超宽、超重混凝土箱梁高空移运施工工法

'超宽、超重混凝土箱梁高空移运施工工法1前言目前，在进行移梁施工时，常见的是在平地上利用大型的移梁平车进行移梁，但需要在高空进行移梁作业时，该方法具有较大的局限性。目前国内进行高空移梁作业时，多采用在梁段与轨道之间设置移梁小车和刚性支座，利用顶推千斤顶提供动力进行移梁。该方法在进行小体积、小吨位梁段，特别是钢箱梁的移运时具有一定的可操作性，但是，若在高空轨道上进行超宽、超重梁段的移运，由于梁体吨位较大，使轨道梁产生一定的变形，容易导致四个刚性支座受力不均，从而对梁体产生不利影响，甚至损坏梁体。目前国内尚无在高空轨道上进行超宽、超重的大吨位梁体，尤其是混凝土梁体的移运。本工法有效的解决了超宽、超重的大吨位梁体，尤其是混凝土梁体的高空移运施工的难题，并且安全、经济、实用。为该类工程提供了切实可行的施工方法；也将为特大桥梁施工提供新的设计理念和新的施工工艺。2工法特点2.1采用高空移梁支架进行梁段的移运，解决了场地受限制的问题。2.2不需要大型吊装设备和架桥机设备，预制好的梁段只需利用牵引设备在支架上进行纵向移动到设计位置，并直接在支架上存放，不需要另外设置存梁区和多次转运。2.3大刚度的移梁钢滑轨能有利于控制移运时轨道的受力变形，并设置相对柔性的移梁滑座能使四支点受力不均匀的状况可通过其自身进行一定的调节，避免产生三支点受力的不利情况。2.4本工法不但能够满足超宽、超重混凝土箱梁梁段在高空轨道上进行安全、均速、平稳运输，而且方便、快捷，可大大缩短施工工期。3适用范围本工法适用于特大型桥梁超宽、超重混凝土箱梁的高空移运施工，特别是在施工场地受限，且无法利用大型吊装设备进行大吨位梁体吊装施工的工程。4工艺原理本工法的工艺原理即利用与支架预制台座等高的移梁支架，将预制好的箱梁-9- 节段在移梁支架的钢滑轨上用移梁装置牵引、滑移到设计安装位置附近存梁待强。其关键技术原理就是将高空移梁支架钢轨道和移梁装置有机结合，充分利用大刚度的移梁支架及钢滑轨及相对柔性移梁滑座，二者协调变形，从而使箱梁梁段在移运时四支点受力均匀，安全可靠。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1）本工法采用的梁段高空移运施工方法。具体流程如下：5.1.1搭设移梁支架并安装好移梁钢滑轨，在钢滑轨上按照一定间距设置反力架。5.1.2混凝土箱梁完成后，按设计要求张拉部分预应力，将同轨道的前后移梁滑座用拉杆进行连接，安装由牵引千斤顶、扁担梁、拉杆组成的牵引系统5.1.3将轨道上的渣滓清理干净，在轨道上表面涂抹润滑用黄油。5.1.4牵引千斤顶加压，牵引梁段前移，每次牵引5-8m后，千斤顶移到下一个反力点固定。5.1.5重复步骤4，继续牵引梁段前移到设计存梁位置。搭设移梁支架结构、安装钢滑轨在钢滑轨上按照一定间距设置反力架张拉部分预应力力同轨道前后滑座用拉杆连接安装牵引系统清理轨道、涂黄油千斤顶加压，梁段前移完成梁段预制图5.1施工工艺流程图-9- 5.2操作要点5.2.1高空移梁支架结构1高空移梁支架主要由管桩基础、钢管支架、分配梁及主承重梁组成，其中主承重梁即为移梁钢滑轨（示意图见图5.2.1-1和5.2.1-2）。图5.2.1-1移梁支架立面示意图2移梁支架是梁段移动和存放的承重结构，支架钢管立柱下的单个基础可采用PHC高强预应力管桩基础。采用十字型桩尖，为尽可能地使管桩基础具有足够的承载能力，并减小沉降，采用振动锤施打管桩至桩尖进入持力层。3管桩基础应进行专门的试桩实验，以确定其承载力及在荷载作用下的沉降量。图5.2.1-2移梁支架断面示意图4支架钢管立柱横桥向每排布置4根，每两根为一组，钢管上口顺、横桥向均用联系钢管联成整体。墩位旁边的钢管桩支撑在承台上。