人工横移安装预制小箱梁施工方案

1人工横移安装预制小箱梁施工方案作者：马哥1施工背景根据现场踏勘情况显示，所属220KV旗乐高压输电线路横跨过特大桥15#～17#墩正上空；其中，本桥跨结构为先简支后连续25m预制小箱梁，原设计和施工计划均采用常用架桥机逐孔架设。为确保施工安全，开工伊始在咨询有关供电部门和查阅电力作业规范后，得知高压线下的施工安全距离不少于6m。经实地测量及计算，在正常作业环境中，当架设15#～16#墩桥跨预制梁时，架桥机与高压线之间的垂直距离为3.78m～6.88m，有6片梁的作业距离不符安全要求；在架设16#～17#墩桥跨预制梁时，架桥机与高压线之间的垂直距离为3.2m～6.3m，有7片梁的施工距离不满足安全规定，架梁期间只有实施停电方可保证操作人员及高压线路输电两者安全。鉴于高压线对架梁工作的客观影响，业主全力协调相关供电主管部门办理申请停电事宜；但由于种种原因，高压线停电存在多方面的困难。为解决不能停电所带来的施工停滞及作业安全问题,结合工程实际和以往施工经验，经多次分析研究，比选出在原有架桥机作纵（横）移梁的基础上采用人工辅助横移架梁方案。人工辅助横移落梁的特点是可大大降低架梁空间操作高度，不受高压线线位和输电时间的约束，按顺序开展架桥作业并确保高压用电的施工安全。2人工辅助架梁施工方案2．1总体施工工艺高压线下施工安全距离按不少于6m控制，架桥机靠桥面最右侧（7#～8#梁位之间）行走时可满足要求，故此利用原有架桥机起重天车将待架梁2体纵（横）移到指定的桥跨位置后，再采用人工横移、落梁就位。横移滑动装置由滑道垫块、滑道、滑板组成，安装固定在盖梁顶面上；通过架桥机和人工配合使待架梁体准确地落在滑动装置上，接着采用倒链葫芦两端同步牵引梁体向左侧横向滑移。左右幅每个盖梁中间的悬空部位（宽1.95m）设置工字钢挂梁通过，并将阻碍横移的原来挡块凿除。梁体横移到位使用定制的扁形千斤顶顶起梁体，拆除梁体下的滑动装置并准确安装永久支座临时支座，之后用扁形千斤顶交替落梁直至符合要求为止，其他梁依次进行,一共需横移13片小箱梁。2．2人工横移梁装置设计与受力验算2．2．1横移装置或机具构造（1）横移滑动装置滑道垫块采用12×12cm枕木及钢板，直接平铺在盖梁顶面上，横向分布净间距10cm，用来支承滑道，其调平后顶面标高基本与支座垫石面一致；滑道采用P43重型钢轨，每端双轨布置，轨距24cm，横移过程中兼起限位作用，坡道与盖梁横坡基本相同；滑板由5mm厚不锈钢板和10mm厚聚四氟乙烯板组成，不锈钢板铺在滑道面上；梁底面与滑板之间安装20mm厚钢板压块和用[36槽钢制作的拉板，拉板靠横移方向前端开设φ5cm拉环孔，以利于倒链葫芦挂设牵引。（2）工字钢挂梁位于桥中心两盖梁之间的悬空处采用三拼I28工字钢作为承重挂梁，两端支承在盖梁顶面上，为保证受力均匀，承压支点处采用环氧砂浆找平并垫付12mm钢板。同时利用原有的挡块钢筋锚固挂梁，确保梁体横移到此处时的受力稳定性。3（3）手拉葫芦反力桁架横移时在左幅盖梁的最外侧面装设用型钢焊接形成的反力三角桁架，作为人工操作倒链葫芦的牵挂和手拉着力点，其高度位置与倒链葫芦拉力线保持水平一致。先钻埋M16mm膨胀螺栓将三角桁架安装、固定盖梁侧面，再通过设置4根φ32mm精扎螺纹钢筋预张拉10%锁固抱紧在盖梁上，不得损坏已成型盖梁结构并保证受力稳固。（4）落梁千斤顶受盖梁与支座垫石标高和落梁空间位置限制，委托专业厂家定制8台50吨扁形油压千斤顶,其外形尺寸为φ120mm×70mm，油缸直径75mm，最大行程30mm，配专用手动油泵4台。各部件具体细部构造详见附图。2．2．2主要构件受力验算2．2．2．1倒链葫芦横移拉力单片梁安装重量约为750KN，查《桥涵施工手册》取四氟滑板与不锈钢板的最大静摩擦系数为0.08，则每端倒链葫芦牵引力：F=750×0.08/2=30（KN）≈3吨故梁体两端各配置1个10吨倒链葫芦可满足拉力要求。2．2．2．