珠江黄埔大桥移动模架造桥机施工技术

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钢管桩贝雷梁支架现浇箱梁施工方案
根据武广客运专线的总体施工组织设计和现场的实际情况，由于部分桥梁处于两隧道之间无法运梁，并且数量比较少，建设桥梁预制厂经济不合理，切割后浇筑翼板受力有影响。所以部分箱梁采用支架现浇施工。
一、工程概况：
武汉至广州客运专线乌龙泉至花都段，位于湖北、湖南、广东三省境内，线路自武汉枢纽引出，沿线经咸宁、岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州、韶关、清远，终至花都与广州枢纽新广州客站工程相衔接。编制范围：新建铁路武汉至广州客运专线乌龙泉至花都段站前工程第2标段(XXTJⅡ)DK1366+049.22～DK1367+151.86范围内现浇箱梁工程。
泉井2#号大桥位于湖南省临湘市五里乡松丰村泉井组，桥长144.36m,中心里程DK1366+121.41,共有箱梁4孔，桥梁横跨临湘至松丰的乡级公路，交通较为便利；槐花园大桥位于市五里乡松丰村泉井组，桥长275.18m,中心里程DK1366+463.52, 共有箱梁8孔，距村级公路约1.0km,交通较为不便，该桥基本沿山边绕行，桥下为稻田；序阳畈大桥位于市五里乡松丰村安坡组，大桥桥长308.04m,中心里程DK1366+997.85, 共有箱梁9孔，该地区为丘陵地带，交通十分不便，本桥跨越谷地，桥下为稻田，地形较为平坦。这三座大桥均由中铁一局第八项目队承建。该桥上部箱梁采用支架（钢管桩做支撑、贝雷梁做主纵梁，组合形成现浇支架）现浇法施工，现以该桥L=32.6米现浇箱梁进行模板支撑方案设计。
箱梁主要技术数据如下：
①梁面净宽：13.4米
②梁高：3.05米
③底板宽：5.5米
④桥梁平均净空：泉井2#大桥9米，槐花园大桥5米，序阳畈大桥8米。
2．地质资料
据钻探揭露及现场踏勘，区内里程自DK1366+049.46至DK1366+140m左右地层主要为板岩区，自DK1366+140至DK1366+220m为白云岩区；地区内地层自上而下主要为第四系全新统黏性土和震旦系硅质白云岩，黏性土综合其稠度及其标贯击数划分为硬塑黏土(1)1、软塑黏土(1)2及流塑黏土(1)3;②震旦系硅质岩依其风化程度，划分为强风化白云岩(2)1及弱风化白云岩；地下水可分为两种类型，一种为弱孔隙水，主要分布于上部第四系土层局部地段，水位标高一般位于 50.0左右，该层水富水性弱，水量贫乏，另一种为深部岩溶裂隙水，地下水位较低，含水丰富，主要富存于深部白云岩内。

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岩土施工工程分级及地基基本承载力
⑴1黏土。硬塑，Ⅱ类等级，承载力=150Kpa
⑵2黏土。软塑，Ⅱ类等级，承载力=120Kpa
⑶1白云岩。强风化，Ⅳ类等级，承载力=400Kpa
⑷2白云岩。弱风化，Ⅴ类等级，承载力=800Kpa
本段桥梁设计基础主要采用扩大基础、钻孔桩及挖孔桩，扩大片石砼基础根据地质情况决定其面积，孔桩以直径１米和1.25米的端承桩为主。桥墩为圆端形和矩形的实心和空心板式墩，桥台采用空心矩形桥台。梁部使用单箱单室箱梁，以32米为主。

箱梁断面图

单位：mm
3、主要工程数量

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每孔梁的主要工程数量(双线)
工 程名称        单   位        数   量        备   注
C50混凝土        m3        327.62       
C40混凝土        m3        67.864       
Q235钢筋        t        3.019       
HRB335钢筋        t        63.287       
波纹管Φ90        m        258.70       
波纹管Φ80        m        615.63       
箱梁总重        t        819.05       

桥梁名称        中心里程        梁部结构形式        附注
                       
泉井2#大桥        DK1366+121.41        4-32简支梁       
槐花园大桥        DK1366+463.52        8-32m简支梁       
序阳畈大桥        DK1366+997.85        9-32m简支梁       
合   计        　21m简支梁111跨、       

