大傾角混凝土拱肋施工工法

大傾角混凝土拱肋施工工法前百隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)需求的增長(zhǎng)，越來(lái)越多造型優(yōu)美、線型多樣的市政拱橋出現(xiàn)，而在建造過(guò)程中，拱肋的施工成為全橋關(guān)鍵控制性工程。主拱拱肋軸線為懸鏈線，傾角達(dá)50°，加之拱肋投影位于河道中，支架基礎(chǔ)受水流沖擊影響大；在施工過(guò)程中不僅要考慮水流的影響，而且還要保證大傾角混凝土構(gòu)件帶來(lái)的支架抗傾覆穩(wěn)定性問(wèn)題及線型的美觀問(wèn)題。本施工方法同國(guó)內(nèi)外常用拱肋施工方法相比，具有施工工藝簡(jiǎn)單，工期短，混凝土構(gòu)件線型美觀、支架穩(wěn)定性好、材料用量小、經(jīng)濟(jì)合理等諸多優(yōu)點(diǎn)。長(zhǎng)風(fēng)街跨汾河大橋橋梁全長(zhǎng)505m，主橋?yàn)?0+130+30m三跨中承式鋼箱拱肋系桿拱橋。主拱拱肋采用中承式雙肋懸鏈線無(wú)鉸拱，計(jì)算跨徑130m,矢高35m,矢跨比1/3.714,拱軸系數(shù)m=1.756、k=1.163。主拱肋為鋼混混合拱肋，橋面以上拱肋為鋼結(jié)構(gòu)，橋面以下拱肋為混凝土結(jié)構(gòu)。拱肋外形呈六邊型，鋼拱肋采用箱型截面，為等截面，拱肋高2.8m，寬3.7m。主拱肋混凝土段為箱型變截面，拱肋高2.8m-3.8m,寬3.7m。工法特點(diǎn)在加工廠加工懸鏈線桁架片，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)安裝，工藝簡(jiǎn)單，施工方便。同以前的施工方法相比，不需要處理地基或增加地錨等輔助設(shè)施，節(jié)省大量材料。結(jié)合少支點(diǎn)支架技術(shù)，利用震埋技術(shù)打入鋼管樁，鋼管樁上設(shè)置楔形塊，其上再架設(shè)桁架梁，結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定，梁底線型美觀。桁架片下弦桿采用直線型，上弦桿采用拱肋線型，上弦桿與下弦桿之間用型鋼連接形成桁架片，桁架片之間采用型鋼連接形成桁架體系，該種方法解決了拱肋線型控制技術(shù)難題，又增強(qiáng)了架體抗傾覆能力。鋼管樁樁頂橫梁上采用鋼板焊接成楔形體，內(nèi)填充C50混凝土，增大了桁架片下弦桿與橫梁的接觸面，減小了桁架下弦桿受到的集中應(yīng)力，保證了安全，同時(shí)作為一種卸荷裝置，有利于后期支架的拆除。桁架預(yù)壓在地面鋼筋加工區(qū)域進(jìn)行，在保證安全的同時(shí)，又能利用已有鋼材，節(jié)省預(yù)壓物資；結(jié)合千斤頂反力預(yù)壓技術(shù)，能夠準(zhǔn)確的得到各項(xiàng)預(yù)壓參數(shù)，保證了施工的安全，加快了施工進(jìn)度。支架下部過(guò)水?dāng)嗝娲?，受水流沖擊影響小，能夠安全度汛。適用范圍此工法適用于洪水高發(fā)區(qū)域中承式拱橋大傾角混凝土拱肋施工。工藝原理采用在廠房?jī)?nèi)加工焊接桁架片，桁架片上弦桿采用與拱肋下緣同曲線形狀，下弦桿采用直線，以便于調(diào)整標(biāo)高，桁架片每?jī)善ㄟ^(guò)型材連接成整體，形成桁架系統(tǒng)，同時(shí)，在施工現(xiàn)場(chǎng)振埋鋼管樁并焊接管樁間連接系，并安放樁頂橫梁及楔形塊，利用平板車將桁架運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。桁架預(yù)壓利用已有材料在地面上進(jìn)行，再結(jié)合千斤頂反力預(yù)壓技術(shù)對(duì)鋼管樁進(jìn)行加載，最終得到相關(guān)預(yù)壓參數(shù)調(diào)整拱肋底模標(biāo)高。5、施工工藝流程及操作要點(diǎn)施工工藝拱肋支架施工方法主要包括以下幾道工序：施工準(zhǔn)備（施工便道處理）、桁架加工，桁架預(yù)壓，振埋鋼管樁并架設(shè)樁頂橫梁、焊接楔形塊鋼板并澆筑楔形塊填充混凝土，、安裝夯架，搭設(shè)分配梁并鋪設(shè)底模，綁扎鋼筋、安裝側(cè)模及頂模、澆筑混凝土。施工工藝流程圖下圖所示：施工準(zhǔn)備焊接桁架加工胎干 鋼管樁振理I 鋼管樁反力預(yù)壓I 鋼管樁接長(zhǎng)至標(biāo)高I 安裝樁頂橫梁焊接桁架片并組裝n ?焊接鋼管樁樁間剪刀撐?焊接楔形墊梁鋼板?