津浦铁路跨线桥悬灌梁施工组织设计

国道308线改造工程津浦铁路跨线桥悬灌梁施工组织设计1.工程概况主桥箱梁跨径为60+110+60m，采用先刚构后连续挂篮法施工。主梁为三向预应力混凝土结构，采用单箱双室变截面，位于纵坡＋2.338％、－2.339％，凸形竖曲线半径为15500米和左转半径4000米的平曲线内。箱梁各段均为径向线，箱梁腹板、悬臂板外缘线均为圆弧线，箱梁顶面设双向2％的横坡。箱梁顶宽22米，底宽14米，梁高6.0～2.5米，底板呈二次抛物线变化。箱梁顶板厚28cm，底板厚70～30cm。桥面设防水层，各梁段顶面做成凹凸不平的不小于6mm的粗糙面。梁段长度为3.0、4.0米，梁段最重205.7t，0＃段长10米，边跨合拢段长1米，中跨合拢段长2米。该桥采用三向预应力体系。纵向预应力钢筋采用Φj15.24mm高强低松弛钢绞线。锚具采用15-13型群锚，两端张拉，锚下控制应力为0.75Rby。竖向预应力钢筋采用Φ32精轧螺纹粗钢筋，张拉控制应力0.9Rby，采用YGM-32锚具单端张拉方式。横向预应力筋采用Φj15.24mm高强低松弛钢绞线。锚具采用15-3型扁锚，单端张拉，锚下控制应力为0.75Rby。本箱梁三跨一联，两个T构。每个T构包括0＃块、2×（1～14＃块）、16号边块、2×15＃边跨合拢段、中跨合拢段。该桥是为跨越京沪、邯济铁路而设，与铁路斜交约45°，与铁路限界最小高度为2.0米。2悬臂灌注梁施工原则悬灌梁是本桥的控制工期部位，也是施工难度最大的地方，必须合理组织，科学施工，确保工程质量和工期。0＃段、16＃段采用支架浇筑，1＃～14＃段采用挂篮浇筑，边中跨合拢段采用吊架浇筑混凝土。梁段混凝土采用一次浇筑，混凝土搅拌运输车运至现场，采用混凝土输送泵解决混凝土的垂直运输。两主墩同时施工。上部的两个T构平行、平衡作业，先合拢边跨后合拢中跨。连续梁施工程序见示意图。生产要素的配置：悬灌梁施工队伍为我公司有类似工程施工经验的第八工程名称规格单位数量状态挂篮菱形后锚式套4良好混凝土搅拌站HZ50座1良好混凝土搅拌运输车车8m3台4良好电焊机BX1-300FF台16良好弯筋机WJ40-1台2良好切筋机GQ40台2良好插入式震动器Φ50台20良好张拉千斤顶400T/25TT台8/4良好压浆机活塞式台2良好高压油泵ZB-50台12良好工班名称人数任务工种分类模板工班2×20模板的制作钢筋工：40人模板工：15人架子工：20人电焊工：50人起重工：12人振捣工：16人电工：2人钢筋工班2×30钢筋的制作和安装装张拉工班2×30预应力钢筋的制作作、张拉、压压浆混凝土班2×40模板的安装、加固固、混凝土的的灌注、养护护队，分为8个施工工班，每工班人数及任务划分见下表。混凝土采用集中拌和站送料，由混凝土搅拌输送车运至现场，每墩设置混凝土输送泵解决混凝土的垂直运输，钢筋在加工场统一制作成型，由吊车运至墩上进行安装，用于悬灌梁的主要机械设备如下表：施工原则：（1）主墩墩顶立模浇筑0＃段。（2）浇筑1＃～14＃、1’＃～14’＃段完成T构。（3）拆除挂篮，保留中跨合龙设备，支架现浇边跨16＃、16’＃段以及边跨合龙段。（4）利用悬吊设备现浇中跨合龙段，形成三孔连续。（5）挂篮回退，拆除，进行桥面部分施工。