三、支架法现浇梁施工流程


四、施工技术方案

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（一）施工方法
本设计单元桥梁为简支箱梁,采用支架现浇法施工。32.6m双线整孔箱梁支架法现浇施工,根据桥梁设计高度及梁体重量，通过方案的比选，采用钢管桩做支撑、贝雷梁做主纵梁，组合形成现浇支架。
1、支架施工：
支架的结构形式为：把钢管支墩制作成排架结构形式，每排单根的钢管柱用型钢联结成整体，作为支架支撑墩；上部用贝雷梁和专用的横向联结构件组成桁架梁作连续梁式支架，作为箱梁现浇支架。用固定在贝雷梁上设质横向分配梁I25间距为50 cm，横向分配梁顶面布设方木（15 ×15） 作标高调整构件。钢管柱直径采用 416 、δ=6  (按照最不利管径取值)，贝雷架为 321型 (高1.5 ,每节长3.0 )。贝雷梁上下均设置加强弦杆。
2.贝雷架布设
贝雷桁梁每片外形尺寸为150 ×300 ×18 (长×高×厚)，重量270 ,Φ50 插销剪力Ｑ=50 ，容许弯矩[M]=75 。沿箱梁横向布置贝雷片10道，其容许承载力[ｍ]=900 左右，可以满足13.4ｍ跨径全截面箱梁浇筑的需要。桁架顶部横向布设15 ×15 的方木，间距50 ，用铁丝或铁钉与横梁绑扎牢靠(为调整底板的高程,在横梁的顶面预先绑扎调整方木)，在箱室肋部，方木加密一半，间距25 ；使用长度为4ｍ的方木交错布置，使得同一截面上的方木接头不得超过50%，作为底模板横肋，同时作为支架的上部水平连接系。沿支架纵向每1.8 设置横向钢结构连接系一道，以保证贝雷片整体受力。
3.贝雷架的加固
贝雷架上、下均使用专用的标准配件(联结系槽钢和U型螺栓等)横向联结成受力整体，横联沿桥梁纵向间距为2.6 ；贝雷梁上横向均布I45间距50cm，横向分配梁顶面铺设15*15cm方木的红松方木，间距为50 ，在箱室腹板部位方木加密一半，间距25 ；方木底部支垫5厘米厚杂木楔并保证方木顶面平顺；用铁丝将方木绑扎在横梁顶面。

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3. 1钢管柱支墩的设计
3.1.1钢管柱支墩布设
采用 416 、δ=6 钢管，（由于钢管桩的锈蚀，其它所有规格的钢管桩都以它来计算）。根据桥梁跨距采用同一种支墩形式，32米跨距每跨纵向平面布置是在翼板下沿处设置4排、靠近墩位的临时支墩每排设4根，跨中的双排钢管桩横向每排设5根，一跨内共计28根钢柱；钢管柱顶布沿桥横向布设2* I45并排工字钢，工字钢上沿桥纵向布置10片标准贝雷桁架。且钢管柱的布设位置，要保证横向工字钢能支撑于贝雷片的有竖杆的接点处，不能位于弦杆的中间，防止弦杆被压弯或破坏。
3.1.2钢管柱支墩加固方案
主要问题是确定钢管支墩单肢强度和上部支承梁承受能力相匹配。以及钢管支墩的整体稳定性和抗倾覆能力。
在保证每排钢管排架承载能力的前提下，保证钢管桩的整体稳定性和抗倾覆能力。具体措施：将钢管桩顶部与工字钢焊接或栓接牢靠，底部与预埋钢板焊接或栓接，每3ｍ沿钢管高度方向用[10焊接一道纵横向支撑，增强钢管的刚度；位于同一墩位两侧的两排钢管桩，顶部用[10连接形成上平联，两排间用[10做成人字支撑根据高度连接几道。钢管柱的底部采用刚结形式，以减少钢管柱压杆自由计算长度，提高钢管柱的整体稳定性。使两排钢管形成一个受力整体。
根据梁身自重和贝雷梁承载力，经过计算，梁部采用（12.8+3+12.8）米的钢管支墩和贝雷梁作为箱梁预制支架，单跨纵向4排钢管支墩，横向5根钢管支墩，每根钢管支墩长为5m，高度调整主要由0.25m～2m长的钢管支墩调整，其两端皆有法兰结构，以便连接，钢桩纵、横向采用型钢剪刀撑连接，以增强支墩整体性及稳定性。钢管支墩上下安装δ=20mm的钢板进行应力扩散，钢管支墩顶面安装横向分配梁I40，分配梁上按照设计拼装纵向贝雷梁，贝雷梁横向必须连接加固，用U形螺栓或【10作横带连成整体，以增强整体稳定性。贝雷梁上横向均布 I25间距50cm，横向分配梁上均布15×15的红松方木，支架布置见下图。
现浇箱梁支架断面图