在钢管顶横桥向设置一道分配钢梁，作为主承重钢梁的支撑。在钢管桩顶顺桥向设置2道钢梁，作为箱梁节段移动和存放的钢滑轨及主要承重钢梁。5.2.2移梁装置1箱梁预制节段在移梁支架上的运输采用牵引装置牵引，滑动移梁的方法。牵引-9- 装置由移梁滑座、千斤顶、拉杆、扁担梁和反力架组成（见图5.2.2-1）。图5.2.2-1移梁示意图2箱梁梁段下、两轨道上设置四个移梁滑座，移梁滑座采用骑马式钢座结构形式。骑马式钢座与箱梁混凝土间设置板式橡胶支座，以降低支架不均匀变形对四个支点力的影响；骑马式钢座与钢滑轨间设置NGB滑板，钢滑轨摩擦面涂黄油以减小滑动摩擦阻力（见图5.2.2-2）。图5.2.2-2滑座大样图图5.2.2-4牵引系统大样图3每台千斤顶配以精轧螺纹钢筋做拉杆，拉杆的一端和滑座连接，另一端与千斤顶前端的扁担梁连，同轨道前后两滑座采用拉杆连接，千斤顶通过拉杆提供动力滑动移梁。4滑轨上按照一定间距设置反力架，作为千斤顶固定装置，反力架与滑轨焊接（见图5.2.2-4）。5滑轨应顺直，同一断面滑轨标高应一致，移梁前应将滑轨表面清理干净,-9- 移梁时应严格控制左右两侧同步前进，两侧千斤顶前后差距过大时，应及时进行调整。6移梁过程中应注意保持均速、平稳移动，控制移动速度。7在移动过程中由于支架变形不一致有可能出现滑座支点脱空，导致轨道梁受扭的情况，拟采取以下措施来保障轨道梁的结构安全：1）移梁支架安装时注意控制移梁轨道的标高和线形，严格控制轨道顶面的平整度，移梁前进行移动预压试验，观测支架变形情况。2）在滑座与轨道之间设置橡胶支座，使移梁过程中的不均匀状况通过自身进行一定的调节。6材料与设备表6.1主要施工材料表序号名称规格型号用途1主承重钢梁（钢滑轨）根据实际情况确定移梁支架主承重构件、轨道2分配钢梁根据实际情况确定移梁支架承重构件3钢管根据实际情况确定搭设移梁支架4钢管φ48mm防护栏杆5钢板各种型号关键部位加强及制作滑座等6精轧螺纹钢筋φ36mm×9m用于移梁牵引拉杆7连接器及螺母与精轧螺纹钢匹配用于移梁牵引拉杆连接8砼C30管桩承台9钢筋B10/B12/B16管桩承台配筋10预应力管桩PHC500-AB移梁支架管桩基础11板式橡胶块1000×500×125mm移梁滑座垫块12滑板NGB材质移梁滑座滑块-9- 表6.2：主要施工设备汇总表序号名称型号数量备注1滑座40个可根据实际情况确定2牵引千斤顶120t4台用以梁段移运3张拉千斤顶25t2台用于张拉梁段预应力4张拉千斤顶80t2台用于张拉梁段预应力5张拉千斤顶500t4台用于张拉梁段预应力6汽车吊25t1台用于移梁支架搭设7振动打桩锤ICE44-501台用于移梁支架搭设7质量控制7.1支架体系的桩基础采用PHC高强预应力管桩，采用振动打桩锤施打。地表设置一个小型混凝土承台连成整体。预应力管桩施工应符合《预应力混凝土管桩基础技术规范》（DBJ/T15-22-98）要求，桩基础承载力根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）进行计算。7.2钢管支架、分配梁、主承重梁即钢滑轨等钢构件的焊接按照《焊接质量保证》(GB/T12469)规定执行。7.3施工时，钢滑轨的安装应以测量仪器严格控制，横桥向平面偏差不大于5mm，同一断面各滑轨顶面高差不大于3mm，以防止在移梁存梁过程中，梁段出现一个支点脱空，形成三支点受力的不利情况。8安全措施8.1移梁过程是箱梁施工非常重要的环节之一，在这样大吨位、大悬臂、大偏载状态下进行移梁，施工难度较大，如何确保移动过程的安全是施工的重点。8.1.1移梁支架安装时注意控制两道钢滑轨的标高和线形，严格控制滑轨顶面的平整度，移梁前进行移动预压试验，观测支架变形情况。