钢构墩施工工法

1、PAGE 18工法名称： 大型“钢-混凝土V型”刚构墩施工工法 申报单位：申报时间： 2011年10月 大型“钢-混凝土V型”刚构墩施工工法中铁三局集团有限公司桥隧工程分公司田丰 李军锋 徐结明 安康 熊勇1.前言广雅大桥全长1410.487m，由引桥和主桥组成，引桥为现浇梁，主桥跨径组合形式为63+2210+63m，结构为中承式系杆与三角刚构组合体系钢箱拱桥。主跨拱圈为变截面钢箱拱，钢箱拱肋采用等宽变高的单箱单室截面，两片钢箱拱肋间依靠横梁和纵梁连接构成“三角刚构”体系，拱肋在3个主墩处各设置一个V构，V构主要由16个钢箱节段拼接而成， V构最大分块重达200T，中墩三角刚构两侧斜腿及边墩的

2、三角刚架主跨侧斜腿为主跨拱圈同线型拱圈的延续，三角刚构起拱段与拱座通过张拉钢绞线及精轧螺纹钢有机地组合成悬链线无铰拱。2.工法特点2.1 施工方法简便，易于操作，加快了施工进度。2.2 钢箱线性易于控制及调节，支架结构受力单一，整体稳定性能较好，降低了高空作业施工难度。2.3 充分利用了钢箱刚度大的特点，简化了支架布置形式，减小了材料的大量投入。3.适用范围本工法适用于具有大型支腿、刚度大、跨度大的钢结构桥梁以及其他预制梁吊装的公路、铁路等构造物的建设施工。4.工艺原理4.1利用振动锤插打钢管桩，冲孔形成锚固桩，钢管接高由法兰盘对接，焊接管间连接系，铺设分配梁，安装钢支撑形成钢管支承排架；4.

3、2两台150T浮吊双抬吊装大型钢箱构件于钢管支架上，精确定位，焊接工地对接环焊缝，拴接高强螺栓，合龙“三角刚构”。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图施工工艺流程图见图5.1。5.2 操作要点5.2.1 拱座直线段混凝土浇筑 为保证拱脚底压力向拱座的均匀扩散和钢束锚垫板下的应力均匀性，承压板下拱座混凝土和钢箱内混凝土尤其是钢束锚垫板下严禁出现混凝土脱空、不密实现象，为振捣密实，拱座分两次进行混凝土浇筑。在拱座内预埋支撑0#段钢箱承压板的角钢，由三维坐标投影法精确定位预埋拱座直线段内钢绞线和精轧螺纹钢，绑扎图5.1施工工艺流程图座及锚下钢筋网片，进行直线段混凝土浇筑。5.2.2 起拱

4、段钢箱定位1、计算钢箱与拱座形成设计角度时重心的位置，焊接吊装吊耳。2、在承台预埋钢板上焊接起拱段0#段的倒三角型钢支架，将钢支撑焊于支架横梁上。3、根据钢箱拱承压板的尺寸和空间位置在预埋100100mm等边角钢顶端焊接承压板支撑框架，严格控制框架四个角点三维坐标（与承压板的四点坐标相符）。4、在60T浮吊和汽车吊的配合下调节角度使钢箱基本吊装到位，将直线段预埋钢绞束逐孔逐根穿入钢绞线预留孔内，精轧螺纹钢穿入承压板孔洞内，依靠钢箱自身重力作用沿着钢束缓慢滑下。5、在钢箱底端和腹板两侧布设导链或千斤顶，松紧导链来调节钢箱中心线的位置，高程的高低通过下垫钢板来调节。 6、用全站仪来测量钢箱上佯冲点

5、的坐标，精确定位后将钢箱与支撑架焊接牢固，增强钢箱稳定性能。 7、绑扎拱座顶部钢筋，支立模板浇筑混凝土，因钢箱与混凝土升降温度不一致，采用土工布等材料进行保温。5.2.3 预应力束的施工待混凝土强度满足施工要求后，张拉钢绞线及其精轧螺纹钢，在拱脚处先产生预拉力，减小钢箱拱拱脚处对拱座的水平推力和负弯矩作用，浇筑拱脚处封锚混凝土。5.2.4 浇筑钢箱内预应力混凝土为减小拱脚处拱座的水平力和弯矩，保证预应力钢束受力稳定，拱脚段为混凝土填充物，加劲肋采用开孔板，形成PBL剪力键与箱内混凝土连接，为防止涨模在加劲肋上焊接对拉钢筋，浇筑C50自密实混凝土，观测钢箱及支架变形情况，根据变化大小通过油顶在支

