大桥工程顶推临时支墩施工方案

施工技术施工概况本工程顶推临时支墩采用两种类型：水中临时支墩和岸上临时支墩。结构形式为：1、灌注桩-承台-预埋件-钢管立柱-平联-柱帽-纵横分配梁-固定式转换柱和移动式转换柱；2、灌注桩-钢管桩-平联-桩帽-纵横分配梁-固定式转换柱和移动式转换柱。主要材料：灌注桩采用C30混凝土和C30水下混凝土，钢管桩采用Φ1000X12mm钢管，钢管立柱采用Φ630X10mm螺旋钢管，平联采用Φ426X6mm螺旋钢管，纵横梁采用Q235B钢板。图2.1岸上临时支墩结构图图2.2水中临时支墩结构图

设计及选型基础形式设计1、材料选择顶推临时墩下部基础的钢管柱常见规格有Φ630×10mm、Φ1000×12mm两种，钢管柱上面为桩帽、纵横分配梁结构。基础钢管柱采用Φ630×10mm情况下，经受力计算，单侧临时墩需用12根钢管柱，上部为小纵梁+横梁+大纵梁，每根小纵梁需用抬桩的形式支撑。图3.1临时墩布置（Φ630钢管柱基础）若采用Φ1000×12mm钢管柱，经受力计算，单侧临时墩使用6根钢管柱即可，在此情况下，桩顶小纵梁可取消，且下部基础为灌注桩+钢管桩情况下，灌注桩钻孔数量可减少一半，施工措施成本大大降低。图3.2临时墩布置（Φ1200钢管柱基础）2、结构设计根据现场地质勘探结果，岸上基础形式为灌注桩+小承台，采用19mΦ800C30混凝土管桩和1500X1500mmC30钢筋混凝土承台，。图3.3岸上桩基础结构水中基础形式为灌注桩与钢管桩组合型基础，采用15mΦ1200C30水下混凝土灌注桩和Φ1000钢管桩。水中基础采用部分重叠组合方式来增强握裹力，钢管桩深入灌注桩内5m。图3.4水中桩基础结构钢管柱及柱帽设计钢管柱为上部荷载直接作用的结构，为减少柱头因为受集中力导致的局部应力集中，增加结构受力面积，根据圣维南原理，需在柱头一定区域设置柱帽来减小管壁应力水平。图3.5水中桩基础结构纵横分配梁梁设计1、横向分配梁为使上部结构荷载能够均匀稳定的传导至下部承载基础，钢管顶推设置柱帽，柱帽上设置横向分配梁，横向分配梁采用箱型截面进行设计，箱型截面高度根据载荷大小不同分为1000600（高宽）、1300700（高宽）、1300900（高宽）和1400100（高宽）四种类型，横梁长度为5.3~7m。纵梁为承载梁，设计为箱型截面截面尺寸为14002160（高宽），纵梁总长度为14m，为方便运输，分为两个7m节段，节段之间在中间临时墩上方横梁通过现场焊接，连接成整体。图3.6横向分配梁纵截面图3.7纵向分配梁横截面2、纵向分配梁纵梁为承载梁，钢桁梁顶推期间受力点须一直保持在梁桥节点处，故其临时墩纵向分配梁长度除了考虑顶推设备、转换柱等长度外，还需考虑前后两个节点间距。为了使步履式千斤顶能够一直作用于钢桁梁节点处，纵向分配梁长度定为14m，其长度组成为：9m节点间距+1.3m固定式转换柱长度+2.7m步履式千斤顶长度+1m安全距离。图3.8纵向分配梁长度组成设计为箱型截面截面尺寸为14002160（高宽），为方便运输，分为两个7m节段，节段之间在中间临时墩上方横梁通过现场焊接，连接成整体。图3.9纵向分配梁纵截面图3.10纵向分配梁横截面固定式及移动式转换柱为实现节点自适应步履式顶推工艺，力的转换不可避免，转换柱就是为实现力的转换而设计。步履式顶推设备在回程时，需要将钢桁梁搁置于转换柱上，千斤顶钢框与钢桁梁下弦杆节点脱开，不受载荷。因此在临时墩大里程纵梁端部设置转换柱进行受力转换。转换柱采用钢板组装而成，根据每个转换柱离钢桁梁成桥线型低50mm考虑，故每个位置的转换柱高度有所变化。图3.11固定式转换柱纵截面图3.12固定式转换柱纵截面图3.13固定式转换柱预留孔位布置图永久结构利用方案主桥钢桁梁节间距9m，而主墩盖梁宽度为4.5m，无法满足一个节间顶推长度；选择单点反力较小的54m跨顶推时，经计算，单点最大反力也有8900kN，直接作用在盖梁将会对其结构造成破坏，故无法直接利用盖梁作为顶推受力结构。在保证结构安全情况下，提出三种水中墩台结构利用方案。