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3. 1钢管柱支墩的设计
3.1.1钢管柱支墩布设
采用 416 、δ=6 钢管，（由于钢管桩的锈蚀，其它所有规格的钢管桩都以它来计算）。根据桥梁跨距采用同一种支墩形式，32米跨距每跨纵向平面布置是在翼板下沿处设置4排、靠近墩位的临时支墩每排设4根，跨中的双排钢管桩横向每排设5根，一跨内共计28根钢柱；钢管柱顶布沿桥横向布设2* I45并排工字钢，工字钢上沿桥纵向布置10片标准贝雷桁架。且钢管柱的布设位置，要保证横向工字钢能支撑于贝雷片的有竖杆的接点处，不能位于弦杆的中间，防止弦杆被压弯或破坏。
3.1.2钢管柱支墩加固方案
主要问题是确定钢管支墩单肢强度和上部支承梁承受能力相匹配。以及钢管支墩的整体稳定性和抗倾覆能力。
在保证每排钢管排架承载能力的前提下，保证钢管桩的整体稳定性和抗倾覆能力。具体措施：将钢管桩顶部与工字钢焊接或栓接牢靠，底部与预埋钢板焊接或栓接，每3ｍ沿钢管高度方向用[10焊接一道纵横向支撑，增强钢管的刚度；位于同一墩位两侧的两排钢管桩，顶部用[10连接形成上平联，两排间用[10做成人字支撑根据高度连接几道。钢管柱的底部采用刚结形式，以减少钢管柱压杆自由计算长度，提高钢管柱的整体稳定性。使两排钢管形成一个受力整体。
根据梁身自重和贝雷梁承载力，经过计算，梁部采用（12.8+3+12.8）米的钢管支墩和贝雷梁作为箱梁预制支架，单跨纵向4排钢管支墩，横向5根钢管支墩，每根钢管支墩长为5m，高度调整主要由0.25m～2m长的钢管支墩调整，其两端皆有法兰结构，以便连接，钢桩纵、横向采用型钢剪刀撑连接，以增强支墩整体性及稳定性。钢管支墩上下安装δ=20mm的钢板进行应力扩散，钢管支墩顶面安装横向分配梁I40，分配梁上按照设计拼装纵向贝雷梁，贝雷梁横向必须连接加固，用U形螺栓或【10作横带连成整体，以增强整体稳定性。贝雷梁上横向均布 I25间距50cm，横向分配梁上均布15×15的红松方木，支架布置见下图。
现浇箱梁支架断面图

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单位:mm
3.2现浇支架的施工
3.2.1施工流程
3.2.2钢管支墩基础处理
①预先精确计算并放设基础平面位置，部分支墩基础可以利用桥梁承台，不足部分用C20混凝土浇注。为防止在施工过程中基础不均匀下沉,在倾斜岩面上要凿平或凿成台阶状，清除浮渣。在浇注混凝土过程中，严格按照程序施工，要求混凝土内实、表面平整；预埋螺栓时精确对位。钢管桩按不同的长度连接好后，用吊车安装就位，下口和预埋螺栓连成整体，然后做纵、横向斜支撑连接，上面放置分配梁并栓接，最后用吊车安装纵横梁并连接，横梁安装铁楔块以备落架。
②钢管支墩扩大基础采用3×4×0.5米的C20混凝土，顶面预埋6根φ20mm地脚螺栓与支墩连接，施工时，先把原地面的软泥和粘土清理干净，然后采用机械开挖基坑１米深，回填夯实后试验检测基底承载力，根据计算考虑1.3倍的安全系数，地基承载力控制为三根中支墩基底承载力要大于350Kpa，两根边支墩承载力要达到300Kpa,如果满足要求，按照图纸施工，基础周边基坑内采用M5号浆砌片石回填至基础顶面，以防基底受雨水浸泡，而使地基承载受损,并修排水沟。
③如果实测基底承载力250Kpa～300Kpa之间，扩大基础底部需增加一层Φ12钢筋网，钢筋网距为15×15cm。
④如果实测基底承载力小于200KPa，基础采用挖孔桩或钻孔桩，中间3个支墩采用φ1.2m的桩径时承载力必须大于750kpa,并嵌入岩层0.5米；边上2个支墩采用φ1.0m的桩径时承载力必须大于650kpa,并嵌入岩层0.5米。
⑤基础施工完成后在支架两侧预留60厘米开挖临时排水沟。（基础具体布置见平面图）
基础具体布置见平面图

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单位:mm
3.2.3工字钢横梁架设
在钢管支墩顶布设2 I40并排工字钢，两根工字钢焊接成共同受力的整体，并与钢管柱联结牢靠。同一墩位两侧的横梁用[10角钢平联联结成整体，以防止单片贝雷架在横梁上拖拉时发生工字钢横梁倾覆。
3.2.4贝雷架拼接和安装
贝雷梁由单个标准构件用钢销拼装成整体，单片标准构件270kg,贝雷架安装就位后，在下底面沿支架纵向每2.0 使用贝雷架配套的 I16工字钢横联设置横向钢结构连接系一道，以保证贝雷架整体受力；在贝雷梁顶面横向铺设I25间距50cm, 在顶面纵向布设15 ×15 的方木，间距50 ，用铁丝与横向分配梁绑扎牢靠(为调整箱梁底模的高程,在横梁上的顶面预先绑扎对口杂木楔)，在箱室肋部，方木加密一半，间距25 ；方木交错布置，使得同一片贝雷架上的方木接头不得超过50%，作为底模板横肋，同时作为支架的上部水平连接系。
3.3.5支架拆除流程如下：








