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现浇等截面连续箱梁施工方案

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现浇等截面连续箱梁施工方案
1、 设计简介
本桥上部结构为4孔一联( 4×25m) 现浇预应力混凝土箱梁, 梁高为1.40m, 箱室高1.0m, 桥梁全长100m, 桥宽15.0m, 分左右双幅, 单幅宽7.5m, 其中梁底宽3.75m。本桥与主线成正交, 平面大部分位于直线段内, 后小部分位于A=60、 R=60m的缓和曲线段上, 纵断位于纵坡＋3.8％、 －2.4％、 竖曲线半径R= m的竖曲线上, 桥面采用双向横坡2％, 桥面横坡以箱梁整体旋转而成。桥台采用单幅双GPZ3DX盆式支座, 2号墩采用墩梁固结, 1号、 3号墩采用单幅单GPZ6DX盆式支座。桥下地质为分别为4m厚亚粘土、 5m厚含粘性土卵石、 粉砂岩等。
2、 施工方案概述
(1)支架基础
对能够施工的桥位进行清理、 整平、 回填清宕渣1m、 碾压密实, 然后用粉砂岩宕渣填筑至梁底下1m处, 填筑时分层摊铺碾压, 分层厚度为40cm, 填筑时埋置沉降桩进行沉降观测, 每三天观测一次, 直至填筑完成一个月后, 且连续三次每次沉降量不超过3mm, 然后卸载1m, 整平、 碾压, 经检测符合要求后最后铺设10cm厚的河卵石、 浇筑10cm厚的C20素混凝土作为支架基础。具体见附图1。
(2)支架搭设
按设计方案采用满堂支架现浇施工, 施工时左右幅分幅前后进行。在支架基础施工完成后, 对箱梁支架进行放样, 确定其平面位置, 在架设时按预先确定的位置, 竖向钢管平面纵横间距为80cm×80cm, 腹板处支撑纵横间距加密为40cm×40cm, 墩四周的纵横间距同样加密为40cm×40cm。为了增加支架的整体性对于每根竖向钢管用纵横钢管水平相连结, 水平钢管的竖向间距为120cm, 支架顶部的水平钢管纵向( 根据纵坡为弧线形) 间距调整为40cm。为了确保满堂支架的整体强度、 刚度和稳定性, 每跨纵向每隔3m分别在桥墩处、 1/8跨、 3/8跨、 跨中设置9道钢管剪刀撑, 每跨横向设立5道剪刀撑。
搭设要求: 竖杆要求每根竖直, 采用单根钢管。立竖杆后及时加纵、 横向平面钢管固定, 确保满堂支架具有足够的强度、 刚度、 稳定性。满堂钢管支架搭设完毕后, 应测量放样确定每根钢管的高度( 每根钢管的高度按其位置处梁底高〈考虑预拱度设置〉减构造模板厚度和方木楞、 木楔的厚度计算) , 并在钢管上做上标记, 对高出部分的钢管用电焊机切割, 保证整个支架的高度一致并满足设计要求。在支架顶部横桥向设横向钢管( 以在其上直接设方木楞和木楔, 铺装模板) , 在横向钢管扣件的下部紧设纵向钢管, 要求横向钢管扣件紧贴在纵向钢管扣件之上, 再在纵向钢管扣件下紧贴着增设一个加强扣件, 这样就能保证横向钢管与竖向钢管的扣件连接具有足够的强度来承受施工荷载。为了施工方便和安全, 分别在0号和4号台的外侧搭设人行工作梯, 并在支架两侧设置1.2m宽的工作、 检查平台, 工作梯和平台均要安装1.2m高的护栏。( 支架布置图见附图2)
(3)施工预拱度的确定与设置
在支架上浇筑连续箱梁时, 在施工中和卸架后, 上部构造要发生一定的下沉和挠度, 为保证上部构造在卸架后能达到设计要求的外形, 在支架、 模板施工时设置合适的预拱度。在确定预拱度时, 主要考虑了以下因素:
