建筑行业深水裸岩区大跨度双层现浇箱梁支架体系施工工法

深水裸岩区大跨度双层现浇箱梁支架体系施工工法1.前言随着经济建设的高速发展，桥梁技术在不断创新，近些年跨越的高山和河流越来越多，桥梁的跨径也越来越大，施工工程中经常会遇到多样的地质情况，如裸岩、溶洞、抛石、超深淤泥层等。针对大跨度深水裸岩区现浇梁施工，其支架体系的搭设往往是施工中的重难点，传统的施工工艺采用支架法和无支架法。支架法需采用钻孔灌注桩+钢管桩一起作用，其施工工期长、费用高，不具备可控性；无支架法多采用挂篮施工，但是其造价高且有局限性，对于双层现浇箱梁无法适用。本工法结合过往施工经验和传统施工工艺的优缺点，创新研究出一种深水裸岩区大跨度双层现浇箱梁的支架体系，保证施工安全和施工质量，同时相较于传统工艺节约了工期和造价，具有显著的经济效益和社会效益。2.工法特点1本工法利用承台为支架的着力点，将临时结构荷载传递至永久结构，确保施工安全。2本工法支架基础设置销铰结构，使钢斜撑可以自由进行角度调整，避免在深水区水下作业的质量不可靠，同时自由调整角度可避免钢斜撑与钢吊箱围堰冲突并有利于较少贝雷梁支撑跨径，确保施工安全。3本工法施工方便，适应性强，较少了裸岩区钻孔灌注桩施工、钢管桩安装等施工工艺，有效的降低了施工成本，缩短了施工工期。4本工法创新采用“八字”斜撑+盘扣架施工工艺，进一步降低了施工工期，同时保证施工质量。3.适用范围本工法适用于现浇梁跨度在40m左右，支架搭设高度在8m以上的深水裸岩区双层现浇箱梁支架体系搭设。4.工艺原理本工法的利用销铰结构和“八字”钢斜撑，达到了干作业、快施工、高效益的特点，其主要原理是：1利用销铰结构将“八字”钢斜撑与承台预埋件相连接，在拆除围堰后通过吊车缓慢将钢斜撑转向，以此来减少贝雷梁跨度。2利用平联斜撑，将“八字”钢斜撑双向连接成一个整体，有效较少了水平推力，并将荷载传递至柱脚承台处，确保施工安全。3在轨道梁施工完成后，利用轨道面作为临时支撑点，采用“八字”钢斜撑+盘扣架作为支架体系，分散轨道梁局部受力，同时翼缘板超宽处加设牛腿，然后进行公路梁施工。图4.0.1-1销铰结构图图4.0.1-2支架体系立面图图4.0.1-2支架体系断面图5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程钢斜撑转向并临时固定平联斜撑等连接系焊接钢斜撑转向并临时固定平联斜撑等连接系焊接施工准备钢管桩及钢斜撑安装并固定钢围堰拆除牛腿与钢斜撑提前焊接后调整标高砂箱安装平联斜撑根据图纸提前制作轨道梁支架预压及施工轨道梁支架预压及施工承重梁安装贝雷片、分配梁及底模安装盘扣架安装公路梁分配梁及底模安装公路梁支架预压及施工预压过程进行监测，预压后调整标高轨道梁张拉压浆完成预压过程进行监测，预压后调整标高施工完成图5.1-1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备1测量队对施工设计图纸提供的数据进行复核，根据施工方案在进行承台施工时标识出销铰结构位置并预埋，在进行墩柱结构施工时标识出扶墙位置并预埋。销铰结构是施工的重难点，其底座包括耳板、底板和加劲板三部分，耳板共3道，厚为50mm，底板厚度20mm，二者之间通过双面角焊缝连接，焊脚尺寸为16mm。销轴外径100mm，销孔内径101mm。各构件均采用Q345钢材。预埋件包括钢板、锚筋组成，并利用钢筋网片垫层提高承台局部承压强度。2机电班安排人员值班确保施工用电。3施工前，物资材料及时进场并做好预处理；技术员进行技术交底，讲解深水裸岩区大跨度双层现浇箱梁支架体系施工工艺流程及注意事项。4为了确保施工安全顺利，工程部、物资部、试验室、质量部及其他相关部门必须各司其职，加强配合，提前准备。5施工前还应考虑到天气的影响，大风、大雨严禁施工。5.2.2钢管桩及钢斜撑安装并固定钢管桩一般采用壁厚12mm的φ800mm钢管，钢斜撑采用2HN700x300（销孔处贴焊25mm厚的钢板加强）和2HW588x300型钢，施工时根据桥梁宽度来选择支撑排数，钢管桩及钢斜撑横向间距一般在4m~5.5m之间。