斜拉式挂蓝施工工法

'集团公司优秀工法申报表填报单位（章）：工法名称斜拉式挂蓝施工工法工法编号类别编写人工法开发或推广单位科技成果鉴定（评审）单位及时间科技成果获奖等级及时间工法推广应用情况及经济效益本工法在京津城际新开河特大桥工程中应用，并取得了很好的效果，使整体工期提前了37天，节省费用600万元。申报单位意见同意申报集团公司优秀工法集团公司评审意见单位负责人：制表人：日期：10 斜拉式挂蓝施工工法一、前言在大跨径桥梁施工中,悬浇挂篮施工是首选的主要方式之一。悬浇挂篮施工的特点是不受桥下环境、水文、地质及分段块重量等条件限制。此外,采用悬浇施工的连续箱梁,因分段浇筑便于梁体或变高梁设计,使桥梁造型更加美观,同时减轻了梁体自重。分段挂篮悬浇方法日趋成熟,作为悬浇主要设备的挂篮,其结构更趋于合理,重量不断减轻,刚度增大,变形减小;悬浇的梁体常用的结构——箱梁,国外已有定型设计,中国亦积累了丰富的经验;梁段施工周期不断缩短,箱梁的分段浇箱工艺、施工挠度(标高误差)的控制与调整、合拢和体系转换的质量及各施工阶段的安全验算等技术都有长足的进步。二、工法特点1、不需要支架,施工期间基本上不影响桥下交通。2、挂篮结构简单、成本较低,逐段浇注混凝土无需大型吊装设备。3、每墩有两个工作面平行作业,几个桥墩可同时施工,各作业面互不干扰,施工速度较快。4、每个悬臂单元梁段的立模、绑扎、管道定位、混凝土浇注、预应力张拉、灰浆压注等均在挂篮内进行,挂篮可设计顶栅和养生设备,施工受气温影响较小,能保证施工的连续性和施工质量。5、以节段为单元重复作业,施工人员能较快地熟练技术,工效较高且便于施工控制和集中管理。6、因分段浇注,可将梁体设计成变高度梁,使桥梁造型更美观,同时亦可减轻梁体自重。三、适用范围1、适应于公路、铁路大、中等跨度的混凝土箱梁。2、适应于有水桥、跨谷桥、跨线桥及城市立交桥。当要求施工不影响桥下通航和交通时，本工法更能显出其优越性。四、工艺原理挂篮悬挂在已张拉锚固并与墩身连成整体形成T型结构的箱梁段上，能够沿轨道向前移动行走，前一梁段张拉完后，松掉挂篮后锚点、前后吊带，松落模板，拉动走行倒链，拖拉主梁系、模板系一起到位。在挂篮上完成下一梁段的立模、绑扎钢筋、预应力管道安装、浇筑混凝土和预应力张拉、压浆等全部作业。当施工梁段混凝土达到设计要求后，张拉预应力束并待孔道内水泥浆初凝后即可拼装挂篮，进入循环悬浇梁段施工。10 五、工艺流程及操作要点一）工艺流程组装挂篮→挂篮预压→测定标高→绑扎钢筋及安放波纹管浇筑混凝土→测量标高→混凝土养护→穿束→张拉、灌浆→测量标高→挂篮滑移→测量标高→进人下一块件施工。二）操作要点1、挂蓝设计加工挂篮是悬臂浇筑施工的主要设备，采用斜拉式挂篮。斜拉式挂篮由承重系统、模板系统、走行系统和工作平台等组成，总重量控制在1000KN以内，正式施工前进行荷载试验。(1)承重系统：由主梁、横梁、平面联结系、前后吊杆、上下限位器、滑梁、活动支承和支承垫梁等组成。(2)模板系统：由底模、侧模、内模、端模、侧模桁架、外滑梁、内模桁架、内滑梁。(3)工作平台：由型钢加木板组成。(4)走行系统：由主梁与滑梁的滑道、导向、锚固、顶推装置；侧模与底模的走行牵引装置；内模的滑行装置共三部分。斜拉式挂蓝构造图2、挂蓝结构安装10 挂篮拼组在加工厂拼组大件，在梁体上拼组整体。