方案一：在盖梁及墩柱旁搭设斜撑支架，纵梁位于盖梁上，示意图如下：图3.14永久墩利用方案1方案二：水中墩承台上设钢管桩，外侧采用灌注桩+钢管桩，纵梁位于盖梁上，示意图如下：图3.15永久墩利用方案2方案三：部分钢管立柱位于承台，纵梁低于盖梁，步履式千斤顶顶面与支座平齐，示意图如下：图3.16永久墩利用方案3通过分析，方案一、二存在如下问题：（1）斜向支撑安装不便、危险性较大；（2）落梁高度大，达到2.3m，且后续落梁程序复杂；（3）抄垫材料消耗增加。方案三的基础、纵横分配梁布置更容易、合理；在满足受力、顶推行程情况下，落梁高度小，仅5~8cm，材料消耗能够得到合理的控制。故临时墩最终选用方案三的形式。临时墩跨径设置在施工初期，临时墩跨径布置采用两种方案，分别是最大跨径90m和最大跨径54m。通过MidasCivil建立桥梁三维仿真模型，对90m和54m最大跨径，最不利工况条件下进行仿真模拟。最终结果得出，最大跨径为54m时，主桁最大应力、临时墩反力及结构前端最大挠度较小，更符合本工程的设计要求。图3.14主跨最大跨径54m方案仿真模拟图3.15主跨最大跨径54m临时墩最终布置

施工流程工艺流程图1、主要流程图图4.1主要工艺流程图2、水中桩基础工艺流程图图4.2水中桩基础流程图3、岸上桩基础流程图图4.3岸上桩基础流程图现场实施1、作业钢平台搭设钢平台用于水中临时墩基础钻孔、平联和纵横梁安装，自下而上由钢管桩、双拼工字钢、贝雷架、工字钢、花纹钢板及高护栏组成。钢管桩由槽钢平联和剪刀撑横向焊接连接，连接处通过加劲板增强连接，花纹钢板作为钢平台面板。钢平台在搭设时预留12个方孔，作为桩基础打设的区域，根据打桩需要的钢护筒直径提前测量预留出足够的位置，并在施工前采用钢筋网片遮盖或在周围设置护栏作为临时防护措施。图4.4作业钢平台搭设2、埋设钢护筒钢护筒的位置须针对每一根单桩进行测量，保证护筒埋设的精度。护筒采用汽车吊下放至指定标高后，采用振动锤进行插打，将护筒打入覆盖层中1.5m至2m。护筒下放过程中及下放完成后，通过观测护筒中水位的高程变化判断护筒是否漏水。漏水发生时采用钢板焊接的方式进行堵漏，下放完成后如有较大误差，需重新打设。钢护筒在施工前由潜水员水下摸底，对钢护筒底部封闭不严密的，采用沙袋等措施进行封堵。图4.5钢护筒埋设3、冲击钻钻孔开始钻进前，在护筒内用钻头造浆，在泥浆池中存部分泥浆后，泥浆泵正常工作，泥浆循环正常之后开始正式钻进。钻进过程中须实时记录钻进深度、泥浆指标、设备损坏情况等。钻进过程中须严格控制钻进深度，连续钻进。图4.6冲击钻钻孔施工4、吊放钢筋笼及钢管桩将预制完成的钢筋笼用汽车吊吊放至护筒口处，在钢管桩上预留凝土浇筑孔，再将钢管桩以汽车吊配合履带吊吊放并沿钢筋笼内侧下放至重合5m，通过焊接连接，并下放至制定标高位置；本工程采用的钢筋笼直径为1.03m，根钢筋笼由纵向主筋和螺旋加强筋焊接而成。主筋的位置要准确，加强筋设在主筋内侧，搭接位置采取单面焊，长度为10倍主筋的直径。据设计，钢筋笼直径略大于钢管桩直径，以便于钢管桩能够顺利下放至钢筋笼内部，同时两者的间隙不会过大导致后续连接不稳定。钢管桩直径为内径为1m，壁厚12mm。钢管桩下端每1.5m设置一个矩形混凝土灌注孔，对称设置，每根钢管桩6个，当混凝土浇筑至钢管桩内部后，可从灌注孔流出，填满钢护筒与钢管桩间的空隙。钢管桩下端插入钢筋笼内重合5m，减少钢管桩用量的同时避免钢管桩内外混凝土结构分离。每隔1.5m设置一道连接层，每层设置6个连接点，每根钢管桩4道连接层，24个连接点。图4.7吊放钢筋笼图4.8吊放钢管桩5、灌注混凝土及钢护筒拔除（1）岸上混凝土钢筋笼安装完成，第二次清孔合格后采用导管法灌注水下混凝土。浇筑前安放好隔水塞和漏斗，有混凝土罐车向漏斗中灌满混凝土，漏斗和导管准确连接后打开隔水塞，漏斗中的混凝土开始灌下时，立刻向漏斗中继续输送混凝土。混凝土灌注过程中，导管埋入混凝土深度在2m以上。混凝土浇注前应使混凝土量充，现场至少有两辆混凝土罐车后才能正式开始灌注，保证在灌注过程中，混凝土供应不出现间断，一次连续灌注完成。（2）水下混凝土与岸上混凝土不同，水中临时墩当混凝土顶面灌注至钢管桩下端口后，后续混凝土将从钢管桩下端口的矩形开口处流出，灌满钢管桩与护筒的夹层。（3）钢护筒拔除待混凝土浇筑完成24-36h后，采用振动锤将钢护筒拔出，避免混凝土固结导致钢护筒无法拔除。当水下混凝土完全凝固时，可以采用水下切割的方式从混凝土面层处将钢护筒切断后利用吊机拔出。