3悬臂灌注梁施工方案悬灌梁设计施工顺序为：①临时支架上浇筑0号块，待混凝土强度达到设计要求后张拉并拼装挂篮；②挂篮浇筑1～14号箱梁段，分段对称进行，张拉相应段顶板束；③拆除挂篮，保留浇筑设备，支架上浇筑边跨16号箱梁直线段及1米合拢段，张拉边跨底板束；④拼装中跨合拢段设备，浇筑中跨2米合拢段。拆除桥上设备，对称分批张拉各跨底板束，安装人行道、栏杆。护栏，浇桥面铺装。①①②③④3.10＃段施工方法及工艺0＃段是连接上下部结构的关键部位之一，是悬灌梁的施工重点和难点，它的成败直接关系到悬灌梁的顺利完成，并且0＃段混凝土方量共647m3，钢筋密集，共63t，波纹管道众多，施工技术要求高，主要难点是：支架的设计和施工、混凝土的浇筑、混凝土的缓凝时间及裂缝的避免，其技术含量占到整个悬灌梁的80％以上，必须高度重视，科学组织，合理安排，确保万无一失。方案概述：0＃段采用支墩法支架施工。支墩采用八三式军用墩，上部采用六四式军用梁；模板采用大块钢模，其中外侧模水平共分两层，内模采用标准组合模板改制而成，内模支撑采用脚手架钢管作竖撑，10×10cm方木做横撑；混凝土浇筑采用一次浇筑。（1）平整场地，浇筑基础大部分的支架座在承台上，外围施工承台时的基坑面积雨支架的投影面积相同，将座在土质地基上的立杆基底开挖成1.5×2×2米并浇筑C25混凝土，基础预埋与立杆相连的法兰盘，同时设立连接钢筋。基底回填砂石，逐层夯实，保证地基有足够的承载力。地基周围挖排水沟，做好防排水工作。（2）支架的设计和施工根据现场实际和当地材料供应情况，支架采用六四式军用墩和八三式军用梁制作。六四式军用墩每个支墩采用1×1式结构，支墩横向中心距离8m，上部采用八三式军用梁，边跨2片，中跨3片。军用墩座于承台上，不足部分座于2×2×1.5m混凝土基础上，基础底部自承台底干砌片石座牢。支架设计图及检算资料附后。（3）制作、安装底板及腹板钢筋、预应力筋钢筋安装时先绑扎一层底板钢筋，安装腹板钢筋，放置竖向预应力筋，其间要放置预埋件（泄水孔、挂篮吊带预留孔、腹板预埋钢板）然后再绑扎上层钢筋。焊接绑扎钢筋、预应力筋。波纹管采用镀锌波纹管，与钢筋碰、撞、错位时，按照钢筋可以移动，钢束不能移动的原则进行调整。且钢筋的移动超过10cm或损坏时，进行补强。立0＃段外侧模：按照设计标高推出侧模框架支撑标高，定好位置及标高。将0＃块模板先架立至上部拐角处，按设计标高立模标高控制好，立模时控制好中线以防发生偏移；吊装0＃段钢模，并将与腹板混凝土垫块相贴部分涂刷隔离剂；将腹板预埋件钢板与侧模密贴，后面与钢筋焊牢以防浇筑混凝土时移位；拼全外侧模，最后调整好翼缘板标高。穿腹板波纹管，用钢筋网片按照设计要求进行加固，同时定出气孔；立横隔板进人洞的内模，各种钢板凳按标准安放；绑扎顶板部分和进人洞上部钢筋并穿波纹管。预留孔的设置准确无误。（4）安装内模和端模内模采用脚手架钢管支撑，上承挂篮内模框架及方木做分担梁，梁上安装挂篮内模框架，以控制模板形状。内模支撑每一层都要精确找平，控制高度，确保顶板模板的标高正确。安装模板时严格控制断面尺寸及顶板高度、厚度，控制内模两侧变形，施工误差控制在规范容许的范围内。（5）安装顶板钢筋及预应力钢筋顶板面积大，预应力管道密集，在施工钢筋时，要严格控制波纹管道的线型和位置，保护波纹管的完整性，在波纹管上施工电焊时，下垫铁板，防止焊渣损坏波纹管，造成露浆。在施工完成灌注混凝土前，在波纹管内穿入塑料管，施工中随时抽拉，确保波纹管露浆能及时得到处理。