2四氟滑板承压应力四氟滑板在梁体压重下，取其与每条P43钢轨接触面宽度为50mm（单条轨面宽70mm），长度取梁底宽度1000mm，梁端反力为375KN。查《桥涵施工手册》，四氟滑板容许压应力按5N/mm2（MPa）计算。单端四氟滑板所受压应力：σ压=N/S=375×103/（1000×50×2）=3.75N/mm2﹤5N/mm24检算通过。2．2．2．2反力桁架综合受力（1）反力桁架强度反力桁架由[12.6、[16槽钢和I20b工字钢焊接而成，作用在桁架上的水平拉力相对较小（只有30KN），故其整体强度和刚度可不必检算。（2）膨胀螺栓抗拨力膨胀螺栓规格为M16×140mm，埋深90mm，主要用来支承反力桁架自重，左右竖肋各排列3只。查表得，膨胀螺栓容许拉力[F]=1250Kg，容许剪刀[г]=650Kg。每个桁架重W=412.4Kg，偏安全考虑受力情况简化成右图所示，列平衡方程：∑MA=0W×90-f×85=0得f=412.4×90/85=436.6(Kg)则单个膨胀螺栓所受最大抗拨力：F，=f/2=218.3Kg﹤[F]=1250Kg抗剪容许承载力：[N]=6×[г]=6×650=3900Kg﹥412.4Kg检算通过。（3）精扎螺纹钢筋拉力5反力桁架上设φ32mm预拉精扎螺纹钢筋目的是承受移梁时的牵引拉力，抗拉力标准值为835KN。偏安全考虑受力状态简化如下图，并忽略反力桁架自重的有利作用。列平衡方程：∑MB=0T×85-F×35=0得T=30×35/85=12.35(KN)结合有可能出现完全偏心受拉最不利情况，排列在下面的每根精扎螺纹钢筋取T时：T﹤835KN，检算通过。2．2．2．3工字钢挂梁承载力挂梁采用3根I28a工字钢拼成，此处梁体自重取744KN，按单跨简支梁计算,计算跨径为2m。（1）抗弯强度q=744/2=372KN/m3I28a自重q=3*0.44=1.32KN/m,W=3*508cm3Mmax=qCL/8*（2-C/L）+qL2/8=372*1*2/8*(2-1/2)+1.32*22/8=140.16KN.m6σmax=M/W=140.16/(3*508)=91.97MPa≤[σ]=145MPa（2）抗剪强度Q=372+1.32+0.44+0.3=374KN截面几何性质:①中性轴：A=2*0.6*10+0.85*10.63+12.2*1.37=37.7(cm2)S顶=1.372*12.2/2+12*(5+2)+9.04*(1.37+10.63/2)=155.88(cm3)距梁顶距离Y=155.88/37.75=4.1cm②几何性质：Ix=1/12*(1.373*12.2+2*0.6+103+10.633*0.85)+16.7*(4.1-1.37/2)2+12*(5-4.1+2)*2+9.04*(10.63/2+1.37-4.1)=187.7+194.8+100.9+60.4=544.8(cm4)S中=12*2.9+9.04*1.215=45.8(cm3)产生剪应力:τ=QSx/Ixδ=374*45.8/(544.8*2.05*3)=51.1≤[τ]=85MPa（3）挠度验算查表得，I中=3×7110=23130(cm4)fmax=qcl3(8-4Υ2+Υ3)/(384EI)=372×1×23×(8-4×0.52+0.53)/(384×2.1×108×23130×10-8)=1mm＜l/500=4mm检算全部通过。3人工辅助架梁前的准备工作3．1按已经监理工程师批复同意的预制梁制作工艺生产15#～17#墩上的716片小箱梁，实体养护强度达100%并验收合格后才能移梁、运梁。3．2在15#～17#墩盖梁两侧搭设脚手架作为操作平台，设置好上落通道爬梯和安全围护设施。3．3制作、安装反力桁架和工字钢挂梁，认真控制构件安放位置、焊接质量和装设锚固稳定性，检查无异状后方可投入正式使用。3．4购置横移需用的专用千斤顶及油泵、倒链葫芦、钢轨、枕（方）木、钢板和硬杂木板等，以及加工、定造滑板的配套材料设备。