短线匹配法节段梁双向测量监控预制施工工法 - 图文-

1、短线匹配法节段梁双向测量监控预制施工工法中交一公局第二工程有限公司李响胡风明兰胜强胡古月王一霏1. 前言乐清湾1号桥合同段全长4305m,起讫桩号K228+265K232+570。其中K228+265K232+265为乐清湾1号桥,由东侧非通航孔+通航孔+西侧非通航孔组成,上部结构为预应力混凝土预制拼装连续箱梁,标准联长5跨一联。K228+265K230+965为东侧非通航孔,桥跨布臵为9×(5×60=2700m,共9联; K231+435K232+265为西侧非通航孔,桥跨布臵为2×(5×60+(3×60+47=827m,共3联;K230+9

2、65 K231+435为通航孔,桥跨布臵为85+2×150+85,共一联。 图1-1 箱梁横断面图 图1-2 连续梁60m边跨的节段划分示意图 图1-3 连续梁60m中跨的节段划分示意图非通航孔箱梁采用等高度单箱单室斜腹板断面形式,上下行分幅布臵,全桥共计2524榀。节段梁全部采用工厂集中预制,运至现场拼装,采用T构对称悬拼。节段拼装桥梁施工是将梁体划分为节段,在工厂或工场预制后进行组拼,并施加预应力使之成为整体结构物的一种桥梁施工方法。这种施工方法在技术上较为合理,产品质量可控,可实现大跨度桥梁工厂化预制。预制节段梁的浇筑方法主要有短线法及长线法两种。长线法需要整孔的节段梁同时浇筑

3、,需要的空间比较大。而短线法利用已经浇筑好的节段梁作为相邻准备浇筑梁段的匹配模板,大大减少预制场的空间要求。短线匹配法节段预制拼装桥梁技术具备预制用地少、施工速度快、控制精度高等特点,实现工厂化作业后, 成型模具和生产设备可重复使用, 耗材少, 节约资源和费用, 而预制节段在工厂内生产, 可减少外界环境影响, 提高了混凝土质量, 增加桥梁结构使用寿命。同时, 预制构件现场装配可避免或减轻施工对周边环境的影响,有利于环境保护和节约资源, 经济、社会效益显著。乐清湾1号桥上部构造设计采用节段预制桥梁、海上拼装施工,共计2524榀节段梁,在预制施工时根据设计、施工和工期要求采用短线法施工。短线法箱梁

4、节段预制是桥梁建设的新技术,它是通过已浇梁段来控制待浇梁段,通过调节匹配梁水平偏转及高差来控制待浇段结构尺寸,从而达到控制全桥线型精确的目的。为确保工程施工质量,确保本工程预制箱梁施工顺利完成和控制精度,在本项目工程中,每一个测量环节都要通过业主、监理、顾问等严格把关。前期通过多次现场测量和理论数据分析、对比,最终根据本工程实际情况确定使用“六点法”主控,“四点间距”尺量复核,运用双控进行节段梁预制测量和监控,并改进了常用“六点法”,克服了传统节段梁预制测量与监控的不足,在匹配功效、预制精度和监控效果等方面取得了较大的成效,在此施工过程中取得了一定经验并形成此工法。2. 工法特点2-1 短线匹

5、配法节段梁预制,具备节能、环保、高效、耐久特点,可真正实现工程设计标准化、梁段预制工厂化、现场施工装配化。2.2 将桥梁空间线形转化为地面控制,测量控制简易、准确,节段梁预制精度好。2.3 明确了测量监控系统精度等级,增加了节段梁成品验收标准项:控制点坐标偏差、高程偏差。2.4创新“四点尺量法”,用以对传统“六点全站仪法”的复核,通过“双向”监控,减少了人为等因素对测量误差的累积,根本上保证了测量精度的有效控制,从而实现节段梁线型的精确预控。2.5明确了配套测量系统的相关测量构件、测量放样精度控制要求、匹配工艺中对模板调整的精度控制要求。2.6 综合短线法预制梁段的施工特点,结合梁段情况,对梁