（6）混凝土浇筑和养生混凝土采用泵送，租用两台混凝土泵车。混凝土的运输采用混凝土搅拌输送车。在顶板中央部分开天窗，通过漏斗和串桶下落混凝土。浇筑方向从梁的两端同时进行顺序进展向另一端，分层下料振捣，每层厚度不超过30cm，上下层浇筑时间不超过1h，混凝土的振捣采用插入式振动棒进行，对于横隔板、锚垫板下等钢筋密集处开天窗，从侧面插入振动棒捣固至密实。上层混凝土在下层混凝土振捣密实后方能浇筑，以保证混凝土有良好的密实度。注意保证预埋件的位置准确。为使桥面铺装混凝土与顶板紧密结合，预制时在混凝土初凝前拉毛，表面做成凹凸不小于6mm的粗糙面。保证梁顶面的平整度和倾斜率。混凝土终凝后，及时用麻袋片覆盖，洒水养生以保证混凝土表面湿润为度。待混凝土强度达到设计强度80％后，拆掉端模，对第一次混凝土表面与下段混凝土接茬部分进行凿毛处理。（7）张拉预应力筋养生待混凝土强度达到设计强度的90％以上时可以施加预应力。张拉前在端部凿毛的同时，将预应力钢绞线穿进波纹管内，安装锚具，对预应力管道用中性肥皂水冲洗干净，张拉作业采用两端张拉，应力和应变双控，控制伸长值在规定允许的范围内。张拉程序按照以下要求进行：0初应力σcon（锚固）；张拉前，检查千斤顶、油表的标定是否有效，以便确定张拉力与油压之间的对应关系。张拉作业完成后采用砂轮机切除端头钢绞线，进行封锚。纵向预应力筋使用前必须做张拉锚固试验，主要观察锚下混凝土有无开裂现象，如有问题及时解决。钢绞线张拉控制应力如下：纵向为0.75Rby,横向为0.75Rby,竖向为0.9Rby，张拉顺序为先腹板后顶板，先下部后上部，先中间后两边，对称张拉。横向预应力筋张拉锚定后按照设计要求封锚，封锚时将被断割断的顶板钢筋连接起来，保证梁体悬臂板连接部位的强度。（8）压浆明确压浆目的：让灰浆将张拉后的钢绞线紧紧包裹，避免锈蚀；通过灰浆将梁体和钢绞线紧紧粘结在一起，加强梁的整体性，增强梁的结构性能。水泥浆按照设计配合比进行制备，控制水泥浆的泌水率、流动性、膨胀率、收缩率等指标符合设计和规范要求。拌制水泥浆时先投放水再放水泥，拌和时间不小于1min。灰浆过1mm筛后存放在储料桶内并继续搅拌。水泥浆从拌制到压入管道的间隔时间不大于40min。张拉作业完成后尽快压浆，一般不大于14d。压浆使用活塞式压浆泵，一般控制压浆压力在0.5～0.7Mpa。打开两端压浆嘴阀门，由一端压入水泥浆，当另一端冒出水泥浆时关闭出浆嘴，压浆端继续压浆，保持压力1Mpa持续1min，关闭压浆阀门，迅速以木楔封堵压浆口。（9）0＃段施工注意事项a．0＃段的施工必须准备充分，确保成功。对于混凝土拌和、捣固、运输、用电、用水都要准备备用设备，以备急用，混凝土要提前多次同条件进行试验，确保质量。b.混凝土的质量、拌和、振捣，有专人控制，跟班作业，控制混凝土的性能坍落度、水灰比、外加剂的掺量在试验确定的范围内。支架模板要专人仪器观测，随时进行记录。c.灌注作业要在最短的时间内完成，并且加入缓凝剂，控制混凝土在灌注完成后同时进入初凝状态，避免施工过程中因支架、扰动等原因使已灌混凝土产生裂纹。d.0＃段灌注完成后，及时进行养护，表面覆盖麻袋片等，确保混凝土表面保持湿润状态，防止出现温度裂纹。3.2挂篮的拼装与使用挂篮由我单位委托铁道建筑研究设计院进行设计，并配合施工。