8.1.2滑轨应顺直，同一断面滑轨标高应一致，高差不大于3mm，移梁前应将滑轨表面清理干净。-9- 8.1.3移运速度不宜过快，左右千斤顶要保持同步。8.1.4移梁过程中应注意保持均速、平稳移动，控制移动速度。8.1.5通过计算调整受力支点位置、设置板式橡胶块防止在移动过程中出现三支点受力的不利情况。8.2认真执行相关安全操作规程，严格按照建立完善的安全组织机构，建立健全各种切实可行的规章制度。8.3设置必要的工作平台和安全设施，危险之处设立警告牌。8.4机械设备应有安全装置，所有机械操作手和现场施工人员必须严格遵守有关安全操作规程。8.5施工用电应认真贯彻建设部发布的国家强制性行业标准《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)。8.6高空作业应严格按照《建筑施工高处作业安全技术规范》(JGJ80-91)执行。9环保措施9.1认真贯彻部颁标准JGJ59－99中文明施工规范，虚心接受当地行政主管部门、业主及工程师的指导和监督管理，从工程开工到竣工验收移交 ，始终如一的做好文明施工工作。9.2对施工界限内水土及生态环境进行保护，营造良好环境工程。工程完工后，及时彻底进行现场清理，并按设计图要求对现场采取植被覆盖或其它处理措施。9.3对施工区域的水资源进行保护，施工污水应经过处理后排放。9.4混凝土拌合站设置防尘措施，防止粉尘污染环境。易挥发物品因密闭存放。9.5生活垃圾集中堆放，定期进行喷药消毒，防止产生病毒传播，并及时统一处理。10效益分析10.1经济效益本工法虽需搭设大型钢管支架，但钢管支架拆除容易，可以回收利用。并且本工法具有对环境影响小，对施工的地理位置要求低。同时，箱梁梁段的移运施工工艺同时要求了箱梁采用节段预制施工，有利于箱梁节段工厂标准化制作，提高生产效益，保证质量。梁段移运速度快、安全、可靠、可提高工程进度。10.2社会效益目前国内尚无超宽、超重的大吨位梁体的高空移运施工经验，本工法-9- 丰富和发展了超宽、超重预制混凝土箱梁的施工技术，也为特大桥梁施工提供新的设计理念和新的施工工艺。11应用实例荆岳长江公路大桥是湖北省“六纵五横一环”骨架公路网中随岳高速跨长江的控制性工程；桥址位于湖南、湖北两省交界处，南岸为湖南省岳阳市云溪区道仁矶镇，北岸为湖北省荆州市监利县白螺镇。荆岳长江公路大桥主桥为（100+298）+816+（80+75+75）m的双塔混合梁斜拉桥，其中主桥南侧边跨总跨度为230m，设置2个辅助墩和1个交界墩，其施工基本为陆上（主桥南侧布置如图11.1所示）。图11.1主桥南跨布置图（单位：m）南边跨混凝土梁段总长251m，箱梁全宽38.5m，至索塔区缩窄为36.5m，斜拉索锚固区宽度为2×1.5m，风嘴宽度为2×1.0m。混凝土箱梁采用分离式双箱室结构。标准梁段中心线处高3.823m（箱梁标准断面如图11.2所示）。图11.2混凝土梁标准断面图（单位：cm）-9- 根据南边跨混凝土箱梁结构特点及施工需求，将其分成38个节段。其中标准节段长度为7.5m，重约810t；其余节段长度在4.5-7.0m之间，节段最大重量1092t（梁段划分见图11.3）。图11.3南边跨混凝土梁节段划分示意图（单位：cm）南边跨混凝土箱梁由湖南路桥建设集团公司采用高空匹配预制、移梁、存梁及拼装施工工艺进行施工，其中在整个南边跨混凝土梁段移运施工过程中，未出现过任何安全事故，并且经济、快速，大大提高了施工工期。通过对移运的梁体进行观测，未发现任何由于移运对梁体造成的损伤，受到了业主和行业专家的一致好评。实践证明，该工法切实可行，能取得非常好的社会效益，为今后同类工程施工总结出了设计和施工经验；也将为特大桥梁施工提供新的设计理念和新的施工工艺。-9-'