3．5架梁前进一步用全站仪复测高压线的位置和垂度变化情况，测定架桥机纵、横移位置并行走轨道上设置可靠的限位板，防止架桥机误入离高压线低于6m的施工区域。3．6按已经监理工程师批复同意的预制梁安装方案做好支座垫石的放样测量，移吊梁、轨道运梁和架桥机喂梁等作业工序。4人工辅助架梁4．1人工横移与落梁工艺流程采用人工横移与落梁施工工序如下：架桥机纵移吊梁到指定横移桥跨位置→铺设横移轨道→安装滑板及拖拉压板→架桥机落梁至滑移装置上→拆除吊索并移离架桥机→人工牵引横移到位→千斤顶起梁→抽出梁底滑移轨道及滑动装置→安放支座→千斤顶分级落梁→准确就位→卸下并取出千斤顶。4．2第一片梁横移4．2．1滑道铺设第一片横移梁为左幅最左侧边梁。当架桥机将待架梁体起吊到达准备作横移的起步点时，在相仿两墩帽梁上按净距10cm均布铺设12×12cm枕8木或垫钢板，其上各安设轨距为24cm的两条P43钢轨（滑道），轨道尽量用2～3m短轨，利用人工装拆。轨道顶面接头要保证紧密平顺，不允许有超过1.5mm的上下错台。滑道底面调整至紧贴左幅支座垫石面并与其盖梁横坡一致（控制在2%内），延伸到右幅横移起步点，其中高出部位空隙用钢板或硬杂木填平，做成一定斜面以方便向左侧横移。4．2．2人工横移梁从下往上依次将不锈钢板、四氟滑板、钢板压块和[36槽钢拉板安放在横移起步点滑道上，其中不锈钢板全铺在钢轨滑道面。架桥机落梁时由专人指挥配合，确保梁端落准确落到已就位的滑板上。受摩擦力的作用，拉板、压块、四氟板随梁体一起移动。为减少横移摩擦力，不锈钢板与四氟滑板间滑动面涂抹润滑油。10T倒链葫芦挂勾通过拉环前后分别固定在滑移拉板和反力桁架I20b横梁上，梁两端同步、均速牵引向前移动，保持平衡。在人工牵引过程中，安排专人统一指挥，移梁两端前方各派一人专门监视滑动装置的运行情况，观察滑板是否偏移、滑动是否同步、轨道是否变形等，及时采取措施予以处理或调整。4．2．3人工落梁梁体到达其施放位置后，梁头两端各用2台扁形千斤顶略微顶起梁体，抽出横移滑板、割断梁底部位短轨和拆除无用滑道垫块；安装好永久支座或临时支座，接着逐级缓慢下放千斤顶；卸落行程用完时两端再安放另外2台千斤顶，交替进行直至将梁体稳固落在支座上。在落梁过程中，要用线锤检查梁端线、梁边线是否正确，及时作出调整。可用千斤顶调整梁体左右偏差，前后偏差可在梁端用千斤顶纠正。4．3其他梁横移安装9采用上述相同方法进行下一循环及后续梁体横移架设。5施工进度计划15#～17#墩在原有架桥机架设的基础上，一共需横移13片小箱梁。结合人工辅助架梁特点和现场施工实际情况，参考相关工程经验，每天横移架梁按2片计算，前后共需时间7天。6．1人工架梁人员人数辅助横移梁所需人员如下表：作业项目指挥与监视安装滑移装置拖拉横移操作千斤顶其他小计（7天工日）制作桁架及挂梁630搭设工作平台832轨道铺设及构件转运428牵引移梁3877落梁就位2442辅助工作321根据施工工序、工艺操作要求，人工横移过程需投入技术工人38名，共计230工日（人次）。6．2人工架梁机具配备人工横移梁所需机具、材料配置如下表：机具、材料名称规格根数单位重（Kg/m）数量P43型钢轨钢轨2m5244.654643.600Kg螺栓套112112套3I28a挂梁I28a工字钢2.57m643.492670.647Kg32cm长螺栓套66套δ6mm钢板0.5×0.10m242.35556.52Kg限位钢板δ10mm钢板0.2×0.20m43.1412.560Kgδ10mm钢板0.2×0.20m81.5712.560Kg10滑板[36槽钢1.6m247.814153.005Kgδ20mm钢板1.6×0.33m282．896165．792Kgδ10mm四氟板1.5×0.33m238.85877.715Kgδ5mm不锈钢板1.6×0.30m618.84113.04Kg千斤顶50T扁形千斤顶台88台δ12mm钢板0.15×0.15m82.1