挂篮是悬臂浇筑的重要工具，是一个能够沿轨道行走的活动吊架，该桥设计委菱形垳架式，本挂篮锚固悬吊在已经张拉成型的0＃梁段上。在挂篮上进行下一个梁段的立模、绑扎钢筋、灌注混凝土和预应力筋的张拉等作业，完成一个循环后，新的梁段产生，挂篮前移固定在新的梁段上，如此循环直至连续梁完成。本挂篮具有外形美观，受力明确，变形小，操作安全，移动方便的特点，并且施工作业面大。挂篮的结构：挂篮适用最大梁段进行设计，为无平衡重自行式挂篮，自重77t，设计承受施工荷载300t。主要由主构架、行走及锚固装置、底模架、外侧模板、内侧模板、前吊及后吊装置、前上横梁等组成。a.主构架：是挂篮的主要受力系统，由两个三角桁架组成。前部安装前上横梁与吊带及前下横梁形成悬臂吊架，悬吊挂篮模板和梁段钢筋混凝土的部分重量，以实现悬臂灌注施工。b.横梁系：横梁系由前上横梁，前下横梁、后上横梁、后下横梁组成，上横梁固定在主桁架上，前下横梁通过吊带吊于前上横梁上。c.悬吊系：挂篮的悬吊系统用于悬吊和升降底模、工作平台等，以适应连续梁高度的变化。由吊带、千斤顶、手拉葫芦、吊带座等组成。通过紧固端部螺母来改变吊带的长度，以实现底模及工作平台的升降，灌注混凝土时，利用千斤顶调整由于主桁架的下挠引起的整个挂篮的一部分下挠。同时，悬吊内模综梁于上横梁和以成型梁段顶板上，实现内模的升降和前移。d.行走系：是挂篮前后移位的主要装置，是依靠2个手拉葫芦，通过滑槽和滑槽内的滑轨间的相对滑动实现的。e.模板系：由底模、外模、内模、端模等组成。挂篮拼装：以0＃段作为挂篮的起步梁段。利用缆索在其上拼装，按走行及锚固系统、主构架、前上横梁、底模架的顺序安装。安装采用吊机配合人工进行。拼装程序：找平铺轨、安装轨道、安装前后两个支座、吊装主垳架、上横联、主构架下玄杆与轨道固定、吊装前上横梁、安装后吊带、吊装底模架、吊装内模走行梁，安装后吊杆，前吊用钢丝绳和倒链、由0＃段拖出外侧模、调整立模标高、加固和绑扎钢筋预应力筋管道、安装端头模板，浇筑下一梁段。挂篮预压：预压试验目的是为了检查挂兰加工及安装质量，消除非弹性变形，测定弹性变形，为各梁段箱梁立模的抛高量提供依据。试验方法：挂兰平躺，两片桁架相对，前支点用螺栓固定，后端用扁担梁锚固。在前端点处拼装扁担梁，扁担梁用Φ32精轧螺纹钢筋连接，利用一台YCW150型千斤顶顶压扁担梁，其作用力通过Φ32精轧螺纹钢筋传递给挂兰的主桁架，达到预压目的。根据计算，在浇筑8号段，主桁架前端节点受力最大，试验时采用8号梁段的重量及施工荷载分8次加载。分别为：10t、20t、30t、40t、55t、65t、80t、85t。第八次为超载加压，按照20％计算，单片桁共加载85t。实测桁架弹性变形量：每加减一级荷载测量一次主桁架前端两个结点间的距离；检验菱形桁架、销座、销子和吊带等主要的受力结构的加工和受力情况。挂篮走行：首先在梁段顶面找平并测量好轨道位置，铺设垫枕和轨道，将底模用倒链吊挂在外模走行梁上，松开主构架后锚点，用倒链牵引前支座使挂篮、底模架、外侧模一起向前移动至下一节梁段位置并重新锚固。安装吊带，将模架吊起。走行梁就位后调整好外模板和底模标高，内模在底板和腹板钢筋绑扎完成后拖出，最后封端模。挂篮使用注意事项：挂篮的安装运行及使用均为高空作业，要采取全面的安全保证措施；现场技术人员必须检查挂篮的位置、前后吊带、吊架及后锚杆等关键受力部位的情况，发现问题及时解决。