大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法

大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》是中鐵十八局集團第五工程有限公司中鐵建電氣化局集團有限公司完成的建築類施工工法,完成人是程志強、代敬輝、李宇航、鄭宏銀、高強。適用於在施工中具有通航要求的大跨度、跨河桁架式斜拉橋;施工用地面積較小的山區公路、市政、鐵路桁架式斜拉橋樑等。

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》主要的工法特點是懸臂掛籃是長掛籃,長達18米,主梁使用貝雷梁拼裝而成;斜拉桁架橋採用與斜拉橋掛籃類似的前支點掛籃,用斜吊桿作為主要傳力結構;在掛籃上澆築下弦桿,在澆築完成的下弦桿上搭設支架、支立模板來完成腹桿、上弦桿的澆築。

2011年9月,《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

  • 中文名:大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
  • 工法編號:GJEJGF256-2010
  • 完成單位:中鐵十八局集團第五工程有限公司、中鐵建電氣化局集團有限公司
  • 主要完成人:程志強、代敬輝、李宇航、鄭宏銀、高強
  • 套用實例:宜昌市夷陵區小溪塔大橋
  • 主要榮譽:國家二級工法(2009-2010年度)
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,經濟效益,環境效益,節能效益,社會效益,套用實例,榮譽表彰,

形成原因

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的形成原因是:
斜拉桁架體系橋樑是自1989年後發展起來的一種新的橋樑形式,屬於高次超靜定結構,與傳統的混凝土斜拉橋相比具有與工體積小、自重輕的明顯優勢。中鐵十八局集團第五工程有限公司在宜昌市夷陵區長江市場主跨為173米小溪塔大橋施工中,由於業主要求保證橋下水路正常通行,針對這種實際情況,首次設計開發並運用不同於以往普通掛籃的特殊掛籃(底板下主梁以貝雷片拼裝18米超長掛籃)施工斜拉橋,採用懸臂澆築施工,並對施工過程結構的穩定性進行了有效控制,順利地完成了主橋的施工任務。斜拉桁架橋結構形式見圖1。
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖1 斜拉桁架橋結構形式

工法特點

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的工法特點是:
1.懸臂掛籃是長掛籃,長達18米,而一般的連續梁段只有2~5米,主梁使用貝雷梁拼裝而成。
2.斜拉桁架橋採用與斜拉橋掛籃類似的前支點掛籃,用斜吊桿作為主要傳力結構。
3.在掛籃上澆築下弦桿,在澆築完成的下弦桿上搭設支架、支立模板來完成腹桿、上弦桿的澆築。
4.斜拉桁架橋的掛籃前移需要纜索吊來完成。

操作原理

適用範圍

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》適用於在施工中具有通航要求的大跨度、跨河桁架式斜拉橋;施工用地面積較小的山區公路、市政、鐵路桁架式斜拉橋樑等。
《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》對施工季節沒有特殊要求,對施工環境進行了很好的保護,當採用大跨度,又要保證橋下通航的要求,支架法施工有困難時,可以很好的採用該工法施工。