1采用75t履带吊于临时钢栈桥上，首先安装钢管桩，安装时注意其垂直度及标高，钢管立柱的施工精度要求为：平面位置偏差：±10cm；倾斜度：≤1%，钢管立柱的最终长度将根据钢管立柱设计顶标高进行控制。钢管桩安装好后与墩柱预埋扶墙采用型钢连接固定。2其次安装钢斜撑，销铰结构的底座可以提前焊接成一个整体，在承台施工时预埋。钢斜撑安装前要先将翼缘板超宽部位的牛腿支撑件与钢斜撑焊接牢固，避免后期需要进行空中焊接，无法保证质量和精度。钢斜撑对准销铰结构空隙缓慢放入，然后采用直径200mm的钢销钉固定。3钢斜撑与销铰结构连接后，采用手拉葫芦牵住穿过钢斜撑上部耳板的钢丝绳与钢管桩临时固定，使钢斜撑垂直于承台，待钢围堰拆除后再按照斜向角度进行安装。图5.2-1钢管桩及钢斜撑安装示意图5.2.3钢围堰拆除钢围堰拆除采用分层分块水下拆除施工技术，在平潮期间进行。在进行首块钢围堰切割时，需要对围堰内进行注水，以保证围堰内外水压平衡，施工时做好安全防护措施和应急物资准备。钢管柱及钢斜撑施工周期长或位于腐蚀性强的水质时，需在围堰拆除前进行防腐处理，以防腐蚀导致钢材性能损失。图5.2-2钢围堰拆除示意图5.2.4钢斜撑转向并临时固定采用25t汽车吊挂钩钢斜撑，松手拉葫芦，采用汽车吊慢慢的下放钢斜撑至指定角度，再采用手拉葫芦固定，人工进行位置复核，要求平面位置偏差：±10cm。施工时采用单根钢斜撑逐步施工到位。.图5.2-3钢斜撑转向示意图5.2.5平联斜撑等连接系焊接平联斜撑等连接系提前在加工场地加工成半成品，施工时先焊接纵向平联斜撑，即钢管桩与钢斜撑焊接；再焊接横向平联斜撑，即将所有钢斜撑连接成整体；最后焊接钢斜撑之间的对撑，使得整个“八字”斜腿支撑体系完成。1水上在钢管桩和钢斜撑之间平联采用φ426×6钢管连接，平联之间采用2[20b斜撑连接。平联与钢管桩之间，一端采用焊接，一端采用φ426×6的哈佛接头连接。施工过程中先将平联吊装至指定位置，待无哈佛接头一端与钢管桩焊接好后，另一端会与钢斜撑之间存在100mmm空隙，空隙用上下哈佛接头焊接。2钢斜撑支架平联采用2I45a型钢连接，平联之间采用2[32b斜撑及竖撑连接。平联与钢斜撑之间，一端采用焊接，一端采用钢板连接，钢板需进行满焊，焊缝饱满，底部采用三角板固定牢固。图5.2-4平联斜撑等连接系焊接示意图5.2.6承重梁安装承重梁作为分配梁起着将结构荷载、支架荷载和施工荷载分配到钢管立柱上同时受力的作用。水上公路梁施工采用双拼700×300H型钢（在钢管桩及钢斜撑顶部支点处，采用焊12mm厚3m长的钢板加强），利用75t履带吊吊装，吊装完成后将型钢与钢斜撑进行电焊固定，然后采用12mm后小三角板固定。在承重梁安装前需先安装砂箱（可用卸荷块代替），以便后期轨道梁支架标高调整和最后支架拆除。5.2.7贝雷片、分配梁及底模安装水中贝雷梁在栈桥上2榀或4榀一组，每组贝雷采用履带吊或汽车吊在事先搭设好的平台上进行拼装，并准备进行贝雷梁的吊装工序。通过75t履带吊吊装至主横梁型钢上进行安装，并使用限位装置限位，防止贝雷梁滑移产生危险。贝雷梁安装过程中要及时安装花架和连接件，防止倾覆。贝雷梁安装完成后采用25t汽车吊结合塔吊进行横纵分配梁和底模板铺装。1梁体安装前，测量人员对承重梁顶面标高进行复测，满足要求后考试贝雷梁铺设。贝雷梁按架设的前进方向，从中间向两端依次对称吊装。2给予吊装信号后，吊车起吊，起吊时贝雷梁梁底距平台的起吊高度控制在3m内，横移均速，每片贝雷梁大约30分钟的起吊过程，吊装时当天风力应在三级以内。吊移梁时用绳子在地面上进行牵引控制贝雷梁的方向，防止转动，防止对已经立完的钢管桩产生影响。3吊车将贝雷梁吊到支架顶横梁位置后，在作业人员的指挥下落梁，落梁人工配合保证落位准确。横梁线路左右侧设有槽钢限位器，防止移梁过程中梁体超出可移动范围产生事故。