连续梁合拢段施工方案.docx

新建铁路沪昆客运专线江西段HKJX-3标
鹰潭信江特大桥跨白塔河48m+4×80m+48m连续梁

合拢段施工方案

编制：
复核：
审批：

中交股份沪昆客专HCJX-3标项目经理部二分部
二0一一年八月

目录
一、编制依据 - 1 -
二、工程概况 - 1 -
三、合拢段总体施工方案 - 3 -
3.1合拢顺序 - 3 -
3.2合拢吊架使用设计情况 - 4 -
3.4平衡配重设置 - 5 -
3.5合拢时间 - 5 -
3.6合拢段混凝土 - 5 -
3.7预应力 - 5 -
3.8线型监控 - 5 -
四、合拢段施工步骤及要点 - 5 -
4.1次中跨、中跨合拢段的施工方案 - 5 -
4.2边跨合拢段的施工方案 - 6 -
4.3绑孔钢筋、安装预应力管道 - 7 -
4.4合拢口刚性锁定及预应力临时锁定 - 7 -
4.5合拢段平衡配重的设计和施工 - 13 -
4.6拆除墩顶临时固结 - 13 -
五、预应力施工 - 14 -
5.1孔道施工 - 14 -
5.2预应力张拉 - 14 -
5.3孔道压浆 - 14 -
六、合拢段混凝土灌注 - 15 -
6.1混凝土配合比设计的基本要求 - 15 -
6.2混凝土的灌注 - 15 -
6.3混凝土的养护 - 15 -
七、其它工作及应急措施 - 15 -
7.1合拢前准备工作 - 15 -
7.2应急措施 - 16 -

鹰潭信江特大桥跨白塔河48m+4×80m+48m连续梁
合拢段施工方案
1．杭长铁路客运专线公司编制的《新建铁路杭州至长沙客运专线指导性施工组织设计》；
2．新建铁路杭州至长沙铁路客运专线杭长客专施图桥参17（48+4*80+48m时速350km/h无砟轨道连续梁悬灌施工）、（直线）；
3．《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；
4．《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10752-2010；
5．《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；
6．《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》TB10424-2010；
7．新建铁路沪昆客运专线杭长段有关设计文件、技术交底、协议、纪要及公文。
8．国家、铁道部现行的施工技术规范、规程、验标等各项技术标准和有关的法律、法规，国家强制性条文规定。
9．单位拥有的科技工法成果和现有的企业管理水平，劳力、设备、技术能力以及长期从事铁路建设所积累的丰富的施工经验。
10．现场调查所获得的有关资料。
鹰潭信江特大桥跨白塔河连续梁长为417.5米，桥跨布置为(48+4×80+48)m，主梁为单箱单室箱梁，变高度、变截面结构，全桥共有边跨合拢段2个（鹰潭信江特大桥466#～467#墩和471#～472#墩边跨合拢段）、次中跨合拢段2个（客专467#～468#墩合拢段、470#～471#墩合拢段），中跨合拢段2个（客专468#～469#墩合拢段、469#～470#墩合拢段），合拢段长度均为2m，合拢段梁高均为3.878米，底板厚度为0.435米，腹板厚度为0.48米，顶板厚度为0.35米，混凝土标号为C55，其中边跨合拢段混凝土为22.56m³，重量为59.7t；中跨、次中跨合拢段混凝土为37.22m³，重量为98.6t。中跨及边跨合拢段断面图如下：

图一、边跨合拢段施工断面图

图二、次中跨合拢段施工断面图

图三、中跨合拢段施工断面图
3.1合拢顺序
按照设计图纸要求的顺序：先合拢次中跨H2、再合拢后边跨H1，最后合拢中跨H3。即先合拢467#～468#、470#～471#墩次中跨合拢段，再合拢466#～467#、471#～472#墩边跨合拢段，最后合拢468#～469#、469#～470#墩中跨合拢段。
具体合拢顺序和体系转换见下图四：

