便拆工具杆件，安装搭设方便快捷。按照杆件分布位置及间距拉线逐根布置立杆，杆件搭设顺序按照大编号墩位向小编号墩位依次搭设。立杆布置时，纵横方向必须拉线进行，保证立杆位置及分布间距均匀一致。满堂架搭设时，要用普通扣件架管在纵桥向横桥向按不大于7200mm一个截面设置贯通大横杆，大横杆在竖向上的分布间距按4800mm，大横杆断面两两中间设置满面剪刀撑，从底至顶。外立面安装绿色密目安全网，满面剪刀撑外架保证线条直顺，剪刀撑与地面夹角呈4560。搭设支架时，采用木板为施工临时平台及通道，在连接横向连杆时应注意底部和顶部尽量减小悬臂长度。杆件采用人工运输、绳索上拉及塔吊，不允许随便乱丢，施工人员必须拴安全带，穿防滑鞋。支架搭设中，要时刻检查杆件的距离和立杆的垂直度，大横杆随支架高度升高同时搭设，以提高搭设过程中支架的整体稳定性。剪刀撑在搭设到一个剪刀撑高度时及时搭设。支架搭设到顶，安装顶托，最后安装分配梁，沿横桥向布置。顶托先调节至中间位置，以便于以后模板标高的调整和卸载要求。顶托“U”型槽口向同一个方向，分配梁（120120mm方木）放在顶托“U”型槽口内，每个顶托必须与分配梁完全接触，保证受力要求。分配梁在接长时，其接头位置应落在顶托上。分配梁全部安装完成后，根据设计标高要求，先固定最外两侧标高，然后利用广线拉线调平，最后才安装底模。在车辆行车通道4.5m高处搭设二道安全防护挡板安全防护挡板单面水平宽度为4m，单面长度为126，排架外侧满拉安全网，并在行车通道两侧加设斜拉杆加固，将荷载分布到两侧立杆上，脚手架的搭设比楼面高出1.5m以上，根据现场实际情况，沿支撑架两侧搭设1.2m宽的三跑工作梯道，每跑高度按楼层的一半设置，长度为支撑架宽+1.0m，用钢管搭设，上面铺50厚木板，外边设1.2m高防护栏杆，三排横杆，设20cm高档强板，内挂密目安全网，工作梯道架设在支撑架上，与支撑架连接牢固，车站、轴两端大于4.5M高处设置外挑防护棚宽度4M，防止高空落物打击车辆，外挑防护棚采用483.5m钢管搭设，架上满铺竹跳板，竹跳板面满铺九夹板，外挑防护棚端用9.3钢丝绳进行斜拉固定间距4M，外挑防护棚外边搭设1.2m高防护栏杆并安装安全防护挡板，上挂彩旗，安全防护挡板面挂宣传标语。外挑防护棚必须进行专人清理，严禁负重堆码材料。9.支架预压和卸载支架安装、搭设完成以后 ，在模板支立前，为了消除脚手架弹性变形值，检验脚手架与面板的稳定性，需对支架进行预压，具体的操作步骤如下;预压位置会同设计、监理、业主共同确定，按要求预压应力相同重量（结构自重的130%）吊装钢筋束加载测量各观测点压载前的标高 H1，然后分级加载至上部结构体重量的1.3倍，同时加强变形观测，连续三天沉降量不发生变化，视为稳定，测出控制点的标高H2，然后卸载，完毕后再测量一次各点标高H3根据测出的各控制点各阶段的标高，计算支架系统弹性变化值及非弹性变形值：弹性变化值f1=H3-H2,非弹性变形值f2=H1-H3施工控制标高由设计标高H0及预拱组成其中预拱值与下列几项有关：f1：支架弹性变形值f2：支架非弹性变形值f3: 各悬浇节段的自重引起的下挠值最后确定的模板系统施工控制标高为：H=H0+f1+f2+f3在卸载后重新调整模板标高时，由于非弹性变形已经消除，因此控制标高H=H0+f1+f3施工用地范围内按安全生产、文明施工的要求安设临时围挡将施工作业区与非施工作业区隔断，以保证过路行人的人身安全。柱梁式支架体系预压完成后，测量计算出底模标高，按计算结果来调整底模的立模高度。