预应力砼连续梁悬臂灌注法施工作业指导书.doc

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预应力砼连续梁悬臂灌注法施工作业指导书
一、悬臂灌注法施工特点：
1、采用移动式挂篮作为主要施工设备，以桥墩为中心，对称向两岸利用挂篮逐段灌筑梁段混凝土，待混凝土达到强度后，张拉预应力束，再移动挂篮，进行下一节段的施工。
2、桥梁在施工过程中产生负弯矩，桥墩也要承受由施工而产生的弯矩，因此悬臂施工宜先用营运状态的结构受力与施工阶段的受力状态比较接近的桥梁中选用，如预应力混凝土T型刚构桥、变截面连续梁桥和斜拉桥等。
3、非墩梁固接的预应力混凝土梁桥，采用悬臂施工时应采取措施，使墩、梁临时固结形成“T构”，梁体施工完成后，需要进行结构体系的转换。
4、采用悬臂施工的机具种类很多，就挂篮而言，有桁架式、斜拉式等多种型式，可根据实际情况选用。
5、悬臂灌注施工简便，结构整体性好，施工中可不断调整位置，常在跨径大于100m的桥梁上选用。在施工中可不用或少用支架，不影响通航或桥下交通。
6、灌筑混凝土和预应力施加质量、梁体线形、体系转换、合龙段施工等是连续梁悬臂灌筑法工艺和质量控制的关键。
二、悬臂灌注程序：
㈠梁体分段
悬臂浇筑施工时，梁体一般要分四大部分浇筑，包括墩顶梁段(0号段)、对称悬浇梁段、支架现浇梁段及合龙梁段。主梁各部分的长度视主梁形式和跨径、挂篮的形式及施工周期而定。0号段一般为5m～10m，悬浇分段一般为3m～5m。支架现浇段一般为2～3个悬臂浇筑分段长，合龙段一般为1m～3m。
㈡悬臂灌注程序：
1、在墩顶托架上浇筑0号段并实施墩梁临时固结系统。
2、在0号段上安装悬臂挂篮，向两侧依次对称地分段浇筑主梁至合龙前段。
3、在临时支架或梁端与边墩间的临时托架上支模浇筑现浇梁段。当现浇段较短时，可利用挂篮浇筑；当与现浇梁段相接的连接桥是采用顶推法施工时，可将现浇段锚在顶推梁前端施工，并顶推到位。此法无须现浇支撑，省料省工。
4、主梁合龙段可在改装的简支挂篮托架上浇筑。多跨合龙段浇筑的顺序按设计或施工要求进行。
㈢施工工艺及质量控制流程图
悬臂灌筑分段
挂篮和模板设计及置备
挂篮和模板拼装试验检验

挂篮安装
混凝土养护
挂篮移动就位
拆除模板
安装底模
安装底板与腹板钢筋及底板造孔器具
穿预应力钢筋及施加预应力
梁上混凝土设备安装
安装腹模、内模及腹板造孔器具
底板混凝土灌筑
底板混凝土养护
安装顶板钢筋及造孔器具
灌筑腹板及顶板混凝土
开 始
桥墩加固
起步段施工
转入
下一循环

