支架预压弹性变形值计算_复杂环境下大跨度箱梁整体支架法现浇安全要点
一、工程概況
跨廣從公路特大橋位于廣州市白云區太和鎮境內,共38個墩臺,其中22#~23#墩以1-96m系桿拱依次高、中壓天然氣管道、電力通信光纜、G105國道、海軍光纜,移動聯通光纜、交通監控系統光纜等。系桿拱為下承式鋼管混凝土平行式結構,系梁跨長100m,拱肋跨度96m。系梁為整體箱型梁布置,采用單箱三室預應力混凝土箱型截面,梁體為C50鋼筋混凝土。橋面箱寬17.1m,梁高2.5m,底板厚度為30cm,頂板厚度為30cm,邊腹板厚度為35cm,中腹板厚度為30cm,系梁在拱腳順橋向8m范圍內設成實體段,系梁共設置33個箱室。
二、施工前準備
(1)、對施工范圍內及附近的各類管線進行調查,與相關權屬單位聯系,掌握管線的安全保護范圍和控制保護范圍,并協商遷改或保護方案,確定可以施工支架基礎的位置,敏感重要管線還要簽訂施工期間的安全協議,明確各方的維護管理權責。跨廣從公路特大橋跨越廣州市高壓燃氣管道和中壓燃氣管道,施工前以書面函件形式向廣州燃氣集團報審了《燃氣管道安全保護區域專項施工方案》、《燃氣管道安全控制范圍內專項施工方案》,方案審批通過后書面簽訂了《施工現場燃氣管道及設施安全保護協議》、《燃氣管線交叉設施維護管理協議》,最后由廣州燃氣集團公司安排專業人員到現場給施工管理人員和作業人員進行書面的安全交底。
(2)、支架需要占用、利用公路和公路附屬設施施工時,需按照道路管理部門的要求準備齊報審材料,提前辦理道路施工許可和簽訂安全管理協議,道路施工許可證辦理的審批時間較長,根據經驗建議提前6個月開始辦理,以免影響施工工期。
(3)、管線范圍施工許可和占用道路施工許可辦理周期較長,主要為方案的審批與修改占用較長時間,因此施工方上報的施工方案要考慮周全,從支架基礎開始到支架基礎拆除,施工全周期期間內都要描述清楚,建議在方案評審時邀請管路權屬單位參加,提前溝通,減少審批時間和修改次數。
三、支架施工安全
(1)、支架基礎施工前一定要掌握地基基本信息,按照分層總和法對地基承載力進行計算檢測,基礎設置在既有公路上時,路面為混凝土時,也不能直接施作支架基礎,應提前對公路地基位置進行取芯,測定公路下方各層巖土參數,計算各層地基所受自重及附加應力,然后計算出地基總的沉降值,當沉降值不滿足安全要求時,應及時上報并報審地基加固處理方案;臨路的支架基礎應按交管部門要求設置警示標志及防撞設施,臨河的基礎設置防沖刷地基措施。
(2)、鋼管立柱下料應提前考慮好預壓后支架的基礎沉降量、支架的彈性變形和非彈性變形、梁體坡度、預拱度等,盡量避免預壓后對支架標高作大幅度調整,影響結構整體穩定性。
(3)、支架基礎預埋鋼板,立柱與預埋鋼板不能直接點焊,應采用四周加勁板焊接,立柱安裝時嚴格測定平面位置,縱向確保前后跨度滿足縱梁鋪設要求,橫向確保各鋼管立柱中心在橫梁同一軸線上。
(4)、立柱與立柱之間采用槽鋼進行橫向整體焊接,焊接完成后需將焊縫表面焊渣、焊瘤敲定,以便后續施工期間觀察焊縫是否有開裂情況。
(5)、因焊接的組合方形砂箱對焊縫要求較高,且受力沒有圓桶砂箱均勻穩定,砂箱宜采用圓桶砂箱,立柱與砂箱采用法蘭高強螺栓連接;砂箱安裝前需對砂箱提前壓實,確保各砂箱密實均勻且水平,防止后續施工期間砂箱歪斜、沉降過大或不均;砂箱豎向中心應與立柱中心重合一致。
(6)、因橫梁跨度較大,工字鋼作為橫梁時需要焊接接長,技術人員應提前設置好焊縫位置,確保焊縫連接位置坐落在砂箱中心位置,防止焊縫下部懸空;橫梁一般采用雙拼,應按照方案要求幫焊,確保拼焊牢固;因線路有坡度,支架橫梁會受到一定的側壓力,有偏位風險,因此需在砂箱頂部焊接槽鋼對橫梁進行限位。
(7)、在支架前后方向均設置限高架,限高標準低于縱梁底部凈空15cm,具體實施參數按照交管部門的書面審批意見執行。