对于部分跨贝雷梁互相冲突位置采用交错布置方式，贝雷梁与墩柱系梁冲突位置采用1m或2m定制贝雷片，若空隙不足1m，则采用I12.6@300工字钢搭在墩柱两端的贝雷片上。4贝雷梁铺设完成固定好后，采用25t汽车吊将I12.6工字钢横向铺设在贝雷梁上，工字钢间距为600mm，然后在工字钢上铺设100×100mm的方木，方木在腹板底部间距为300mm，在其他区域间距为200mm。5底模采用15mm后竹胶板，采用铁钉与方木固定牢固。安装前检查板面，保证模板平整光洁、无凹凸变形及残余黏浆，模板的平整度应满足规范要求，施工时要重点注意模板之间的拼缝，必要时采用50mm胶带纸粘贴。图5.2-5贝雷片布置图图5.2-6贝雷片安装示意图5.2.8轨道梁支架预压及施工预压是检验支架整个系统的结构受力的情况，确保支架在施工过程中绝对安全；通过预压掌握支架的弹性变形和非弹性变形的大小，更加准确地掌握支架的刚度等力学性能，控制立模标高，确保箱梁施工质量、标高满足设计和规范要求。支架预压完成后需要进行支架标高调整，最后进行轨道梁施工。1在加载前，先在底模上沿支点、梁跨的L/4、L/2、3L/4等截面处布置监测断面，每个监测断面上对称布设5个观测点，以便测量预压前、后及卸载后的标高。2支架预压采用水袋预压，水袋采用复合材料定制，尺寸大小为10m×5m×3m。加载顺序按混凝土浇筑的顺序进行，按照60%→80%→100%→110%分4级进行加载。支架预压尽量选择在天气晴朗时开展，翼板同时预压。3每天早中晚测三次并及时认真做好观测记录。标高测量采用经标定合格的精密水准仪进行，各阶段观测时，测量员必须及时汇总观测数据和相关资料。每次加载完成后，均观测下沉量直至稳定，在最后一次加载完成后，至少观测72小时，支架沉降量控制在累计沉降量小于5mm。支架预压时，除观测整个支架沉降变形外，还应观测支架杆件的挠度、连接件有无压破、地基变形，以及支架的整体稳定性等，以便进一步采取加强措施。4当支架稳定后，即可卸载，卸载时要按照加载的逆序卸载，要对称同时进行。5待非弹性压缩稳定后撤除承压重，根据预压报告，并重新调整支架标高，根据首次调整量，后期支架搭设时可提前设置好预拱度。6支架预压完成后进行轨道梁施工，轨道梁主要是钢筋、模板、混凝土及预应力，过程中做好工序组织。图5.2-7轨道梁施工示意图5.2.9盘扣架安装考虑到若采用钢管桩支架直接立于轨道梁上，局部荷载大，易造成轨道梁损坏，因而与设计协商后采用盘扣架进行代替，降低局部受力。盘扣架的安装要在轨道梁预应力张拉完成后进行，避免混凝土开裂。1盘扣立柱截面为ϕ60x3.2mm，盘扣架纵向间距跟横向分配梁相同，盘扣架横向布置间距为90cm，腹板处间距60cm，端横梁处（系梁上公路梁）立杆纵横向间距60cm，水平杆竖向间距150cm，竖向剪刀撑横桥向及顺桥向满铺设置。2盘扣架安装通过汽车吊（塔吊）吊装至分配梁和轨道梁上进行安装，盘扣架底座与分配梁之间通过点焊连接，呈“梅花形”分布，防止盘扣架在安装施工过程中的滑移产生的危险；立在轨道梁上盘扣架底部需支垫钢板，尤其是翼缘板处，确保整体受力。安装过程中要及时设置剪刀撑形成整体。3从底部向顶部依次安装立杆、横杆。下部先全部装完一个作业面的底部立杆及部分横杆。再逐层往上安装，同时安装所有横杆。立杆和横杆安装完毕后，考虑支架的整体稳定性，按照4-6跨设置一道水平剪刀撑，安装时自下而上进行顺接。斜撑通过扣件与支架连接，安装时尽量布置在框架结点上，专人检查支架盘扣松紧情况。4主架体安装完成后，将U型调整座牙管插入立杆管中，再以扳手调整至所需高度。为便于在支架上高空作业，安全省时，可在地面上大致调好顶托伸出量，再运至支架顶安装。根据梁底高程变化决定断面间距，设左、中、右三个控制点，精确调出顶托标高。然后用明显的标记标明顶托伸出量，以便校验。最后再用拉线内插方法，依次调出每个顶托的标高，其螺杆伸出钢管顶部不得大于40cm。图5.2-8盘扣架搭设示意图5.2.10公路梁分配梁及底模安装公路梁的分配梁及底模的材料规格、间距及安装程序与轨道梁一致。