桥梁悬臂灌筑施工技术081028

桥梁悬臂灌筑及钢管拱安装施工技术李小和教授级高工010-52733100技术讲座2008年10月28北京中铁六局集团有限公司一、悬臂施工法的概念及特点二、悬臂灌筑工艺流程三、悬臂灌筑施工技术要点四、悬灌挂篮五、钢管拱制作与安装六、顶升混凝土技术桥梁悬臂浇筑施工技术悬臂施工法是上世纪50年代发展起来的一项建桥技术。特点是：将梁部结构分为若干阶段，由墩顶向两侧逐段拼装或灌筑，最后合龙整孔桥跨结构。悬臂施工法是从桥墩开始，对称地、不断悬出接长梁体的施工方法。——范立础《预应力混凝土连续梁桥》一、悬臂施工法的概念及特点悬臂施工法一般分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法。悬臂施工法是在桥墩两侧对称逐段就地（原位）浇筑混凝土，待混凝土强度达到一定强度后，张拉预应力筋，移动机具、模板继续施工，使悬臂不断接长，直至合龙（拢）。悬臂拼装法则是将梁体按节段预制，从桥墩两侧依次对称安装节段块件，张拉预应力筋，使悬臂不断接长，直至合龙（拢）。今天主要介绍悬臂浇筑法施工。一、悬臂施工法的概念及特点悬臂灌筑法又称无支架平衡伸臂法或挂（吊）篮法。它是以已经完成的墩顶节段（0号块）为起点，通过挂篮的前移对称地向两侧跨中逐段灌筑混凝土，并施加预应力悬出循环作业方法。悬臂灌筑法每节段长一般为2m～5m（在斜拉桥施工中现已达到8m～10m）。串糖葫芦堆码积木一、悬臂施工法的概念及特点一、悬臂施工法的概念及特点悬臂灌筑法图示特点：（1）施工期间可不影响桥梁通航；（2）逐段施工不需要大型起吊设备，仅用几个挂篮即可完成梁部施工；（3）每墩有两个工作面平行作业，几个墩可同时施工，有利于缩短工期；（4）梁段施工都在挂篮上完成，能保证施工的连续性和施工质量；（5）节段施工都是重复作业，所需人员少，能较快熟练掌握施工技术，提高工效。一、悬臂施工法的概念及特点体系转换变截面梁临时固结逐段张拉预应力一、悬臂施工法的概念及特点广东虎门大桥辅航道270米挂篮前移→外模就位，并调整底模标高→绑扎底、腹板钢筋，安装相应位置的预应力管道（或者抽拔管）→拼装内模（或内模就位）和端模→绑扎顶板钢筋，安装相应位置的预应力管道（或者抽拔管）→浇注梁段混凝土→养护，梁端面混凝土凿毛→张拉预应力→孔道压浆→接长轨道，解除相关约束，做好挂篮前移准备→进入下一个梁段循环。二、悬臂灌筑工艺流程文字框图以京九线泰和大桥为工程背景形成的菱形挂篮施工工艺流程。铜九吴家湾桥连续梁施工组织设计制订的挂篮施工工艺流程。京津城际跨北京三环路连续梁施工工艺流程图。二、悬臂灌筑工艺流程动画3.1挂篮悬臂灌注1）挂篮行走：多采用导链在前端拖拉的方式也有采用液压千斤顶顶推方式三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注2）挂篮模板就位挂篮后锚：利用竖向预应力筋挂篮后锚必须连接可靠，需要专人负责检查早期挂篮采取过在桁架后端施加配重的方式三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注3）钢筋绑扎，预应力管道安装与前段钢筋的连接符合技术要求预应力管道位置正确预应力管道连接可靠锚垫板与预应力管道垂直三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注4）混凝土浇注对称浇筑不平衡重由设计提出浇注时间与运送方式和时间相适应混凝土的捣固三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注5）养生及穿索、接长走形轨道养生很重要高性能混凝土对养护的要求提高了高速铁路（客运专线）要求5天龄期三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