加工厂拼组主要包括主梁系的两片主构架，四片横向联接系，还有外模板及模架、内模及模架，其余均为散件。将加工厂拼装件及散件运抵现场后，用吊车吊送构件至0＃段上拼组，拼组程序如下：(1)主梁：待0#块砼强度达到90%以后，在0#段上安装，主梁系主要承重结构，担负灌注梁段及模板等重量，同时为模板走行提供支承。它位于已灌梁段顶面，主梁的稳定除设有支承垫梁外，后端设压紧器与预应力筋连接，可以防止倾覆。尾部设有上限位器，也与竖向预应力相连，以承受斜吊带传来的水平力。主梁拼装宜先上下两层工字钢，然后两组拼成整体，以利螺栓安装。(2)前后上横梁及平联：在主梁前后端均设有上横梁各一根，分别由两根槽钢组成，它是支承于两侧主梁顶面的双悬臂梁。除用于悬吊内外模板外，还与斜杆构成平联，以加强主梁的整体性。(3)斜上横梁：位于两侧主梁中部的上缘，亦是一根由两槽钢构成的双悬臂梁。用作斜吊杆的上支承，并将斜吊杆承受的底模及待灌梁体段砼重量传递给主梁。为改善其受力状态并便于施工操作，故让其支承在三角斜面上，而且此斜面尽可能与斜吊杆轴线保持垂直。随着梁底倾角及梁高的变化，特备用斜垫片。(4)斜吊杆：斜吊杆与底模纵梁等，组成力学三角形，是主要传力结构。它作为底模的前支承，其下端通过母帽与前下横梁销接。上端通过母帽支承于斜上横梁。斜吊杆还须穿过待灌梁段的顶板，并与梁部钢筋和管道布置相关须与箱梁设计密切配合；施工时此段斜吊杆要设防护（通常用塑料或波纹管），此外如果与内外模支架相互碰撞，应切割干扰杆件，并做好加固措施。(5)后吊杆：后吊杆下端托住底模后下横梁，上端穿过箱梁底板预留孔，并锚于其顶板，形成底模支点，其松紧调节可在上端连接张拉千斤顶实现。待底模调整完成后，张拉力F≤500KN，所有使用吊杆均需进行探伤，以防事故发生。(6)压紧器：设置在下主梁顶面，与竖向预应力（或施工预应力筋）通过接长螺母对主梁施工压力，它是主梁走行时的主要防倾覆措施，同时是挂篮承在时克服其竖直力的设施之一。(7)限位器：按位置分为上下限位器。上限位器用于防止主梁向前滑移，它设于主梁的尾部，在挂篮走行时为主梁提供反力，在挂篮承重时，上限位器至少与4根竖向预应力筋扣紧，每根F≥150KN，最好在拉板与桥面砼之间填木板，再上紧螺母和垫板，以增强其纵向拉滑能力，同时木材不宜过厚，以免竖向预应力筋受太大弯距。10 下限位器设于箱梁底下的底模纵梁后端，分左右两组，其作用是将斜吊杆下端对纵梁的水平力，通过纵梁传到已成梁段底板，避免底模后移，它由限位工字钢、调整丝杆、限位楔块组成，安装前，砼底板的预留孔应力求定位准确，并预留尺寸适宜的钢管，供吊杆穿过。在底板上部设有砼支垫，支垫内设有钢筋网与箱梁布筋相连。后下限位器在安装就位后，用千斤顶张拉力F≥500KN，然后调整底板中线（通过调整丝杠实现），待就位后再张拉后下吊杆至吨位，再用力调整丝杆直至不能搬动为止。(8)主梁支承垫梁：用于支点承压，找平及主梁走行时滑道。它对主梁的受力及倾覆稳定至关重要。载重时使用支承垫梁，可以提供足够的强度，走行时换用支承锟轴。(9)前后下横梁：前后下横梁皆分别由两槽钢组成。前下横梁顶部通过吊耳与6根斜吊杆通过销接，但施工过程往往由外及里，即先安装腹板外侧两根，内侧斜吊杆后安。后下横梁由位于腹板内侧的两根后吊杆托住。后吊杆穿过箱梁底板的预留孔，在上端锚于已成梁段底板，通过前后吊杆上端设置的千斤顶，可以调整底模标高。