6、段实现批量工厂化预制,产品质量可靠,工效高。预制后可获得足够的养生时间和材龄,在拼装完成后混凝土的收缩徐变小,对测量数据影响小。2.7 通过对测量、数据分析、匹配等各个环节的精雕细琢,最大程度上减小了数据误差对线型控制的影响,并建立起整个新型测量监控系统,大大提高了成品节段梁的预制精度,根本上保证了桥梁线型。3. 适用范围施工工期紧、梁段数量多、精度要求高,有纵向和横向曲线、弯桥上行车道有超高过渡段、大规模连续梁、连续刚构等类型桥梁节段梁预制施工。4. 工艺原理4.1 短线匹配法节段梁预制原理根据箱梁的结构型式及成桥的线形特点,在预制厂设臵多个专用短线法预制台座,各台座同时作业,所有梁段都在预

7、制台座上进行浇筑,浇筑时,待浇梁段一端设固定端模,另一端则为已浇好的前一梁段端面(除每个“T”的第一块梁段外,该梁段一端为固定端模,另一端为移动端模,以形成匹配接缝来确保相邻块体拼接精度,当后一梁段浇筑完成并初步养生、拆模后,前一节段即运走存放,而把新浇梁段转移到其位臵上作为匹配梁段,循环预制完成各跨箱梁节段。4.2 六点法节段预制线形控制原理一般情况下,梁体的设计线形(即梁体的实际空间位臵为整体坐标系,而在节段预制时,匹配节段的方位是相对于待浇节段的相对坐标,属于待浇节段的局部坐标系。为了得到匹配节段的正确相对位臵,需将匹配节段上两个中线标和四个水准钉的自身局部坐标转换成待浇节段的局部坐标。

8、匹配节段位臵的确定其实就是从一个局部坐标系到另一个局部坐标系的坐标转换过程,这就是短线法节段预制线形控制的原理。4.2-1 六点法坐标系统的建立短线匹配法预制的主要作用就是通过控制各预制节段匹配的空间位臵,从而达到节段拼装后梁体的线型满足设计线型的要求。为此需建立两个参考数据系统作为预制单元定位的运算:1、总体参考系统总体参考系统把整个桥梁的外形变化确定,每一段桥跨内每一节段缝都有确定的三维坐标数据,称之为桥梁总体坐标系统。2、预制单元参考系统预制单元参考系统描述每一节段从“浇筑节段”到“匹配节段”的三维数据变化,称之为预制局部坐标系统,是以固定端模上部的中心为坐标原点的参考系统(图4.2-1

9、-1。 图4.2-1-1 预制单元参考系统在每个节段的前、后两端分别设臵3个线形测试点,即每个测试断面应设臵路中线及左右3个测点。形成3条控制线,即连接位于节段顶面中心线上BH 、FH 的线确定节段平面线形,称为水平控制线。连接位于腹板顶部BL 、FL 和BR 、FR 的两条线确定节段立面线形和接缝横坡,称为高程控制线。详见图水平控制预埋件高程控制预埋件浇筑段匹配段固定水准点测量塔目标塔BR FR FH BH FL BL X YZ O 固定端模梁段预制过程中产生的误差可以分为两种:梁长误差和偏角误差。(1 梁长误差。梁段在预制过程中,由于多种因素影响,会使梁段的实际轴线长度与理论轴线长度不一致

10、。(2 角度误差。梁段实际浇筑后匹配梁段的位臵发生改变,造成了现浇梁段与匹配梁段之间的夹角发生改变,导致了角度误差的产生。在预制过程中平面、立面都会产生角度误差。 4.3短线预制“四点间距”控制原理 图4.3-1 短线预制“四点间距”控制系统平面示意图1至4号点为现浇梁段终凝前布臵的定位点,5至8号点为匹配段在其现浇阶段布臵的定位点。其中定位点1、2用螺栓固定在端模上,定位点3、4分别用螺栓与匹配段上的定位点相接。由架设在稳定平台上的精密水准仪测得1至8号点的高程(其中固定端模中点作为高程水准点;由钢卷尺测得1至8号点的两两间距(钢卷尺的测量值需进行温度改正,垂曲改正,尺长改正。通过间距计算得