工藝原理

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的工藝原理是:
1.工藝原理
為保證大橋下水運的正常通航,故採用懸臂掛藍施工的工藝,掛籃的設計、製作及安全操作施工是該工藝的關鍵技術。掛籃是實施懸澆施工的主要設備,懸臂掛在已完成懸澆施工的懸臂桁架上,用於進行下一節段的施工,如此循環直到桁架澆築完畢。
掛籃組成(圖2、3):斜上橫樑、斜吊桿、前下橫樑、後下橫樑、後上橫樑、後吊桿、主梁(貝雷片)及限位器。
2.斜拉工作平台受力計算
荷載計算:按最大的混凝土方量計算,即施工下弦桿X2時(單側重量),混凝土:47.8立方米,合119.6噸(47.8x2.5);主梁(貝雷架):24片,合7.2噸(0.3x6x4);方木:45根,合3.645噸(0.9x45x0.152x4);另加施工人員、一半橫聯及模板的重量,按150噸計算。
2.1後下橫樑計算:
1.4片貝雷片按後下橫樑X2布置圖布置,計算簡圖為圖4。彎距圖與剪力圖分別為圖5、圖6。
2.4片貝雷片按後下橫樑X3-X7布置圖布置,計算簡圖為圖7。彎距圖與剪力圖分別為圖8、圖9。
=12.75x104/170x106=750立方厘米;
[40b的
=932.2平方厘米,為提高安全係數,取2根[40b;
=75噸,τ =37.5/83.05=45兆帕<[τ]=100兆帕。
3.後下橫樑吊桿的計算
每側後下橫樑ф32精軋螺紋鋼吊桿共3根,則每根吊桿承重25噸,而每根吊桿的極限拉力為64.3噸,故拉力安全係數K=25/64.3=0.39<[K]=0.8,滿足要求。
2.2貝雷架主梁計算:
設定一道前下橫樑,貝雷架受力布置與計算簡圖為圖10。
在該荷載下,彎距圖和剪力圖為圖11、圖12。
按4片貝雷架布置,則每片貝雷架的最大彎矩和剪力分別為:
=291.26/4=72.815噸・米=728.15千牛・米<[M]=788.2千牛・米
=88.06/4=22.02噸=220.2千牛<[Q]=245.2千牛
=5q
/384EI=5x14.56x104x13.64/(4x384x250497.2x10-8x2x1011)=32毫米<13.6/400=34毫米,滿足要求。
實際施工過程中,先澆築下弦桿混凝土,最大方量重為GX2=57噸,故實際澆築貝雷片最大撓度為12毫米。
2.3前下橫樑的計算:
1.斜拉吊桿的計算:
前下橫樑所受的最大拉力為∶
=104.37噸,斜吊桿採用4根ф32精軋螺紋鋼;ф32精軋螺紋鋼的極限拉力為64.3噸,而實際每根受力為26.09噸,則拉力安全係數為K=26.09/64.3=0.41<[K]=0.8滿足要求。
2.前下橫樑的布置與受力簡圖為圖13。
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖13 計算簡圖
彎距圖與剪力圖為圖14、圖15。
=25.5噸・米;
=37.5噸。
布置兩根工字鋼,則每根
=12.75噸・米;
=18.75噸,
則W=12.75x104/(170x106)=0.075x
立方米=750立方厘米,取I40b,
=1140立方厘米。
=Qs/Izb=18.75x104/(33.6x
x12.5x
)=44.6兆帕<[τ]=100兆帕;滿足要求。
3.前下橫樑軸計算
取用45號鋼,受力簡圖為圖16。
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖16 計算簡圖
=PL/4=52.19x104x0.2/4=2.6x104牛・米
σ=
/W<[σ]=360兆帕;
W>2.6x104/(360x106)=7.2x
立方米;
π
/32>7.2x
立方米;d>9.02厘米;為安全起見,選d=13毫米(45號鋼)。
=16Q/(3π
)=16x26.09x104/(3x3.14x0.132)=26.2兆帕小於[τ]=125兆帕;滿足要求。