各节段完成
孔道灌浆及封堵
拆除挂篮
结构体系转换
梁体合拢段施工
结 束
否

是

三、施工工艺要求：
㈠悬臂梁段0号块施工
1、悬臂浇筑施工时，0号块均在墩顶托架上现场浇筑，并在施工过程中临时锚固，使0号块能承受桥墩两侧悬臂施工时产生的不平衡力矩。
2、为了拼装挂篮，需在墩柱两侧先采用支撑托架浇筑一定长度的梁段，其施工托架可根据墩身高度、承台形式和地形情况，分别支承在墩身、承台或经过加固的地面上。
3、托架采用及布置要求：施工托架有扇形、门式等，托架可采用万能杆件、贝雷钢梁、钢筋混凝土等构件拼装。托架的长度视拼装挂篮的需要和拟浇节段长度面定。横桥向的宽度一般应比箱梁翼板宽出1.0～1.5m，以便设立箱梁边肋的外侧模板，托架顶面应与箱梁底面纵向线形的变化一致。
4、防止、减少托架变形的措施：为保证在托架上浇筑混凝土的施工质量，应有效防止和减少由于托架变形所产生的不良影响。因此，在设计托架时，除考虑强度要求外，还须尽可能增大托架主桁的刚度和整体性，采用大型型钢、板梁、装配式钢桁或节点较少的组合体系进行拼装。并采用预压、抛高(预留沉落度)及调整措施，以减少托架变形对混凝土质量的影响。
5、0号节段的固定措施：
采用悬臂浇筑法施工预应力混凝土连续梁或悬臂梁桥的过程中，必须考虑施工期间结构的稳定，应用临时锚固或支承措施，以保证工程顺利实施。临时锚固、支承措施有：
⑴将0号节段与桥墩用钢筋或预应力筋临时固结，完工后切断。
⑵在桥墩一侧或两侧加设临时支承或支墩。
⑶将0号节段临时支承在扇形或门式托架二侧。
⑷临时支承可用硫磺水泥砂浆块、砂筒或混凝土块等，以便结构体系转换时较方便地释放临时固定措施。支承强度需经验算。
6、临时固定的验算：在编制施工设计时，应对临时固定的方法进行详细分析计算，临时固定结构强度计算需考虑一个节段的不平衡力矩，并验算其稳定性，稳定系数不宜小于1.5。
7、增加施工稳定性的辅助措施：当利用导梁进行悬臂浇筑施工时，则可利用导梁增加施工稳定性，即在已安装梁段的前端用拉杆和支撑与导梁连接，借以抵抗悬臂施工产生的不平衡弯矩。利用导梁只能作为施工稳定性的辅助措施，在悬臂施工之前还要对0号节段作一定的固结处理。
8、高温撤除硫磺砂浆块的防护：当临时支承采用在支座两侧设置硫磺水泥砂浆块，采用高温熔化方法撤除时，必须在支座与垫块之间设置隔热防护措施，以免损坏支座部件。
㈡挂篮的设计与安装
1、挂篮用途及其总体要求
⑴挂篮是实施悬臂浇筑施工的主要设备。它是一个能够沿轨道行走的活动脚手架，并悬臂挂在已经完成悬浇施工的悬臂梁段上，用以进行下一梁段施工，如此循环直至梁段浇筑完成。
⑵由于梁段的模板安装、钢筋绑扎、管道安装、混凝土浇筑、预加应力及管道压浆等均在其上进行又系高空作业，且为梁段的承重结构，所以，挂篮设置除应保证强度安全可靠外，还应满足变形小、行走方便、锚固、装拆容易以及各项施工作业的操作要求，并注意安全防护设施。
2、挂篮的设计要求：
⑴为保证施工质量，加快施工进度，挂篮的合理设计是重要环节，在设计中要求挂篮自重轻、结构简单、受力明确、移运方便，并要求坚固稳定、变形小、便于锚固、装拆，能尽量利用现有构件。
⑵挂篮质量与梁段混凝土的质量比值宜控制在0.3～0.5之间，特殊情况下也不应超过0.7。
⑶设计挂篮长度应按悬臂浇筑最大的分段长度而定。挂篮的横截面布置则取决于桥梁的宽度和箱梁截面形式，当桥梁横截面为一个箱时，全截面上用一个挂篮施工即可，当箱梁为多箱结构时，为了使挂篮在施工中具有一定的灵活性，也可用多个挂篮分别施工。
⑷挂篮所使用的材料必须是可靠的，有疑问时应进行材料力学性质试验。挂篮试拼后，必须进行荷载试验。
