昆山中环企业自创新技术

1、昆山市中环快速化改造工程企业自主创新技术项目概况项目基本情况昆山市中环快速化改造工程（简称昆山中环）是在既有地面道路位置建造高架主线，由高架主线和地面辅道组成，线路主线全长44.4km，均为双向6车道，主线设计时速80公里。项目包括4座互通式立交（高新区立交、陆家立交、周市立交、预留长江路立交）、14处菱形匝道、新建跨主要航道大桥5座、跨沪宁高速公路钢箱梁1座，辅道中小桥36座。项目特点工程线路长，体量大，按照统一标准高水平完成项目建设，项目管理难度大项目施工中涉及的道路桥梁施工工艺众多，体量大，工程混凝土总用量超过300万方，主要实物量包括钻孔灌注桩1.5万根、墩柱2800余根，现浇箱梁70

2、0余联，路基石灰土300余万方等。在项目实施过程中，要协调全线各作业班组按照统一的标准高水平的完成项目建设，项目管理工作量巨大，是项目管理的难点和重点。主线高架全部为现浇混凝土桥梁形式，要实现优质工程的目标，实施和管理难度大本工程主线高架全为现浇混凝土桥梁形式，桥梁墩柱截面尺寸大，要在确保结构安全、施工安全的前提下，确保施工质量完全满足设计要求，同时，尽量提高混凝土完成面的观感质量，做到“内实外光”，是项目实施的又一难点和重点。在项目实施过程中，通过采用钢筋工厂化加工工艺、对模板支架系统进行统一化、标准化设计、统一混凝土的配合比和原材料供应，积极研究应用先进的施工工艺方法，有效的实现了项目既定

3、的优质工程建设目标。混凝土需求总量大，高峰期每日供应量连续超过1万方，需建立有效机制确保混凝土连续、稳定供应为解决混凝土需求量大的难题，通过组建自有专用拌站集中供应，既能保证工程需求，有做到了连续、稳定供应。同时，对混凝土的配合比进行统一设计，采用相同产地、品牌、规格的原材料，统一混凝土浇捣、养护供应，在满足混凝土内在质量的同时，实现了混凝土外观质量的基本统一。为有效实现混凝土回弹检测方法对工程质量的管控和指导的水平，与昆山当地有关部门开展混凝土回弹检测专题研究，建立了地区专用回弹测强曲线，填补了地区空白。大跨度钢箱梁顶推施工必须确保质量精准、安全可靠跨沪宁高速公路钢箱梁跨度为54+70+54

4、m，在施工过程中必须确保跨越的高速公路的安全、正常运营，一旦出现任何意外必将带来不可估量的后果，同时，施工过程中的质量和精度控制必须精准，一旦顶推到位，无法在既有高速公路上方采取措施进行调整和纠偏等。其施工控制和管理是对本工程实施的最大考验。市域范围大体量石灰土路基环保文明施工要求高本项目地处昆山交通主干道，沿线居民、企业众多，灰土路基施工期间的扬尘控制、噪声污染、废弃物处理等环保文明施工必须得以有效保证。针对在市区范围进行大体量灰土路基施工在扬尘控制、过程管控节点多等难点，通过建立集中拌合场、标准化设备配置等手段，提高了施工和管理效率，施工效率和环保水平得以确保。项目的技术创新点项目针对在保

5、证社会交通需求的条件下，跨越河道、铁路、高速公路、城市主干道等节点多，工程建设周边环境复杂等特点和难点，分析研究了国内外先进的施工工艺，对总承包管理方法、大跨度钢箱梁智能化施工、墩柱无支架施工等技术进行了研究，总结出了一套比较系统的城市公路/市政工程施工管理与道路桥梁施工技术，主要包括：1）结合地域土层含砂量高等特点，对不同工艺的适用条件、经济效益等进行全面比对，综合选用回转钻正、反循环、旋挖成孔等三种不同的成孔工艺，并结合除砂器、泥水分离器等辅助设备，确保了施工质量，共计约1.5万根桩中，I类桩的比例超过了99%。2）跨沪宁高速公路54+70+54m跨度钢箱梁施工中，首创并自主开发研制了大跨