图四、中跨合拢段施工断面图
3.2合拢吊架使用设计情况
次中跨合拢段吊架：次中跨合拢段利用468#、470#墩T构中跨挂篮吊架施工，施工时可将467#、471墩T构挂篮进行拆除，但是其组件仍放置于梁端位置，保证合拢段两端的受力形式一致。
边跨合拢段吊架：边跨合拢段吊架不利用已有挂篮，合拢段支架利用467#、471#挂篮部分桁架，即将边跨现浇段满堂架前端拆除1m，利用边跨现浇段和10#块底板预留吊带孔及挂篮底板纵梁提供底模平台，利用边跨现浇段和10#段顶板和翼缘板预留吊带孔及挂篮内外滑梁提供腹板和顶板支撑平台，拆除挂篮主桁架。
中跨合拢段吊架：拆除470#“T构”两端挂篮，中跨合拢段利用469#墩T构挂篮吊架施工。
3.3合拢锁定
合拢段均采用内置劲性骨架（I45b）锁定。合拢段锁定要求既拉又压采用刚性支撑，并设置预应力临时张拉纵向锁定。
3.4平衡配重设置
在箱梁内部修建水池进行“T”构两端的平衡配重。
（1）挂篮拆除时一端超过8吨，则在梁另一端进行平衡配重（本连续梁单侧一套挂篮重40吨）。
（2）次中跨合拢前对468#、470#“T构”两端进行配重，浇筑次中跨合拢段时边浇注边卸浇注端配重。中跨合拢利用469#挂篮两端对称同时浇注，在相应位置设置配重。
（3）两边跨合拢前467#、471#进行压重，浇筑边跨合拢段时进行边浇边卸配重。
3.5合拢时间
选择在日照温差较小的阴天或温度变化幅度较平稳的时间段进行，合拢温度控制在当天最低温度，本段连续梁合拢时间预计在10月初，根据当地气候特点。选择在凌晨2:00点钟后进行合拢混凝土浇筑。
合拢段合拢前梁段偏差必须满足设计或规范的要求：轴线偏差小于15mm；两端顶面高差小于15mm。
3.6合拢段混凝土
采用补偿收缩混凝土，标号为C55。
3.7预应力
预应力钢绞线采用先穿束后浇筑混凝土。
3.8线型监控
在最早完成施工的T构进行悬臂端测点标高48小时连续观测，每2~3小时观测一次，记录悬臂端标高随时间的变化曲线。合拢段压重必要时根据标高调整压重重量，详见《鹰潭信江特大桥跨白塔河连续梁线型监控施工方案》。
4.1次中跨、中跨合拢段的施工方案
次中跨合拢段采用468#墩T构小里程挂篮和470#墩T构大里程挂篮作为吊架，在所有准备工作完成后，先将467#墩T构、471#墩T构挂篮后退一个梁段，为468#、470#合拢段挂篮前移提供空间。468#、470#挂篮前移至10段梁段相应位置（在浇筑468#墩及470#墩10#段梁段时应预留底模系、侧模、顶模系吊杆的预留孔）。施工示意图如下

图五、次中跨合拢段施工示意图
4.2边跨合拢段的施工方案
两边跨合拢段底模系利用挂篮横梁和导梁及底模、侧模体系在合拢两端形成施工平台。首先在11号直线现浇梁段和10#梁段端头适当位置处预留吊杆孔，采用挂篮走行系统前移就位后进行吊杆穿孔锁定，支架固定完毕后拆除467#、471#悬臂端挂篮，同时在467#、471#“T构”两端施以配重，配重重量为边跨合拢段施工重量的一半。
在对11#现浇直线段横向和竖向预应力张拉完成后，对现浇段支架靠近合拢段端头拆除1m长区域用作合拢段底模支架吊装空间。在挂篮前移至前下横梁就位至现浇段11#段预留吊带孔位置后，利用吊车或倒链在现浇段拼装底模系。利用10#、11#梁段的底板。顶板。翼缘板吊杆孔，使用挂篮精轧螺纹钢筋及螺旋千斤顶将底横梁、翼缘板及顶板导梁锁定。
边跨合拢段支架示意图如下：