A、 由结构自重及活载一半所引起的弹性挠度δ1;
B、 支架在承荷后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形δ2;
C、 支架承受施工荷载引起的弹性变形δ3;
D、 支架基础在受载后的非弹性沉陷δ4;
E、 超静定结构由混凝土收缩、 徐变及温度变化而引起的挠度δ5。
经计算, 定为1.8cm。
纵向预拱度的设置, 最大值为梁跨的中间, 桥台支座处、 桥墩与箱梁固结处为零, 按抛物线或竖曲线的计算确定。另外, 为确保箱梁施工质量, 在浇筑前对全桥采用砂包进行预压, 根据预压结果, 可得出设置预拱度有关的数值, 据此对理论计算数值进行修正以确定更适当的预拱度。
(4)模板制作与安装
箱梁底、 腹板、 竖板、 内腹模等全部采用厚15mm的竹胶板。
底模安装: 在钢管支架的顶纵向钢管上, 架纵向弧线形钢管, 在其之上横向向架5cm×8cm×2.5m方楞木。楞木接头相互交错布置, 楞木间距为25cm, 纵向钢管、 方楞木之间用木楔调整以保证底模线形。底模竹胶板直接铺钉在方楞上竹胶板拼缝处且45°斜面拼接, 拼缝下加设方楞木, 使拼缝刚好位于方楞木中间, 拼缝间夹贴双面棉胶, 拼缝表面用石腊密封。在铺设底模前先放置好盆式支座, 并在支座位置处根据梁底的楔块尺寸在底模上开孔, 在开孔处支立梁底楔块的模板, 楔块的底模根据预埋钢板的尺寸也开孔, 预埋钢板与楔块的底模用高强砂浆密封。
腹板侧模、 翼板底模的安装: 在底模铺设完成后, 重新标定桥梁中心轴线, 对箱梁的平面位置进行放样, 在底模上标出腹板侧模、 内腹模、 翼板边线和钢筋布置的位置。腹板侧模用高强度胶合板, 每隔25cm立方木、 背杆木, 竖向背杆木直接置于支架横向方楞木上, 并用木楔楔牢。施工时必须保证模板支架的强度与刚度, 箱梁侧模与翼板底模须连成一体。
内腹板也使用竹胶板, 为保证侧模稳固在箱梁主筋和腹箍筋上, 设置一定数量的定位钢筋。准确确定模板位置, 并在箱梁腹板上设置φ14圆钢对拉钢筋。内模腹板肋条间距为25cm, 顶板和底板的肋条间距为40cm, 顶板和底板之间设立纵向间距为40cm、 横向间距为60cm的竖向方木支撑, 横向设置上下两道竖向间距为60cm的横支撑, 横支撑和竖支撑形成组合”＃”字架, 此”组合”＃”字架事先钉好, 内模底板和顶板设置成可活动的, 在绑扎顶板钢筋之前先支好内模, 待浇筑底板的时候卸掉组合”＃”字架, 打开内模的顶板和底板, 当底板浇筑好后, 合上内模底板, 放入组合”＃”字架固定好, 最后合上内模顶板。
在安装模板时特别注意以下问题:
在梁端与横梁位置预应力锚头位置的模板和支座处模板, 应按设计要求和支座形状做成规定的角度与形状, 并保证锚头位置混凝土面与该处钢绞线的切线垂直。
在外露面底、 侧面的模板, 特别是预应力张拉端模板应按要求安装附着式振动器, 以保证混凝土浇筑质量。
所有外露面模板接缝采用涂石腊新工艺处理, 保证模板光洁、 严密不漏浆。
在中间两靠近张拉端, 顶板模板应设置适当面积的工作孔, 以便进行预应力张拉工作。
所有排气孔、 压浆孔、 泄水孔的预埋管及桥面泄水管按设计图纸固定到位, 预埋件的预埋无遗漏且安装牢固, 位置准确。
模板的支立具体见附图3。
(5)支架预压
预压荷载: 在铺设完箱梁底模后, 对全桥支架、 模板进行预压, 预压荷载按新浇混凝土自重、 钢筋自重和施工人员及设备荷载总和的110％考虑, 具体施工时预压荷载采用箱梁自重的1.2倍, 即半幅预压总荷载为1200t。