6、度钢箱梁智能化顶推施工技术，在确保高速公路正常运行的状态下，安全、高效、高水平的完成了钢箱梁结构施工，特别是自动化顶推、自平衡控制、施工过程全真模拟等技术创新大幅改进提升了传统施工工艺的水平。3）对大规模的箱梁满堂支架施工，对支架按照横梁、腹板、底板等对立杆间距进行统一设计，统一剪刀撑布置，以地基预压和支架搭设控制代替普遍的支架预压，即有利于现场作业和控制，又安全高效、经济合理，工程累计完成700余联箱梁的施工中未发生质量、安全事故。4）对国内外先进的墩柱无支架施工、钢筋工厂化加工、预应力智能张拉、高架防撞墙无支架无拉杆模板体系、道路路缘石滑模法现浇施工等新工艺、新方法进行了全面的探索和应用，

7、提高了施工质量和管理水平，有效推进了相关施工工艺的发展和进步。5）在全面分析国内外先进管理理念的基础上，对项目建设的全过程进行了周密、可行的策划，结合项目特点将繁重的总承包管理任务进行规范和分解，建立了总部负责总体策划协调、制定工艺和管理的标准，工区负责现场具体实施和管理的总承包管理模式，在此管理模式下，项目体顺利圆满地完成了各项建设指标，工程质量各类指标优良，实现了高水平的管理。企业自创新技术大跨度桥箱梁整体落架施工技术跨越沪宁高速公路钢箱梁，位于原有桥梁两侧（B线桥和C线桥），与原有桥梁平行，位于直线段上。 B线桥自北侧B61墩柱至B64墩柱，桩号自BK16+343.750BK16+493

8、.750，全长150m；C线桥自北侧C61墩柱至C64墩柱，桩号自CK16+342.793CK16+492.793，全长150m。上部结构采用等截面连续钢箱梁，下部结构采用花瓶墩接承台及群桩基础。 B线桥第20联跨越沪宁高速，跨径44+70+36m，梁高2.8m；C线桥第20联跨越沪宁高速，跨径36+70+44m，梁高2.8m；桥面横坡2%，通过顶、底板共同倾斜形成。钢结构总量约3600余吨（包括钢箱梁本体+压重）。（1）落架流程跨沪宁高速公路段150m钢箱梁整体滑移到位并全部焊接完成后，利用落架千斤顶组合先置换出顶推千斤顶，之后安装桥墩顶部的钢垫石、球形支座等后补构件，每个桥墩顶面布置2组落

9、架千斤顶（4个桥墩共8个点16组），通过落架千斤顶相互置换抽取置换钢板达到使桥箱梁整体同步落架到位。（2）落架工艺由于桥面落架前B61号墩顶距桥底1030mm，B62号墩顶距离桥底1030mm，B63号墩顶距离桥底840mm，B64号墩顶距离桥底580mm。置换千斤顶高度为170mm，置于千斤顶之上的置换钢板高度最大可为800mm，为了保证落架过程中的稳定性与安全性，置换钢板高度最大不超过200mm，所以设置钢支墩垫于落架千斤顶之下，其形式如下： 300t落架千斤顶布置形式立面图300t落架千斤顶布置形式平面图置换钢支墩由钢板以及H200*200 型钢组成，根据落架千斤顶的规格、组合形式以及钢

10、支墩高度共分为6种规格的钢支墩。具体形式示意图如下：2个100t千斤顶组合下面的钢支墩构造图桥箱梁立面工况图整个150m桥箱梁总重约为1600t，61轴、62轴、63轴与64轴桥墩受力分别为200t、600t、600t、200t，单个桥墩顶面分别布置：2组2个100t千斤顶组合（61、64轴）、6个100t千斤顶组合与两个300t千斤顶（62、63轴）。落架千斤顶摆放位置根据桥箱梁内部6.7m腹板以及横隔板确定，具体各轴桥墩顶面落架千斤顶布置如下图：61轴62、63轴64轴（3）落架过程待所有落架千斤顶、置换钢板布置完成、钢垫石与球形支座安装到位后，开始进行落架动作。以63轴桥墩为例，首先每个