图六、边跨合拢段支架示意图
4.3绑孔钢筋、安装预应力管道
合拢段的钢筋分为梁段钢筋和横隔板钢筋。当钢筋和预应力管道在空间上发生干扰时，可适当移动普通钢筋的位置，以保证钢束管道位置的准确。施工中如发生钢筋空间位置冲突，可适当调整其布置，但应确保钢筋的净保护层厚度。
波纹管布置按以下步骤进行：按设计图纸要求在箱梁肋上准确布置波纹管的定位筋，纵向间距直线部分为0.5m，曲线部分定位筋间距为0.3m，横向位置按设计图纸上的座标定位。还要检查波纹管搭接部位是否产生破损或变形，若发现一定要在浇筑混凝土之前补好。在与锚垫板接头处，一定要用胶带或其它东西堵塞好以防水泥浆渗进锚孔内。
合拢段预埋件、管道数量较多，为确保预应力钢束管道密封，应注意混凝土密实度、管道的保护层厚度及管道间的净距，对波纹管搭接处应采用有效措施进密封处理。安装完毕后严格检查位置，对预埋管道的接口严格处理，防止漏浆堵塞。
4.4合拢口刚性锁定及预应力临时锁定
合拢口锁定是为了保证合拢段在灌注新混凝土达到足够强度前的期间内合拢口不因为梁体由于温度变化产生膨胀或收缩变形而使合拢段混凝土在凝固过程中受到影响而破坏，即保证合拢口长度的稳定性。合拢口锁定劲性骨架为内置式，合拢段劲性骨架采取焊接连接的办法与悬臂两端固接。在施工悬臂梁段10#段（边跨现浇11＃段）时准确预埋骨架连接钢板，预埋时应并充分估计正常的施工误差及悬臂梁的挠度变化情况，使两侧相对应骨架的轴线尽量保持在一条水平直线上。
内置式劲性骨架下料按照设计提供的尺寸进行，下料并加工好后预先把其搬运至合拢口位置。锁定分为安装和锁定两个步骤进行：
（1）设置在底板和腹板衔接处的内置式骨架在底板钢筋及纵向预应力管道安装完毕后进行。采用塔吊吊放就位，先对一端进行焊接固接，左右两侧接头错开作业，另一端预先把位置调整好，并临时定位托住，暂不进行焊接固结。对顶板和腹板衔接处的劲型骨架先对一端进行焊接固结，再调整安放腹板钢筋和竖向预应力孔道。腹板内外膜待劲型骨架锁定完成后再进行封闭加固。
（2）待顶板普通钢筋，竖向、横向预应力钢筋、钢束安装完毕后，两端悬臂配重设置完成和悬灌梁标高调整到位并经过检查合格以后，选择合适的温度（恒温时）时间段进行劲性骨架焊接锁定。锁定焊接安排8个熟练的焊工，每2人负责一个连接端头内外两侧同时进行焊接固接，4个连接锁定部位要求同时进行施焊，并控制在2个小时内完成焊接锁定。锁定焊接操作时需在旁边准备冷水进行浇水强制降温的措施，以防由于施焊时梁体及骨架局部的温度升温过大而产生膨胀使梁体上挠。锁定完毕后需仔细检查焊缝质量是否满足要求，再对两端头的悬臂梁标高进行复测检查是否正确。
刚性骨架支撑示意图如下：

图七、刚性骨架支撑示意图
（3）刚性合拢骨架焊接前三天进行每天气温观测，按三天的最低气温的平均值进行焊接锁定。锁定并检查无误后进行混凝土浇筑。
（4）次中跨合拢纵向临时张拉预应力2H、2B2；边跨合拢临时张拉预应力2T14、2SB1；中跨合拢纵向临时张拉预应力2H’、2B2；临时张拉应力均控制在400Mpa，其中T14采用一端张拉（张拉靠中心侧），H采用单端交错张拉，每端张拉束数一半，其余均采用两端同时张拉，临时张拉束在混凝土浇筑完后达到设计强度后需进行补张拉至设计应力支。具体临时张拉预应力束见下图：