⑸挂篮应验算空载行走状态下的平衡稳定，浇筑混凝土时的倾覆稳定。由于挂篮系可移动的支架，又属高空作业，所以在设计时必须保证有足够的稳定性、刚度和强度安全系数。
⑹挂篮支承平台除要有足够的强度外，还应有足够的平面尺寸，以满足梁段的现场作业需要。
3、挂篮安装时的注意要点：
⑴为减少水上高空作业工作量，克服墩顶工作面小、工作条件差的不利影响，应在拼装前作好充分准备，或利用有利地形先在岸上进行试拼装，其拼装程序应按设计要求的程序对称地进行。
⑵挂篮安装后，应进行全面的安全、技术检查；并按设计荷重进行压重试验，加载和卸载要分级进行，测得弹性变形和残余变形，以此控制各段箱梁的抛高量(预拱度)。
⑶挂篮的操作平台下应设置安全设施，及防止物件坠落的隔离措施，确保安全；挂篮要求四周设置护栏、全封闭，上下层应有专用扶梯，以便操作人员上、下挂篮。
⑷挂篮随节段施工向前推进，在分离移动之前，须在桁架尾端安装平衡压重，以保持桁架分离(移位)后的平衡，在浇筑混凝土作业时，还应用锚固螺栓固定桁架尾端，以保安全，施工中并应经常检查和旋紧锚固螺栓，防止松动。
⑸挂篮在通航河流上空作业时，必须特别加强水上管理，并应和航道管理部门协商，发布航运通告，限制船只通航，做好防护措施，并应严格规定在挂篮的正下方不能通航；施工现场及航道上、下游应树立明显标志。
㈢模板、钢筋的安装与梁段混凝土的灌筑
1、挂篮就位后，组装模板并校正中线、外模及框架的长度和高度应能适应各节段的变化。内模由侧模、顶模和内框架组成，应便于拆模和修改。模板安装后应严格测定位置核对标高、校正中线。模板和前一节段的混凝土面应平整密贴。如上一节段施工后出现中线或高程误差需要调整时，应在模板安装时予以调整。
2、安装预应力预留管道时，应与前一段预留管道接头严密对准，并用胶布包贴，防止灰浆渗入管道。管道四周应布置足够的定位钢筋，确保预留管道位置正确、线形和顺。
3、钢筋在制作及安装时，应注意以下几点：
⑴在进行腹板和底板钢筋安装时，应将底板钢筋与腹板钢筋连接牢固，最好采用焊接。
⑵底板上、下两层钢筋网应形成一个整体。顶板底层横向钢筋最好采用通长筋。钢筋与管道相碰时，只能移动，不得切断钢筋。
⑶若挂篮下限位器、下锚带、斜拉杆等部位影响下一步操作必须切断钢筋时，应待该工序完工后，将割断的钢筋联好再补孔。
4、在梁段混凝土浇筑前，应对挂篮、模板、预应力筋管道、钢筋、预埋件、混凝土材料、配合比、机械设备、混凝土接缝处理情况进行全面检查，经签认后方准浇筑。
5、为提高混凝土早期强度，以加快施工速度，在设计混凝土配合比时，一般加入早强剂或减水剂。混凝土梁段灌筑一般5～7d一个周期。为防止混凝土出现过大的收缩、徐变，应在配合比设计时按规范要求控制水泥用量。
6、灌筑混凝土时，可以从前端开始，应对称、平衡进行灌筑，实际不平衡偏差不得超过设计要求值。灌筑时应加强振捣，并注意对预应力预留管道的保护，浇筑后应及时对管道清孔，以利穿束。
7、悬臂浇筑段前端底板和桥面的标高，应根据挂篮前端的垂直变形及预拱度设置，施工过程中要对实际高程进行监测，如与设计值有较大出入时，应查明原因后进行调整。
8、挂篮桁架行走前要测定已完成节段梁端标高，并定出箱梁中轴线。当解除挂篮的后锚固后，挂篮沿箱梁中轴线对称向两端推进，每前进50cm作1次同步观测，防止挂篮转角、偏位造成挂篮受扭。
9、箱梁混凝土的浇筑：
⑴箱形截面混凝土浇筑顺序应按设计要求办理。采用一次浇筑时，可在顶板中部留一洞口以供浇筑底板混凝土，待浇好底板后立即补焊钢筋封洞，并同时浇筑肋板混凝土，最后浇顶板混凝土，一次完成。当采用两次浇筑时，各梁段的施工应错开。箱体分层浇筑时，底板可一次浇筑完成，腹板可分层浇筑，分层间隔时间宜控制在混凝土初凝前且使层与层覆盖住。