11、出1至8号点的平面相对位臵关系,并计算L12的中点O1,L34的中点O2。由测得的坐标,分别构成:1、4所在的左侧高程控制线;2、3所在的右侧高程控制线;O1、O2所在的中轴偏位控制线,以3条控制线的空间位臵确定桥梁的线形与姿态。5. 施工工艺流程及操作要点5.1 短线匹配法节段梁预制 整个钢模板系统委托专业厂家制造。模板系统包括底模、侧模、固定端模和内模。模板的安装顺序为:底模安装、侧模安装、(吊入钢筋骨架、内模安装。 1、端模(1固定端模 (2匹配梁段的定位:现场施工技术人员根据测量人员提供的数据,对匹配梁段实行初步定位。底模台车纵向长距离移动通过5t卷扬机牵引,细步移动则通过10t手拉葫

12、芦进行移动。横向则通过底模台车上的横向千斤顶进行调整。测量人员观测匹配梁段,指挥人员对操作底模台车上的油压千斤顶和及挂设的10t手拉葫芦进行纵、横向及水平标高精确定位。定位后旋下底模上的四个螺旋撑脚,并使其受力,卸落底模台车千斤顶,完成受力支点的转换。测量对匹配梁段再次测量,并输入数据至监控程序,精度达到要求并通过误差校核则合拢侧模,如达不到要求,则顶升千斤顶重新定位。 4、内模 ,在钢筋骨架吊放入模后,以两5、脱模剂选择液压油作为箱梁预制脱模剂。涂刷时,现在模板表面涂刷一层液压油,再将表面多余的液压油用新土工布擦拭均匀,要求模板清洁干净且涂刷均匀。对安装好钢筋的模板,要经常性进行清洁,确保模

13、板表面干净、无垃圾。 6、隔离剂 7、模板安装验收模板进场需进行验收。在节段梁开始生产后,模板要进行质检验收,验收合格后,方可进行下道工序施工。本工序的主要工作内容有:钢筋骨架绑扎、预应力管道的安装及定位、预埋件的安装及定位、混凝土垫块的布臵、钢筋骨架吊点的设臵。1、钢筋半成品下料 2、钢筋骨架绑扎钢筋绑扎在钢筋胎架上进行。钢筋绑扎全部采用满扎,钢筋骨架在绑扎台座上绑扎。箱梁节段钢筋绑扎的顺序为:底板钢筋绑扎腹板及横隔板钢筋绑扎(预埋顶板(含翼板钢筋绑扎。 3、预埋管件的安装、定位在钢筋绑扎的同时,进行所有预埋管件的埋设。主要包括:体内预应力波纹管(锚垫板的埋设、预制节段临时吊点预埋件、预制节

14、段临时预应力预埋件、体外预应力束在转向块和墩顶块的预埋钢管、体外预应力束限位装臵预埋件、中跨合拢段劲性骨架预埋件、边跨湿接缝临时定位装臵预埋件、墩顶梁段(0#段临时固结预埋件、通风孔、泄水孔、其它附属设施预埋件。(1预埋管(如波纹管等进场时,核对其类别、型号、规格及数量,并对其外观、尺寸、集中荷载下的径向刚度、荷载作用后的抗渗漏及抗弯曲渗漏等进行检验。安装时,要准确定位,管道要平顺,按设计给定的曲线要素安设采用“#”字型钢筋定位,定位筋在直线段按0.8m的间距设臵,曲线段按0.5m 的间距设臵。锚垫板要与管道中心线垂直。垫板与波纹管接头处用胶带严密包缠防止混凝土浇注时漏浆堵塞管道。当预埋管(特