11、墩顶的2个300t落架千斤顶顶住桥面，然后抽取600t千斤顶组合上面的置换钢板一块（32mm厚）；随后2个300t千斤顶缩缸，由600t千斤顶组合住桥面，抽取2个300t千斤顶上面的置换钢板1块（32mm厚）；每个桥墩顶面2组千斤顶同步交替作业，待置换钢板抽完之后，抽取一个钢支墩，再布置千斤顶以及置换钢板，始终保证千斤顶上面置换钢板高度最大不超过200mm。落架过程中当桥底和永久支座接触后需及时调整桥体位置，然后把荷载转换到永久支座上，并及时把桥底板和永久支座焊接固定。（4）实施情况 此次大跨度钢结构桥箱梁整体落架在施工过程中主要解决了以下几点：第一、落架高度大，单个桥墩落架高度达1030mm

12、，如果全部采用落架千斤顶上放置置换钢板的情况下导致稳定性的问题从而存在较大危险性，故使用了置换钢支墩将置换钢板的高度控制在200mm以内，解决了置换钢板高度过大导致的稳定性问题。第二、为了避免各点之间下降高度不一致导致桥体产生变形，落架过程中各点千斤顶同步进行落架动作，每次下降高度为32mm。第三、桥箱梁横向有2%坡度，落架过程中当一侧桥体底部就位到永久支座时，马上进行桥箱体底部与永久支座的焊接固定，随后继续另一侧落架。综上所述，本次大跨度桥箱梁落架施工技术在实践中可行，并且在类似施工项目中有着指导作用。在后续类似工程改进后继续投入使用，有着重大意义。大体积异型钢结构三维状态调平液压索具施工技

13、术跨沪宁高速公路钢箱梁制作分段的尺寸需考虑运输条件的限制和现场的安装方式，根据节段划分图以桥宽作为分段长度，沿着桥长度分为46m一段，单幅桥共分26段，每段重量约60t。分段线钢箱梁节段划分图钢箱梁剖面图除了桥墩和桥端等部位，每个分段的结构大致相同，采用单箱三室斜腹板截面，顶板宽为22m，底板宽度14m，箱梁悬臂长为2.5m。（1）安装整体流程上图分段钢箱梁构件采用工厂分节段制造、预拼，现场利用大型履带吊起吊，通过一种特殊液压索具调平，安装到高空胎架上拼装。分段构件为一联三室钢箱梁，运至现场钢箱梁如下图所示。钢箱梁分段图对于分段钢箱梁采用大型履带吊利用特殊索具起吊校正调平后进行吊装上胎工作，如

14、下图所示。 分段钢箱梁液压索具调平 分段钢箱梁上胎拼装图（2）特殊索具施工工艺由于本工程桥箱梁分段后体型大，数量多，且每个分段内部结构分布不均，重心和吊点位置相对关系存在差异，在现场进行高空水平拼装，每个分段地面起吊都需要调平。我们通常的做法是利用倒链与滑轮组配合调节吊索具长度进行调整，或者根据重心和吊点位置更换索具。而本工程特制的单套液压拉泵调整索具很好得解决了类似的问题。本液压拉泵索具主要包括一个滑轮、三根钢丝绳和两个液压拉泵。具体形式如图所示。 钢丝绳Gss-1共一根，长度44m，做2使用；钢丝绳Gss-2共两根，每根长度19m，单根使用。100t滑轮一个，150t液压拉泵2个。吊索具一