⑵浇筑肋板混凝土时，两侧肋板应同时分层进行。浇筑顶板及翼板混凝土时，应从外侧向内侧一次完成，以防发生裂纹。
⑶当箱梁截面较大，节段混凝土数量较多，每个节段可分两次浇筑，先浇底板到肋板的倒角以上，再浇筑肋板上段和顶板，其接缝按施工缝要求处理。
10、混凝土浇筑完毕，经养护达到设计强度的75%或要求的强度后，再经过孔道检查和修理管口弧度等工作，即可进行穿束、张拉、压浆和封锚。
11、梁段混凝土的拆模时间，应根据混凝土强度及施工安排确定。混凝土应尽量采用早强措施，使混凝土的强度及早达到预施应力的强度要求，缩短施工周期，加快施工进度。
12、梁段拆模后，应对梁端的混凝土表面进行凿毛处理，以加强接头混凝土的连接。
㈣合龙段施工及体系转换
1、合龙段施工时通常由两个挂篮向一个挂篮过渡，所以先拆除一个挂篮，用另一个挂篮走行跨过合龙段至另一端悬臂施工梁段上，形成合龙段施工支架。也可采用吊架的形式形成支架。
2、合龙顺序：按设计要求办理，设计无要求时，一般先边跨，后次中跨，再中跨。多跨一次合龙时，必须同时均衡对称地合龙。合龙时，一切临时荷载均要与设计单位商量决定。
3、在合龙段施工过程中，由于昼夜温差影响，混凝土的早期收缩、水化热影响，已完成梁段混凝土的收缩、徐变影响，以及施工荷载等因素影响，因此，需要采取必要措施，以保证合龙段的质量。
4、合龙段长度在满足施工操作要求的前提下，应尽量缩短，一般采用1.5～2.0m。
5、合龙段混凝土浇筑时间，宜在一天中最低气温时完成，一般宜在低温合龙，遇夏季应在晚上合龙；合龙段混凝土浇筑完毕后，立即加强养护，使之保持湿润，并用草袋等覆盖，以减少日照直射的温度影响。
6、所用于合龙段的混凝土强度等级可提高一级，或选用早强、高强、少收缩或微胀的水泥拌制的混凝土，以便及早达到施工图要求强度，及时张拉预应力束筋，防止合龙段混凝土出现裂缝。
7、合龙段施工时，通常可将两侧挂篮向后移动，其距离应对等，使两悬臂端的施工荷载对称相等。移动的距离则应满足合龙施工需要。
8、连续梁合龙段长度及体系转换应按设计规定，将两悬臂端的合龙口予以临时联结，联结注意事项如下：
⑴复查、调整两悬臂端合龙施工荷载，使其对称相等，如不相等时，应用压重调整。
⑵检查梁内预应力钢束是否张拉完成。复测、调整中跨、边跨悬臂的挠度及两端的高差。
⑶观测了解合龙前的温度变化与梁端高程及合龙段长度变化的关系。
⑷合龙前应在两端悬臂预加压重，并于浇筑混凝土过程中逐步撤除，使悬臂挠度保持稳定。
9、拆除挂篮时，应先拆除模板再从悬吊系统开始逐步拆卸，拆除过程中应防止挂篮后倾，为此，在平衡重下应设临时垫木撑。
10、体系转换中应注意以下事项：
⑴连续预应力筋的张拉顺序应按照设计的规定，一般为先顶板后底板再腹板，先短力筋后长力筋的顺序，并对称实施张拉；
⑵正弯矩力筋张拉过程中，要有专人观察记录锯齿板后端梁断面的变化，检查是否出现裂纹；
⑶在解除临时支座后，注意观察永久支座的下沉量并做好记录，以校核转换效果。
四、施工安全与环境保护
1、悬臂挂篮浇筑施工，属于高处作业，施工中必须制订并遵守严密的安全生产制度和操作规则，安排经过技能和安全培训，并考试合格的人员上岗，必须论证挂篮的安全性和可靠性。
2、悬臂施工过程中和完工后，要采取措施，保护河道和场地周围环境，及时清理废料，回收施工材料，做到工完料清，恢复工地环境的自然状态。

参考文献：
高速与客运专线铁路施工工艺手册 科学技术文献出版社
公路施工手册—桥涵(下册) 人民交通出版社
桥梁施工工程师手册 人民交通出版社
公路桥涵施工技术规范(JTJ 041—2000)

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