明确連續梁懸灌施工工藝、操作要點和質量标準,規範和指導懸灌施工作業。懸臂澆築法适用于高墩、大跨徑的連續梁、連續剛構,孔下不受通航、通行的限制,其特點是無須建立落地支架,無須大型起重及運輸機具,主要施工設備是挂籃。
挂籃是懸澆施工的主要設備,可在已經張拉錨固并與墩身連成整體的梁體上移動,每段綁紮鋼筋、立模、澆築混凝土、縱向預應力張拉都在挂籃内進行,完成本段施工後,挂籃對稱向前各移動一節段。
挂籃吊架在澆築梁段中所産生變形的調整,能通過調整前吊杆高度辦法,或預壓配重調整的辦法來調整。
挂藍承重系統有三角形構架、菱形構架等,本指導書以三角形構架為例。
1.作業内容
連續梁懸灌施工的主要作業内容有施工準備、測量放樣、0号梁段混凝土灌築、挂籃的設計與安裝就位、安裝箱梁底模、綁紮底闆與肋闆鋼筋、灌築底闆混凝土、安裝肋模、挂籃前移定位、下一節段梁體混凝土灌築、合攏梁段混凝土灌築等。
圖1 挂籃組成
圖2 墩頂連續梁段施工工藝流程圖
圖3 懸臂澆築施工工藝流程圖
圖4 合攏段施工工藝流程圖
4.1.2 挂籃設計主要參數
⑴梁段最大重量;
⑵梁段最大長度;
⑶梁高變化範圍;
⑷最大梁寬包括頂闆、底闆寬;
⑸曲線段翼緣闆坡度變化;
⑹梁段頂闆單側加寬量;
⑺梁段底闆單側加寬量;
⑻走行:無平衡重走行;行走時其抗傾覆穩定系數不小于2。
⑼挂籃重量。挂籃總重量的變化不得超過設計重量的10%。
⑽澆築懸臂梁段時,可将後端臨時錨固在已澆築的梁段上,支撐平台後端橫梁,可錨固于已澆築梁段底闆上。
4.1.3 強度、剛度、穩定性要求
挂籃強度、剛度、穩定性必須滿足設計規範的要求。
4.2施工方法
4.2.1 墩頂梁段(0号塊)施工方法
⑴支架施工
墩頂梁段施工采用托架或膺架施工,下部結構施工完畢後,搭設托架或膺架,托架和膺架可采用萬能杆件、軍用梁、貝雷梁或其它滿足要求的杆件拼裝,拼裝完畢後進行預壓,對預應力混凝土連續梁,設置墩頂梁段與橋墩臨時固結裝置(臨時支座)。施工方案圖見下圖,并有如下幾點施工要求。
①支架施工滿足以下要求:
②支架有足夠的強度、剛度和穩定性的要求;
③有簡便可行的脫模措施;
④預壓重量大于澆築混凝土的重量;
⑤支架地基承載力必須滿足要求,基礎可采用明挖擴大基礎、鋼管樁基礎或鑽孔樁基礎。
⑥根據混凝土及支架産生的彈性和非彈性變形,設置預留量。
⑦支架底有完好的排水系統。
⑵模闆
墩頂梁段外側模采用大塊新制鋼模,箱内腹闆及橫隔闆采用組拼鋼模,梗脅、腹闆端模及人洞采用木模上釘鍍鋅鐵皮。
⑶鋼筋制安、 預應力管道安裝、混凝土澆築
材料要求、鋼筋加工綁紮、模闆支立、預應力管道安裝及混凝土施工程序與預制梁基本相同。
4.2.2 懸臂段澆築施工方法
⑴挂籃的拼裝
墩頂梁段施工完成後,安裝挂籃。拼裝步驟如下:
① 在1#段上鋪滑道、滑塊。
②安裝後上橫梁、三角結合梁(包括∶主梁、立柱、斜拉帶及三角架平聯和斜拉上橫梁平聯),錨固後錨系統。
③安裝前上橫梁和斜撐杆及平聯,然後在地面上拼裝底模系統,再在後上橫梁、
前上橫梁上挂滑車組,利用卷揚機将底模系統提升到位後,安裝後吊杆及前吊杆。
④内、外模滑梁系統安裝。
挂籃施工方案圖見下圖。
⑵挂籃試驗
試驗目的:
實測挂籃的彈性變形和非彈性變形值,驗證實際參數和承載能力,确保挂籃的使用安全;通過模拟壓重檢驗結構,消除拼裝非彈性變形;根據測得的數據推算挂籃在各懸灌段的豎向位移,為懸灌段施工高程控制提供可靠依據。
加載方法:可采用拼裝完成後砂袋加載或者采用預應力千頂加載。