施工工藝

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的主要工藝流程見圖17、圖18。
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖17 工藝流程圖
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖18 主要工藝流程示意圖
一、精確安裝懸掛式移動掛藍
掛籃及中橫樑底模拼裝成整體後利用纜索吊吊裝到預定位置,首先利用後吊桿固定掛籃主梁後端,斜上橫樑固定於上節點位置,利用斜拉桿與前下橫樑連線固定掛藍主梁前端,然後根據監控單位提供的立模標高和中線對掛籃和中橫樑底模標高、中線進行精確定位,掛籃主梁的標高利用斜拉桿和後吊桿進行調節,並固定牢固完成掛藍的安裝定位(圖19、圖20)。
二、下弦桿、中橫樑、下節點施工
在已精確定位固定好的掛籃工作平台上,根據設計圖紙和規範要求施工下弦桿,下弦桿採用木模、鋼管支架與主梁配合,利用纜索吊機運輸混凝土並澆築。澆筑前在下弦桿前端底部預埋4根40工字鋼外露混凝土面40厘米作為下一節段施工掛籃的後限位器。在綁紮下弦桿鋼筋的同時安裝該節段拉腹桿預應力鋼絞線及壓漿管道。下弦桿混凝土澆築完畢後混凝土強度達到設計強度的85%後,澆築該節段下節點混凝土。澆筑前對下節點混凝土與下弦桿混凝土接觸面進行鑿毛處理,保證混凝土的銜接(圖21、圖22)。
三、拉腹桿的施工
待下弦桿及下節點混凝土強度達到85%後,在已澆築的下弦桿混凝土上搭設碗口支架立模澆築拉腹桿混凝土。腹桿混凝土採用定製鋼模板施工,由於腹桿長度較長(最長14米)故分兩段澆築,在腹桿模板頂面側模開窗,用於澆築混凝土並對混凝土振搗密實。由於腹桿是扇形斜面布置,故支架必須搭設牢固以免產生下沉變形。腹桿頂面與上一節段混凝土的上節點連線處模板設定成導斗形式,可使混凝土澆築更為密實。拆模後將多餘混凝土鑿除並修面,在澆築腹桿混凝土最後一斗時使用微膨混凝土,防止連線處出現裂縫(見圖23、圖24)。
四、腹桿、上節點的施工
待拉腹桿混凝土達到設計強度85%以上,築壓完成拉腹桿預應力鋼束的張拉和壓漿後,就可以立模澆腹桿混凝土,採用碗扣支架支立模板,綁紮鋼筋,完成混凝土澆築。在澆築壓腹桿前,壓腹桿的支架與相鄰已澆築拉腹桿用鋼管連線固定,加強壓腹桿支架模板穩定性。壓腹桿澆築後待混凝土強度達到設計強度85%以上時立模澆築上節點,在澆築上節點時要橫向預埋一根40型工字鋼,使兩端露出混凝土20厘米,用於澆築該節段上弦桿的立模牛腿(圖25、圖26)。
五、上弦桿的施工
將兩根12米長的40型工字鋼焊接於相鄰兩個上節點預埋工字鋼上,12米工字鋼間距40厘米焊接肋板使2個工字鋼連線成整體加強剛度,減小工字鋼下撓,在兩根工字鋼上鋪設15x15方木,間距為30厘米,在方木上鋪設竹膠板作為下弦桿底模,按照規範要求綁紮鋼筋,連線前一節段上弦桿波紋管。波紋管連線要牢固,不能出現漏漿現象,並安裝該節段預應力張拉錨具。經監理檢驗合格後澆築上弦桿混凝土。待上弦桿混凝土強度達到設計強度85%後張拉該節段上弦桿預應力鋼束,同一根上弦桿兩根鋼束應同時對稱張拉,以免將上弦桿拉偏失穩,隨上弦桿不斷延長此項尤為重要(圖27、圖28)。
六、掛籃前移
上弦桿張拉壓漿完成後拆除所有支架,將掛籃上多餘方木一同吊運到橋下以減輕掛籃自重;先將掛籃用精軋螺紋鋼錨固於以澆築梁段,並與混凝土底板脫離,然後拆除斜拉吊桿和後吊桿,使用纜索吊機將斜上橫樑及斜拉吊桿調運到下一個上節點處安放到位,最後利用4個纜索吊鉤同時起吊將掛籃前移到下一個即將施工的節段處。前移到位後,先將後下橫樑連線後吊桿錨固到位,鬆脫後邊兩個吊鉤,利用鬆脫的兩個吊鉤連線斜拉吊桿和前下橫樑,連線完成後鬆脫所有吊鉤,初步固定掛籃,完成掛籃的前移。利用斜拉桿和後吊桿對掛藍的立模標高和中線進行精確定位,開始下一節段的混凝土懸澆工作,如此循環,直至完成整橋施工(圖29、圖30)。
七、合攏段
合攏段的施工順序按先邊跨後中跨的順序施工。邊跨合攏段在掛籃端頭搭設支架作為掛籃底部支撐,中跨合攏段將其中一對掛籃後移並拆除,將另一對掛籃前移,懸吊於已澆築下弦桿預埋孔處,將整橋連為整體。前後吊點各用4根精軋螺紋鋼連線,按設計要求施加配重。合攏段施工時,先將相鄰兩個下弦桿的梁面雜物清理乾淨,然後焊接勁性骨架綁紮鋼筋,連線波紋管。經監理驗收合格後,按照設計要求澆築合攏段混凝土。