预压方法: 预压采用砂包, 即对全桥梁体半幅范围内分段( 按梁跨分) 用等同于梁体自重110%约1200吨的砂包对桥梁模板、 支架预压7天。在预压前、 后和预压过程中, 用仪器随时观测跨中1/4梁跨位置的变形, 并检查支架各扣件的受力情况, 验证、 校核施工预拱度设置值的可靠性和确定下一支架预拱度设置的合理值。
(6)钢筋加工与绑扎
A、 钢筋检验
钢筋必须按不同种类、 等级、 牌号、 规格及生产厂家分批验收、 分别堆放, 不得混杂, 且应立标牌以示识别。钢筋在运输、 储存过程中, 应避免锈蚀和污染, 并堆置在钢筋棚内。
在钢筋进场后, 要求提供附有生产厂家对该批钢筋生产的合格证书, 标示批号和出厂检验的有关力学性能试验资料。进场的每一批钢筋, 均按JTJ055-83《公路工程金属试验规程》进行取样试验, 试验不合格的不得使用于本工程。
B、 钢筋制作、 绑扎
箱梁钢筋按设计图纸在钢筋加工棚内进行加工; 纵向通长钢筋采用闪光对焊焊接, 焊接接头应符合JGJ18-96《钢筋焊接及验收规程》的要求。焊接接头不设于最大压力处, 并使接头交错排列, 受拉区同一焊接接头范围内接头钢筋的面积不得超过该截面钢筋总面积的50%。钢筋布置按设计图纸, 在底模上先绑扎底板钢筋, 安装腹板外模和翼板底模, 再绑扎腹板钢筋, 最后绑扎顶板及翼板钢筋。
为保证钢筋保护层的厚度, 在钢筋与模板间设置三角砂浆垫块, 垫块用预埋的铁丝与钢筋扎牢, 并互相错开布置。
为了便于操作及考虑到今后的内模拆卸, 在每跨梁板距支点1/4处开设人孔, 因此在此处的顶板纵向钢筋须断开中间的上下层各11根, 同时顶板需断开横向钢筋4道, 如果是箍筋, 则调整为箍筋的环接处为断开处, 此几根断开的钢筋须考虑今后露出人孔边缘的搭接长度15cm, 下料时要特别注意, 今后待内模拆出后再根据顶板的钢筋设计焊接钢筋网片或焊接断开处, 焊接时要按规范要求。
C、 预应力管道及预埋件的安装
预应力管道的埋置位置决定了今后预应力筋的受力及应力分布情况, 因此对管道的埋设要严格按照设计图纸仔细认真的进行, 注意平面和立面的位置, 用Φ12的钢筋焊成”＃”架夹住管道点焊固定在箍筋及架立筋上。安装时要严格逐点检查管道的位置, 如发现有不正确地方要立即调整。浇筑前应检查波纹管的密封性及各接头的牢固性, 用灌水法做密封性试验, 做完密封性试验后用高压风把管道内残留的水吹出。
浇筑前要仔细核对图纸(包括通用图纸), 注意支座预埋钢板、 预应力设备、 泄水孔、 护栏底座钢筋、 箱室通气孔、 伸缩缝等预埋件的埋置, 千万不可遗漏, 预埋时同样要注意各预埋件的尺寸和位置。
(7) 预应力钢绞线制作与安装
A、 检验
预应力的施工是连续梁施工的关键, 因此很有必要对预应力钢材、 锚具、 夹具和张拉设备进行检验。
B、 预应力钢绞线、 锚具、 夹具检验
每批预应力钢材进场应附有证明生产厂家、 性能、 尺寸、 熔炉次和日期的明显标志, 每批预应力钢材的进场应分批验收, 检验其质量证明书、 包装方法及标志内容是否齐全、 正确; 钢材表面质量及规格是否符合要求, 经运输、 存放后有无损伤、 锈蚀或影响与水泥粘结的油污。为确保工程质量, 对用本桥的预应力钢材及锚具、 夹具进行力学性能试验。
A、 锚具、 夹具:
外观检查: 从每批中抽取10%但不少于10套的锚具, 检查其外观尺寸。当有一套表面有裂纹或超过产品标准, 应另取双倍数量的锚具重新检查, 如仍有一套不符合要求, 则不得使用或逐套检查, 合格者可使用。
硬度检查: 从每批中抽取5%但不少于5件的锚具的夹片, 每套至少抽5片, 每个零件测试三点, 其硬度应在设计要求范围内, 当有一个零件不合格时, 则不得使用或逐个检查, 合格者使用。
B、 钢绞线: 预应力钢绞线应成批验收, 每批由同一钢号、 同一规格、 同一生产工艺制造的钢绞线组成, 每批质量不大于60吨。从每批钢绞线中选取3盘, 进行表面质量、 直径偏差、 松驰试验和力学性能的试验(破断负荷、 屈服负荷、 伸长率)。试验结果如有一项不合格时则以不合格盘报废。再从未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行复验, 如仍有一项不合格, 则该批判为不合格品。
C、 张拉设备检验
张拉机具与锚具应配套使用, 采用YCD梁板系列千斤顶, 千斤顶与压力表在张拉前进行配套校验, 校验设备送到国家认可的计量部门进行校验, 并使千斤顶活塞的运行方向与实际张拉工作状态一致, 以确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线或线性回归议程。从而计算出各束钢绞线的张拉控制应力相正确压力表读数值, 并由专人负责使用、 管理和维护。
D、 预应力钢材的放样、 安放
在普通钢筋安放基本完成后, 应对预应力钢材的平面和高度( 相对底模板) 进行放样, 并在钢筋上标出明显的标记。放样完成即进行穿波纹管, 波纹管连接处的缝隙应用胶带纸包缠牢, 防止水泥浆渗入。张拉端锚垫板等的预埋, 先制作满足设计图纸要求的角度和端头模板, 将锚垫板用螺栓固定于端头模板上。
钢绞线下料长度时应考虑张拉端的工作长度, 下料时, 切割口的两侧各5cm先用铅丝绑扎, 然后用切割机切割。下料后在地坪上进行编束, 使钢绞线平直, 每束内各根钢绞线应编号并顺序摆放, 每隔1m用18～22号铅丝编织、 合拢捆扎。在波纹管、 锚垫板安装完成和钢绞线编束后, 即可进行钢绞线穿束工作, 穿束时应注意不要捅破波纹管。在安装预应力管道的时候, 同时进行预应力钢束的穿束工作, 穿束完后, 用间距50cm的φ12”＃”字定位钢筋将波纹管牢固固定于钢筋骨架上, 确保其平面位置和高度准确。当预应力钢筋与普通钢筋有冲突时, 可适当挪动普通钢筋或切断, 并在其它位置得以恢复。钢绞线外露部分用塑料膜包缠, 防止污染。
在穿束之前要做好以下准备工作:
(a)清除锚头上的各种杂物以及多余的波纹管。
(b)用高压水冲洗孔道。
(c)在干净的水泥地坪上编束, 以防钢束受污染。
(d)卷扬机上的钢丝绳要换成新的并要认真检查是否有破损处。
(e)在编束前应用专用工具将钢束梳一下, 以防钢绞线绞在一起。
(f)将钢束端头做成圆锥状, 用电焊焊牢, 表面要用砂轮修平滑, 以防钢束在波纹管接头处引起波纹管翻卷, 堵塞孔道。
若预应力束孔道是曲线状, 用人工穿束就比较困难, 一般将钢丝绳系在高强钢丝上, 用人工先将高强钢丝拉过孔道, 然后将钢丝绳头用12的半圆钢环与钢束头经焊接而接在一起, 开启卷扬机将钢束徐徐拉过孔内, 在钢束头进孔道时, 用人工协助使其顺利入孔。如果在钢束穿进过程中堵塞, 要立即停止, 查准堵塞管位置, 凿开混凝土清除管道内的堵管杂物, 仍继续用卷扬机将束拖过孔道。
(8)混凝土浇筑与振捣