6、架上对钢箱进行起顶，使其满足施工规范及设计要求（表一）。5.2.5 施工三角刚构拼装支架1、测量放样插打直径1.2m钢护筒，使钢管垂直度1%，焊接连接系，搭设冲孔平台。2、摆放钻机，采用钻孔灌注桩进行孔桩施工，为保证钢管桩的锚固能力能满足支撑架的受力要求，要求钻孔至入岩深度至少5m以上，清孔，下放钢筋笼，浇筑C30水下混凝土。3、在车间内加工接高钢护筒，节段钢管端头接口之间采用24个螺栓孔的法兰盘对接，法兰盘之间用普通螺栓栓接，钢管桩采用单根接高至设计标高。4、当临近钢管接高完成后，彼此间用直径0.5m钢管进行横向连接，形成连接框架，增强整体稳定性能，抵抗风荷载、洪水等其他不安全因数的影响。5

7、、在钢管桩顶测量放样出钢管中心线位置，安装由双拼工字钢焊接而成的分配梁，分配梁上架设横梁，在横梁中心里程处焊接钢支撑。5.2.6 钢箱拱拼装质量要求1通过建立钢箱模型精确计算出钢箱重心，焊接吊装吊耳，为改善吊点焊接疲劳特性，对吊耳焊缝进行超声振动冲击，所有节段吊装均采用四点吊装。用砂轮电动机将钢箱坡口及其周边3-5cm区域打磨见金属光泽。2在已安装钢箱一侧焊接由车间加工成端面平整的马板，初步控制钢箱底口和限位的作用，用150t浮吊将钢箱吊装就位，在钢支撑及钢箱面板上焊接限位板，利用千斤顶顶推对钢箱进行精调，达到箱形梁组装允许偏差（表5.2.6-1）要求。表5.2.6-1钢箱拼装允许偏差编号项目

8、允许误差（mm）1垂直度1/300高度且202中心线103对接缝隙宽度5-74两相邻横梁中线相对偏差55对接高低差106相邻拱片高差203钢箱拼装合符要求后，待拼接板的抗滑移系数符合设计要求用拼接板连接加劲肋，并安装冲钉或临时螺栓进行栓接。4栓接完成后开始实施烧焊，工地焊接设立防风措施，遮盖全部焊缝处，主拱肋对接焊缝采用反面贴陶质衬垫，CO2气体保护焊焊接单面焊双面成型的工艺，焊接质量要求：焊前检验：包括基本金属质量检验、焊丝及焊条的质量检验、气体检验、焊工考核、能源和设备检验、焊接工艺评定试验等。焊接过程中的检验：包括结构装配质量检验，焊接规范检验，焊缝尺寸及表面检验等。焊接完成后，对焊缝进

9、行机械打磨，保证具有较高的抗疲劳性能。按照自检、互检、专检程序进行检查，焊缝外观质量满足表5.2.6-2要求。表5.2.6-2焊缝外观质量检查标准项目焊缝种类二级焊缝质量要求（mm）表面气孔纵横向对接焊缝不允许咬边横向对接焊缝不允许纵向对接焊缝0.5连续长度100mm，且焊缝两侧咬边总长10%焊缝全长焊缝余高对接焊缝3mm（焊缝宽12mm）、4mm（焊缝宽25mm）、4b/25mm（焊缝宽25mm）、表面夹渣不允许根部收缩0.2+0.02t且1mm,长度不限未焊满0.2+0.02t且1mm,每100mm长度焊缝内未焊满累积长度25mm焊缝外观质量检查合格后，待焊缝冷却至常温24小时后对全部焊缝

10、进行超声波检测，达到二级标准要求；并抽取全部焊缝长度的10%-15%进行X射线检查，焊缝要求达到一级标准。对经探伤检测不合格者，有缺陷焊缝进行返修，返修完成后仍需按原焊缝质量要求检验，同一部位返修不能超过两次。5所有对接焊接经检测合格后，连接高强螺栓副M30或M24，采用扭矩法施工，分初拧、复拧、终拧三步，采用的扭矩扳手，在作业前后均应进行校正，其扭矩误差不得大于实用扭矩值的5%，安装时，高强螺栓应顺畅穿入孔内，不得强行敲入，穿入方向应全桥一致，施拧高强螺栓按照从板束刚度大、缝隙大之处开始，大面积节点板应由中央向外拧紧，施拧全部过程需在同一工作日内完成，不得采用冲击拧紧和间断拧紧，高强螺栓的设