图八、预应力束布置断面图
4.6连续梁合拢段受力分析
（1）.合拢段锁定计算假设：
①保持合拢段长度不变，锁定骨架支撑力能够抵消梁体温度变形引起的支座或模板体系产生的摩擦阻力即可。
②边跨合拢时边跨模板与砼的摩擦系数取0.15，中跨合拢时活动支座摩擦系数取0.05。
③由于合拢期短, 不计混凝土的徐变。
（2）合拢力学原理分析和计算过程
①合拢段锁定计算模型
保持合拢段长度不变，劲性骨架支撑力能够抵抗由于温度变化梁体产生的温度内力。由于合拢期很短，混凝土收缩徐变影响很小，因此认为梁体由于温度变化引起的伸长量与梁体在劲性骨架的作用下产生的应变的绝对值相等。

温度应力计算图示
为简化计算，将温度变化产生的轴向力按线膨胀计算，箱梁分段按平均断面计。
假设两墩身无位移，则依变形协调原理:

设梁体升温时产生的自由伸长量为,得
（1）
②悬臂梁各个梁段的截面特性如下表：

由上表知

带入（1）可知N=32958KN
③受力分析：
对于劲性骨架受力，要保证合拢段长度不变，即不在温升应力下产生变形位移，劲性骨架两端与悬臂梁是固结的，当劲性骨架要提供32958KN的顶压力的时候（可转化为轴向力模型）：

可见，在主墩临时固结，边墩活动受限的情况下，两端悬臂的悬浇梁和边跨现浇段的相对距离完全固定，那么劲性骨架的内力已远远超出它所能承受的范围。因此在边跨合拢口锁住之后，应立即释放一侧梁端的滑动支座的限位装置，解除部分约束，使合拢后的结构为下所示的静定体系：