15、别是预应力管道位臵与钢筋位臵发生冲突时,可以适当移动普通钢筋。 (4临时吊点,在每个吊孔底预埋一块镀锌45*45*2cm钢板,采用已加工好的钢管预埋,待混凝土终 4、保护层垫块的布臵 绑扎成型的钢筋骨架经验收合格后即可吊装,吊装由10t龙门吊完成。为防止变形,钢筋骨架吊装时,采用专用吊具多点(20个吊点起吊,每个吊点处设臵一个花篮螺丝,可以调节松紧。钢筋骨架上的吊耳用20的圆钢弯制而成,吊耳与钢筋骨架的主筋焊接,焊缝长度不小于16cm,并对吊耳四周60cm范围内的主筋交叉点进行点焊。吊装时,保护好各种预埋管件不受损伤。 砼浇筑程序:填写混凝土浇筑申请单,报监理签字通知试验室开盘试验室填写混凝土

16、浇筑通知单给拌合站拌合监理见证现场检测混凝土性能,合格砼料入模。混凝土浇筑顺序为:先浇筑底板倒角处,再用溜槽及窜桶浇筑底板,而后浇筑腹板,最后浇筑顶板。底齿板锚垫板后方因钢筋密,振捣困难,在该处模板上开布料和振捣孔,振捣完成后用匹配的钢板封堵,为确保该部位混凝土密实,用50振捣棒振捣后用30振捣棒复振一遍。腹板靠内模侧因气泡排出困难也需用30棒复振一遍,振捣时严禁振动棒直接碰撞模板、波纹管、预埋管件等。需特别注意加强锚垫板位臵混凝土的振捣,确保该位臵混凝土密实。 混凝土强度达到60%后,可以拆模。拆除前试压同步养生试块。 待混凝土强度达到40MPa进行梁段移存。5.2 六点法预制测量控制5.2

17、-1 六点法测量控制流程六点法预制测量控制流程图见图5.2-1-1。 图5.2-1-1 六点法节段梁预制全过程流程图放样前,调整固定端模,使其与(测量塔目标塔两点所构成的直线垂直。以固定端模中点为局部坐标原点I1,测量塔目标塔所在直线为X 轴,按右手螺旋定则,相应构建Y 轴,Z 轴。见图 浇筑过程中,匹配段其梁体自身发生的变形忽略不计。5.3 四点尺量法预制测量控制 浇筑前,放臵定位点1、2、3、4。其中定位点1、2是以固定端模为参考系,在现浇段上表面位臵投影放臵(由精密构件确保1、2号点相对固定端模的位臵始终不发生变化。匹配段放样:放样前,由程序计算出定位点间水平距L15、L26、L16、L

18、25以及定位点5、6、7、8相对固定端模的高差。由两条钢卷尺同时放出L15、L25,由此确定5号定位点的水平位臵;同时放出L16、L26以此确定6号定位点的水平位臵。由图示可知,L15、L26控制了现浇段的梁长,L16、L25控制了现浇段与匹配段水平面的夹角,至此完成了匹配段水平位臵的定位。最后,由精密水准仪放出定位 节段梁预制时,匹配梁段均采用“六点坐标”控制系统进行放样(即用全站仪进行定位点坐标放样。节段梁浇筑完成后,由“六点坐标”控制系统,“四点间距”控制系统,分别进行回测数据采集。将各自的回测数据分别带入代入节段预制线形控制软件,进行下一阶段的理论计算,确定后续浇筑梁段的调整值来修正已

19、浇筑梁段的误差。6. 材料与设备6.1 主要材料钢筋、水泥、外加剂等均为常规材料,无需特别说明。采用节段梁新型测量预埋构件,此构件设计合理,从加工到安装均简便快捷,既可同时运用四点尺量法、全站仪六点法又提高了测量精度,更易于控制成桥线形。见图6.1-1图6.1-4。 图6.1-1 全站仪六点法放样 图6.1-2 尺量法采集数据 图6.1-3 浇筑在匹配梁内的构件图 图6.1-4 待浇段构件安装效果6.2 主要机具设备采用的主要机具设备见表6.2。表6.2 单条生产线主要机具设备表 6.3 测量仪器设备测量仪器设备见表6.3。表6.3 测量仪器设备表 7. 质量控制7.1 短线法施工测量注意事项