施工时做好临边防护，同时在两侧搭设人行通道。5.2.11公路梁支架预压及施工公路梁支架预压及施工与轨道梁一致。盘扣架由于弹性变形和非弹性变形较大，支架搭设时要比设计标高高一部分，同时施工时根据设计图纸分节段施工，预留好检修口、通风孔、人孔、张拉孔等。图5.2-9公路梁施工示意图6材料与设备6.1主要材料表6.1.1主要材料一览表序号名称规格数量备注1墩桩扶墙Q235钢板满足施工需求2销铰结构按要求定制满足施工需求3钢管桩Φ820，δ=12满足施工需求4钢支撑2HW588*300、2HN700*300满足施工需求5贝雷片321型；1m、2m定制满足施工需求6钢管平联Φ426，δ=6满足施工需求7工字钢I45a；I20b；I32b；I12.6满足施工需求8H型钢2HW588*300、2HN700*300满足施工需求9卸荷板按要求定制满足施工需求10盘扣架ϕ60x3.2mm，满足施工需求11竹胶板15mm满足施工需求12钢模板按要求定制，Q235满足施工需求13水袋10×5×3m满足施工需求6.2主要机具设备表6.2.1主要机具设备一览表序号机具设备名称型号数量（台）用途备注1履带吊75t满足施工需求钢管桩、钢支撑等吊装施工2汽车吊25t满足施工需求工字钢、盘扣架等吊装施工3塔吊60m满足施工需求小型材料吊装4电焊机30KVA满足施工需求型钢、钢筋等加工5钢筋冷曲机TJB2-32满足施工需求钢筋制作6钢筋切断机TJGT5-12满足施工需求钢筋制作7钢筋镦粗机TJDC-40满足施工需求钢筋制作8天泵\o"SY5510THB600C-8"SY5510THB600C-8满足施工需求浇筑现浇箱梁混凝土9振捣棒50mm、30mm满足施工需求混凝土振捣10发电机康明斯GF-120满足施工需求用于预防停电11全站仪拓扑康满足施工需求用于标高、位置测量等12水准仪DS2满足施工需求用于标高测量等7质量控制7.1质量控制标准1《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；2《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2017）；3《公路工程施工安全技术规范》 （JTJF90-2015）；4《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ231-2010）；5《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）；6《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）；7《工程测量规范》（GB50026-2007）；8国家、交通部等现行的法律、法规；9当地建设主管部门对建设工程管理的相关规定；10设计图纸及勘查设计资料。7.2质量控制措施1加强原材料管控，进场材料必须要有出厂合格证和试验报告，材质必须符合国家有关规定，必须经复试合格后方可使用。主要步骤为：先看其外观，直观检查材料是否有破损缺失，材料型号、规格是否正确；查看出厂检验报告，质量证明文件，出厂合格证然后核对实物；试验人员和现场监理共同对其按规范要求和频率抽取样品，进行力学试验，并同时应进行见证试验。试样的力学性能达到规范要求时，方可使用，否则应清除出场，严禁使用。2销铰结构的制作加工必须按照图纸进行，加工时精度控制在±10mm，加工完成后要有专人进行验收。3钢管桩和钢支撑平面位置偏差：±10cm；倾斜度：≤1%。钢材焊缝质量应符合规范中的二级标准。4模板的接缝应严密，模板内不应有杂物、积水或冰雪等，模板与混凝土的接触面应平整、清洁；安装的尺寸偏差及检验方法应符合下表的规定。表7.2-1模板施工允许偏差表项目允许偏差（mm）检验方法轴线位置5尺量底模上表面标高±5水准仪或拉线、尺量模板内部尺寸柱、墙、梁±5尺量相邻模板表面高差2尺量表面平整度52m靠尺和塞尺量测5预压要做好过程监控量测，对数据异样的及时分析报告，预压重量应满足要求。