框型架制梁台座施工工法

框架式制梁台座施工工法中核华兴建设白塘路工程工程管理部徐环前言在桥梁施工中，小箱梁预制前不可防止地建设临时工作台座(底模)，传统整体式台座无法解决因热胀冷缩所产生的钢板内应力变化，而影响箱梁底板的平整度，框架结构台座施工可解决此问题，节约台座用混凝土，便于箱梁侧模模板安装(框架空当内穿对拉螺杆自由空间大)，可随时调整因地基不均匀沉降而产生的平整度差和挠度差。我部承建的白塘路建设工程分为两座中桥和一座高架桥及l号桥、2号桥和高架桥。左右线别离,一号桥设计48榀斜交139.975度，跨径20m预应力小箱梁，底宽1m，顶宽2.6m，梁高1.2m先简支后连续负弯矩预应力张拉连接，其中中梁32榀，边梁16榀，分A、B线各4跨；二号桥计56榀正交梁，跨径20m预应力小箱梁，底宽1m，顶宽2.6m，梁高1.2m先简支后连续负弯矩预应力张拉连接，其中中梁40榀，边梁16榀，分A、B线各4跨；高架桥设计共762榀27m、30m和31m预应力小箱梁，底宽1m，顶宽2.6m，梁高均为1.6m，除桥宽变化段箱梁交角变化在81度～99度外，其他梁均为正交，其中27m箱梁计161榀，中跨40榀、边跨40榀、简支梁81榀；30m箱梁计469榀，中跨178榀、边跨236榀、简支梁55榀；31m箱梁计132榀，中跨56榀、边跨68榀、简支梁8榀，线路纵坡由支座预埋钢板进行调整，预埋钢板中心露出梁底10mm，最大纵坡2.9%，桥梁段处在三个平曲线内，最小半径R=850m，因此单跨内梁长均发生变化，不同跨径的梁板布置分散，而分布至高架桥全线。台座的长度因此而随时调整，框架台座可满足施工需要，此工法设计先进，故有明显的社会和经济效益。2.工法特点2.1削除因热胀冷缩所产生的钢板内应力变化，保证箱梁底板的平整度。2.2便于随时调整因地基不均匀沉降而产生的平整度差和挠度差，支墩与底模之间可采不同厚度板材支垫。2.3梁体浇筑后至预应力张拉前如出现竖向微裂情况，方便使用千斤顶进行控制和纠正，保证梁体质量平安。2.4通过底模的调节块可随时调整底模的长度，使台座能够共用，节约台座和底模的投入，并可节约临时用地，起到一定的经济效益。3.适用范围可用于箱梁预制、空心板梁预制、T型梁预制、I字型梁等梁预制施工。4.工艺原理首先用型钢和钢板分节分块制作底模，底模采用［5×5槽钢和8×50扁铁组装成框架，两侧槽钢开口向外，以便安装橡胶止浆条，再用5+1复合钢板作面板与其框架焊接成定型平模，并作一定量的调节块，两端用法兰螺栓连接，底模宽与梁底宽相同，高30cm，厚40cm的钢筋混凝土支墩，中心距100cm，支墩与底模形成可纵向滑动的框架，梁端底部预埋调平钢板处，底模作下调30mm处理，吊梁孔位置设一倒梯形可抽拨的底模，在预应力张拉前撤除，以保证端部收缩空间。支墩根底要进行硬化处理，梁端地基根据梁体重量及地基承载力要求情况选择补强措施。5.施工工艺流程及施工要点5.1施工工艺流程选址测量放样场地平整碾压根底开挖混凝土硬化处理精确放样台座支墩施工底模制作底模安装调整验收。5.2施工要点5.2.1选址工作1)移梁运梁方便。2)面积满足工程施工需要。3)地基承载力应满足要求，特殊地基根据荷载要求可采用桩根底。地基承载力计算公式如下：式中：fu：地基极限承载力〔kPa〕；Nr、Nq、Nc：承载力系数；ζr、ζq、ζc：根底形状修正系数，与根底长度、宽度以及土的内摩擦角φ有关；b、d：分别为根底宽度、埋置深度〔m〕；γ、γo：根底底面以上和基底以下直接持力层的平均有效重度〔KN/m3〕；Ck：由持力层组合条件下确定的粘聚力标准值〔kPa〕，一般可取基底下一倍根底宽度范围内的加权平均值。白塘路建设工程预制梁场建在以施工完成的涵港大道(新建)路基上，地基承载力满足要求。4)土建工程量不能太大，给水排水方便。5.3场面布置和测量放样，台座间距不小于两倍梁宽，端部间距不小于600cm，有条件可错位布置；测量放样要勤测勤放。5.4场地平整开分层碾压。5.5根底开挖：长度长于最长梁100cm，宽度不小于顶板梁宽，梁端受力区域挖深30cm，梁中部挖10cm深。