检查预留孔位置的准确性及孔洞是否垂直；浇筑混凝土前后吊带用千斤顶顶紧，且三处受力均匀，以防承重后与已浇筑梁段产生错台；施工中加强观测标高，轴线及挠度等，整理出挠度曲线。3.3正常段施工挂篮走行调整模板挂篮走行调整模板安装底板及腹板钢筋和预应力筋安装端模、内模安装顶板钢筋加固调整、灌注混凝土张拉、压浆走行至下一梁段1．挂篮走行将梁面挂篮走行轨道下用砂浆精确找平，安放垫枕，上铺轨道并切上紧螺帽。放松挂篮后锚点及轨道上精轧螺纹钢筋，放松底模及外侧模和内模通过纵梁悬吊于挂篮上横梁。倒链钩在前端轨道及挂篮前支点，两端同时进行走行。走行速度均匀一致，两挂篮走行距离相差不大于30cm。走行到位后，调整底模板及侧模到位，并上紧挂篮上精轧螺纹。2.安装钢筋每梁段底腹板钢筋的安装按照施工顺序由下而上对称安装。特别注意普通钢筋与预应力钢筋的施工顺序避免相互干扰。底板及腹板钢筋安装完成后，将内模由已经灌注梁段腹内拖出，按照标高调整到位，加固牢靠。模板清理干净涂刷隔离剂，准备安装顶板钢筋。顶板钢筋的安装注意顶板横向预应力钢绞线的线型控制，必须严格按照设计位置安装，各种定位钢筋安装牢固，防止钢筋变形。3.灌注混凝土各梁段混凝土的灌注，均采用一次灌注。灌注过程要保持两端混凝土的对称平衡，两端不平衡重量按照设计要求不得超过40t。4．张拉及压浆正常段张拉顺序为先纵向，后横向，再竖向。养生待混凝土强度达到设计强度的90％以上时施加预应力。张拉作业采用两端张拉，应力和应变双控，控制伸长值在规定允许的范围内。张拉程序按照以下要求进行：0初应力σcon（锚固）；张拉前，检查千斤顶、油表的标定是否有效，以便确定张拉力与油压之间的对应关系。张拉作业完成后采用砂轮机切除端头钢绞线，进行封锚。纵向预应力筋使用前必须做张拉锚固试验，主要观察锚下混凝土有无开裂现象，如有问题及时解决。钢绞线张拉控制应力如下：纵向为0.75Rby,横向为0.75Rby,竖向为0.9Rby，张拉顺序为先腹板后顶板，先下部后上部，先中间后两边，对称张拉。横向预应力筋张拉锚定后按照设计要求封锚，封锚时将被可断割断的顶板钢筋连接起来，保证梁体悬臂板连接部位的强度。水泥浆按照设计配合比进行制备，控制水泥浆的泌水率、流动性、膨胀率、收缩率等指标符合设计和规范要求。拌制水泥浆时先投放水再放水泥，拌和时间不小于1min。灰浆过1mm筛后存放在储料桶内并继续搅拌。水泥浆从拌制到压入管道的间隔时间不大于40min。张拉作业完成后尽快压浆，一般不大于14d。压浆使用活塞式压浆泵，一般控制压浆压力在0.5～0.7Mpa。打开两端压浆嘴阀门，由一端压入水泥浆，当另一端冒出水泥浆时关闭出浆嘴，压浆端继续压浆，保持压力1Mpa持续1min，关闭压浆阀门，迅速以木楔封堵压浆口。5．正常段施工注意事项正常段施工无论进行何种施工，都要坚持对称平衡作业，以保持悬臂端的稳定性，随时注意观察可能出现的不平衡因素，及时避免。正常段施工必须把安全工作放在头等位置，特别是跨越既有线的安全。在施工中，除做好防护平台，安全网等措施外，特别要对施工人员进行交底，提高安全意识，避免可能出现的各种落物、落水等危险因素。3.4连续梁线型控制箱梁在施工过程中，其挠度变化处于动态变化过程中。标高在灌注混凝土过程中受到梁段自重、预应力张拉、施工荷载、温度变化以及混凝土的收缩徐变等因素的影响，在合拢过程中还受体系转换的影响。