為了保證合攏段的合理受力狀態,設計中考慮採用頂推法進行合攏,頂推力為2000千牛。相鄰兩個“T構”上所有觀測點的標高精確測量一遍,確定合攏段相鄰的兩個梁端頂面標高高差符合規範要求後,進行合攏段施工(圖31、圖32)。
八、施工監控
1. 施工控制的目的和意義
小溪塔大橋主橋屬於大跨徑預應力混凝土斜拉桁架連續剛構橋,是由桿件澆築而成。其最終形成必須經過一個長時間而又複雜的施工過程。通過理論計算可以得到各施工階段的理論定型定位尺寸,但在施工中存在著許多誤差,這些誤差均將不同程度地對橋樑的最終建成產生影響,嚴重的可能導致橋樑合攏困難、成橋線形及內力狀態與設計要求不符等問題。因此,為確保施工過程中的施工安全,實現成橋線形與內力狀態符合設計要求,必須對整個施工過程進行有效的監控。通過監控,分析各種影響成橋的各種因素,為制定施工方案提供數據上的支持。根據監控分析結果,制定施工方案,採取糾正措施,確保橋樑施工符合規範要求。
2. 實施方法
為了保證桿件軸線高程的施工精度,通過現場實測,及時準確地控制和調整施工中發生的偏差值。選用高精度水準儀(偶然誤差≤1毫米/千米),高程控制以II等水準高程控制測量標準為控制網,箱梁澆築以Ⅲ等水準高程精度控制網聯測。高程測量控制流程圖33所示。
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖33 高程測量控制流程圖
大橋主梁的軸線和里程用全站儀進行測量,高程用水準儀進行測量。將軸線後視點引至過渡墩,用遠點控制近距離點。
1)墩頂測量和基準點的設立
利用大橋兩岸大地控制網點,使用後方交匯法,用全站儀測出墩頂測點的三維坐標。將墩頂標高值作為梁高程的水準基點,每一墩頂布置一個水平基準點和一個軸線基準點(做好明顯的紅色標識,施工單位做好嚴格保護措施)。以首次獲得的墩頂標高值作為初始值,每一工況下的測試值與初始值之差即為該工況下的墩頂變位。
2)主梁撓度觀測
測點布置:各控制截面設立三個標高觀測點,同時也作為坐標觀測點。測點須用短鋼筋預埋設定並用紅漆標明。各控制截面標高和線性測點布置如圖34所示,如遇特殊情況,測點可以進行適當調整。
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圖34 標高和線性測點布置圖
測試方法:用高精度水準儀測量測點標高。
測量頻率:監控單位和施工單位按各節段施工次序,每一節段按3種工況(即立模後、澆築混凝土後和張拉後)對桿件撓度進行平行獨立測量,相互校核。
測試時間:儘量選擇在穩定溫度場進行測量。
3)桿件軸線抽測
測點布置:利用觀測點的中間測點即可,不必另設觀測點。
測量方法:使用全站儀和鋼尺等,採用測小角法或視準法直接測量其前端偏位。
4)主梁立模標高及線性的測量
測點布置:立模標高的測點位置見圖中的“I”所指處。
測量方法:用水準儀或高精度全站儀測量立模測點標高。
測量時間:立模標高的測量應避開溫差較大的時段。施工單位立模到位、測量完畢後,監理單位、監控單位對立模標高進行複測。
5)桿件控制截面的高程的測量
在某一施工工況完畢後,對桿件高程進行直接測量。在測量過程中,同一控制截面測量3個測點,根據高差取其平均值,這樣可得到主梁頂面的高程值。同時,根據不同的工況觀察主梁的撓度(反拱度)變化值,按給定的立模標高(含預拱度)立模,也可得到桿件的高程值。兩者進行比較後,可檢驗施工質量。
6)兩邊對稱截面相對高差的直接測量
當兩邊施工節段相同時,對稱截面的相對高差可直接進行測量和分析比較。當施工節段不同時,對稱節段的相對高差不滿足可比性。此時,可選擇較慢的一邊的控制截面和較快的一邊已施工的對乒截面作為相對高差的測量對象,在測量過程中,同一對稱截面可測多點,根據橫坡取其平均值,可得到對稱截面的對應點的相對高差。
7)結構幾何形狀測量
結構幾何形狀的測量主要包括:下弦桿上下表面的寬度、腹板厚度、頂板和底板的厚度、桿件截面高度以及桿件施工節段的長度等。監控單位採用抽查的方式,不定期的進行測量。
3. 監控成果
由於採用了合理的監控方案,小溪塔合攏高差為1厘米,橋面平順,桿件軸線形平順,達到成橋狀態的控制目標,滿足規範及設計要求。