图4.9振动锤拔钢护筒6、钢管柱、柱帽及平联安装钢管柱及柱帽为提前加工完成，待基础施工完成后按照焊接标准进行焊接施工。具体标准按照《钢结构焊接规范》GB50661-2011实施。图4.10钢管柱及柱帽安装图4.11平联安装7、临时墩预压通过预压后可以消除非弹性变形，得出弹性变形的较准确的数值，保证临时墩结构安全。（1）预压要求1）支架预压前，应布置支架的沉降监测点；支架预压过程中，应对支架的沉降进行监测。2）在全部加载完成后的支架预压监测过程中，当满足下列条件之一时，判定为支架预压合格：①各监测点最初24h的沉降量平均值小于1mm；②各监测点最初72h的沉降量平均值小于5mm。（2）预压荷载临时墩支反力设计值如下表：图4.12临时墩支反力汇总表（设计值）一个临时墩支架承受最大载荷标准值为=1782.0/2/1.3=686t。根据《钢管满堂支架预压技术规程》（JGJ/T194-2009）中条文5.2.1知，预压荷载=686×1.1=754.6t。（3）加载位置临时墩验算时，选取了5个加载工况，根据对称原理和最不利，选着“跨中位置”，在7m跨内堆载755t。图4.13步履式千斤顶最不利工况图4.14加载位置选择（4）预压材料1）H型钢梁；2）2m×1m×1m混凝土块（5t）共计需151块，即755t＞754.6t。（5）预压监测1）监测内容①加载之前监测点标高；②每级加载后监测点标高；③加载至100%后每间隔24h监测点标高；④卸载6h后监测点标高。2）监测点布置在四根钢管桩上设置标高线，在纵梁跨中腹板对称设置标高线。3）监测记录预压监测应采用水准仪，仪器应校正且在有效期内；预压荷载施加前，应监测并记录各监测点初始标高；全部预压荷载施加完毕后，应监测并记录各监测点标高；每个24h应监测一次，并应记录各监测点标高、计算沉降量；卸载6h后，应监测各监测点的标高，并计算支架基础各监测点的弹性变形量；应计算支架基础各监测点的非弹性变形量。8、纵横分配梁及转换柱安装纵横梁和转换柱为厂内加工完成，经检测符合设计及规范要求运送至场内进行安装。转换柱顶标高低于成桥线型50mm，转换柱顶部通过抄垫钢板实现高程的调整。图4.15纵横分配梁安装9、临时墩监测（1）监测目的在施工过程对临时墩墩顶标高及临时墩反力进行数据收集，通过检测和计算分析，对标高予以调整和控制，从而保证斜拉桥在施工过程中的受力和变形状态处于设计所要求的范围内，使成桥后主梁的线形符合设计期望。（2）监测内容临时墩墩顶标高；临时墩反力。（3）测点布置临时墩测点布置在临时墩柱顶位置，每个临时墩支架钢管立柱布设共4个应变传感器。（4）设备、仪器及人员安排设备、仪器采用一次进场方式，在项目部建立后，相关仪器设备进场，试验全部结束后，仪器退场。人员进出场采用分批进场方式，各分为两批。第一批进场人员包括项目经理、授权代表、仪器管理员、部分检测和分析人员，主要进行项目部建设、结构预分析、试验准备、与相关单位的协调、仪器管理与调试等工作；第二批进场人员包括技术负责人和其余监测与分析人员。表4.1仪器设备序号设备名称台(套)数产地作用1JMM-268索力动测仪2中国测试斜拉索索力2JMZX-210钢结构表面应变计88中国测试钢箱梁中应变3JMZX-2001振弦式应变计40中国测试混凝土应变4JMZX-300综合测试仪2中国数据采集5温湿度计1中国测湿度6JMT-36B温度传感器97中国测试构件内部温度7非接触红外测温仪2德国测试钢箱梁及索面温度8水银温度计2中国测大气温度9笔记本电脑1美国分析处理数据10台式电脑2中国分析处理数据11激光打印机1日本打印数据、文件12对讲机2中国测试人员通讯设施13精密水准仪2瑞士测高程14全站仪1瑞士主塔偏位测试15手持风速风向仪1中国风速、风向测试（5）监测要求1）测试要求严格控制施工临时荷载，材料堆放要求定点、定量；线形测量工作由施工方进行，同时监理方进行监督；所有观测记录须注明施工阶段、日期、时间、天气、气温、桥面特殊施工荷载和其他突变因素；每一施工工况完成后，由有关方进行测试，确认测量结果无误后方可进行下一工况的施工。2）时间要求施工测试受温度影响较大，测试应在一天气温平稳时段进行，本桥宜选择在凌晨4点～6点之间进行，所有测试项目应基本同时进行；在主梁施工期间选择有代表性的时间对温度进行24小时连续观测（每半小时读一次数）；在全桥施工的关键工况，应提前与施