因此，如何在施工中，控制梁体的立模标高，保证梁体的线型，是连续刚构施工中的一个重要内容。理论立模高程的计算：立模高程＝设计标高＋预拱度值＋挂篮变形。根据梁段的结构和施工顺序和施工工艺，对梁体进行分段，对施工过程中影响挠度的数据及时进行观测，对预应力混凝土结构进行弹性分析和时效分析，对悬臂现浇法施工的结构从开始到竣工的整个过程中任一时刻的结构内力变形情况进行计算，从而计算出每一梁段的标高。另外考虑挂篮结构的弹性以及非弹性变形，确定施工时的理论立模高程。控制测量：从箱梁2＃梁段开始，每个断面在顶板上设置三个观测点（腹板上方），用于观测各梁段顶的标高变化量，观测时间分别为：a.浇筑梁段混凝土前、b.浇筑梁段混凝土后、c.纵向预应力束张拉前、d.张拉后、e.挂篮移动前、f.挂篮走行后（指即将进行下一节梁段作业前）。测量数据经严格的复核后，报线型控制小组跟踪电算，以确定下一节立模高程。施工测量应选择在每天清晨日出之前，温度基本相同的条件下进行。要定人、定仪器、定时进行观测，避免出现由于施工荷载和桥面杂物的不平衡引起测量数据的不准确。通过每个阶段测量结果和计算结果的比较，分析产生误差的原因，修正计算参数，为下一节段的施工提供出合理的立模控制标高。3.5边跨现浇段施工边跨现浇16＃段长5.0m，高度2.5m，混凝土量130.11m3。采用碗扣式脚手架支架法浇筑。施工程序为：基础处理搭立支架安装底模、外侧模安装底腹板钢筋按照内模支撑安装内模端模安装顶板钢筋及预应力钢筋灌注混凝土养生地基处理采用下挖夯实法，在支架周围挖排水沟，做好防排水工作，支架下垫枕木座实，落模采用木锲自落模，要保证梁体在合拢前的稳定性。其余施工方法同前。3.6合拢段施工为避免合拢段施工引起的刚构挠度变化，而造成的合拢精度不能满足设计要求以及混凝土的开裂，在施工时要合理压重。边跨合拢时，在两个T构的中跨端随灌注过程中同步进行压重，重量按设计要求配置。合拢中跨时将两个T构中跨的压重随灌注同步进行拆除。为避免温度变化而造成的混凝土开裂，合拢段的施工必须遵循低温灌注、又拉又撑（刚性锁定）的原则。利用梁体钢束临时张拉一定吨位将边跨不平衡段和T构拉结。选择在一天中温度最低时灌注混凝土，新灌注的混凝土在气温上升时以受压状态达到终凝，从而预防合拢段混凝土的开裂。支撑采用体内支撑。采用〖40组成钢结件，与已浇梁段连接牢固。在施工合拢前梁段时，按照设计要求在梁段内预埋锚板，注意锚板位置前后水平保持一致，在混凝土施工前将钢接件放于锚板上，并焊连。由于施工等因素可能产生现浇长度的误差，钢结件的长度作适当调整，并在钢结件两端垫钢板使其与混凝土紧密均匀接触。钢结件在竖向预应力钢筋施工前安装就位，当有竖向预应力钢筋通过缀板时，在缀板相应位置开直径6cm的孔。合拢段模板采用梁段模板，悬吊于已经浇筑梁段上，加固紧密。在进行骨架安装及梁段其他准备工作完成后，准备灌注合拢段混凝土。合拢段混凝土在一天中最低温度浇筑，即凌晨1点左右。浇筑设计温度为15～25℃，浇筑要快速，减少温度应力对合拢段混凝土的影响。3.7合拢后挂篮回退在全桥合拢后挂篮及时回退至可以落模地段，将挂篮底模侧模拆除落下，在桥面上拆除挂篮。根据现有场地情况，在边跨合拢段施工前，按照设计要求，中跨部分预留压重80t后，先行回退另一个挂篮，待边跨合拢段施工完成后，将边跨挂篮全部拆除，就地落模。在中跨合拢段施工完成后，将中跨挂篮回退至济邯线两股道之间，落模，桥