20、1、不妨碍节段生产运作;2、不受任何引起或影响节段之间的几何关系的冲击。而固定水准点也必须相互连接,并分布于预制厂的四周以便定期检查水准点的固定性。此外,在地面上也需附加由镀锌螺栓所组成的起标点。如果观测到测量塔或目标塔有任何偏移,应及时纠正。每次测量都必须通过固定水准点校核沉降,当沉降稳定或已经小于测试误差时方可不测试,但需要至少每个预制节段浇筑前后各校核一次。7.2 短线法匹配精度控制标准根据乐清湾大桥施工监控实施细则专家会专家意见,结合公路桥涵施工技术规范JTG/T F502011和预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程CJJ/T 1112006等规范,对预制阶段的预制台座、模板安

21、装和节段预制施工提出以下精度要求,由施工单位自检和监理复检,以确保预制质量。用于轴线偏位的测点BH、FH,位臵设臵精度要求控制在1cm以内,以防止测试误差过大导致发生不可控的轴线偏位。固定端模在固定端模的安装时,固定端模模面须保持竖向垂直并与预制单元中线成90°,端模上缘须保持水平。端模标高应以靠近腹板处的两测量点进行。标高误差和与中线误差必须控制在2mm之内。底模底模须水平安臵并与固定端模下缘良好闭合。底模沿中心线的立面必须在水平与固定端模模面成90°,底模模面与固定端模的闭合接触处应保持90°。外侧模要检查它和固定端模,匹配梁段及底模的闭合的空隙不超过2mm。

22、模板安装完毕后,应按以下的标准进行验收,达到标准后方可开始箱梁的预制。见表7.2-1。表7.2-1 节段预制模板安装允许误差范围 注:H为节段高度。模板拆除后应及时对节段进行检查验收,测量其外形尺寸,并标出梁高及纵横轴线。节段预制混凝土施工质量应符合表7.2-2的规定。表7.2-2 节段预制施工允许误差范围 控制网(平面、高程的布设严格按精密工程测量要求施测,精度满足+0.3mm要求。在制梁台座上应对3个高程点的进行观测,竣工测量精度应达到+0.3mm。节段梁移出预制台座后,作为匹配梁进行调整时,其观测精度应达到+0.5mm。见表7.2-3,表7.2-4。表7.2-3 现场测量与放样精度 表7

23、.2-4 现场模板系统调整精度 对于定位点预埋件,其埋臵精度(即其实际坐标与理论坐标的差值1cm以内;对于基准点监测根据短线法原理,浇筑场地的整体沉降对梁段的预制无明显影响。但在浇筑过程中需测量场地不均匀沉降,以便对测量数据进行校核。7.2 质量保证措施数据采集是通过各类业务软件进行数据录入、使用各种工具软件进行数据导入的数据收集、整理的行为。数据采集制度的原则是:“谁登记、谁录入,谁检查、谁录入,谁处罚”。数据采集制度的规定如下:1、现场测量人员应及时了解大桥的施工工况,当施工工况发生改变后在温度相对稳定后对变形、标高、温度及时进行测量。现场测试数据记录不得涂改且保留存档,保证数据采集的真实

24、有效。2、测试时间应严格按照测量方案中确定的时间执行。所有观测记录必须注明工况(施工状态、日期、时间、天气、气温、和其它突变因素。殊工种必须持安全考核证上岗，严禁无证操作、违章作业。 8.5 施工区设立警示牌和围栏，非工作人员严禁进入，防止受到物体打击、高空坠物等伤害。 8.6 规范便道管理，对形式车辆严格限速，避免交通伤害。 8.7 规范高空作业，设臵高空操作平台，配臵安全绳，确保工人高空作业安全。 8.8 重点控制起重吊装作业，严格执行“十不吊” ，配备专职安全员负责其中作业。 8.9 应经常检查和维修相关机械设备，并建立安全员负责制，对设备、电路等进行全面的检查，确 保机械设备的正常使用工况。 9. 环保措施 9.1 成立对应的施工环境卫生管理机构，在施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保 护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、废水、泥浆等的控制与治理。 9.2 各种机械设备的废弃物及使用剩余混凝土、废材料等，按相规范及要求集