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基于跨高速挂篮悬浇施工工艺的探讨.pdf
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1、No.2202328上海么路(道路工程)SHANGHAI HIGHWAYS基于跨高速挂篮悬浇施工工艺的探讨俞仕忠(合肥市交通运输综合执法支队,安徽合肥2 3 0 0 8 8)摘要:悬浇挂篮施工是大跨径连续箱梁施工的经典方法。但在跨高速等新型特殊的施工条件下,经典悬浇挂篮施工技术在挂篮设计与施工质量安全等方面受到了新的挑战。现深人分析跨高速场景下的挂篮施工悬浇施工工艺,并探讨挂篮设计、施工工艺和质量安全保障等方面的实际可行的解决方案,以期为类似的工程提供参考。关键词:挂篮;悬浇;上跨;施工1工程概况本项目在K9+952.65处与G40沪陕高速公路交叉,并设置分离立交一座。交叉位置处,G206与高
2、速均位于直线段,两线交叉角度为6 8.4,上跨沪陕高速桥连续梁左幅7#、1 0#与右幅8#、1 1#为过渡墩,左幅8#、9#与右幅9#、1 0#为主墩,跨径(55+1 0 0+55)m,为变截面预应力混凝土连续箱梁。箱梁宽1 5.7 5m,采用单箱双室,单侧悬臂长2.5m,直腹板。0#块中心线处梁高6.0 m,跨中和边支点处梁高2.8 m,梁高按二次抛物线变化。箱梁顶板厚0.2 8 m,顶板承托处厚0.8 m。底板厚0.3 0.7 5m,腹板厚0.5 0.7 m。0#及1#块段采用630mm的钢管桩支架现浇,边跨现浇段采用530mm的钢管桩支架现浇。最高支架搭设高度1 2.6 m,其它块段采用
3、挂篮法悬臂分段浇筑,先合龙边跨,再合龙中跨。主桥施工的重点是跨G40沪陕高速箱梁的施工。跨桥段采取全封闭施工,需保证G40沪陕高速不因主桥施工而影响正常通行。桥梁设计跨高速箱梁的净空不小于5.2 m。根据挂篮设计图纸,挂篮兜底防护高度共1.2 m。经模拟可知,兜底防护做好后的最小净空高度为5.2 m,满足车辆通行要求。2施工部署2.1总体思路依据设计图纸及现场勘查,本项目桥梁工程的主桥承台开挖深度约3.5m,基坑底宽度约1 4.8 0 m,长度约9.8 m,距离高速公路格栅的净距离约1 5m。因此,收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 6下部结构的施工,并不影响高速公路的通行。上部结构施工中,
4、主墩0#及1#块混凝土采用钢管桩支架现浇,然后利用全封挂篮,分段悬臂浇筑2#至1 4#块。边跨过渡墩利用0#、1#块相同的支架,现浇施工。完成边跨合龙浇筑后,再中跨合龙。中跨合龙前,先施工劲性骨架,再利用挂篮吊架法,浇筑合龙段混凝土。两个合龙段施工完成张拉连续束后,形成连续梁。在边跨合龙、张拉纵横向预应力束并压浆后,解除主墩的临时固结,再中跨合龙,完成体系转换。2.2平面布置2.2.1塔吊布置本工程根据现场施工需要,拟在高速公路两侧主墩(兼顾左右幅施工)各设置一台塔吊,如下图1 所示,以满足钢材及小型机具垂直运输的要求。塔吊选用QTZ80型固定独立式塔式起重机,最大工作幅度56 m,独立高度4
5、1.5m,最大起重量6 t,末端起重量1 t,额定起重力矩为8 0 0 kNm。根据塔吊基础型号和说明书相关要求,要求塔吊基础地基承载力不低于1 0 0 KPa。结合现场实际情况,在塔吊位置处浇筑混凝土扩大基础,作为塔吊基础,尺寸为5.3 m5.3m1.3m,混凝土标号采用C35。塔吊(QTZ80型)工作幅度55m,为降低安全风险,施工期间禁止塔吊在载重情况下,摆臂出桥梁投影面积范围外,尤其严禁摆臂出沪陕高速车辆通行地带。塔吊主要用于现场调运钢筋半成品、挂篮构件拼装(基本对高速没有影响)及小型机具。特殊情况下,塔吊可配合浇筑小方量混凝体结构(如垫石、护栏等)。No.2202329上海么路SHA