15、览表序号名称规格长度(m)数量受力(t)破断拉力(t)安全系数备注1Gss-18044175.53086.66x37,1670N/mm22Gss-280192353089.16x37,1670N/mm23滑轮100t14卸扣55t45卸扣85t4由于分段桥箱梁重量较大，在面板下纵横隔板交叉位置设置四个吊点。本套液压拉泵调平装置其中一根长钢丝绳穿设于吊钩处设置的滑轮里，两端同钢箱梁面板上吊点固定；另外两根短钢丝绳一端同吊钩固定，另一端同液压拉泵一端固定，液压拉泵另一端同钢箱梁面板上吊点固定。利用本液压拉泵调平索具在起吊过程中可以做到不用电脑建模精确计算构件重心，通过液压拉泵伸长或缩短调整跟拉泵连

16、接的吊索具总长度，来控制桥箱梁整体平整度。避免使用滑轮组的繁琐和多次更换钢丝绳造成的成本增加，节省了施工时间，保证吊装的精确度。（3）桥面平整度调整在分段钢箱梁吊装时，通过钢丝绳和液压拉泵将所述液压拉泵调平装置与分段钢箱梁面板吊点固定连接，使用大型履带机械吊起液压拉泵调平装置，使分段钢箱梁底板离开地面一定高度，使用仪器测量分段桥箱梁底板上多个位置的离地高度，根据测量得到的数据对液压拉泵进行伸缩操作，以调节所述构件上多个位置的离地高度至桥面平整，让后通过履带吊将分段桥箱梁安装高空胎架指定位置进行拼装。在使用液压拉泵调平装置调节分段钢箱梁平整度时，当钢箱梁需要沿X轴方向旋转时，两个液压拉泵同时伸缸

17、或同时缩缸，且伸缩量相同；当钢箱梁需要沿Y轴方向旋转时两个液压拉泵同时分别一伸一缩，且伸缩量相同。液压拉泵调整方式如图所示。YX图9 液压拉泵调平原理图（4）实施情况与总结此次沪宁高速跨线桥工程主体结构施工在各方的努力下顺利完成了，在分段桥箱梁吊装上胎拼装过程中主要遇到与攻克了这样几个难点：第一、构件体积庞大、结构不规则，且数量较多，吊点位置和重心关系各不相同。如果使用固定钢丝绳吊装，钢丝绳种类繁多十分繁琐。如使用滑轮组配合倒链调整钢丝绳长度，钢丝绳长度精确度难以保证，且浪费人工，增加成本。本液压拉泵索具通过液压拉泵伸长或缩短，调整吊索具自身长度，使本索具以一种形式从头到尾安装完毕，大大减少了

18、工作量。第二、本索具同样可以应用于其他大体积异形钢结构三维空间定位吊装，通过调整液压拉泵长度，可以在一定范围内把构件调整成任意角度，通过复测调整后的构件特征点相对关系微调实现构件三维空间定位 。而在索具使用过程中也有考虑不足的地方，例如液压拉泵伸缩长度有限，当构件水平度偏差超过液压拉泵调整能力时，需要调整钢丝绳自身长度，降低了施工效率，可考虑采用预估重心位置限定吊点范围解决。综合上述问题，本工程使用的特殊索具在实践中取得了显著的效益，并且在类似施工项目中有着指导作用。在后续类似工程改进后继续投入使用，有着重大意义。规范统一箱梁支架模板体系标准化施工方法墩身、箱梁的模板和支架系统的设计和施工质量

19、，直接影响到施工完成后混凝土面的平整度、外观颜色等质量，同时也是关系到施工安全的最主要方面。为此，项目部在借鉴类似工程施工经验的基础上，对全线的模板和支架系统进行了统一的设计，制定了统一的加工图纸和现场施工作业图，并建立了统一的工序验收标准。为工程的顺利开展和质量的不断提升奠定了基础。箱梁支架系统是本工程安全管理的重中之重，为确保施工质量和安全，在充分考虑市场资源和结构特点的基础上，针对碗扣支架和门式支架制定了统一的支架搭设标准。以碗扣支架为例，全线除个别超常规箱梁外，每联箱梁按照横梁（中横梁、端横梁）、腹板、底板（无腹板位置）三种部位统一立杆间距为600X600、600X900、900X90