5.6地基根底硬化处理1)钢筋安装，端部设俩层Φ12@150的钢筋网，层距200cm，中部设一层Φ12@150的钢筋网，2)支立模板，梁端厚40cm，中部20cm。3)混凝土浇筑，采用C30混凝土浇筑，振动棒振捣，收浆抹面，预插支墩钢筋，养护。5.7支墩施工5.7.1支墩施工是框架台座施工最重要的工序，要求分部位置准确，整体线形顺直一至，宽度误差控制在±1mm以内，模板支立梁长方向整体支立，保持线形顺直，支墩采用内隔板；平面示意图剖面图示意图：箱梁模板安装示意图：5.7.2底模制作，标准块长度200cm，调节块长度分别作100cm、50cm、20cm、10cm。先用［5×5槽钢和8×50扁铁组装成框架，两侧槽钢开口向外，以便安装橡胶止浆条，再用5+1复合钢板作面板与其框架焊接成定型平模，并作一定量的调节块，两端用法兰螺栓连接，底模宽与梁底宽相同，质量应符合表7.1.1-1要求。5.7.3框架制梁台座施工工艺流程图选址测量放样选址测量放样地基承载力检验场地平整碾压地基承载力检验场地平整碾压根底模板安装根底模板安装根底开挖根底钢筋制作安装根底根底钢筋制作安装根底混凝土浇筑养护养护支墩模板安装支墩钢筋制作安装支墩模板安装支墩钢筋制作安装精确放样支墩混凝土浇筑支墩混凝土浇筑底模制作底模制作设置反拱设置反拱底模安装调整验收5.7.4为了防止预制梁上拱过大，及预制梁与桥面现浇层由于龄期差异而产生过大收缩差，存梁期不超过60d，假设累计上拱值超过计算值20mm，应采取控制措施。不同存梁期上拱值〔计算值〕见下表(表中各位移以向上为正，反之为负)反预拱值设置表梁位预制梁上拱值〔理论值〕二期恒载挠度反预拱度经验值钢束张拉时存梁30d存梁60d30m边跨跨中18.234.737.3-9.0-27中跨跨中17.535.338.0-7.827m边梁跨中16.029.832.1-6.2-22中梁跨中16.230.332.6-5.8表注：1〕表中数值为经验计算值，施工时，应根据预制梁实测上拱值修正反预拱度，Y值与混凝土的弹性模量成反比；2〕表中反预拱度建议值未考虑竖曲线的影响，设计时应根据竖曲线半径调整反预拱度的设置值；3〕反预拱度可采用圆曲线或其它二次抛物线。反预拱值计算表27m/30m箱梁底座反拱度计算计算式：Y=0.00012x2距跨中的距离X〔m〕反拱值Y〔mm〕152713.5221217101288644220.500-2-0.5-42-64-88-1012-1217-13.5221527说明:20m/30m共用台座为同一抛物线，反拱值设置：以跨中为中心，两侧以抛物线抬高，距跨中13.5m处〔即27m梁端〕比中心高22mm，距离跨中15m(即30m跨端头)比跨中高27mm。距跨中的距离X〔m〕为“-”表示相反方向。〔31m梁按此表推算〕5.8施工人员组织劳动力组织情况表5.8-1序号单项工程所需人数备注1管理人员2含平安员2技术人员4含测量员、试验员3机械操作工34木工45钢筋工36混凝土工47电气焊工68合计26人6.材料与设备6.1使用设备与材料，本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6.1-1机具设备表6.1-1序号设备名称设备型号单位数量用途1全站仪滨得R202N台1场地及台座放样2水准仪DSZ-1台1现场抄平33m直尺JI7LIC把1测模板平整度4游标塞尺南方把1测模板平整度5动力触探仪LD-100N台1地基检测6挖掘机CAT320C台1挖土方，平场地7运土车12m3辆3调运土石方8振动压路机常林20t台1场地碾压9平板振动器2.2KW台1根底混凝土振捣10振动棒50台2台座支墩混凝土振捣11多功能木工机3KW套1台座根底模板制作12水泵2KW-30台1抽水养护13电悍机BX-300否3钢筋及底模焊接14钢筋弯曲机GW400台1钢筋制作15割具套2型钢及钢板切割16竹胶板δ18mmm2100根底及台座用模板17木方10×10m310根底及台座用18复合钢板δ5+1t6根底及台座用19槽钢50×50t3根底及台座用20扁钢8×70t1根底及台座用7.