材料設備

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》無需特別說明的材料,所需的材料見表1,採用的機具設備見表2。
表1 施工材料表
序號
名稱
規格及型號
單位
數量
備註
1
貝雷架
250
掛籃
2
精軋螺紋鋼
ф32
20
掛籃
3
鋼絲繩
ф28-6x19-纖維芯-1850
300
4
自加工構件
OVM15-12
120
掛籃
5
方木
40
表2 施工機具設備表
序號
名稱
規格及型號
單位
數量
備註
1
纜索吊機
自製
1
2
千斤頂
50噸液壓
40
調模
3
導鏈
手動5噸
20
提升
4
千斤頂
500噸
4
張拉
5
油泵
ZB4-50
4
張拉
6
全站儀
徠卡TC1201
3
精度1秒
7
數字水準儀
DNA03
4
精度0.3毫米
8
計算機
HP
2
參考資料:

質量控制

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》必須遵照執行下列標準、規範:《公路橋涵施工技術規範》,中華人民共和國行業標準《公路工程技術標準》JTG B01-2003,《公路斜拉橋設計規範》JTJ 027-96[S]。
《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》要求做好施工控制和施工監控,特別是基礎坐標、墩台頂坐標及標高、桁架各節點坐標及標高要嚴格按照規範規定保證其準確到位。桿件製作要嚴格按照結構圖尺寸和有關規範要求進行。
一、孔道成型特別是暗管應符合以下要求:
1. 位置準確符合設計要求,兩段構件接合處孔位應吻合,孔道順暢。
2. 錨具軸線與孔道軸線偏差不大於3毫米。
3. 孔道周壁光滑,線型平順、摩阻小。
4. 保證規定的孔道直徑,並保持恆等。
5. 不串孔不漏漿。
制孔材料及注意事項可按照《公路橋涵施工技術規範》第12章預應力混凝土工程辦理。
二、桿件的容許偏差:
1. 桿件縱軸線偏差≤6毫米;
2. 桿件長度誤差±5毫米;
3. 桿件截面尺寸誤差±2.5毫米;
4. 端面平整度±3毫米。
三、構件定位
1. 預埋測點進行高程測量,且所有桿件要採用同一標高系統,以供施工分析段本身的平直度、相鄰桿件的滑移情況及塊件的標高是否符合設計要求。高程測點的設定是在桿件上部兩端各預埋2個露出混凝土面10毫米的鋼筋頭,鋼筋頭平面位置離塊件邊緣5厘米。
2. 在上弦桿及腹桿桿件端部(或側端部)上畫貫穿相鄰桿件的定位線,頂部上則彈出桁架縱軸線、邊線等3條墨線,供輔助定位、張拉時觀察上滑現象,及作為桁架縱軸線的控制測點。
四、容許偏差
1. 各構件沿長度方向兩端四角相對高差不大於1毫米。
2. S1、
,及F2、
,桿件兩端點控制點標高與設計值相差不大於±1.5毫米;縱軸線偏差不大於2毫米。3. 其他構件高差(與先拼構件相比)不大於±2毫米。
4. 其他構件縱軸線偏移不大於3毫米。
5. 全部構件施工完畢後、合攏前,懸臂端部積累高差不大於±10毫米。
6. 懸臂端縱軸線偏移不大於±10毫米。
7. 斜拉式桁架頂部1號節點傾斜度偏差不大於6毫米。
8. Fl和Fl'腹桿斷面尺寸偏差不大於±10毫米。
五、為了施工統一了驗評標準,加強了施工質量的監控。各項標準如下(表3~表9):
表3 鋼筋加工及安裝實測項目
項次
檢查項目
規定值或允許偏差
檢查方法和頻率
1
受力鋼筋間距(毫米)
兩排以上排距
±5
每構件檢查2個斷面,用尺量
同排
梁板、拱肋
±10
基礎、錨碇、墩台、柱
±20
灌注樁
±20
2
箍筋、橫向水平鋼筋、螺旋筋間距(毫米)
+0,-20
每構件檢查5~10個間距
3
鋼筋骨架尺寸(毫米)
±10
按骨架總數30%抽查
寬、高或直徑
±5
4
彎起鋼筋位置(毫米)
±20
每骨架抽查30%
5
保護層厚度(毫米)
柱、梁、拱肋
±5
每構件沿模板周邊檢察查8處
基礎、錨碇、墩台
±10
±3
表4 鋼筋網實測項目
項次
檢查項目
規定值或允許偏差
檢查方法和頻率
1
網的長、寬(毫米)
±10
用尺量
2
網眼尺寸(毫米)
±10
用尺量,抽查3個網眼
3
對角線差(毫米)
10
用尺量,抽查3個網眼對角線
表5 模板安裝的允許偏差
項次
項 目
允許偏差(毫米)
1
模板
±10
2
模板內部尺寸
±5
3
軸線偏位
±10
4
相鄰兩板表面高差
±2
5
平整度(2米直尺檢查)
±5
6
預埋件中心位置
±3
7
預留孔洞中心位置
±10
8
預留孔洞截面內部尺寸
±10, 0
表6 現澆桁架梁(桿件)實測項目
項次
檢查項目
規定值或允許偏差
檢查方法和頻率
1
混凝土強度(兆帕)
在合格標準內
按規範要求檢查
2
斷面尺寸(毫米)
±5
用尺量2處
3
軸線偏位(毫米)
L≤60米
10
用經緯儀檢查,每跨5處
L>60米
L/6000
/
4
預埋件位置(毫米)
5
用尺量
5
桿件高程(毫米)
±20
用水準儀檢查,每桿件3處
6
對稱點相對高差(毫米)
L≤60米
20
用水準儀檢查,每桿件3處
L>60米
L/3000
/
7
豎直度(毫米)
20
用全站儀檢查,每件2處
表7 鋼筋混凝土主塔實測項目
項次
檢查項目
規定值或允許偏差
檢查方法和頻率
1
混凝土強度(兆帕 )
在合格標準內
按規範要求檢查
2
塔底水平偏位(毫米)
10
用經緯儀或全站儀檢查
3
傾斜度(毫米)
塔高的1/3000,且不大於30
用全站儀縱、橫方向各檢查2點
4
斷面尺寸(毫米)
±20
用尺量,每5米檢查1個斷面
5
風撐高度(毫米)
±10
用水準儀或全站儀測量
6
塔下橫樑高程(毫米)
±10
用水準儀或全站儀測量
7
孔道位置(毫米)
10
用鋼尺量
表8 現澆橫樑及風撐實測項目
項次
檢查項目
規定值或允許偏差
檢查方法和頻率
1
混凝土強度(兆帕)
在合格標準內
按規範要求檢查
2
斷面尺寸(毫米)
+8,-5
檢查3個斷面
3
軸線偏位(毫米)
10
用經緯儀測量3處
4
高程(毫米)
±20
用水準儀檢查,每件查3處
5
平整度(毫米)
5
用2米直尺檢查
表9 後張法實測項目
項次
檢查項目
規定值或允許偏差
檢查方法和頻率
1
管道坐標
梁長方向
30
抽查30%,每根查10個點
梁高方向
10
/
2
管道間距
同排
10
抽查30%,每根查10個點
上下層
10
/
3
張拉應力值
符合設計要求
查張拉記錄
4
張拉伸長率
±6
查張拉記錄
5
斷絲滑絲數
每束1根且每桿件斷面
不超過鋼絲總數的1%
查張拉記錄
參考資料:

安全措施

採用《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》施工時,除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外,尚應遵守注意下列事項:
在整個施工過程中,嚴格按下列規範、規程和標準進行:
1. 《中華人民共和國建築法》
2. 《湖北省交通重點建設項目高危工程施工安全管理規定》
3. 《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ46-88
4. 《建築施工高處作業安全技術規範》JGJ80-91
5. 《施工現場安全生產保證體系》JGJ903-08
6. 《建築施工安全檢查標準》JGJ59-99
7. 《建築機械使用安全技術規範》JGJ33-86
8. 建築施工扣件腳手架安全技術規範JGJ130-2001
9. 中華人民共和國水上、水下施工作業通航安全管理規定(交通部令第4號)
1.梁部及橋面系施工為高空作業和臨邊作業。必須使用檢驗合格的安全帶,安全帶應高掛低用,不準將繩打結使用。安全帶上的各種部件不得任意拆除,更換新繩時要注意加繩套。
2.因中間孔有通航要求,梁部及橋面系施工布設安全網。防止落物危及行船安全。安全網網繩不得破損,並生根牢固、繃緊、圈牢、拼接嚴密。
3.梁部及橋面系施工根據作業高度和現場風力大小、對作業的影響程度,制定適於施工的風力標準。
4.七級以上大風不得移動掛籃,同時將掛籃穩妥的錨在已澆梁段上。
5.已澆築的梁段兩側設定臨時欄桿,欄桿的強度和間距符合安全要求。
6.浮式吊機工作時,設有專人指揮吊機,吊機開始提升和下降指揮人員均要鳴哨。
7.混凝土強度達到設計強度要求後,才能張拉預應力筋和拆除支架。
8.掛籃所使用的材料要進行材料力學性能試驗。掛籃試拼後,進行荷載試驗。
9.懸臂澆築梁段時,橋墩兩側的澆築進度做到對稱、均衡。
10.在已完成的梁段上前移掛籃時,後端要有壓重穩定的措施,後端要錨固於已完成的梁段上。掛籃前移及在其上澆築混凝土時,抗傾覆穩定係數不小於2.0。
11.搭設穩固的扶梯,人員上下要走扶梯,不得攀爬腳手架。
《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》全部是橋樑施工,主要為水上作業。安全工作的重點放在防颱風、預防施工用電、高空作業安全、船舶和機械車輛事故等方面,充分考慮各種安全隱患,為安全順利完成該項目工程,首先是從技術上採取先進穩妥的施工方案。現場加強施工調度指揮、專職電工、安全員負責專項工作等措施外,我們還準備以下應急處理措施:
1.建立應急工作領導小組,由項目經理任組長,負責處理一切突發事件。
2.落實值班車輛和司機,落實救護船和船員,確保應急工作需要。保證通信暢通。
3.工作車間、工區、生活區備足滅火器材。
4.醫療所建立值班制度,落實值班醫生。
一旦發生人為不可抗拒的特殊事故,由應急工作領導小組統一指揮,各有關人員全力配合,協同作戰,首先把人身安全放在第一位,努力減少突發事件帶來的損失。充分利用現場醫療所對傷員急救處理再送往附近醫院治療。
對工程機械“專家會診”,採取科學合理的措施進行工程機械維修,以使施工機械能夠儘快修復,投入使用。