六、 材料主要材料表 序号材料名称规格单 位工程量备 注1钢管柱720mm*10mmt563.1872钢板20mmt187.333工字钢I45a工字钢，L=12mt1235.254工字钢I63a工字钢、L=12mt839.1655工字钢I20工字钢t57.1996槽钢2X槽钢14at37.507螺栓MJ1 L=1.02m套33288螺栓MJ2 L=0.47m套7209螺栓MJ30 L=0.83m套96010螺栓MJ30 L=0.65m套194411木方200mm*200mmM3122912碗扣架立杆，LG-300m3997013碗扣架立杆，LG180m87214碗扣架立杆，LG120m1625015碗扣架横杆，HG-30m1845516碗扣架横杆，HG-60m9541917碗扣架立杆可调座，KTZ-60（下）根2305818碗扣架立杆可调托撑，KTZ-60（上）根23058七、 机具设备主要施工机械设备表 序号机械设备名称规格型号单位数量备注1塔式起重机QTZ63台1垂直吊装及水平运输2载重汽车铁马12T辆4运输材料3汽车吊徐工25t台1垂直运输及吊装4汽车吊徐工50t台1垂直运输及吊装5自卸汽车东风5T辆2材料转运6全站仪俫卡PC402台1测量用7水准仪DSZ2台1测量用8交流电焊机40KVA台6焊接9氧气瓶、乙炔套2切割钢板10空压机台2喷漆11夯实机小型台2地基处理12木工园锯机小型600台2断木料13单筒卷扬机JM5台2运输材料14夯实机小型台2地基处理15砼搅拌机350型台1地基处理16砼振捣器50型台2地基处理17砂浆搅拌机JH350台1地基处理八、 劳动组织劳动组织表 序号工种单位数量备注1现场管理负责人人12技术人员和间接管理人员人73油漆工人54架子工人305普工人156电工人27焊工人108指挥工人29材料员人210管库工人2九、 安全措施1.操作人员必须持证上岗，焊工、架子工施工人员进场施工前，必须进行三级安全教育。2.施工现场有醒目的安全标语、标志、标牌、警示牌，以增强施工人员和民工的安全意识和遵守各类安全规章制度的自觉性。3.现场所有人员佩带安全帽，安装、搭设支架要系好安全带，脚手架搭设前要向操作人员技术交底，搭设完毕要由施工、技术、安全等管理人员办理验收手续，要有量化的验收内容；支架、脚手架的拆除应按施工方案进行由专人负责 指挥，拆除时应设围栏，拆除作业必须由上而下逐层进行，严禁上下同时作业。4.施工用电经监理工程师验收合格批准使用后接通电源。施工用电分闸使用，避免一闸多孔和一闸多用，设置漏电开关保护器，架空电线、电缆。使用绝缘电缆、电线，并采取防磨损、防潮、防断等保护措施。5.乙炔瓶中装的是易燃易爆的乙炔，所以要严格遵守其安全使用规则必须遵守：（1）避免乙炔瓶剧烈震动和撞击，以免瓶内多孔性填料下沉，形成空洞，影响乙炔的储存；（2）乙炔瓶要直立放置，不可平放否则丙酮容易流出瓶口，进入减压器和乙炔管内，而丙酮也是易燃液体，因此十分危险；（3）乙炔瓶的表面温度不能超过3040C0，温度升高会使乙炔在丙酮中的溶液减小，因而使瓶压巨增，会发生爆炸。（4）乙炔瓶的减压器与瓶阀的连接要可靠，不能漏气，否则乙炔泄露，会形成乙炔空气混合气体，发生爆炸。乙炔瓶内气体不能用尽，要留一个气压。（5）氧气瓶及其附件、胶管、工具等不能沾染油污，使用的乙炔电石储存必须干燥，电石筒要密封，防止被水浸湿引起电石分解反应而发生事故。（6）乙炔本身具有爆炸性，当压力超过147Kpa，如温度达到580600C0就可能发生爆炸，因此，要避免乙炔发生器中因反应过快、水过期不换，电石篮散热不良等造成局部高温。（7）使用浮筒式乙炔发生器，要设置回火防止器和泄压胶皮薄膜，一是防止回火，二是当爆炸发生时泄压胶皮薄膜首先遭到破坏，将大量气体和热量释放出去，从而保住容器主体，避免损坏和在场人员伤亡。6.设专职安全员，负责日常安全管理工作。施工队伍设兼职安全员，负责施工队伍上岗制度，做好记录。7.制定安全生产责任制，通过目标分解，来实现全员管理和全过程管理，确保安全目标实现。建立健全安全管理制度，严格执行分项工程安全技术交底制度，特殊工种持证