6、NGHAIIGHWAYS道路工程)风款护陵商速塔吊塔吊图1 跨高速现场塔吊布置图2.2.2钢筋加工为满足标准化施工,桥梁下部结构钢筋及预制箱梁钢筋在钢筋加工厂内集中加工制作,再运至施工现场。考虑到现场的实际情况及钢筋运输方便等方面,拟将标准钢筋加工、预制加工厂设置于上跨沪陕高速立交大桩号侧不远处,内设钢筋原材堆放区、加工区、半成品堆放区及成品堆放区,保证配套设备、消防设施齐全。2.2.3现场准备施工前,做好人员、机具设备、场地等准备工作,检查检修机具设备,保证其在施工中能良好地运转。对各工序进行施工技术交底、安全交底和技术培训,做好施工现场的排水系统、场地地基处理等工作。同时,做好施工现场的安
7、全围挡、文明施工工作。2.2.4施工便道项目施工可利用原有的机场便道和X041县道作为施工便道,施工车辆由主线便道进入施工场地。根据地形,桥梁便道设置于右幅,宽度7 m,采用40 cm厚的砖渣铺设,满足车辆通行需求。便道外侧修筑排水沟,保证施工车辆的正常通行。施工材料则从修筑的便道运送至施工现场。3挂篮设计3.1选用挂篮选用主要考虑最大节段施工重量、施工中便于行走和材料质量较轻等方面的因素。结合跨高速施工实际,本项目挂篮设计为菱型挂篮结构图,如下图2、图3 所示。其主要由主桁架骨架、锚固体系、底模体系、外模体系、行走体系和工作平台等构成图2菱型挂篮侧面图图3 菱型挂篮立面图30上海么缘No.2
8、2023(道路工程)SHANGHAI HIGHWAYS-3.2结构验算参照有关规范合理考虑荷载,编制菱形挂篮结构计算书。3.3设计事项(1)在高速范围内,挂篮施工时,确保挂篮施工不得出现水、杂物等落下的情况。为确保道路交通安全,挂篮下方应设置防护棚,防护棚采用双层防护全封闭式,并做好相应的集水、排水及封水。施工期间,桥下道路净空高度不得小于5.2 m。(2)挂篮安装完成后,在挂篮外侧贴反光膜和指示灯,并悬挂限高标志、警示立面反光标志。(3)挂篮施工期间,高速公路上应设置明显的警示标志,并配备足够的交通值勤人员。施工安全防护设施包括标志、标牌、警示灯具、减速标志等,都应准备充分。(4)编制上跨沪
9、陕高速立交桥交通组织设计,并报相关部门审批。4挂篮安装4.1挂篮拼装桥墩与高速边坡间距离较大,为满足挂篮起步长度要求,0#块长4.0 m,1#块长2.5m。主梁0#、1#块和边跨现浇段根据墩高及现有材料,采用钢管桩支架现浇施工。当主梁墩0#段施工完成后,进行挂篮拼装。根据设计文件装配图上的构件编号,进行拼接安装。第一步,安装行走系统装置;第二步,安装主纵梁;第三步,安装主横梁;第四步,安装锚固系;第五步,安装底篮;最后,进行平台张拉。拼接安装应对称进行,并根据设计文件,随时调整中线及标高,整体的高差要求不大于5mm。4.1.1轨道安装清理梁顶,按图纸画出中心线,安装轨道垫梁。二组轨道应顺直,间
10、距符合要求。之后安放竖向精轧螺纹钢,安装横压梁与反扣轮组,用螺母连接。4.1.2主桁架安装主桁架在下方组装并固定好,吊车吊至轨道,用葫芦左右拉紧,确保前后位置准确,上下垂直。主桁箱体与前支座连接,反扣轮用销轴和主桁连接固定。安装后锚压梁、平联梁和剪刀撑。每隔2 m,安装纵向联接杆。4.1.3横梁与模板安装首先安装后下横梁,并吊装前上横梁。下放吊杆、垫梁、安装吊杆,安装前下横梁、底篮纵梁。根据挂篮图纸中的纵梁间距、规格和根数,安装外侧模板、外滑梁及外导梁。最后安装底模,待挂篮预压成功后,安装滑模。4.1.4操作平台安装挂篮操作平台分为前上横梁操作平台、主桁通道及爬梯、后下横梁操作平台和底篮侧面通
11、道。铺好第一块钢跳板后,再向二侧铺装。钢跳板下,按一定间距设置好横担,最后安装扶手栏杆。侧面平台、主桁爬梯、通道在现场拼装成整体后,按实际规划位置吊装到位。部分连接点用电焊固定,挂篮调整就位。4.1.5施工要点检查所有的螺栓、螺母、销子,确保数量和位置正确。检查千斤顶安装是否平稳牢固,确保无软腿现象发生。4.2加载预压挂篮安装完成后,采用反支点对挂篮进行加载试验,以验证挂篮的安全度和可靠性。加载预压的目的是建立一套挂篮弹性变形和时间、加载重量等各种因素之间的关系,以便为悬灌施工提供数据,来控制梁体的线形变化,并得出挂篮弹性变形值,提前进行预拱度设置。预压的方法是利用千斤顶施加反力,模拟0#、1