混凝土浇筑前应对支架、 模板和预埋件进行认真检查, 清除模板内的杂物, 并用清水对模板进行认真冲洗。为防止混凝土本身的收缩及施工时间较长, 混凝土中应掺入缓凝剂。浇筑过程中底板后肋板用插入式振捣器振捣, 顶板部分用平板式振动器振捣, 注意不要振破预应力束波纹管道, 以防水泥浆堵塞波纹管。浇筑工程中要经常来回地敲击钢绞束的两个端头, 防止浇筑时漏浆堵塞管道。
箱梁砼浇注前, 必须对支架体系的安全性进行全面检查, 经自检和监理检查确认后, 方可进行浇筑。
箱梁混凝土浇筑分三批前后平行作业。第一批浇筑底板, 当底板浇筑有1.5m长度后, 合上内模底板, 固好组合”＃”字架, 合上内模顶板, 紧跟着第二批浇筑腹板, 当腹板浇筑长度达1.5m后开始第三批浇筑顶板及翼板, 就这样保持三批浇筑相隔有1.5m以上的平行作业。混凝土浇筑应按顺序、 一定的厚度和方向分层进行, 分层厚度为30cm, 必须注意在下层混凝土初凝或重塑前浇筑完上层混凝土。上下层同时浇筑时, 上层与下层前后浇筑距离应保持1.5m以上。振捣采用插入式振动棒, 移动间距不应超过振动棒作用半径的1．5倍, 并与侧模保持5～10cm的距离。振捣时插入下层混凝土5～10cm, 每一处振完后应徐徐提出振动棒。振捣时避免振动棒模板, 钢筋等; 对每一振动部位必须振到该部位混凝土密实为止, 也就是混凝土停止下沉, 不再冒气泡, 表面呈现平坦、 泛浆。在浇筑过程中应安排各工种检查钢筋、 支架及模板的变化, 遇到情况及时处理。混凝土浇筑顺序为: 底板、 腹板→顶板、 翼板。
浇筑时需注意在每跨的1/4处留出1.2m(横向)×0.5m(纵向)的人孔, 待内模拆出补上钢筋后, 用铁丝吊住底板, 补上人孔混凝土的浇筑。
混凝土采用强制式搅拌机拌制, 泵送入模。为防止内模移位, 采取对称平衡浇筑。砼振捣用插入式振捣器。混凝土原材料和外加剂选用、 配合比设计均须符合混凝土的施工技术规范的要求, 以保证梁体质量。
在混凝土浇筑完成后, 应在初凝后尽快保养, 采用麻袋或其它物品覆盖混凝土表面, 洒水养护, 混凝土洒水养护的时间为10天, 每次洒水以保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。
用于控制拆模, 落架的混凝土强度试压块放置在箱梁室内, 与之同条件进行养生。
在养护期内, 严禁利用桥面作为施工场地或堆放原材料。
(9) 箱梁预应力施加
张拉控制采用”双控法”, 整个箱梁浇筑完毕, 待砼强度达到设计强度的90%以上, 同时养护15天后, 经监理认可, 两端分批张拉预应力钢绞线。张拉顺序严格按设计预应力钢束布置图, 同排的钢绞束同时张拉, 张拉时两端同时进行。每束钢束张拉程序为: 0→10%δcon→100%δcon( 持荷5分钟)→回油锚固。
初张拉时预应力钢绞束张拉端先对千斤顶主缸充油, 使钢绞束略为拉紧, 同时调整锚圈及千斤顶位置, 使孔道、 锚具和千斤顶三者之轴线互相吻合, 注意使每股钢绞线受力均匀, 当钢绞束达初应力10%δcon时两端作伸长量标记, 并借以观察有无滑丝情况发生。张拉采用逐级加压的方法进行, 当张拉达到设计控制应力(100%δcon)时, 继续供油维持张拉力不变, 持荷5分钟, 同时在两端分别测量实际伸长量, 比较是否与计算值相符。计算伸长量和实测伸长量误差应在±6%以内, 当实测值与计算值不符合要求时, 应及时查明原因, 上报监理, 调整计算伸长量再进行张拉。
张拉过程中如有滑丝、 断丝、 伸长量不够的情况发生, 则需分析原因并处理后重新张拉。