当升温△t时，
式中，N为合拢口刚性支撑所收到的压力，f为支座摩阻系数，根据实际可取为0.05，Q为支座上梁体的重量，Ny为预应力束的张拉力。
当降温△t时，
由以上分析可见，合拢口刚性支撑位升温时控制。在合拢口施工设计时，依据实际情况，测得混凝土灌注时及混凝土达到足够强度时的温差△t，由此计算出梁降温时产生的温度内力，若其小于，则可不设或少设临时预应力束；若其大于，依抗裂安全要求可求得所需预应力值，即：
令N=Ny-Q×f=0
Ny=Q×f
考虑安全系数K Ny=K×Q×f
则N=Ny-Q×f=（K-1)Q×f
相应的，升温时的轴向力为N=Q×f+Ny=（K+1)Q×f
取K=1.2，则N=2.2Q×f。据此选定刚性支撑断面或验算劲性骨架。
边跨合拢
边跨合拢时Q为边跨现浇段重量：2982.7KN，此时的摩擦系数f为混凝土与模板之间的摩擦力，摩擦系数为0.15。
f×Q=0.15×2982.7=447.4KN，则N=2.2×447.4=984.3KN
Ny=1.2×447.4=536.9KN
次中跨和中跨合拢
经分析，中跨合拢时具有最重的支座荷载，Q为一个“T”构重和边跨现浇段边跨合拢段重量之和：33768.8KN，此时主墩的墩梁临时固结已经解除，边跨现浇段的支架也已经拆除，摩擦系数f为滑动支座的摩擦系数0.05。
f×Q=33768.8×0.05=1688.4KN 则N=2.2×1688.4=3714.6KN
Ny=1.2×1688.4=2026.1KN
综上所述，劲性骨架所能承受的压力不低于3714.6KN，边跨的临时束每束的张拉力不低于134.2KN,中跨的临时束每束的张拉力不低于506.6KN，根据设计图纸的要求，每次合拢前临时张拉束应力均不得小于400Mpa，共四束，张拉力平均每束约为800KN，远远大于所需求的满足实际施工荷载要求。
（3）合拢锁定的验算：
为简化计算，劲性骨架看做是两端轴向受压杆件，杆件两端与预埋在梁体里面的钢板焊接，因此受力杆件模型为两段固结的轴心受压杆件：
压杆长细比：：
根据查表线性内插可知其中心受压直杆的稳定系数为φ=0.952，则单个杆件所能承受的力为[N]=φ×[σ]×A=0.952×215×106×111×10-4×10-3=2271.9KN。
每个合拢段共设置了4根工字钢，则劲性骨架所能承受的压力位2271.9×4=9087.8KN>3714.6KN，安全贮备为2.45，满足安全要求。
4.5合拢段平衡配重的设计和施工
在合拢段施工时，在安装完成合拢前每个T构两悬臂端应加载对称平衡，而且在合拢段施工过程中保持两端悬臂端受力基本不变，尽可能保持悬臂端的平衡稳定，以防合拢过程中悬臂箱梁变位，从而引起合拢段混凝土在终凝之前发生明显的体积改变而遭到影响甚至破坏，同时也保证了大桥的成桥线形。
合拢前悬臂受力以力距为主，故平衡设计遵循对墩中心力距平衡的原则。根据现场条件，采用在悬臂端加载沙袋或砌筑水池蓄水进行配重，配重重量效应相当于合拢段所浇注混凝土重量的效应，并在混凝土灌注过程中同步加载、卸载调整。具体配重区域可见合拢施工顺序图。
4.6拆除墩顶临时固结
在次中跨合拢段混凝土浇筑后（强度达到50%）需将467#、468#墩顶临时固结拆除，将临时支座混凝土进行人工凿除。在中跨合拢段混凝土浇筑后（强度达到50%）需将469#墩顶临时固结拆除，将临时支座混凝土进行人工凿除。在所有临时固结拆除后，需对梁底混凝土进行环氧树脂修复。
5.1孔道施工
合拢段施工时两端均封闭，不能再采用在管道内加内衬PVC管的方法来防止漏浆堵管，为了确保孔道畅通无阻，采取以下措施：⑴在合拢前先把钢绞线穿进孔道内；⑵加强对每根管道两端头的连接密封操作及检查，增加定位架排数加强孔道定位。
5.2预应力张拉
合拢段预应力施加顺序为：纵向束-顶板横向束-竖向粗钢筋；纵向预应力钢束按照合拢束张拉顺序表进行张拉，张拉分为三次，第一次预应力张拉在次中跨合拢段混凝土强度及弹性模量达到设计要求时进行，张拉完后及时压浆。第二次预应力张拉在两个边跨合拢段强度及弹性模量都达到设计要求时进行,张拉完后及时压浆。第三次预应力张拉在全桥合拢后进行，张拉完成剩余全部预应力束。