3.2.5.落架程序
落架是现浇梁施工中的重要环节。落架顺序的确定应根据变形“从大到小”的原则来确定，即先卸落变形较大的位置，后卸落变形较小的位置，横桥向应同步进行。落架分级循环进行，先从变形较大的位置开始，逐渐向变形较小的位置进行。卸落支架时，跨中的变形较大，如果卸落量控制不当，容易造成临时墩支点处受力较大的情况，造成卸落困难，如果采用强拖硬拽的方法，容易对梁体产生冲击荷载。单跨现浇梁支架落架时，采用从跨中向两边顺序进行，由跨中向两端敲掉调平木楔，移掉方木，然后拆除模板。
3.2.6.钢管柱排架的拆除
松掉螺栓或气焊直接割除焊接接头将每根钢管的解除接头联结，依照顺序钢管落架。在钢管拆卸时注意不得磕碰，防止损坏钢管。
3.3支架预压

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3.3.1预压顺序
由于预压结果与加载顺序有较大关系，为得到箱梁现浇过程支架的较为准确的变形，在预压过程中严格按照施工顺序和混凝土浇筑程序确定其加载程序。本项目现浇混凝土拟定为梁体混凝土全断面一次、分层浇筑，因此在预压范围内由1＃墩开始全断面分层铺压，一层铺满后再铺下一层。
加载顺序具体分层、分荷方法如下：①底模、侧模、内模、钢筋、钢筋机具，人员荷载等；②混凝土浇筑时荷载：a 分层浇筑时底板和腹板混凝土重；b 顶板混凝土重量以及浇筑混凝土时的泵管和人员荷载。
3.3.2预压材料：沙袋（中粗砂）。
4、支架预压：
为验证支架的稳定，刚度及强度，消除支架非弹性变形，确保梁体不因支架沉降而产生开裂，需采用支架预压措施。
4、1支架预压荷载和范围：
4．1．1对支架加载预压是整个安装过程中最关键最重要工作之一，是投  入砼梁浇筑之前，对机体的承载能力：强度、刚度（节点变形、弹性变形、非弹性变形、主梁挠跨比、侧弯）、稳定性（主梁移位、倾斜、动态状况）、构件连接、模板结构及质量一次全面检验。
4．1．2通过预压消除结构非弹性变形，得出荷载－挠度曲线，并检验设计计算结果，调整预拱度，以求得砼梁施工的准确参数。
4．1．3提前发现机体结构及构件加工、安装所存在的问题和隐患，提前调整和整修，防患于未然。
4.2预压试验
4．2．1荷载布置
①按支架施工阶段1(见图1)定位及计算和布置相对应砼箱梁各部位承重荷载的分布，此时支模架承受荷载为最大。
②支架施工阶段1钢筋砼自重为8200KN，外加施工荷载,最终预压荷载为9840KN。
4．2．2 预压荷载设置
①加载
采用分级均匀加载，按四级进行，即0～50%～80%～100%～120%的加载总重，每级加载后均静载3小时后分别测设支架和地基的沉降量，做好记录。加载全部完成后，等到支架及地基沉降稳定后，方可进行卸载。卸载应分级进行，及120%～100%～50%～0.每级卸载后均静载1小时后分别测设支架和地基的恢复量，做好记录。
②观测分成五个阶段：预压加载过程，按0～50%～80%～100%～120%进行。卸载过程按120%～100%～50%～0进行观测。每个观测阶段要观测2次。堆载结束后，测量观测６个小时安排一次，若沉降不明显趋于稳定可卸载（沉降两次差值小于1mm），卸载后继续观测一天。注意观察过程中如发现基础沉降明显、基础开裂、局部位置和支架变形过大现象，应立即停止加载并卸载，及时查找原因，采取补救措施。
③ 荷荷布小于72小时（变形已稳定）。
④ 预压前及过程中观测主梁及模板的挠度变形值，及各构件、零部件的变形量，并做好观测记录，至加至与混凝土等载（超载20%）后，观测最终挠度变形值。
4.2.3沉降现测
4.2.3.1仪器配备和人员安排
莱卡TC1201全站仪,标称精度2mm+2ppm；
DSZ2水准仪+测微器+铟钢尺一套，DS２水准仪一台；
线锤1.5KG以上45只；