(10)底模纵梁：底模纵梁为底模板的支撑体系，其固定于前、后下横梁上，主要承担底板与腹板混凝土的重量。(11)侧模桁架、外滑梁：外侧模桁架为箱梁腹板外模支撑，也是箱梁上翼缘板的承托，又是外滑梁和底模分别前移时的支承。在外侧模桁架内侧上隅角处设下有上下两排滚筒，外滑梁在其中间穿过，外滑梁由两槽钢组成。两端设有竖吊杆，穿过箱梁顶板预留孔而悬挂在主梁的上横梁上。(12)内模桁架、内滑梁：内模桁架位于箱室内顶板底，是顶板内模支撑，又是内滑梁和内模分别前移时的支承。在内模桁架内侧上隅角处设有上下两排滚筒，内滑梁在其中间穿过，内滑梁由两槽钢组成。两端设有竖吊杆，穿过箱梁顶板预留孔而悬挂在主梁的上横梁上。(13)前工作平台：设于主梁前端为满足施工操作需要，可由倒链降。对于顶板预应力束张拉照顾不到时，可搭设临时脚手架（要求绝对安全靠）以满足施工需要。(14)后工作平台：设于箱梁底板下方，主要为后吊杆及下限位器的施工而设，故两侧各一个。其前端与底模纵组成一个力学三角形，形成悬臂结构，施工时不宜放过多的施工机具，工作人员二人为宜（总荷载不超过15KN）。3、挂篮压载试验挂篮安装完成后，必须进行压载试验，以检验挂篮各构件的受力情况、挂篮的抗倾覆性及挂篮的刚度，消除挂篮的非弹性变形和测定弹性变形量，为梁体的线形控制提供基础数据。其试验方法为：(1)计算悬浇过程中挂篮的最大静载重量，作为压载的总重量。(2)10 在挂篮前端底模上和前端横梁上分左右各设两个观测点，并测定各点的初始标高。(3)将压载的总重量等分为四个等重量级，一般压重材料选用袋装砂或碎石。(4)加载：将装好的砂石袋按分成的四个等重量级，逐级加载，每加一级荷载，即测定一次观测点的标高值，并做好记录。(5)减载：减载前应将挂篮各结点的螺栓拧紧，然后逐级减载，并逐级测定减载后的标高值，同样做好记录。(6)绘制挂篮变形曲线，根据初始标高和加载及减载过程的观测值绘制挂篮的载重—变形量曲线，以备梁体线形控制计算使用。4、梁段循环施工挂篮悬挂在已张拉锚固并与墩身连成整体形成T型结构的箱梁段上，能够沿轨道向前移动行走，前一梁段张拉完后，松掉挂篮后锚点、前后吊带，松落模板，拉动走行倒链，拖拉主梁系、模板系一起到位。在挂篮上完成下一梁段的立模、绑扎钢筋、预应力管道安装、浇筑混凝土和预应力张拉、压浆等全部作业。当0＃段施工梁段混凝土达到设计强度的95%以后，张拉预应力束并待孔道内水泥浆初凝后即可拼装挂篮，进入循环悬浇梁段施工。主要施工工艺如下：(1)上梁段浇筑完成后12h，铺设轨道，整平并锚固，挂好前行倒链，同时拆掉堵头木模，并凿毛混凝土表面。(2)浇筑完成24h后，拆除模板拉筋，松开前横梁及底模后吊带装置的千斤顶，底模及外侧模依靠自重自动与梁段混凝土分离，松开顶板上提吊内模纵梁的千斤顶，内模纵梁即下落锚固于梁段顶板下方的滚筒上，内模与混凝土分离。松掉内外模后及时进行养护。(3)同时穿设上梁段待张拉钢绞线，装好锚具。穿设钢绞线太长时，必须利用卷扬机；首先利用单根钢绞线将钢丝绳带过，然后利用钢丝绳牵引穿过整束钢绞线。(4)循环段混凝土达到设计强度的95%以上时，进行纵向钢绞线张拉，张拉后立即压浆。(5)松开挂篮主构架尾部的后锚装置，挂篮主构架轻微前倾，挂篮走行轮扣入滑行轨顶部凹槽内，在挂篮与滑行梁前端之间垫上滑板。(6)在已浇筑好的梁段上，铺设锚固滑行轨。经过滑行轨前端用倒链钢索与挂篮主构架锁紧，缓缓拉动倒链，挂篮即沿滑行梁前移。