預加載試壓,為了是檢查支架的承載能力,減小和消除挂籃的非彈性變形,從而确保混凝土梁的澆築質量。加載試壓的最大加載為設計荷載的1.05-1.2倍。加載時按設計要求分級進行,每級持荷時間不少于10min。
變形測量:
基準标高設在墩頂梁段。分别在底闆、翼緣闆上布設測點。三角挂籃每根豎杆上設變形計,測其伸長量。
試驗結果:
檢測完成後,對數據進行分析。經線性回歸分析得出加載、變形之間的關系。由此可推出挂籃載各個塊段的豎向位移,為施工控制提供可靠依據。
⑶懸臂施工
挂籃經過試驗,并征得監理工程師的同意後進行懸臂梁的施工。懸臂梁施工按以下順序進行:
①外側模及底模就位後,綁紮底闆鋼筋及鋼筋定位架。
②綁紮腹闆鋼筋及安裝預應力束管道。
③立内模,并用拉條與外側模連接。設内模支撐及頂闆支架。
④ 綁紮頂闆鋼筋及預應力束管道和立端模。
與上述步驟同步,安裝各種預留孔的預埋件(其上下口平面位置誤差不超過3mm,豎向筋設定位闆預埋)。 經檢查合格後,方可灌注梁段混凝土,懸臂段澆築混凝土時對稱、平衡施工,設計不平衡偏差不得大于設計允許數值,混凝土配合比,澆築順序及振搗,必須嚴格按施工工藝操作,梁段澆築自懸臂端向後分層澆築振搗。使用插入式振搗器時,不得碰損制孔管道及鋼筋骨架。
⑷預應力施工
在預應力束制作區進行鋼絞線的下料和編束,并按設計編号分類挂牌堆放。梁體預應力施工前,搬運至待施工處穿束、張拉。
預應力施工采用ZB4-500油泵供油,用YCW250B千斤頂進行縱向張拉,張拉油表不低于1.0級。油表檢驗與千斤頂視為一個單元進行檢驗,千斤頂在張拉作業前必須與油表配套校正,其校正系數不大于1.05。
⑸預應力張拉
①張拉操作程序:
張拉程序:0—0.2σK(測初始伸長值、測工具錨夾片外露)—σK(測伸長值、測工具錨夾片外露、持荷2min)—補油至σK—回油到0(測總回縮量、工作錨夾片外露量)。
②孔道壓漿
孔道壓漿在終張拉完畢後盡快進行,現場配備BW-320柱塞灰漿泵、灰漿攪拌機和水循環式真空泵,采用管道真空輔助灌漿工藝。壓漿前清除掉孔道内的雜物和積水,壓漿水泥采用梁體混凝土同标号、同品種水泥,水泥漿的水灰比控制不超過0.30,不得泌水,流動度控制在30~50s之間。
③挂籃的移動
梁段預應力張拉、壓漿完畢,且孔道壓漿體強度達到設計強度的75%以上,方可移動挂籃,準備灌注下一段梁,挂籃的移動遵照以下步驟進行:
<1>先将主梁後錨杆稍松開,用倒鍊将主梁拉住固定,用倒鍊或慢速卷揚機牽引沿滑道移到位,主梁的前移帶動側模系統,底模系統及内滑梁整體移位,随着主梁的前移,壓緊器交替前移(不得少于2根),以保持主梁的穩定,滑到位以後将主梁後錨杆錨緊(不得少于3根),并用測力扳手上緊。
<2>側模系統在主梁前移時與主梁同步前移,到位後,用鋼絲繩從預留孔道穿下與滑梁上的吊環用卡環連接,将側模系統托起。然後将滑梁挂輪滑移到位,用吊杆将鋼絲繩換掉。
将底模系統後端挂輪滑移到位後端錨固于已成梁段上,前端用精軋螺紋鋼與前上橫梁連接。
<3>初調中線、标高。
<4>用千斤頂将底模系統與底闆,側模系統與翼緣闆及腹闆外側密合,并将後吊杆帶上保險螺母。
<5>精調中線、标高。
<6>用倒鍊将内模系統拖移到位,并調好中線及标高。
<7>綁紮底闆、腹闆鋼筋、安裝管道、立内模、預埋。綁紮頂闆鋼筋、預埋、安裝端模。
<8>複核中線、标高,并檢查合格後,方可灌注混凝土(注:在安裝過程中如發現預留孔于挂籃位置不适時,要查明原因,進行處理,不得強行扭杆穿入孔洞,精軋螺紋鋼吊杆嚴禁彎曲、打火)。等強度滿足要求張拉以後,重複以上步驟灌注下一段。
4.2.3 邊跨現澆段施工方法
邊跨現澆段采用支架法或膺架法進行施工,施工可參照墩頂梁段進行施工。