质量要求7.1底模制作质量控制标准7.1.1箱梁底钢模板制作质量控制按《公路桥涵施工技术标准》JTGF50-2011，允许偏差按表7.1.1要求执行，钢模板制作允许偏差表7.1.1-1项目允许偏差(mm)检验频率检验方法范围点数钢模板模板的长度和宽度0-1每个构件及底模整体4肋高±52面板端偏斜0.52用水平尺量连接配件〔螺栓、卡子等〕的孔眼位置孔中心与板面间距±0.34用钢尺量板端孔中心与板端的间距0-0.5沿板长宽方向的孔±0.6板面局部不平1.0用3m直尺和塞尺量板面和板侧挠度±1.01用水准仪和拉线量台座总体质量控制允许偏差表7.1.1-2项目允许偏差(mm)检验频率检验方法范围点数根底及台座混凝土强度不低于设计值每次2组试件压力试验支墩相邻间距2.0全部2钢尺量底底模安装轴线1.0每台座3全站仪测量底模安装平整厚1.0每节2用3m直尺和塞尺量底模安装反拱±1.0每2m2用水准仪和拉线量底模温差产生应力变型1每节1用3m直尺和塞尺量每天两次7.2质量保证措施预制箱梁的框架台座为承重结构，为保证其施工质量，除按照工程总体施工组织设计中的“质量保证措施”对其进行质量控制之外，还需要采取如下专项技术措施：7.2.l为满足箱梁在制梁施工过程的受力要求，框架制梁台座设计为载重结构，梁体在完成浇筑后为均受力于台座和处模上，外模撤除后梁体荷载由支墩均布承当，施加预应力后转换为梁端台座集中承载，梁体浇筑至施加预应力约10天时间里，如出现地基不均匀沉降，梁体会出现竖向裂缝，严重影响工程质量。因此必须保证地基处理的质量，定期对地基沉降的观测来计算和检测地基的承载力是否满足设计要求。7.2.2对集中荷载梁体端部根底进行等载预压试验，获取参数后再进行大面根底施工，保证混凝土施工质量。7.2.3严格控制支墩的几何尺寸，位置、高度、顶面平整度和混凝土的强度。7.2.4加强钢底模的制作过程控制，所有的型钢板材下料必须准确，板材下料对角线、宽度误差控制在1mm以内，两侧止浆条槽钢控制安装宽度在-1mm～-3mm之间，钢与钢之间均采用焊接，焊缝高度6mm长度为接触面长度。焊缝质量要求：无裂纹和未熔合现象，外表气孔、夹渣、弧坑等缺陷的长度总量不大于每条焊缝长度的10％。7.2.5底模安装接缝必须平顺，模板与支墩之间支垫必须稳固密帖，位置准确。8.平安措施8.1认真贯彻“平安第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职平安员和班组兼职平安员以及工地平安用电负责人参加的平安生产管理网络，执行平安生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的平安生产。8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等平安规定及平安施工要求进行布置，并完善布置各种平安标识。8.3各类房屋、库房、料场等的消防平安距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时去除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。8.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的平安装置。8.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电平安技术标准》的有关标准规定执行。(1)电工操作人员必须持证上岗。(2)场内架设的电线应绝缘良好，悬挂高度及线间距必须符合电业部门的平安规定，现场架设的临时线路必须用绝缘物支持，不得将电线缠绕在钢筋、树木或脚手架上。(3)施工现场专用的中性点直接接地的电力线路中必须采用TN—S接零系，施工现场电力系统严禁利用大地做相线或零线。(4)保护零线不得装设开关或熔断器；保护零线的统一标志为绿／黄双色线，在任何情况下不得使用绿／黄双色做负荷线。(5)各种电器设备应配有专用开关，开关、插座应外装防水箱并加锁，在操作处设绝缘垫层。(6)各种电气设备进行检修时必须由电工进行，一般应停电作业，如必须带电作业时，应有可靠平安措施并派专人监护，大型电气设备检修时，还应在开关处设置警示牌，工作完成前方可撤除。