挂篮移动时，两悬臂端应同时、同步移动，防止两悬臂端产生不平衡重，危及梁体平衡。(7)10 挂篮移动到位后，应首先通过竖向预应力钢筋锁定挂篮主构架尾部的锚固装置。然后提起前上横梁上的千斤顶及底模后吊装置，调整模板后，开始下一梁段施工。六、机具设备表一主要机具设备表序号设备名称型号单位数量备注123456789101112汽车吊汽车吊千斤顶千斤顶倒链倒链倒链电焊机振捣棒振捣棒全站仪水准仪50T25T50T30T10T5T2TBX3－300φ50φ30天宝510BSZ2台台台台个个个台套套套套22881081246411七、劳动力组织劳动力组织根据工程量、工期、机具设备以及工人的技术素质情况综合考虑。本工法材料供至现场，与表1配套设备相适应的劳动组织情况见表2。各组人员的介入时间根据工序考虑，人数也可作相应调整。表二劳动力组织表序号组别人数主要工作内容12345678910指挥组技术组安装组钢筋组混凝土组张拉、压浆组线性观测组安全监督组电气组普工361220121642310组织、协调和管理。负责本工法设计、技术指导、技术管理，各种技术资料的记载、整理、上报、移交。负责挂蓝安装、预压、走行。负责悬浇段钢筋加工、绑扎。负责悬浇段混凝土浇筑负责悬浇段预应力筋张拉压浆；挂蓝主梁、横梁、压紧器、限位器施加预应力。负责梁体线性、标高测量。负责施工期间的安全检查、监督。负责电气设备的维修，电源及配电线路的架设。负责零星材料的倒运，场地清理。10 八、质量控制1、挂篮行走的控制在箱梁顶两侧设辅助线，该线平行对称，宽度为挂篮行走的中距，行走时轨道中心压在辅助轴线上，挂篮前后横梁的中心点应投影在桥轴线上。桥轴线轨道中心线的延长点采用全站仪控制。挂篮就位后，要严格检查下横梁标高，混凝土浇注过程中，要用水准仪反复观测下横梁各吊点的变化，当超过5mm时，要及时进行调整。2、箱梁节段的控制长度控制：每次浇注好的箱梁端部上，下游距桥轴线4米处和箱梁内肋上，测设各段的红油漆点，用经过鉴定的钢尺丈量横轴线至红油漆点的水平距离。钢尺丈量时，需进行温度、尺长、高差改正，以求得真值，从而求得该点至下一梁段的长度，如此便可控制箱梁各梁段的长度，又可保证箱梁各端面垂直于桥轴线。要求其误差不得超过5mm，若超过则需及时调整。3、箱梁挠度观测及预拱度的控制挠度观测是箱梁施工观测的主要内容。箱梁分段悬浇时，影响挠度变化的因素有：(1)挂篮的弹性变形和非弹性变形产生的挠度；(2)预拱度；(3)各梁段自重的挠度；(4)各梁段预应力产生的挠度；(5)挂篮自重及施工荷载变化引起挠度；(6)砼徐变引起的挠度；(7)温度变化引起的挠度变化；(8)这些因素均是挠度观测计算的依据，观测方法如下：挠度观测采用BSZ2自动安平水准仪在每一节段施工完成后与下一节段底模标高定位前的桥面标高观测，均安排在早晨太阳出来以前进行。预应力张拉前后，挂篮行走前后都要进行挠度观测。温度观测是影响主梁挠度的主要因素之一。温度包括日温和季节温度。由于温度变化的复杂性，挠度在理想状态下计算时不可能考虑温度的影响，温度的影响只能通过实时的观测加以修正。温度传感器以pt100电阻温度传感器，测温误差为：±(0.3+0.5%t)℃，温度巡检仪采用Zxj—246多通道微机温度巡检仪，它可与计算机联网，将观测数据直接读入计算机，实现快速集中观测，并通过既有软件对立模标高进行调整。