澆筑填充混凝土桁架預(yù)壓 焊接楔形墊梁吊裝桁架調(diào)整標(biāo)高鋪設(shè)分配梁安裝底模板綁扎鋼筋并安裝預(yù)應(yīng)力束安裝內(nèi)模、、側(cè)模及頂模澆筑混凝土預(yù)應(yīng)力張拉圖5.1-1：拱肋施工工藝流程圖操作要點(diǎn)桁架加工桁架加工采用型鋼分片制作，制作桁架單片臨時(shí)操作平臺(tái)，并在平臺(tái)上放樣，根據(jù)拱肋坐標(biāo)控制桁架片上弦桿線型，下弦桿采用直線線型，上弦桿與下弦桿之間采用型鋼連接，上弦桿采用液壓千斤頂進(jìn)行反向彎曲并固定于操作臺(tái)上。桁架的制作重點(diǎn)在于焊接的質(zhì)量控制，焊接過(guò)程要注意桁架上懸桿的變形，由于桁架在焊接過(guò)程中受熱并在上弦桿彎應(yīng)力的作用下容易發(fā)生變形。桁架單片制作應(yīng)在操作平臺(tái)上焊接限位塊，固定好上下弦桿并將弦桿之間的連接依次擺放好后先進(jìn)行單面焊接，待焊接完成后利用吊機(jī)將桁架翻轉(zhuǎn)再焊接另一側(cè)。桁架片焊接完成后每?jī)善M(jìn)行組裝焊接，形成桁架系統(tǒng)。

楔形塊制作與安裝楔形塊采用8mm厚鋼板焊接在樁頂橫梁上，形成三角結(jié)構(gòu)，楔形塊角度應(yīng)保證與桁架下弦桿角度相同，以增大桁架下弦桿受力面積，防止集中應(yīng)力過(guò)大發(fā)生破壞。楔形塊內(nèi)填充C50混凝土，混凝土應(yīng)充分振搗。楔形塊安裝應(yīng)重點(diǎn)控制標(biāo)高和角度，并且能夠易于拆卸以方便后期支架的拆除。鋼管樁反力預(yù)壓及桁架預(yù)壓由于主拱肋傾角大，且荷載集中，在支架搭設(shè)完成后預(yù)壓困難，碼放砂袋高度太高，穩(wěn)定性差，所以采用鋼管樁反力預(yù)壓和桁架梁在搭設(shè)前進(jìn)行預(yù)壓。鋼管樁反力預(yù)壓：鋼管樁反力預(yù)壓采用液壓千斤頂并利用臨近兩根鋼管樁作為反力樁，樁間設(shè)置扁擔(dān)梁進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓采用分級(jí)加載，加載全過(guò)程監(jiān)控，并得到彈性變形值和非彈性變形值。3-反力機(jī)1-橫梁三二J3-反力機(jī)1-橫梁三二J圖5.2-1鋼管樁反力預(yù)壓示意圖桁架預(yù)壓：桁架預(yù)壓采用在加工廠預(yù)壓，首先需要在鋼管樁樁頂橫梁與桁架接觸的位置設(shè)置相同的墊梁，然后將桁架吊裝在墊梁上，并在桁架上方鋪設(shè)分配梁，分配梁間距應(yīng)與實(shí)際分配梁間距相同。施加荷載應(yīng)分級(jí)加載，加載全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，并得到彈性變形值和非彈性變形值。以在桁架下方設(shè)置與鋼管樁橫梁相同的支座系統(tǒng)

圖5.2-2桁架預(yù)壓實(shí)物圖利用上述兩次預(yù)壓過(guò)程中的彈性變形值和非彈性變形值進(jìn)行調(diào)整拱肋底模標(biāo)高。桁架安裝桁架安裝采用汽車吊整體吊裝，吊裝前應(yīng)調(diào)整好鋼管樁樁頂橫梁標(biāo)高，由于鋼管樁在振埋過(guò)程中誤差較大，橫向鋼管樁存在偏差，橫梁架設(shè)后再安裝桁架會(huì)形成桁架中間挑起，進(jìn)而造成桁架上弦桿所有標(biāo)高誤差過(guò)大，所以在桁架安裝過(guò)程中宜先在安裝前先控制好兩端橫梁標(biāo)高，待桁架安裝好后再調(diào)整中間橫梁標(biāo)高。在鋪設(shè)底模的同時(shí)應(yīng)復(fù)測(cè)底模板標(biāo)高，底模標(biāo)高控制以2m一點(diǎn)進(jìn)行控制，如下圖所示：5

控制點(diǎn)編號(hào)示意圖控制點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高表口足5口足5控制點(diǎn)編號(hào)1a2a3a4a5a6a設(shè)計(jì)標(biāo)高22.15924.41626.58728.57330.51131.565成橋階段混凝土拱圈累計(jì)變形結(jié)合施工階段計(jì)算結(jié)果，混凝土拱肋立模標(biāo)高如下表所示:控制點(diǎn)立模標(biāo)高表控制點(diǎn)編號(hào)1a2a3a4a5a6a設(shè)計(jì)標(biāo)高（m）22,15924,41626,58728,57330,51131,565累計(jì)變形（mm）-5.329-7.426-8.708-10,355-11,899-12,636立模標(biāo)高（m）22,16424,42426,59628,58430,52331,578注：Hi=H0+2fi,其中H0為計(jì)算點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高，fi為該施工階段后各階段對(duì)該點(diǎn)的撓度影響值。