(8)、安裝跨路縱梁時,應按照交通疏解方案要求,在交管部門指揮下進行交通的臨時管制,確保交通安全,鋪設完縱梁后及時滿鋪3mm厚的防護鋼板,防護鋼板縱向鋪設,橫縫提前滿焊拖至現場,鋪設時縱縫應座落在工字鋼縱梁上。
(9)、防護棚的鋪設寬度延伸需同時考慮梁部以及拱部施工的防滲漏、防掉落保護措施。
(10)、拱部施工期間,系桿拱橋系梁支架需要同時承受梁部施工荷載和拱部施工荷載,所以梁底支架預壓荷載必須也要考慮拱部施工的所有荷載。
(11)、支架預壓有堆載預壓和千斤頂兩種,復雜環境下大跨度橋梁的支架體系往往比較復雜,支架支點位置分布不規則,采用千斤頂反壓方式進行反壓難以模擬實際工況,當縱梁跨越特殊管線時,也難以試驗測算縱梁實際撓度,因此建議采用傳統的堆載預壓方式。
(12)、堆載物吊運期間,堆載物嚴禁吊運進入沒有防護的道路范圍,確保道路交通安全。
(13)、預壓期間,需按照方案規定要求進行測量監測,安排專人檢查巡視支架異常情況;預壓完成后及時編制并報審預壓報告。
四、支架使用期間的安全管理
(1)、系桿拱梁的支架體系需在拱肋吊索全部張拉完成后才能拆除,支架使用時間較長,需做好長期使用期間的值班管理工作。
(2)、占路或臨路的支架持久收到公路重車振動的影響,各種連接焊縫在持久振動情況下可能會開裂,需要安排值班人員每天堅持仔細檢查每道焊縫開裂情況。
(3)、安排值班人員每天檢查限高架狀態、支架基礎防撞設施、警示燈、梁底照明等是否有異常,并及時匯報;巡視支架地基范圍及周邊,是否存在開挖動土、頂管、排水等影響支架安全穩定的行為。
(4)、項目安排專人與交管部門保持通訊暢通,配合維護好施工區域的道路交通安全。
五、模板安裝安全
(1)、梁體模板出廠前應有出廠合格報告和審批的受力驗算書,明確側模支架、拉桿、連接螺栓的參數要求,確保混凝土施工安全。
(2)、大跨度系桿拱橋梁梁端實體段與箱室段過渡位置,由于受到混凝土側壓力不均勻,易發生脹模現象,因此要延伸加固。
(3)、由于大跨度橋梁預應力管道、拉桿較多,模板孔位置易發生漏漿現象,漿液滲漏到路面上將影響道路交通安全,因此模板開孔時要匹配不宜過大,且縫隙位置應有密封膠或其他嵌縫密封措施。
(4)、由于梁體底板一般采用木模板,模板現場氣割開孔過程中火焰或燒落易引起火災,因此氣割開孔過程應有防燒落和防火措施。
(5)、梁體施工期間應設置足夠水源點及抽水裝置,并配置足夠長的水管和滅火器,防止發生火災。
(6)、模板頂部外側應安裝懸掛式平臺和臨邊防護,作為后續施工人員的安全行走通道,減少踩空鋼筋的危險。
六、鋼筋安裝安全
(1)、鋼筋在吊運過程中,起吊路線必須避開道路。
(2)、鋼筋吊運后避免集中堆載,確保模板支架安全;鋼筋不能堆載在行走平臺上。
(3)、腹板鋼筋、實體段的頂板鋼筋安裝應有防傾覆措施。
(4)、電焊作業時,下方有模板、鋼絞線時要下墊,防止灼傷。
(5)、大跨度一次性澆筑的梁體,因縱向波紋管有多個接頭,澆筑過程中很容易發生漏漿堵塞預應力管道的現象,因此建議梁體鋼絞線在澆筑混凝土前首先穿束完成,杜絕因預應力管道堵塞而無法穿束的質量事故發生,梁體外露的鋼絞線做好充分的防水防銹措施。
七、混凝土澆筑安全
(1)、大跨度橋梁混凝土澆筑方量比較大,涉及大量人員和機械聯動,存在的安全質量風險較高,因此需編制完備的專項施工方案,明確各人員分工、混凝土運輸線路和澆筑工藝等,確保整個澆筑過程順利。
(2)、混凝土澆筑一般按照從支點向中間對稱連續澆筑,混凝土澆筑呈斜坡式向中部推進;澆筑過程按照澆筑工藝分層均勻澆筑,保持連續,避免局部堆載過多,確保模板均勻受力。
(3)、實體段與箱室過渡時,由于混凝土自重,澆筑過快時,箱室內底板混凝土易隆起,底板澆筑完成需要靜停一段時間,具體看混凝土凝結程度,但要避免靜停時間過久引起初凝,造成施工冷縫。