11、计预拉力、施加预拉力应符合表5.2.6-3规定。表5.2.6-3高强螺栓的预拉力（KN）螺栓规格dM22M24M27M30设计预拉力190225270335施工预拉力2102503003906钢箱拱各个施工环节都满足施工规范要求后，在钢箱内浇筑C50自密实混凝土，并用超声波对钢箱内混凝土进行检测。5.2.7 钢箱拱2#段的安装钢箱拱2#段属于“X”型异型大构件，重达200多吨，长为22.5m，运输时高度为14m。因运输设备、运输路径水域条件、运输周边环境、现场架设、施工场地小、大型机械设备无法进场等诸多因数的影响，该节段不能直接按照安装状态直接运输到现场，须在施工现场经过180度翻身后才能进行

12、安装。充分考虑到2#节段的特殊性能、翻身时安全性以及浮吊的吊装能力，选择在距离施工现场500米处的码头采用水陆吊装相结合的方法在空中对钢箱进行180翻转。1、因施工码头极狭小，按照2#段的结构尺寸将其放样于码头地面上，在落点处堆码砂袋，保证码头不直接受到钢箱的撞击，造成钢箱的变形及地面的开裂。2、先将运输船停靠在码头，用两台150T浮吊将钢箱双抬起来，船只退出来，两台浮吊依靠钢丝绳的牵引慢慢同步向码头靠拢，码头上的两台260T汽车吊依据吊耳位置摆放开来，用直径50mm钢丝绳和4个55T卡环与钢箱顶面吊耳连接。3、两台浮吊同时缓慢地往下松勾，汽车吊同时收勾，直至钢箱顺利、安全地平躺在码头地面上，

13、将汽车吊和浮吊的吊装点进行互换，同步作业将钢箱吊起脱离地面，浮吊将其侧逐渐提高，汽车吊慢慢的下放直至实现钢箱180翻转。4、将2#节段临时支撑支架按照间距布置放于运输船上，两台浮吊将翻身完成后的大节段放在支架上，运输至施工现场安装位置处。5、用两台150T浮吊双抬钢箱，通过调节使钢箱倾斜角度与安装时的基本相符，再将其慢慢放在焊有限位板地钢支撑上，依据全站仪测出各端口的三维数据来依靠千斤顶和浮吊同时精调钢箱中心线和高程，调节完成后在顶底板、腹板各用4块马板将相邻钢箱焊接牢固。6、焊接和栓接按照钢箱拱拼接质量要求进行施工。5.2.8 纵梁、横梁架设正处夏季安装钢箱，气温较高，昼夜温差较大，钢结构受

14、力受温度影响非常显著，纵梁合龙温度宜控制在23-28度，横梁合龙温度控制在15-21度。由测量结果对设计钢箱节段进行配切，预留4mm拼装缝隙，顶板采用焊接连接，腹板和底板采用高强螺栓连接。中跨横梁采用浮吊平行双抬的施工方法，边跨横梁安装因支承支架及河床条件的限制，因边跨横梁无法直接被吊起，在靠近中跨处先由浮吊面对面将其吊起，在钢丝绳的牵引下缓慢同步向边跨靠拢，采取两台浮吊对称双抬的吊装方法，慢慢地将其就位实现合龙。5.2.9 三角刚构表面涂装对于将要喷涂的钢材表面需先报验，其清洁度、粗糙度合格后方可涂装，采用高压无气喷涂施工工艺，涂装工艺要求、试验方法、检验标准严格按照公路桥梁钢结构防腐涂装技

15、术条件执行。5.2.10 线性监控钢箱安装前，由监控方向监理单位下发安装指令，核实无误后，发派到施工单位，施工方按照指令对钢箱进行安装，报检，并由监理单位和监控方同时对钢箱进行复测，满足要求后实现三角刚构的合龙。5.2.11 支架拆除完成主拱合龙进行预压后，割除钢支撑，用浮吊将可视钢管先拆除，通过潜水员对水下钢护筒进行切割，露出河床的桩基混凝土采用水下切割、爆破的方法进行清理，用船只将爆破残留物运送至弃土堆堆放处。5.3劳动力组织劳动力组织见表5.3。表5.3人员配置表序号岗位人数序号岗位人数1副经理28安全总监12起重工129专业指挥23铆工1010电工24钢筋工1311技术员45电焊工20

16、12安全员26机械设备部213施工员37杂工814测量人员56.材料与设备本工法无特殊材料，设备配置表见表6。表6主要机械设备表序号设备名称规格数量单位备注1浮吊60T/50T2艘各一艘2浮吊150T2艘3运输船600T、500T4艘各二艘4交通船1艘5汽车吊260T、300T2台各一台6平板驳船500T1艘7拖车10m1辆30t8千斤顶20T4个9灰浆搅拌机JW1801台10水下切割装置2套11交流电焊机BX-40011台12气割9台氧气、乙炔13气体保护焊机KR50010台14碳弧气刨机4台15电动扭矩扳手2套16起重机25T1台17数控切割机2台18灰浆泵UB3C1台19电动油泵4台20