合攏順序必須滿足設計要求。合攏前要調整中線和高程,連續梁将合攏一側的臨時固定支座釋放,同時将兩懸臂端間距離按設計合攏溫度及預施應力後彈性壓縮換算後進行約束鎖定。
混凝土澆築前合攏口兩端懸臂預加壓重符合設計要求同時符合線性控制流程并于混凝土澆築過程中逐步撤除;
合攏段混凝土施工選擇在一天中溫度最低的時間進行。混凝土強度宜提高一級。混凝土加強養護,将合攏梁段及兩懸臂端部進行覆蓋降低日照溫差影響;
混凝土澆築前将合攏口單側梁墩的臨時固結約束解除,合攏梁段混凝土強度達到設計要求時及時進行預應力筋張拉。
支座反力調整滿足設計要求。
5.箱梁施工的線型控制
懸臂梁施工線型控制的關鍵是要分析每一施工階段、每一施工步驟的結構撓度變化狀态,控制立模标高。先計算出各梁段的立模預拱度,結合前一梁段的撓度實測值,修正預拱度值後調整立模标高。
5.1 立模預拱度計算
邊跨現澆段及合攏段施工方案圖見下圖。
立模預拱度=各種因素引起梁體變形的撓度計算值 挂藍變形 撓度觀測調整值
5.1.1 影響梁體變形的撓度因素根據施工過程主要有以下幾種:
⑴單T形成階段由以下因素産生的懸臂撓度:
梁段混凝土自重;
挂籃及梁上其它施工荷載作用;
張拉懸臂預應力筋的作用。
⑵合攏階段,将繼續發生以下因素産生的連續撓度:
合攏段混凝土重量及配重作用;
模闆吊架或梁段安裝設備的拆除;
張拉連續預應力束的作用。
在以上過程中,同時還會發生由于混凝土彈性壓縮、收縮、徐變、預應力筋松馳、孔道摩阻預應力損失等因素引起的撓度。
5.1.2 梁體變形的撓度計算
⑴基本假設
混凝土為均質材料。
施工及運營過程中梁體截面的應力бh<0.5Ra,并可認為在這種應力範圍内,徐變、應變與應力成線性關系。
疊加原理适用于徐變計算,即應力增量引起的徐變變形可以累加求和。
⑵撓度計算
在上述假設的基礎上考慮到各節段混凝土齡期不同所導緻的收縮徐變差異将連續剛構梁施工所經曆的收縮徐變過程劃分為與施工過程相同的時段即:澆築新梁段、張拉預應力筋、移動挂籃、體系合攏等。每一時段結構單元數與實際結構梁段數一緻,在每一時段都對結構進行一次全面的分析,求出該時段内産生的全部節點位移增量,對所有時段進行分析,即可疊加得出最終撓度值。
⑶挂籃變形計算
挂籃變形包括:桁架彈性變形、前吊帶彈性變形及非彈性變形。
桁架變形計算:将桁架簡化為鉸接形式,按各個梁段的不同重量,分别計算其彈性變形。
前吊帶變形計算:
将底模架前橫梁簡化為彈性支承的連續梁,根據各個梁段的實際荷載計算各個支承的受力,然後根據受力情況計算出吊帶的變形量。
非彈性變形測試:挂籃的非彈性變形由挂籃試壓試驗來實測,對于未經試壓的挂籃,參考已試壓挂籃(各套挂籃為同一型号、同一工廠,同一工藝加工)的變形值在第一次挂籃施工時設置,對于已試壓的挂籃認為非彈性變形已消除在施工時不再考慮。
5.2 箱梁撓度觀測
撓度觀測是箱梁施工觀測的主要内容。箱梁分段懸澆時,影響撓度變化的因素主要有:
5.2.1 挂籃的彈性變形和非彈性變形産生的撓度;
5.2.2 預拱度;
5.2.3 各梁段自重的撓度;
5.2.4 各梁段預應力産生的撓度;
5.2.5 挂籃自重及施工荷載變化引起撓度;
5.2.6 混凝土徐變引起的撓度;
5.2.7 溫度變化引起的撓度變化;
這些因素均是撓度觀測計算的依據,觀測方法如下:
撓度觀測采用自動安平水準儀在每一節段施工完成後與下一節段底模标高定位前的橋面标高觀測,均安排在早晨太陽出來以前進行。混凝土澆築前後預應力張拉前後,挂籃行走前後都要進行撓度觀測。