（本計(jì)算未考慮支架的彈性變形）5.2.5混凝土施工由于拱肋支架的拆除需要在橋梁力系轉(zhuǎn)換后才能完成，導(dǎo)致拱肋底模無(wú)法周轉(zhuǎn)，所以底模采用木模，側(cè)模和頂模采用定制鋼模。頂模安裝采用隔倉(cāng)安裝方法，即相鄰兩塊頂模先安裝一塊，待混凝土澆筑至相應(yīng)高度后再安裝另一塊，方便混凝土的澆筑和振搗。4、設(shè)備和材料施工機(jī)械型號(hào)數(shù)量備注汽車吊25T1臺(tái)電焊機(jī)BX-4008臺(tái)氧氣切割機(jī)4臺(tái)發(fā)電機(jī)300kw2臺(tái)平板運(yùn)輸車15T1臺(tái)汽車泵140m3/h2臺(tái)材料一覽表6鋼管樁630*10mm若干型鋼若干鋼板8mm若干5、質(zhì)量控制本工法施工執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/TF50—2011和《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)?；炷凉袄呤┕け仨毥⑼晟频馁|(zhì)量保障體系，責(zé)任到人，成立質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)，形成工程技術(shù)、質(zhì)檢、試驗(yàn)、測(cè)量四位一體的質(zhì)量保證體系，嚴(yán)格施工過(guò)程中的質(zhì)量控制。桁架制作及拱肋施工以現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢和測(cè)量進(jìn)行工序質(zhì)量檢查為主，質(zhì)檢工程師按20%頻率不定期的抽查每道工序的質(zhì)量，抽查不合格，返工并加倍抽查頻率。制定嚴(yán)密的勞動(dòng)組織，明確分工，責(zé)任到人，嚴(yán)格交接班制度，對(duì)桁架片焊接、桁架安裝、底模標(biāo)高復(fù)測(cè)、混凝土施工等各道工序分別進(jìn)行全面的技術(shù)交底。桁架的焊接工序是至關(guān)重要的，所有鋼結(jié)構(gòu)的焊接，都必須經(jīng)專業(yè)工程師及相關(guān)質(zhì)檢人員檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下道工序。參加該項(xiàng)電焊工作的電焊工應(yīng)編號(hào)，對(duì)自己的電焊質(zhì)量要負(fù)直接責(zé)任，焊完后，焊工應(yīng)在自己的焊接范圍內(nèi)進(jìn)行自檢，寫(xiě)上編號(hào)，還要值班人員、專職檢查人員、三級(jí)檢查，并填寫(xiě)檢查表格。6、安全措施加強(qiáng)全員安全教育，樹(shù)立安全第一思想，建立健全各項(xiàng)安全生產(chǎn)的規(guī)章和管理制度。各種機(jī)械設(shè)備均由專人持證上崗操作，使用前由專職人員檢查、試運(yùn)轉(zhuǎn)。特殊工種要嚴(yán)格管理，做到持證上崗。做好安全技術(shù)交底制度，制定針對(duì)性的安全技術(shù)方案及措施，并認(rèn)真進(jìn)行，使施工人員熟悉安全措施以增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)?，F(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電必須按安全規(guī)定進(jìn)行布置線路，嚴(yán)禁亂拖亂拉。經(jīng)常對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備進(jìn)行安全檢查，定期測(cè)試漏電開(kāi)關(guān)機(jī)接地電阻，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)改，圍堰制造加工廠及拼裝現(xiàn)場(chǎng)，必須具有消防水泵、砂箱、消防水桶、滅火機(jī)等防火設(shè)施。對(duì)氧氣瓶和乙快瓶保管、存放、運(yùn)輸和使用嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行。在進(jìn)行鋼吊箱下放的操作時(shí)，涉及高空作業(yè)人員必須佩帶安全帶、救生衣等防護(hù)設(shè)施。制定防臺(tái)風(fēng)、防潮汛、防龍卷風(fēng)應(yīng)急預(yù)案。