6盘扣架钢管尺寸应符合国标要求，立杆与基础间应无松动、悬空现象，底座、支垫应符合规定；搭设方法和斜杆、钢管剪刀撑等设置符合规范要求。模板支架可调托座伸出顶层水平杆或双槽钢托梁的悬臂长度严禁超过650mm，且丝杆外露长度严禁超过400mm，可调托座插入立杆或双槽钢托梁长度不得小于150mm。7盘扣架底座与分配梁之间通过点焊连接，呈“梅花形”分布，立在轨道梁上盘扣架底部需支垫钢板，尤其是翼缘板处，确保整体受力。8现浇梁施工时做好钢筋、模板、混凝土及预应力的质量控制，尤其是预应力采用张拉吨位和延伸量双控，满足图纸规范要求。8安全措施1认真贯彻执行《建筑施工现场安全防护基本标准》，《建设工程施工现场供用电安全规范》等安全技术规程以及地区有关劳动保护及安全生产的各项政策、法令。2施工现场建立安全生产岗位责任制并编制安全预案，建立健全以项目经理为首，各工长、班组长组成的安全保证体系，实现现场领导值班制度，时刻把安全生产管理工作放在首位。现场设专职安全员，跟踪检查现场安全情况，对各种安全隐患要及时发现并消涂，落实安全责任，制定并严格执行奖罚制度。3加强对员工的安全生产教育，并进行安全培训，安全交底，牢固树立“安全第一，预防为主，综合治理”的观念，在安排施工生产前，必顶进行安全交底，施工生产，随时检查安全制度落实情况。4施工现场内要有明显的安全标志，安全标语牌，夜间在主要交通要道有充足的照明，直接用于操作的照明灯采用36V低压防爆工作灯。5水上作业应配齐水上救生设备，所有进行现场人员必须正确使用安全帽、安全带、救生衣等安全防护用品。6所有人员实行配胸卡上岗制度，并严格执行各自的专业安全技术操作规程，严禁非专业人员无证上岗，严禁违章指挥，违章操作。对各种机具设备、用具定专人应经常检查、维修、保养，使机械设备能正常操作使月．消除事故隐患。7材料存储由专人负责，严禁烟火并挂有醒目的警告标志和防火措施，施工现场必须准备好灭火器材，杜绝火灾事故的发生。8实行安全生产责任制，明确各级人员的安全责任。坚持开展安全例会。增强安全意识。把“安全生产，警钟长鸣”常记心中。9水上作业应尽量避免单人操作，作业中应注意自我保护和相互监护。10施工过程中做好支架的监控量测，有问题及时报告。11水下作业必须由专业队伍进行，并做好安全防护措施。12施工时按要求做好人行通道，加强临边洞口防护和日常安全巡检，定期开展安全应急演练。13在水上施工过程中，必须与气象、水上监测部门保持联系，掌握水位水流变化情况，制订切实可行的对付突然情况发生措施，确保安全作业。9环保措施1施工期间，要将需维修的机械设备转移到江堤围外的专业机械设备维修厂维修。严格管理施工机械、运输车辆，严禁油料泄漏和倾倒废油料。2施工机械、运输车辆的清洗水、施工机械的机修油污集中处理，达标后排放。揩擦有油污的固体废弃物等不得随地乱扔，与废油渣一起集中处理。3配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行清扫和洒水湿润，减少扬尘。车辆进出工地不得超限运输，防止沿途撒漏。4严禁在现场焚烧任何废弃物及有毒废料（废机油、废塑料等）。5生活营地使用清洁能源，保证炉灶烟尘符合标准。6对施工机械车辆加强维护，以减少废气排量；对汽油等易挥发物品要密闭存放，并尽量缩短开启时间。7对于生活垃圾、建筑垃圾、维修垃圾，由于进入水体会造成污染，所以均要求组织回收、分类、贮藏和处理，建立施工期垃圾的管理和回收处理计划和制度。8选用符合国家标准的施工机械和运输车辆，尽量采用低噪声的施工机械和运输车辆，高噪声机械配置减震机座等临时降噪设备。9夜间应减少施工车流量，设立标示牌，限制施工区内车辆时速在20km以内，严格控制车辆鸣笛，限制车辆等噪声污染。10效益分析10.1技术经济效益分析深水裸岩区大跨度双层现浇箱梁支架体系的施工，通过技术优化，施工时采用八字形铰结钢斜撑支架体系，