应力观测采用HJ3400A10 混凝土绝对应力仪及HJ3401混凝土绝对应力计，这种应力检查装置的特点是直接检测混凝土应力而不需通过应变的转换，从而避免了应力测试误差和非应力变形（如收缩徐变）引起的误差，精度可达2%±0.2Mpa。4、箱梁施工的线型控制线型控制即在预应力混凝土连续刚构梁悬臂法施工阶段，对桥跨结构所发生的几何变形运用控制软件，进行矫正，使其达到设计的理想状态。线型控制的基本原理是：根据计算提供梁体各截面的最终挠度变化值，设置施工预拱度，据此调整每块梁段模板安装时的前缘标高。悬臂梁施工线型控制的关键是要分析每一施工阶段、每一施工步骤的结构挠度变化状态，确定逐步完成的挠度曲线。九、安全措施1、施工前必须进行安全交底，组织全体人员详细讨论，明确各施工阶段挂篮施工特点，安装方法与步骤和注意事项，以免因顺序错误发生事故。2、起吊挂篮部件及其他重物时，应先提升10-20cm，检查确认良好后方可继续起吊，起吊杆件必须有固定的信号指挥，旗语准确，传闻迅速，吊件下严禁站人。3、挂篮须等0#张拉压浆，竖向防倾覆筋张拉后方可安装。4、灌筑砼时两端挂篮必须在对称位置，两端不平衡重不得超过30t。灌注时宜由前向后进行浇筑。5、待新筑梁段纵向张拉、压浆等强后，方可移动挂篮，移动前应检查该拆换部分是否要妥善完成，是否增加临时联系。移动时须均匀平衡，左右同步，方向顺直；主梁前端要及时加垫、后端设锚压紧，以免倾覆。外侧模及底模的分离、调整，宜用倒链把下锚梁挂在外滑梁上。拉杆端头施顶，设保险垫，须使外侧和内侧Ⅳ级钢受力相近。6、必须严格控制挂篮和箱梁施工荷载，及时清理物件。7、可按需要增设照明、梯子、步板、拉件、安全网、风雨篷、操作台，工作人员按规定戴安全帽、系安全带。8、施工前应检查清点所需工具、材料，对起重设施须试吊，或检查其摩损状态，不合格的须更换。使用倒链滑车时，应慢慢地拉紧，待链条受力后再检查各部分的变化，确认状态良好后方可继续工作。十、技术效益分析以京津城际轨道交通工程新开河特大桥工程DK110+960～DK111+865段跨天津北站立交桥悬臂挂蓝施工为例作效益分析。该工程正式施工前做了二个方案，一是采用满堂支架施工方案，二是军用梁施工方案，三是用本工法施工方案。10 1、经济效益通过成本分析，挂蓝施工不受地形、地基、地下管线设施影响，且节约大量模板投入，本工程共节约地下管线设施切改费、地基加固费、模板制作费600万元。2、工期效益通过工期计算，采用本工法施工，避免了因管线切改、地基处理造成的工期延误，施工工期只用了83天，使整体工期提前了37天。3、社会效益该施工段共施工同类梁体2联，在施工过程既保证了天津北站立交桥的行车安全，又在保证质量的前提下大大节约了工期，受到了交通部门及上级领导部门的好评，赢得了良好的社会信誉。十一、工程实例京津城际轨道交通工程新开河特大桥工程DK110+960～DK111+865段，跨天津北站立交桥和跨规划地铁三号线两联连续梁，位于天津市北宁公园与天津北站相交处。此处地段地下管线密集，存有直径1000mm、埋深4.2m压力雨水管，3.5万伏高压电缆，直径1.2m通讯缆，800mm自来水管等多处管线。且地质条件差，多为淤泥。从2007年4月20日至2007年7月15日，在该部位采用挂蓝施工工法，完成两联连续梁406米。施工质量良好，梁体各项指标均达到设计及规范规定要求。10'