(7)现场配电设备处，必须配备有灭火器材和高压平安用具，非电工人员严禁接近带电设备。(8)开关箱中必须装设漏电保护器，漏电保护器应装设在配电箱电源隔离开关的负荷侧和开关箱电源隔离开关的负荷侧。(9)施工现场的低压电力线路网必须采用两级漏电保护系统，其额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应合理配合，并具有分极分段保护的功能；漏电保护器按产品说明书安装、使用和定期检查，确保动作灵敏、可靠、保护有效。(10)使用照明行灯时，行灯电压一般不超过36伏，在钢模架支撑密集或特别潮湿的环境不得超过12伏。(11)照明行灯及机电设备的移动电线路，要使用橡套电缆，并定期检查测试，不得使用绝缘老化或破损的器具和器材。(12)照明灯具的金属外壳必须做保护接零。单相回路的照明开关箱必须装设漏电保护器。8.6施工机械、机具平安控制措施(1)所有施工机械、机具进场必须经验收合格前方可投入施工使用。(2)各类机械、机具才做人员必须持证上岗，不得操作与操作证不相符合的机械，不得将机械设备交给没有本机种操作证的人员操作，操作工作中不得擅离岗位。(3)各类机械、机具操作严格按照相关的操作规程进行，不得违章操作，操作规程按照机械使用平安技术规程执行。(4)操作人员必须按机械、机具说明书规定，严格执行工作前的检查制度和工作中柱意观察及工作后的检查保养制度。(5)驾驶室或操作室内应保持整洁，严禁存放易燃、易爆物品，严禁酒后操作机械，严禁机械带故障运转或超负荷运转。(6)机械、机具设备在施工现场(平台、浮吊)停放时，应选择平安停放地点并固定，要拉上驻车制动闸，关闭好驾驶室。(7)用手柄起动的机械应注意手柄倒转伤人。(8)严禁对运转中的机械设备进行维修、保养、调整等作业。(9)指挥施工机械作业人员，必须站在可让人瞭望的平安地点并明确规定指挥联络信号。8.7其它平安措施(1)对各工种要及时进行平安操作规程教育，做好岗前平安培训。(2)所有进入施工现场的人员必须佩戴好平安帽，并按规定佩戴劳动保护用具，如平安带等平安工具。(3)作业人员不得穿拖鞋、高跟鞋、硬底鞋、易滑鞋和裙子上班进入施工现场。(4)氧气瓶不得沾染油脂，乙炔发生器必须有防止回火的平安装置，氧气瓶与乙炔发生器要隔离存放，距离大于5米。(5)施工现场的临时用电，严格按《施工现场临时用电平安技术标准》的有关规定执行。(6)临时用电线路的安装、维修、撤除，均由经过培训并取得上岗证的电工完成，非电工不准进行电工作业。(7)电缆线路应采用“三相五线制”接线方式，按照“一机一闸一漏电保护”的原那么安装：电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度及线距符合平安规定，并应架在专用电杆上。(8)各类电器开关和设备的金属外壳，均设接地或接零保护。(9)配电箱要求能防火、防雨，箱内不得存放杂物并应设门加锁，专人管理。(10)移动的电气设备的供电线，应使用橡胶电缆，穿过场内行车道时，应穿埋埋地敷设，破损电缆不得使用。(11)检修电气设备时必须停电作业，电源箱或开关握柄上挂“有关操作、严禁合闸”的警示牌并设专人看管。(12)现场架设的电力线路，不得使用裸导线，临时敷设的电线路，不准挂在钢筋模板和脚手架上面，必须安设绝缘支承物，严禁裸露闸刀，严禁私拉乱接电线。(13)严禁用其他金属丝代替熔断丝。8.8建立完善的施工平安保证体系，加强施工作业中的平安检查，确保作业标准化、标准化。9.环保措施9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、标准围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。9.4设立专用排浆沟、集浆坑，对油污染水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废水乱流。9.5定期清运沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。