（1）次中跨合拢完成：张拉并锚固纵向预应力束2W1、1W2、2B5、2B6、2B8、2B9、2B10、2H和2B2（临时束补张拉）及对应横向、竖向预应力筋，张拉完成后及时进行管道压浆。
（2）边跨合拢完成：
张拉并锚固纵向预应力束2SW1、2SW2、2SB1（靠中心测）、2SB2、4SB3、2SB4、2ST14和2SB1（临时束补张拉）及对应横向、竖向预应力筋，张拉完成后及时进行管道压浆。
（3）中跨合拢完成： 待混凝土强度达到100%且养护不小于10天时张拉剩余全部预应力束，完成全部压浆作业。
张拉要求对称同步进行，具体的操作规程及方法同连续刚构预应力张拉施工组织的要求。在张拉正弯矩筋（底板束）过程中，需要有专人观察记录齿板后端梁断面的变化情况，检查是否出现裂纹。
纵向预应力束张拉前需将相应临时支墩拆除，防止因张拉造成固定处混凝土破坏。
5.3孔道压浆
孔道压浆采用的水泥浆强度不应低于设计要求，压浆前应对孔道进行压水清洗干净，并对压浆设备进行全面的检查维修保养，确保压浆作业的连续性。压浆作业先用真空泵对管道进行抽成真空状态,具体操作同主桥悬臂施工真空压浆工艺一样,应从低处往高处压进，并缓慢、均匀地进行，水泥浆在使用前及压注过程中需经常地搅动，以防水泥浆析出沉淀而导致堵管。每束孔道的出浆口应确保冒出浓浆后方可封堵，并在封堵后进行加压。
割束和封锚: 压浆完毕后先将钢束用砂轮机锯割，任何预应力钢筋均不能用电弧烧割，其周围冲洗干净并凿毛,然后设置钢筋网和浇筑封锚混凝土,封锚混凝土标号采用无收缩C55混凝土，现浇段端头封锚混凝土必须严格控制梁体长度，以保证伸缩缝梁体间隙要求。
6.1混凝土配合比设计的基本要求
（1）、合拢段混凝土标号采用C55；
（2）、要求并具有早强、微膨胀的效果，配合比中掺入膨胀剂8%；
（3）、混凝土坍落度控制在18～２0cm左右，要求拌合物和易性良好，易于泵送。
6.2混凝土的灌注
合拢段混凝土灌注宜选择在一天中气温相对较低时(选择在凌晨2:00以后)，尽量保证新浇的混凝土处于温度缓慢上升的环境中，在受压状态下大到终凝，以防混凝土开裂。
混凝土的灌注采用泵车输送，施工动作应迅速地进行，尽量保证在3小时内完成。在混凝土灌注过程中应均匀、对称地布料，指定专人对配重进行等效卸载，保证T构的平衡及合拢口的稳定。卸载重量需根据入模混凝土重量效应平衡、同步地进行，并安排观测人员采用水平仪器在灌注整个过程中对悬臂梁的标高随时进行测量、分析，指导配重的调整。
混凝土在灌注前先应对各种设备及机具进行认真的检查和保养，确保混凝土灌注的连续性。混凝土捣固采用插入式振捣器，混凝土的振捣需认真、仔细，以防出现漏捣的现象。
6.3混凝土的养护
合拢段混凝土灌注完毕后应及时进行抹面处理，并用麻袋或草被覆盖洒水养护，当在施加预应力前的时间段内日照温差过大时，悬臂梁需进行覆盖洒水调温，以减少日照温差引起悬臂端变位对合拢段混凝土产生影响。
7.1合拢前准备工作
主要是合拢前的观测及测量工作。要求技术人员在悬臂梁段施工完毕后，合拢段浇注前的连续三天时间内, 准备温度计并派人每间隔4小时实测现场温度（包含箱梁内、外温度以及梁头混凝土的温度）并做好详细记录,以供按设计要求选择最佳合拢温度,进行锁定(焊死所有劲性骨架),以便同时浇注合拢段混凝土.在合拢之前应进行悬臂梁段的相对的中线偏移量、标高在此期间(早中晚)的变化情况，合拢口长度（里程）变化情况的观测和测量记录。掌握合拢期间的温度变化及梁体变形变位变化情况的规律性，针对具体实际情况做相应的改变调整。
7.2应急措施
为了保证合拢段混凝土灌注时不出现中断现象，在保证水、电、机供给、运转及特殊气象变化情况方面而做相应的准备工作。混凝土输送采取车泵泵送，同时备用一台，另外准备运输车及吊斗作临时备用；合拢段上方设置棚架并准备遮雨棚布，以防在灌注混凝土过程中出现雨天现象。同时在灌注混凝土前安排相关人员对各种设备、机具进行检修及灌注过程中进行值班待命。