環保措施

在桁架式鋼筋混凝土預應力斜拉橋掛籃施工過程中認真貫徹《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水土保持法》和《中華人民共和國水污染防治法》的要求,《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》積極維護當地的自然環境,最大限度的減少施工對自然生態的破壞。在施工中儘量最大限度維護原來的地貌地形,保持原來的生態環境。
項目經理部設專人負責環保工作。進場後及時與當地政府環保機構聯繫,了解地方環境保護法規簽訂有關協定、制定報審具體辦法及辦理相關手續。施工中嚴格履行契約中對取棄土、排污等施工環境保護方面的承諾。由於懸臂掛藍的施工很好的保護了當地的水域的自然生態環境。
一、污染源及影響
1. 污染源
水環境污染的污染源主要為施工泥漿水、設備油污、車輛沖洗水、施工人員生活污水等。
2. 影響
水環境污染的影響主要表現為污染受納水體、破壞水質、破壞施工現場的水域環境。
二、水環境的保護措施
1.廢水排放嚴格執行各項排放標準,廢水排入自然水體時懸浮物(SS)嚴格執行《污水綜合排放標準》GB8978-1996的二級標準(150毫克/升)。
2.在開工前完成工地排水和廢水處理設施的建設,在生活營地設定污水處理系統,並配備臨時的生活污水匯集設施;在每個施工作業平台上設定污水匯集和沉澱設施,防止污水直接排入海洋或其他系統;保證工地排水和廢水處理設施在整個施工過程的有效性,做到現場無積水、排水不外溢、不堵塞、水質達標。
3. 樁基施工泥漿鋼製沉澱池,並用運輸船舶將泥漿運至指定地點。
4. 將工地生活區的生活垃圾、工程廢料及廢油分類堆放,將施工平台上的建築垃圾等每天收集,由運輸船舶運至岸上營地,並及時集運至當地環保部門指定的地點,避免造成污染。
5. 對有害物質和施工廢水進行處理,嚴禁直接排放。
6. 優先安排電動機械施工,對柴油發電機安裝防漏油設施,對機殼進行覆蓋圍護,避免漏油污染。
一、污染源及其影響
1. 污染源
大氣環境的污染源主要為車輛、船舶運輸、燃油機械施工、生活營地爐灶等。
2. 影響
大氣環境污染的影響主要表現為揚塵、粉塵、廢氣。
二、大氣環境的保護措施
1. 對易產生粉塵、揚塵的作業過程,制定操作規程和灑水降塵制度,保持濕度、控制揚塵。
2. 嚴禁在施工現場焚燒任何廢棄物和會產生有毒有害氣體、煙塵、臭氣的物質等。
3. 水泥等易飛揚細顆粒散體物料在平台上建庫存放,散裝物料露天堆放場進行覆蓋。
4. 對進出施工營地的施工便道,定期壓實地面和灑水,減少灰塵對周圍環境的污染。
5. 生活營地使用清潔能源,爐灶符合煙塵排放標準。
一、污染源及其影響
1. 污染源
噪聲環境的污染主要為施工期間施工機械、施工活動、運輸車輛造成的噪聲。
2. 影響
《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》附近沒有居民區和企事業單位,噪聲環境的影響主要表現在對參建職工的生產活動等造成噪聲污染。
二、噪聲環境的保護措施
1.嚴格執行《工業企業噪聲衛生標準》,控制和降低施工機械和運輸車輛造成的噪聲污染。
2.施工組織採用兩班制或三班製作業,使工人每工作日實際接觸噪聲的時間符合國家衛生部和勞動部頒發的允許工人日接觸噪聲時間標準的規定。
3.設備選型優先考慮低噪聲產品,機械設備合理布置,正確安裝、固定,減少阻力及衝擊振動。
4.採用低噪聲的施工工藝和方法。
5.出入輔助施工區域的機械、車輛做到不鳴笛、不急剎車;對在施工水域航行的船舶加以控制;加強設備維修,定時保養潤滑,以避免或減少噪聲。
一、污染源及其影響
1. 污染源
振動環境的振動源主要有鑽機作業、震動沉樁等施工活動。
2. 影響
振動環境污染的主要表現為對生產活動所造成影響。
二、振動環境的保護措施
其控制措施與噪聲基本相同。
一、污染源及其影響
1. 污染源
固體廢棄物的污染源主要有建築廢料、生活垃圾。
2. 固體廢棄物的影響
固體廢棄物的影響主要包括對環境衛生等方面的影響。
二、固體廢棄物的控制措施
1. 制定廢渣等固體廢棄物的處理、處置方案,及時清運,建立登記制度,防止中途傾倒事件發生並做到運輸途中不撒落。
2. 剩餘料具、包裝及時回收、清退。對可再利用的廢棄物儘量回收利用。各類垃圾及時清掃、清運,不隨意傾倒,每班清掃、每日清運。
3. 施工現場無廢棄砂漿和混凝土,運輸道路和操作面落地料及時清掃,砂漿、混凝土倒運時採取防落措施,對於作業平台上的固定廢棄物每天進行清理,並利用運輸船舶返程運輸至岸上設定的集中地點,然後定期清運至指定地點。
4. 教育施工人員養成良好的衛生習慣,不隨地亂丟垃圾、雜物,保持工作和生活環境的整潔。
5. 嚴禁垃圾亂倒、亂卸。施工營地設垃圾站,各類生活垃圾按規定集中收集,及時清運。