20、0三种规格；水平剪刀撑按照上下各一道，中间4.5m间距一道（最大间距4.5m）设置；纵横向剪刀撑按照周边一道，中间4.5m间距一道（最大间距4.5m）设置的原则设置。同时在施工前，要求按照每联箱梁完成支架施工平面布置图、横梁位置剖面图、一般位置剖面图三种施工图纸，并在搭设前现场弹线放样。这样既有利于工人操作，也利于现场检查。在支架地基处理和支架预压方面，支架地基的承载力和变形是关系到支架安全的根本，支架完成后对支架进行预压是确定支架是否安全的常规手段。支架预压可以有效的消除地基和支架的非弹性变形，但是在支架预压过程中同样存在巨大的安全风险，且实施成本高，全数预压较难达到，从支架安全的角度考虑，

21、支架地基稳定、支架搭设规范合理即可有效的确保支架的安全。因此，通过检验支架地基的承载力和变形情况、严格控制支架搭设的质量来代替支架预压既可以满足验证支架安全的需要，又具有更好的经济性和操作性。排架支撑系统的平面布置为矩形，支撑系统在使用过程中最不利状态，是在浇筑箱体砼期间（砼尚未入模阶段），此时支撑系统受荷小，受风荷时稳定性差。待浇筑桥面砼时，箱体砼已具有80%以上的强度，此时支架稳定性显然要比前者好。因此可以假定，可能出现的最不利位置在箱梁自重最小的横断面，排架立杆纵向最大间距900mm，为简化计算，取跨中宽度为900mm，端横梁宽度600mm计算单元，按箱体砼浇筑阶段的荷载为计算依据，用诱

22、发荷载法进行支撑系统整体稳定计算分析。为加强支架的整体稳定性，必须设置横向、纵向和水平剪刀撑，具体布置参数及要求如下：支架搭设时须设置斜撑（剪刀撑），纵向设置在外侧及靠近腹板处，横向设置在横梁处，每隔4.5m设一档。可调节杆伸长量不得超过300mm，箱梁支架与完成的立柱形成抱箍，对平曲线半径较小的箱梁采用脚手钢管代替纵向连杆调节立杆间距。模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑；纵横向由底到顶连续设置竖向剪刀撑，其间距应小于等于4.5m。剪刀撑斜杆与地面夹角应在4560度之间，斜杆应每步与立杆扣接。碗扣式箱梁支架剪刀撑布置表剪刀撑形式布置形式横向剪刀撑从每联端头开始，每4.5m设一排，每排连续

23、设置。纵向剪刀撑顺桥向连续设置，两侧各一道，中间每隔4.5m设一道。水平剪刀撑从顶层开始向下每隔3步设置一道。根据现场地基及支架高度10m的工况条件，略去支撑力干的压缩变形和地基沉降变形，只考虑立杆接头和垫木及顶托以上格栅底模之间缝隙压缩量，按公路桥涵施工技术规范提供的参考数据，本工程搭设支架的预留抛高值，控制在跨中抛高20mm，1/4跨抛高10mm，支座部位不考虑抛高。具体抛高待首联预压采集数据后分析确定。依据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ1662008，进行组合风荷载时最不利单肢立杆轴向力及承载力验算：立杆轴向力计算：N1.2（Q1+ Q2）LxLy +0.91.4（Q3+ Q4）

24、LxLy+Q5单肢立杆稳定性公式NAf立杆压弯强度验算按下式：横梁、腹板、空腹位置三种情况均验算通过。支架搭设及调整支架搭设前，由测量人员用全站仪放出箱梁中心线、边线，并用白灰撒上标志线，然后用钢尺放出底座十字线、支架排线，同样用白灰撒上标志线标示。按标示的底座位置安放底托，并按各跨不同的计算高度调整好底座上的可调螺帽的顶面标高，使其在同一水平面上。注意底座与地基的密贴，严禁出现底座悬空现象。根据立杆及横杆的设计间距，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。安装时立杆必须保证垂直度，必须在第一层所有立杆与横杆拼装调整完成无误后，方可逐层往上安装。拼装到顶层立杆后，装上顶层可调顶托，并严格控制可调顶托伸