在张拉过程中发生滑丝现象, 可能由于以下原因:
(a)可能在张拉时锚具锥孔与夹片之间有杂物。
(b)钢绞线上有油污、 锚垫板喇叭口内有混凝土和其它杂物。
(c)锚固效率系数小于规范要求值。
(d)钢绞线可能有负公差及受力性能不符合设计要求。
(e)初应力小, 可能钢束中钢绞线受力不均, 引起钢绞线收缩变形。
(f)切割锚头钢绞线时留得太短, , 或未采取降温措施。
(g)长束张拉, 伸长量大, 油顶行程小, 多次张拉锚固, 引起钢束变形。
(h)塞片、 锚具的硬度不够。
张拉过程中断丝现象一般有以下原因:
(a)钢束在孔道内部弯曲, 张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力。
(b)钢绞线本身质量有问题。
(c)油顶未经标定, 张拉力不准确。
钢束张拉如发现伸长量不足或过大, 也应及时分析原因, 一般是管道布置不准, 增大孔道摩阻, 应力损失大, 有时也有可能设计计算使用的钢绞线的弹模值与实际使用的弹模值不相同。
总之, 在张拉过程中如发现滑丝、 断丝、 伸长量不够等情况后要及时查明原因, 报告监理采取相应的措施后方可进行下一步施工。
锚具外 (锚具外留3～5cm) 多余的钢绞线采用砂轮切割机切除, 绝对不准电、 气焊焊烧割。
全部预应力钢筋张拉完成后24小时内进行孔道压浆, 孔道压浆顺序是先下后上一次压完, 孔道压浆后, 应立即将梁端水泥浆冲洗干净, 同时清除支承垫板、 锚具及端面砼的污物, 并将端面凿毛, 设置端部钢筋网, 立模浇注砼封端完成。
(10)支架卸落
当梁体混凝土强度达到设计强度90%以上且张拉压浆完毕, 并得到监理指示后, 方可进行支架卸落。卸架顺序: 台、 墩处→1/4跨径处→跨中, 各次卸落之间应有一定的时间间歇, 间歇时须将松动的木楔打紧, 使梁体落实。卸架时特别要注意施工作业的安全。
3.人员机构组织及设备配备
(1)施工人员组织安排
( a) 工区管理组织:
工区主任: ×××
技术负责: ×××
现场技术管理: ×××
安全管理: ×××
设备调度管理: ×××
施工配合: ×××
文明施工: ×××
材料管理: ×××
后勤保障: ×××
工程试验: ×××
施工测量: ×××
资料员: ×××
(b)现场施工人员安排
施工负责: ×××
现场施工员: ×××
现场试验员: ×××
现场安全员: ×××
电工: ×××
钢筋制作安装: 钢筋加工制作: 6名
钢筋安装: 12名
模板制作安装: 模板工: 6名
架子工: 10名
小工: 6名
预应力施工: 操作手: 4名
记录员: 2名
监督员: 2名
指挥员: 1名
混凝土浇注: 振捣工6名
监督员: 2名
小工: 15名
砼搅拌: 操作手: 4名
小工: 8名
专职养护工: 1名
(3)设备安排配置
拌和站: 2站
砼输送泵车: 1辆
砼运输车: 4辆
插入式振捣棒: 8台
平板振捣器: 3台
附着式振捣器: 16台
闪光对焊机: 1台
直流电焊机: 3台
钢筋弯曲机: 2台
钢筋切割机: 2台
吊机: 2台
备用发电机: 3台
千斤顶: 5台
卷扬机: 3台
水泵: 3台
(4)现场值班安排
a)×××、 ×××
b)×××、 ×××
c)×××、 ×××
d)×××、 ×××
e)×××、 ×××
4、 工艺流程
工艺流程具体见附图4《现浇箱梁工艺流程图》
5、 安全预防
安全预防及措施具体见《脚手架搭设方案》