效益分析

經濟效益

採用《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的經施工方式材料對比見表10。
表10 施工方式材料對比
施工方式
材料名稱
成本
重複使用次數
掛藍施工
掛藍4套100噸
50萬
10
支架施工
碗扣架660噸
413萬
1
支架施工
方木700立方米
123萬
1
支架施工
木板3440平方米
14萬
1
因此採用該工法施工節約材料560噸,節約成本550萬元。

環境效益

因採用《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》不干擾河道,對河流保證了最少的污染,對環境無影響。

節能效益

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的節能效益是:
1.因採用該工法大大減少了方木與木板使用量,從而節省了大量的國家木材能源。
2.預應力斜拉桁架橋具有與工體積小、自重輕的特點,又具有斜拉橋的一些特性,受力合理,建築高度低,經濟指標合理,混凝土和鋼材的用量不高,節約材料能源。同時預應力混凝土斜拉桁架橋的是以預應力混凝土剛性拉桿代替斜拉橋柔性拉索,是發展大跨度預應力混凝土橋樑結構很有潛力的一種結構型式。

社會效益

採用《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》充分利用了現場的施工條件,在保證橋下貨輪水運的正常情況下,安全、可靠、高效的完成了該橋的施工任務,由於保證了橋下貨輪水運的正常通航,為城市的經濟產生了不可估量的經濟效益,避免了不必要的城市經濟損失。
新技術與新工藝的利用,在課題組開展科技攻關的基礎上,歸類總結了該類型橋型的施工工藝及關鍵技術,填補了該類型橋樑的懸臂澆築施工的空白,為該類型橋樑的設計、施工提供了寶貴的實踐經驗。課題實施過程中,培養了一批橋樑建設的高級人才,拓寬了公司施工領域,提高了公司市場競爭能力。
註:施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》的套用實例如下:
宜昌市夷陵區小溪塔大橋位於宜昌市夷陵區,跨越黃柏河,全長421.56米。該橋上部結構為25米(預應力簡支箱梁)+85.5米+173米+85.5米(預應力斜拉場架式連續剛構)+45米(預應力簡支箱梁);主橋斜拉連續鋼構由上弦桿、下弦桿、腹桿組成。在兩片斜桁架連續梁骨架之間,用了橫樑(桁頂橫樑、節點橫樑、端橫樑)聯結。然後在橫樑上安裝預製空心板梁形成橋面板(圖35、圖36)。
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖35 小溪塔大橋橋型布置立面圖(單位∶厘米)
大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法
圖36 小溪塔大橋標準橫斷面圖(單位∶厘米)
《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》於2006年1月~2009年3月在宜昌小溪塔大橋成功套用。套用期間,保證了河道的正常通航、施工安全和工程質量,取得了顯著的經濟效益和良好的社會效應。該橋順利通過驗收且已經通車,並經過嚴格的橋樑荷載試驗。驗收及試驗結果表明,該橋性能指標完全符合設計要求,說明此工法在該橋套用取得了預期的效果。經成橋試驗和通車一年的檢驗,橋樑線形和成橋應力符合規範要求,實現了設計意圖。
小溪塔大橋位於宜昌夷陵區,作為連線丁家壩和馮家灣的主要通道,該橋的通車對開發丁家壩,發展宜昌市夷陵區經濟建設具有重要的意義。同時該橋結構新穎,外形美觀,同黃柏河的地理環境相協調,該橋建成後成為該區域標誌性建築。該工程積累的施工經驗,特別是上部結構施工中採用的懸臂對稱澆築技術,在大跨度斜拉桁架連續剛構橋施工中填補了中國預應力斜拉桁架剛構橋懸臂澆築施工的空白。

榮譽表彰

2011年9月,中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號,《大跨度桁架式鋼筋混凝土預應力橋斜拉掛籃施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。

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