12、#块荷载分布堆载,对支架进行拉压试验。预压的重量是挂篮承受的荷载,包括梁体自重、挂篮自重及施工荷载的总和,按照浇筑梁段荷载的6 0%、8 0%、1 0 0%、120%,逐步加载到位。压重前,测量其标高和平面位置。压重的先后顺序则按照混凝土的浇注顺序进行,先浇注混凝土的部位先压重,后浇注的部位后压重。支架预压荷载全部加载完毕后,再次观测数据并记录,保持2 4h后,测变形量,并记录数据。若相隔2 4h的预压沉降量观测平均值相差不大于2 mm,可认为支架预压已达稳定,可以卸载。卸载后,再次测量标高。根据卸载前和卸载后的标高,计算支架的变形量,作为设置预拱度的依据。4.3挂篮验收建立挂篮安装质量检查验
13、收制度。首先对挂篮的设计图纸、产品合格证、检测报告及安全稳定性验算报2023No.231上么SHANGHAIHWAYS道路工程告等进行检查。待证件齐全后,再对进场构件逐一进行验收,检查构件有无弯曲、接头开焊、断裂等现象。核对构件各部尺寸无误后,可实施拼装。挂篮安装过程中,现场质检员对所有连接构件逐个进行检查,总体验收合格后,报监理验收。5浇注施工施工工艺流程为:梁墩0#、1#段施工托架、模板拆除一挂篮拼装试压一挂篮移动、调整、固定一模板安装、钢筋绑扎、预应力管道安装灌注混凝土、养护预应力张拉、压浆一封锚一下一梁段施工。5.1梁墩0#、1#段施工由于桥墩与高速边坡间的距离较大,为满足挂篮起步长度
14、要求,主梁0#、1#块和边跨现浇段根据墩高及现有材料,采用钢管桩支架现浇施工。将临时支座和临时锚固设置于主墩墩顶,在每个主墩上设置2 个宽6 5cm,长2 50 cm,厚度为6 0 cm的临时支座。5.2#托架、模板拆除0#、1#块外模在浇注混凝土强度达到要求后,拆除外模架。在混凝土强度达到设计强度的90%后,开始张拉压浆。压浆完成后,利用预埋精扎螺纹钢筋,通过竖向张拉,对0#、1#块进行锚固,以抵制不平衡力对0#、1#块稳定性的影响。以上工序施工完毕后,才能拆除底模、楔形块等,再下放底模、楔形架。5.3挂篮拼装试压挂篮拼装完成后,必须进行加载预压,以得出挂篮弹性变形值,提前进行预拱度设置。5
15、.4挂篮移动、调整、固定挂篮移动、调整、固定见5.8 挂篮行走。5.5模板、钢筋绑扎、预应力管道安装模板主要采用定型模板或组合模板,对在结构内外侧的拐角处,均采用圆弧倒角过渡。施工顺序为先支立底模,再支立内模,最后支立边外模和端模。钢筋在加工场下料弯制,现场人工绑扎成型,其顺序为绑扎底板钢筋一绑扎腹板钢筋一安装竖向预应力筋绑扎顶板下层钢筋一安装纵向、横向预应力波纹管道绑扎顶上层钢筋一钢筋、波纹管道及锚垫板位置检查等。5.6灌灌注混凝土、养护悬浇混凝土均为一次成形,悬臂两端对称浇筑。浇筑顺序为横向对称进行,纵向由外向内,分层连续浇筑。先前端,后尾端;先底板、腹板,后顶板及悬臂板。灌注时,注意梁端
16、处底模系锚固点位置的变动,以及合拢段型钢支撑件锚固钢板的预埋。箱梁侧壁混凝土浇筑的每层厚度不得大于50 cm,一般控制在3 0 cm左右。浇筑过程中,使用两台泵车在悬臂梁两端平衡地进行,并将不平衡重量差控制在设计允许范围内。浇筑完成后,加强养生养护5.7预应力张拉、压浆和封锚在箱梁混凝土强度达到设计要求后,即可进行钢绞线的张拉压浆和封锚工作5.8#挂篮行走挂篮在梁段施工完成后,向前移动,为下一节浇筑做准备。(1)连续梁节段混凝土浇注达到强度后,进行纵向预应力束张拉,并安装侧模板行走滑梁。利用千斤顶来松前后吊杆悬空模架系统。(2)拆除后锚梁吊杆,锚固好行走滑道。(3)铺设并锚固新浇筑梁段的行走滑
17、道。按照挂篮纵横向位置,测量定位滑道。定位好后,挂篮行走前,用竖向束对滑道进行锚固。(4)利用4个50 t千斤顶将单侧挂篮顶起约3 cm,于前支点及行走滑道之间,放置不少于3 根的走形滚轮(20mm的圆钢),再放松千斤顶。(5)清理滑道表面杂物后,涂抹黄油,以减小挂篮前移时的阻力。在梁前端设置2 组1 0 t的倒链葫芦,同时于挂篮后部及行走滑道设置2 个1 0 t葫芦,作为挂篮行走时的限位保险。人工手拉倒链葫芦,牵引挂篮前移。(6)移动到位后,利用4个50 t千斤顶将单侧挂篮顶起,移出走形滚轮,再放松千斤顶,使前支点准确安放于行走滑道上。锚固后锚系统,调整模板标高,锚固模架系统。6全封闭防护6