溫度觀測是影響主梁撓度的主要因素之一。溫度包括日溫和季節溫度。由于溫度變化的複雜性,撓度在理想狀态下計算時不可能考慮溫度的影響,溫度的影響隻能通過實時的觀測加以修正。
6.質量控制與檢驗
7.勞動組織、機械配置
7.1勞動力組織方式:采用架子隊組織模式。
施工人員應結合試驗段确定的施工方案、機械、人員組合、工期要求進行合理配置。
按單個墩身配置,其中負責人、工班長、技術人員、專兼職安全員必須由施工企業正式職工擔任,并可根據工程情況适當配備若幹勞務工人。
7.2材料
鋼筋原材進場後堆放在鋼筋加工場指定位置,并保證墊起高于地面﹑表面覆蓋好,防止沾上油污和鏽蝕,并按品種、規格和檢驗狀态分别标識存放。
鋼筋應平直、無損傷,表面無裂紋、油污、顆粒狀或片狀老繡。
混凝土施工采用高性能混凝土。由商品混凝土拌和站供應混凝土。
細骨料應選用級配合理、質地均勻堅固、吸水率低、空隙率小的潔淨天然河砂,粗骨料應選用級配合理、粒形良好、質地均勻堅固、線脹系數小的潔淨碎石。
外加劑應采用減水率高、坍落度損失小、适量引氣、質量穩定、能滿足混凝土耐久性能的産品。
混凝土運輸、澆築及間歇的全部時間不應超過混凝土的初凝時間。澆築過程中,應随時對混凝土進行振搗并保證使其均勻密實。
7.3設備機具配置
8.安全及環保要求
8.1安全
⑴懸臂挂籃灌築施工,屬于高處作業,施工中必須制訂并遵守嚴密的安全生産制度和操作規則,安排經過技能和安全培訓,并考試合格的人員上崗。必須論證挂籃的安全性和可靠性。高空作業必須按安全規則設置安全網,系好安全帶,戴好安全帽,并按規定配戴防護用品。雨天必須增設防滑設施。
⑵安檢人員每梁段一次對安全狀況進行一次檢查,班組長要配合進行,查找事故隐患,提出整改措施,整改措施以書面交底形式,并督促落實。起重設備、動力設備必須有完備的安全保險制動系統和防護設施,加強維護檢查。
⑶夜間施工必須有足夠的照明設施。
⑷張拉施工嚴格執行工藝細則,定人定崗, 嚴禁無證操作和違章作業。
⑸懸臂施工過程中和完工後,要采取措施,保護河道和場地周圍環境,及時清理廢料,回收施工材料,做到工完料清,恢複工地環境的自然狀态。
8.2環境保護
8.2.1生産生活垃圾處理及油料管理
施工營地設置集中垃圾收集地,設專人管理,經無害化處理後排放,定期填埋,嚴禁就地焚燒。對營地生活垃圾(包括施工廢棄物)集中裝運至指定垃圾處理場處理。對不能處理的垃圾拉到設有處理設施的廠處理。
8.2.2油和廢油的管理:施工機械維修、油料存放地面應硬化,減少油品的跑、冒、滴、漏,所有油罐要有明顯的标志,在不使用時要密封;嚴禁随意傾倒含油廢水,應集中處理。
8.2.3揚塵的控制
對作業場所進行封閉圍擋,防止揚塵擴散。
對作業場所出入口進行地面硬化處理,内部進行碎石鋪墊,控制揚塵排放,并保持路面清潔。派專人對施工現場及道路灑水保濕。
施工車輛駛出現場前,将車輪和槽幫沖洗幹淨,防止車輛帶泥上路。
9.成品保護
9.1挂藍組裝後,進行全面檢查,并進行荷載試驗,确定變形量,消除非彈性變形。
9.2合攏段混凝土澆築完成後應加強保濕保溫養護,控制箱梁内外溫差。
9.3将合攏段和兩懸臂段部1m範圍進行覆蓋,降低日照溫差的影響。
10.質量記錄
10.1模闆及支架檢驗批質量記錄标
10.2鋼筋(連接及安裝)檢驗批質量記錄表⑴
10.3混凝土(施工)檢驗批質量記錄表
10.4混凝土(結構外觀和尺寸偏差)檢驗批質量記錄表
10.5預應力(原材料、支座和安裝)檢驗批質量記錄表
三角挂籃
菱形挂籃
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