25、出自由段长度。加固件、剪刀撑必须按设计要求与支架同步搭设。连接用扣件的规格应与所连钢管外径相匹配，扣件螺栓拧紧力矩宜为4560N.M,并不得小于40N.M。支架周围设置栏杆，栏杆与支架连接可靠，不得晃动，用安全网围护。墩柱四周的支架利用水平钢管通过扣件连接形成环状与墩柱形成整体，以增加支架整体稳定性。支架顶托上大格栅顶面标高到位后，用麻线定出箱梁底面的中心线及边线，从中心线向两侧对称铺设底模，底模采用2.44*1.22米双面镀塑竹胶板，为保证梁底圆弧平顺采用1.2cm厚竹胶板。底模要求铺设平整，拼缝严密。支架质量检验支架搭设完毕或分段搭设完毕后，及时按照规范要求对支架的搭设质量进行检查，主要检

26、查验收内容：构配件和加固件是否齐全，质量是否合格；杆件搭设是否横平竖直并设扫地杆，上碗扣安装后须及时锁紧，无松动；基础是否有不均匀沉降，立杆底座与基础面的接触有无松动或悬空现象；底座和托撑插入立杆内的长度不小于15cm，伸出长度不大于25cm，丝杆与螺母捏合长度不得少于45扣，并连接稳定；顶部自由端总长度不得大于75cm，U型托板厚不小于5mm，顶托上主格栅采用槽钢、工字钢或方木，必须居中布置；剪刀撑设置（支架底部、顶部、中间）按不大于4.8m设置一道水平剪刀撑，并在墩柱周边形成环状闭合，纵、横向剪刀撑按间距不大于4.8m设置；立杆连接销是否安装、斜杆扣接点是否符合要求、扣件拧紧程度等；剪刀撑

27、须每步与立杆连接，搭设过程中剪刀撑应随立杆、水平杆同步搭设完成；安全网的张挂及扶手的设置是否齐全；支架须按搭设高度（一般按6m一层）分层验收，并做好相应的验收记录。支架预压支架预压拟执行首件制预压，对地基基础及碗扣式支架分别进行预压试验，确保箱梁支架预拱度和沉降控制要求。支架基础预压根据现状情况，老路部分强度优良，不进行预压。绿化带硬化位置进行支架基础预压。其余部分参照预压数据进行预拱度计算。支架基础预压重量为钢筋混凝土荷载的1.2倍。支架基础预压前，应布置支架基础的沉降监测点；支架基础预压过程中，应对支架基础的沉降进行监测。对支架基础的预压监测过程中，满足下列条件之一时，应判定支架基础预压合

28、格：各监测点连续24h的沉降量平均值小于1mm；各监测点连续72h的沉降量平均值小于3mm。预压荷载按预压单元沿混凝土结构纵横向对称进行加载，加载采用一次性加载。卸载过程为一次性卸载，并沿混凝土结构纵横向对称进行。支架预压支架搭设完成、验收通过、搁栅布置好、支架基础预压合格后进行支架预压。预压材料拟采用混凝土块或砂袋等材料。根据事先计算的相应部位的重量来放置压重，预压重量为钢筋混凝土荷载的1.1倍。支架预压进行分级加载，拟采用三级加载，依次为单元内预压荷载值的60%、80%、100%进行加载及卸载，并测得各级荷载下的测点的变形值。预压加载采用分级加载，按比例分配到端横梁及跨中部，堆载所用的荷载采用25T汽车吊吊运至箱梁模板上，运输过程成保证下放荷载轻放，不得冲撞底模，再采用人工先均匀地搬运至箱梁底模上，直至设计箱梁的荷载。在吊车将荷载运至底模上不得在同一处出现集中堆载。做到每次运至模板上的荷载均匀分布至模板上再上吊另一堆荷载。在加载过程中需要做到连续性，一次性加载完成。每级加载完成后，应先停止下一级加载，并每间隔12h