17、水下爆破设备2套7.质量控制7.1质量过程控制 建立“谁管理谁负责，谁操作谁保证”的质量管理原则。通过完善的质量管理体系将质量管理职能分解到每一个部门、每一个岗位。施工经理应按项目部规定的质量方针，满足业主提出的质量目标要求，形成一个完整的质量体系。管理者必须支持该体系，并由技术人员具体负责该体系。7.2施工计划控制7.2.1由项目经理组织各部门编制、落实、检查和督促日、周、月生产计划及执行情况。7.2.2每日召开碰头会，每周召开一次生产会，检查落实施工进度、工程质量、安全生产等工作，协调人、机、物，控制工程形象进度。每月召开一次质量例会，专题研究工程质量情况和改进措施。7.3工序控制施工过程

18、中严格执行三检制度。7.3.1自检：每一作业班组设一名兼职质量员，负责对本班组完成的工序按检验评定标准要求进行检查、验收，填写自检卡经施工员签认后交下道工序。 7.3.2互检：由下道工序班组兼职质量员对上道工序质量进行检查签认。 7.3.3专检：工序在自检、互检合格的基础上，由专职质量员进行复检并与自检卡核对符合后方可转入下道工序施工。7.4钢箱质量控制措施7.4.1、钢箱结构焊缝较多，导致焊接变形和焊接残余应力较大，采用焊接变形小和焊缝收缩小的焊接工艺。7.4.2、在高温条件下合拢三角刚构极其容易产生温度应力，选择在清晨或傍晚进行钢箱拱的安装及其焊接。7.4.3、由监控单位对拼装前后三角刚构

19、支撑支架进行线性监控、观测，突遇紧急情况，按照施工应急方案对症下药。7.4.4、在拱座混凝土浇筑时，布置好振捣点，加大监管力度，通过超声波对拱座极其钢箱内混凝土的密实度进行观测。8.安全措施8.1、所有进入施工区域的人员必须佩戴安全帽，船上作业人员穿好救生衣，施工现场无关人员不得进入吊装区域。8.2、特种作业人员必须持证上岗，且证件必须在有效期内。8.3、作业人员在作业前，必须对作业工、器具进行检查，禁止使用具有安全隐患的设备。8.4、地面物体搁置整齐、有序，高空作业时，小型机、器具，材料，配件等必须放牢，停止作业后，必须带离作业区或固定妥当。8.5、吊装作业要求严格执行批准的吊装作业方案，严

20、格执行起重机械“十不吊”的规定。8.6、结构件连接、安装就位等高空作业时，应搭设稳固的临时工作平台。8.7、为便于施工人员操作，设置专用爬梯组装高空焊接工作，采用拱上爬梯、悬挂式钢吊篮。8.8、六级以上大风、大雨、大雪及浓雾等恶劣天气，禁止从事露天高空作业。8.9、不允许雨天进行焊接作业，如必须，需设置可靠的挡雨、挡风蓬，防护后方可作业。8.10、吊装前给全体管理及操作人员召开吊装前专项交底会，对各项工作作出统一部署，分工明确，落实责任。进入现场必须遵守安全生产六大纪律。8.11、凡患有高血压、心脏病、贫血、癫痫等疾病的人员不得从事高空作业及登高架设作业。所有作业人员必须按规定正确佩戴安全防护

21、用品。8.12、采取有效防暑降温措施，杜绝因中暑而导致的其它安全事故，高处作业人员若出现头晕、恶心现象，应立即撤出工作区休息治疗。8.13、在浮吊吊装构件时，设派专职人员提醒过往船只减速缓行，避免水波动影响浮吊稳定。8.14、吊装作业不应当超出吊装设备的起吊能力及作业半径。9.环保措施9.1、绝对禁止施工人员直接向江中抛弃垃圾，排放废水、废油和冲洗物，施工过程中所产生的废渣均外运至指定位置，严禁往柳州内排放；9.2、燃料、油和颜料应保存在合适的安全容器中，并放在指定地点，以免外泄漏进入河中；9.3、生活水拟采取相应措施处理，有毒废水要用专用容器收集，并根据所含毒物的性质进行相应处理；9.4、及时处理、分离施工废物料，并堆放在指定的自埋场和安全的临时贮存处，以防雨水造成对水质的污染。10. 效益分析10.1、经济效益采用此种施工方法与其他类似施工相比较不仅简化了施工工序，规避了