注6）张拉预应力预应力是生命线按设计要求的位置和顺序张拉防止管道堵塞穿索方式三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注7）孔道压浆注意预留排气孔按设计要求及时压浆采用真空压浆新技术提高压浆质量三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注8）挂篮主构架卸载（或者脱底模），准备前行进入下一循环三、施工技术要点3.1挂篮悬臂灌注9）悬灌循环时间解除后锚、松前吊带，挂篮前移就位，底模、侧模同时前移。约6h后锚底模，修整、校正侧模，调整底模标高，侧模就位。约12h绑扎底板、腹板钢筋，安装预埋件、波纹管道和竖向预应力筋。约20h前移内模，修整就位。约10h绑扎顶板钢筋，安装顶板波纹管及预埋件。约18h灌筑混凝土。约10h混凝土养生，穿钢绞线，拆内外模板。约72h张拉纵向预应力筋。约10h纵向预应力管道压浆。约8h合计：166h（7天）正常情况下，一个循环7～10天。三、施工技术要点3.2挂篮安装连接牢固，不得随意焊接、切割吊装作业安全在挂篮设计和加工阶段就要考虑：挂篮的安装和拆除挂篮形式起重设备的能力运输条件和方式能否租用三、施工技术要点3.30号段施工1）0号段施工托架三、施工技术要点3.30号段施工2）临时支座一般用混凝土结构拆除相对设置比较复杂预埋电阻丝融化硫磺砂浆混凝土硬凿水钻钢支座三、施工技术要点3.30号段施工3）0号段模板可借用挂篮模板永久支座处理4）0号段钢筋绑扎和预应力管道安装数量比较大施工人员还不熟悉宜出错预应力管道密集三、施工技术要点3.30号段施工5）混凝土浇注钢筋、管道密集永久结构构造复杂施工人员还太熟悉易出现质量事故0号段施工时间一般40～60天三、施工技术要点3.4合龙段施工是悬臂施工的关键工序，关系到成桥线型为缩短合龙时间，合龙梁段较短，一般2m为宜合龙依据设计计算确定，没有固定顺序临时锁定合龙段温度控制三、施工技术要点3.5体系转换与合龙段施工密切相关从临时锁定开始，由静定结构变为超静定结构连续刚构在合龙段施工同时完成体系转换连续梁主要在临时支座拆除时完成体系转换多跨梁多次体系转换三、施工技术要点3.6挂篮拆除不是重要工序注意安全和构件的保护在有些情况下存在困难3.7挂篮试压（预压）目的：检查挂篮加工及安装质量，消除非弹性变形；测定弹性变形及非弹性变形，为各段箱梁立模的抬高量提供依据。方法：原位堆载预压和模拟等效预压。分级加载三、施工技术要点3.8施工控制悬浇梁的施工控制包括线型控制和应力监控施工控制是悬浇梁施工技术的重要组成部分，并始终贯穿于桥梁施工中常用跨度的悬浇梁一般情况下不进行应力监控线型控制是必须要做的线型控制是悬灌桥施工的重要工作之一悬浇梁在现场简单到只是调整底模的立模标高而这个标高的确定非常复杂；必须由专业人员进行结合现场施工实际计算确定，并在过程中逐步调整三、施工技术要点4.1挂篮形式挂篮是悬臂灌筑混凝土施工的主要施工设备，它是一个能沿轨道走行的活动脚手架。挂篮的结构形式很多，变化发展也很快。按结构形式分挂篮有：型钢式、桁架式、斜拉式等按抗倾覆平衡方式的不同挂篮有：压重式、锚固式和半压重半锚固式等按其走行方式的不同则又可分为滚动式、滑动式和组合式等。不同的桥跨、桥型可选用不同形式的挂篮。四、悬灌挂篮4.1挂篮形式四、悬灌挂篮万能杆件桁架式挂篮4.1挂篮形式四、悬灌挂篮三角形挂篮较早出现的挂篮，至今仍然大量使用。