成立突發(fā)事故領(lǐng)導(dǎo)小組，在遭遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、大潮汛、龍卷風(fēng)襲擊時(shí)，負(fù)責(zé)組織所有員工進(jìn)行救助及采取相應(yīng)的緊急措施，避免和減少損失，確保員工生命安全。7、環(huán)保措施水域環(huán)境污染防治措施施工前作好臨時(shí)加工廠、施工場(chǎng)地的布置和臨時(shí)排水設(shè)施，保證生活污水、生產(chǎn)廢水不污染水源、不堵塞既有排水設(shè)施。施工材料如油料、化學(xué)品不得堆放在地表水體附近，并應(yīng)備有臨時(shí)遮擋的帆布。大氣污染防治措施選用符合國(guó)家衛(wèi)生防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的施工機(jī)械設(shè)備和運(yùn)輸工具，確保其廢氣排放符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目部向施工作業(yè)人員發(fā)放口罩等勞保用品，保證施工施工作業(yè)人員的安全。噪聲污染防治措施選用符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的施工機(jī)械。定期對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行保養(yǎng)，保障機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減小施工作業(yè)分貝。施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)界噪音白天＜75分貝，夜間施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)界噪音＜55分貝。施工工地節(jié)約用水、用電管理工地水、電管理必須按照生活、生產(chǎn)分開(kāi)計(jì)量的原則，合理布局。制定節(jié)約用水、用電措施和制度，杜絕長(zhǎng)流水、長(zhǎng)明燈現(xiàn)象。優(yōu)先選用節(jié)能型的現(xiàn)場(chǎng)照明燈具，并合理布置，及時(shí)開(kāi)關(guān)，在滿足施工場(chǎng)界范圍內(nèi)照明需要的同時(shí)，有效節(jié)約電能。8、效益分析采用已有材料自行設(shè)計(jì)桁架，節(jié)省材料28t,節(jié)約費(fèi)用28tx4000元/t=11.2萬(wàn)元；與常規(guī)方案（滿堂支架）相比，減少地基處理工序，減少墊尻30混凝±90m3,山皮石180立方米，按照人工、材料、機(jī)械綜合費(fèi)用計(jì)算，節(jié)約費(fèi)用90m3X780元/m3+180m3X120元/m3=9.18萬(wàn)元。利用在地面預(yù)壓和反力預(yù)壓的方式，節(jié)省預(yù)壓材料沙袋投入量 385m3X80元/m3=3.08萬(wàn)。采用鋼管樁振埋基礎(chǔ)，有利于增大河道過(guò)水?dāng)嗝?，降低洪水?duì)支架的沖擊力，保證了臺(tái)洪水沖期的施工安全。采用千斤頂反力預(yù)壓和桁架在地面上預(yù)壓的方式，解決了預(yù)壓荷載布置困難，有效的保障了施工安全，大大的提高了施工進(jìn)度，縮短工期。由于不再進(jìn)行對(duì)地基處理，減少了對(duì)原有河床的擾動(dòng)，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。大傾角拱肋施工，特別要考慮支架的抗傾覆力，采用鋼管樁加桁架系統(tǒng)，有效的解決了該問(wèn)題，施工可靠性高，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，便于在以后該類型的拱肋施工中推廣。9、應(yīng)用實(shí)例華夏建筑承建的山西省壽光市長(zhǎng)風(fēng)街跨汾河大橋工程，含汾河大橋一座，主橋?yàn)?0+130+30m三跨中承式鋼箱拱肋系桿拱橋，兩根拱肋均設(shè)在橋?qū)捦鈧?cè)。主橋上部結(jié)構(gòu)由主拱拱肋、邊拱拱肋、鋼箱主梁、柔性吊桿及系桿索組成。采用三跨中承式無(wú)較拱，主拱拱軸線為懸鏈線，邊拱拱軸線為斜直線；主梁為三跨連續(xù)鋼箱梁。主拱拱肋采用中承式雙肋懸鏈線無(wú)鉸拱，計(jì)算跨徑130m,矢高35m,矢跨比1/3.714,拱軸系數(shù)m=1.756、k=1.163。主拱肋為鋼混混合拱肋，橋面以上拱肋為鋼結(jié)