(4)、系桿拱大跨度箱梁設置的箱室比較多,箱室狹小,幾乎沒有通風,作業人員極易中暑,因此需要配置通風管或者冰塊來輔助降溫,混凝土澆筑時間比較久,應避免工人疲勞作業,要創造安全可靠的作業環境,減少安全風險。
(5)、大跨度橋梁鋼筋密布,預應力錨墊板背后往往澆筑不密實、有空洞,容易造成張拉過程中錨墊板斷裂或者內陷的安全質量風險,因此錨墊板背后混凝土澆筑時應重點關注。
(6)、澆筑混凝土前、中、后應即時測量和記錄基礎、支架、模板的沉降、變形和位移情況,并安排專人上下巡視,發現異常立即匯報。
(7)、大跨度現澆梁澆筑時間較長,混凝土養護和降溫工作要提前進行。
八、張拉、壓漿安全
(1)、大跨度箱梁的預應力張拉比較復雜,需編制專項的張拉壓漿施工方案,包含設備的選型與張拉計算書,以及安全注意事項,確保質量和張拉壓漿工作安全順利進行。
(2)、大跨度橋梁由于跨度較長,預應力筋的伸長量較大,千斤頂一次行程不足,需要多次倒頂來完成張拉,一定程度上增加了安全風險,倒頂作業時人員禁止出現在錨頭前方,安裝千斤頂時應減少對錨頭的擾動。
(3)、張拉前,所有參與張拉的設備和儀器必須由有資質的單位進行配套的檢查與標定。
(4)、張拉前,張拉操作平臺應完善臨邊防護和防墜落措施,千斤頂前還應設置安全擋護鋼板,防止夾片或鋼絞線意外飛出造成人身傷害。
(5)、張拉前,應完成預應力材料的試驗檢測,尤其是鋼絞線、工具夾片、工作夾片、錨墊板,防止因材料構件的質量問題而引發安全事故。
(6)、壓漿作業時,應時刻關注壓力表度數及橋梁上下有無冒漿情況,發現異常及時停止查找分析原因。
九、支架模板拆除安全
(1)、非承重側模的拆除一般在三天左右就可拆除,時間過久后混凝土容易粘模,有陰陽角的模板拆除困難,影響拆模后混凝土構件的外觀質量;內模需在強度達到設計要求后,預應力張拉之前拆除;底模需在吊索張拉完成及支架落架后拆除。
(2)、落架采用砂箱放砂的方式落架,可用25mm直徑水管插入砂箱底開關洞口中,緩慢沖砂,砂箱放砂應前后左右同步,防止支架縱梁歪斜;跨路砂漿放砂應嚴格控制縱梁標高,落架后縱梁底標高不得低于臨時限高架標高。
(3)、大跨度橋梁的支架拆除原則上應從跨中向兩側拆除,系桿拱橋吊索張拉后,梁體上撓,與底模已出現微小分離,結構體系轉換完成,梁底支架的拆除不再影響梁體受力,現場拆除以跨路支架拆除為最難點,先拆除跨路兩側的支架,為跨路支架拆除創造空間。
(4)、道路兩側支架的工字鋼縱梁拆除不影響道路交通,拆除時采用鋼絲繩水平外拖的方式,拉力機械采用卷揚機,鋼絲繩采用固定在橫梁上的定滑輪導向,縱梁拖拉時應均勻緩慢,確保縱梁的兩端在兩端橫梁上同步拖出,拖出梁體投影后,采用起吊設備調離至指定位置。
(5)、道路兩側縱梁拆除完成后,開始拆除跨路支架,考慮道路交通白天車輛繁忙,凌晨稀少的規律,項目部與交管部門協商后,在凌晨01:00~04:00期間,由交管部門對道路交通采取間斷性單向全封道管制,每次全封道期間,由裝載機進入道路舉起2~3根縱梁后,后退平拖至指定位置,每次封道時間10~15分鐘左右放行,具體由現場交管人員視車輛滯留長度確定,每跨拆除耗時3個晚上。
(6)、跨路支架的橫梁拆除采用現場氣割切短后裝載機轉運離場,砂箱及鋼管立柱的拆除均采用裝載機上路轉運離場,以上拆除施工需均在交管部門統籌協調安排下夜間拆除;占路混凝土條形基礎的拆除采用履帶式炮擊白天拆除,拆除時做好防護圍蔽和交通疏解措施,炮擊選型不宜過大,避免機械臂伸縮時頂撞梁底。
十、結語
近年來,國內基礎建設發展迅速,考慮城市(鎮)道路范圍復雜管路環境以及道路規劃,鐵路在穿越城市道路時一般采用大跨度橋梁跨越,系桿拱橋梁是近年來比較常見的一種跨越形式,不斷的控制和探索大跨度橋梁在復雜環境下的施工安全,是鐵路橋梁城市建設發展的必備要求。
總結
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