4.1挂篮形式四、悬灌挂篮弓弦式挂篮受力经典市场不佳4.1挂篮形式四、悬灌挂篮斜拉式挂篮4.1挂篮形式四、悬灌挂篮菱形挂篮——经典挂篮形式4.1挂篮形式四、悬灌挂篮牵索式挂篮——用于斜拉桥4.1挂篮形式四、悬灌挂篮万能杆件桁架式挂篮分解形象4.1挂篮形式四、悬灌挂篮菱形挂篮改进型4.2挂篮可利用系数挂篮的可利用系数，也称为重量系数（挂篮自重／承重量）是衡量挂篮技术的主要指标之一早期桁架式挂篮的重量系数往往达到甚至超过1.0斜拉式挂篮的重量系数为0.3～0.5左右弓弦挂篮是一种结构合理的轻型挂篮，其重量系数在0.4以下菱形挂篮也是一种结构合理的挂篮，其重量系数也在0.4以下牵索式挂篮可利用系数约为0.3左右四、悬灌挂篮4.3挂篮构造应重视挂篮的选型、设计和加工必须制订施工操作规程或作业指导书四、悬灌挂篮5.1技术难点五、钢管拱制作与安装5.1技术难点1）钢管拱圆管在各部位的弧率不同，多处存在相贯线，下料精度要求高；焊缝要求严格，Ⅰ、Ⅱ级焊缝均要求100%探伤检测；各部位加工精度要求高，特别是吊杆上锚箱焊接位置如果不正确，将造成吊杆无法安装。2）钢管拱安装虽然有支架法、斜拉扣挂法、转体法、整体提升法等方法，但针对本工程特点，选择合适的安装方案，采用有效的临时固定和调整拱肋技术措施，达到既安全经济、又快速的目的，是钢管拱施工面临的技术难题。五、钢管拱制作与安装5.2采取的技术措施1）采用数控切割机床下料，纵向焊缝采用埋弧自动焊等先进设备，横向焊接采用坡口焊缝，所有焊缝通过超声波探伤检测，并抽检20%进行X射线探伤。五、钢管拱制作与安装5.2采取的技术措施2）加工前，对已施工完的梁部拱脚、下锚箱位置进行精确测量，将误差输入到钢管拱第一节拱肋及吊杆上锚箱加工设计图上，先从理论上消除偏差。焊接完成后，除按常规进行横向预拼外，还在工厂内完全模拟现场搭设支架进行竖向预拼装，将问题解决在吊装前，确保一次吊装成功。五、钢管拱制作与安装5.2采取的技术措施3）结合拱肋高度在桥面上方不超过21.3m的情况，经过受力计算并经设计院同意，采取支架原位拼装方案，在桥上搭设支架安装钢拱节，汽车起重机上桥面进行吊装。支架采取万能杆件搭设，两台50t汽车起重机吊上桥抬吊拱肋。五、钢管拱制作与安装5.2采取的技术措施4）拱节外侧采用喷砂除锈，基体表面清洁程度应达到Sa2.5级，喷涂底漆、中间漆、面漆后，每层漆的厚度均采用测厚仪检测。5）编制了钢管拱安装专项方案，突出安全预防措施和应急方案，并报北京市安监局进行审查。施工过程中将万能杆件桥下拼装成节、桥上连接的方法，大大减少了高空作业量及杆件螺栓坠落的几率，保证了施工安全。6）采取内法兰高强螺栓锁定方案，实现了钢管拱的快速合龙。通过连续3天的温度及合龙口长度观测和对比分析，选择了合适的合龙时间，使结构合龙后的应力状态良好。五、钢管拱制作与安装5.2采取的技术措施7）钢管拱节段间临时连接采用外法兰固定，千斤顶调整高低，倒链调整横向位置，钢锲块支顶固定，做到了简单方便。横撑采用先将与拱肋连接的有相贯线的部分焊接固定，然后设置内法兰焊接合龙口的方式，解决了空间吊装及焊接相贯线位置的困难，加快了钢管拱安装进度。五、钢管拱制作与安装6.1技术难点自地面到拱顶混凝土顶升高度达到了36m，从梁部到拱顶也有21m。根据以往的桥梁施工实践，顶升混凝土比较容易出现质量事故。如何保证顶升混凝土快速、不间断、饱满，保证排气口中排出的浆体不撒落到桥面及四环主路上，是顶升混凝土施工的难点。6.2采取的技术措施1）通过多次试配，配制了流动性和耐久性均满足设计要求的微膨胀高性能混凝土。六、顶升混凝土技术6.2技术难点2）采用汽车泵与地泵接力的方式，将地泵放在桥上拱脚处，由汽车泵将混凝土先泵到地泵喂料口，减少了地泵堵管几率。六、顶升混凝土技术6.2技术难点3）为保证四环主路上不溅落灰浆，在出气口附近增设排浆管，并在支架上安装漏斗及排浆管，将浆液收集到桥面污水箱内，起到了良好的环保效果。六、顶升混凝土技术外径100排浆管腹板排气管外径32下弦排气管外径32外径200腹板排气管上弦排气管外径200排浆管外径100漏斗排浆管内径1504）自行设计加工了灌浆口、止浆阀，加工简单，效果良好，且能重复利用。愿中铁六局又好又快发展！