18、.1圭封闭方案挂篮施工跨高速,下面是正常通行的车辆,故交通组织需到位。设计的封闭和浇筑方案如下图4所示。(1)挂篮采用全封闭菱形挂篮施工。连续梁属于高空作业,应高度重视安全管理。如下图5所示,每完成一节段施工,立即采用钢管与防护网结合,对两面两322023上语么缘No.2道路工程SHANGHAIHIGHWAYS-侧进行密闭防护,人员全部经由挂篮前段的爬梯上下。(2)挂篮全封闭防护措施是在挂篮底模架、侧面及前端外部增设一层防护措施,将挂篮的底部、两侧和前端整个进行包裹式的围护。工作空间全封闭,防止物体坠落。(3)为防止施工用水、雨水和施工杂物落到下面的高速上,设置防水板及集水槽,随时将雨水、杂物
19、集中引流至高速路边排放。合肥沪陕高速:4x 3 5+3 x 3 4.5+(55+1 0 0+55)+1 1 x 3 0K9+926.55跨沪陕高速桥六安35+31.8)+3x30.4+(55+100+55)+(23.7+10 x30)K9+926.55跨沪陕高速桥图4挂篮施工线路与高速交叉平面图(单位:m)三三三川三图5挂篮分节段施工平面图(4)主桥跨度1 0 0 m。其中,高速以北的小里程主墩的左幅8#墩、右幅9#墩两个T构8#-1 4#块段及跨中合龙段均在现状高速上方,0#-7#块段不在现状高速路上方。高速以南的大里程主墩的左幅98#墩、右幅10#墩两个T构9#-1 4#块段及跨中合龙段均
20、在现状高速上方,0#-8#块段施工不在现状高速路上方。(5)挂篮兜底防护高度共1.2 m。经模拟可知,兜底防护做好后,最小净空高度5.5m,满足车辆通行要求。No.2202333上么路SHANGHAI HIGHWAYS道路工程)6.2全封闭措施6.2.1封闭防护如图6、图7 所示,底部封闭平面尺寸为(1 6.7 2 6.61)m。挂篮底模桁架下方用1 4槽钢作骨架,其下满铺3 mm厚钢板做底部平台。底部平台大小以能将挂篮底、外模包到其内为宜。然后,平台四周用3 mm钢板做成0.4m高的围挡,围挡采用角钢Z(50 5)m m加工成骨架,并铺设密布钢丝网。为使收集的施工用水、杂物不致落至地面,影响
21、行车,围护的钢板接触处必须全部焊接,并设置防水板及集水槽。加工完成后,用倒链将防护平台提升至已安装完毕的在挂篮底部,并焊至挂篮底模架上。(1)工作平台封闭:上、下工作平台铺设5cm厚的木板,上铺一层0.5mm厚的镀锌铁皮。栏杆外侧挂设密目防护网,用于防止物体坠落。(2)周边封闭:挂篮四周用角钢焊接成网片骨架,固定在底部平台上。在1.2 m以上范围,铺密目钢丝网护面或彩钢瓦防护,总高为6.5m。为最大化发挥防护效果,箱梁防护网高度要超出梁面1 m,后部将梁段和行走梁包裹。603中0050OST9009009090090090090020080090090090090020090090090016
22、720化G206公路(笑山至海河干安)改建工程全防护证面价置图6 全防护正面布置图(单位:mm)5.8155.815专鱼上屋5.4915.491B三块施工充成后罐设导轮品带-3 2 精乳婚纹钢清烫走爽荣行走架175548005002ST本2.7508005.4916.611飞下横烟化(2 0 6 公路(吴山全津河干果)改建工程将件名称全防护副面图作教型X-1-2-46图7 全防护侧面布置图(单位:mm)34No.22023上海么路上接第2 7 页)道路工程SHANGHAIHIGHWAYS(3)已完成梁段封闭:为防止物件滚落或坠落,在已完成梁段两侧翼板边缘,按间距1.5m预埋钢管,并在水平方向,
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