9.6优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能防止夜间施工。9.7对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。10.效益分析本工法与其它传统台座相比拟：10.1钢筋混凝土水磨石刚性台座：1、反拱难以控制，2、在外模安装拆卸施工中如发生碰撞很容易出现缺边掉角现象，很难修复，3、如端部地基在梁体预应力施加荷载转换至端部时，可能会出现不规那么的裂纹，影响二次使用，4、无法预留吊梁孔，须预埋吊耳，浪费材料，5、侧模底部对垃杆预留横向位移量小，模板安装施工操作不方便。10.2整体浇筑后铺焊钢板台座；1、反拱只能一次性设置，长短梁台座不能共用，(因设计支座预埋钢板均外露梁底10mm左右，而作为调整梁板横、纵坡之用)，利用率低，增加工程造价；2、底模钢板是焊接固定在砼台做预埋的角钢或槽钢上，混凝土与钢材的热胀冷缩率有差异，特别是钢板露在外表，在太阳的暴晒下产生膨胀，使台座混凝土面与钢板之间产生空鼓，钢接缝处隆起，措台，很难满梁底平整度要求，最大可达5mm误差，严重影响梁体处现质量。10.3采用框架结构台座，以上问题均可解决，此台座模板可自由滑动，底模长度可由调节块自由调整，在使用后或使用过程随时可调底模平顺度和反拱值，在底模与支墩间采用厚薄适合的钢板垫块支垫来调整高度；10.4使用过后回收方便，如以后再遇底宽相同的梁板可再利用，既保证了工程质量又有较好的经济效益。11.应用实例11.1莆田市白塘路建设工程高架桥工程概况11.1.1ZA99-2简支梁中梁该梁为27m简支中倒梯形空心小箱梁，于线路正交90o，梁高1.6m，底宽1.0m，预制顶宽2.6m，跨中标准段顶板、底板、腹板厚均为18cm，两端变截面底板、腹板最厚部位25cm，顶板厚18cm，跨中设计一道厚30cm的中隔板，端部各设一道厚25cm的端隔板，用C50混凝土34.5m3，吊装重量89.51t。简支梁两端均须预埋支座钢板，钢板厚32mm，顺桥向宽500mm，横桥向宽918mm，钢板中外露10mm，本梁线路设计纵坡为-2.9%，因此预埋钢板大桩号方向外露厚度计算为：10-(500÷2×2.9%)=2.7mm，小桩号方向外露厚度计算为：10+(500÷2×2.9%)=12.7mm。平面关系如图11.1-1所示。立面关系如图11.1-2所示梁体梁体A模板缝，法兰螺栓连接A模板缝，法兰螺栓连接标准块底模调节块底模标准块底模调节块底模砼根底砼支墩砼根底砼支墩加强加强根底高度可调底模吊梁孔可抽拨底模高度可调底模吊梁孔可抽拨底模预埋支座钢板大样示意图A11.1-3图11.1.2ZA92-2中跨中梁该梁为30m中跨中梁倒梯形空心小箱梁，于线路正交90o，梁高1.6m，底宽1.0m，预制顶宽2.6m，跨中标准段顶板、底板、腹板厚均为18cm，两端变截面底板、腹板最厚部位25cm，顶板厚18cm，跨中设计一道厚30cm的中隔板，端部各设一道厚25cm的端隔板，用C50混凝土37.7m3，吊装重量97.44t。制梁时不预埋支座预埋钢板，两端端隔板和预埋钢板在梁架上后现浇湿接头时同时浇筑和安装。此梁在预制施工时底为安装调整为15块2m底模拼装在一起，两端底模用方铁支垫，使之于相邻底模平齐，跨中预挠度调至27mm。11.2施工情况ZA99-2简支中梁浇筑后10天混凝土强度为53.1Mpa，弹性模量为82%时进行预应力张拉，张拉前在梁上分三个截面，端部和跨中设6个观测点，观测数值为梁端A点1#6.358m、2#6.362m，跨中B点3#6.338m、4#6.339m，梁端C点5#6.357m、6#6.360m；梁底两侧用30m钢尺进行长度丈量，数据左侧26.681m，右侧26.683m；并对两端梁底预埋钢与底模间调坡垫层分用种填料进行检证比拟，A端采用中砂，B端采用Φ12～Φ25钢筋；张拉后观测数值为：梁端A点1#6.353m、2#6.355m，跨中B点3#6.353m、4#6.354m，梁端C点5#6.356m、6#6.359m；梁底两侧用30m钢尺进行长度丈量，左侧为26.676m，右侧为26.677m；梁底无漏浆现象，平整，有一处