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【关键词】城市高架桥,基本构造,施工管理
中图分类号: TU71 文献标识码: A
一、前言
一般来说,城市高架桥梁桥墩基础的施工过程是整个桥梁建筑的重点。为了能更好更加高质量的完成好城市高架桥的建设,笔者从施工方案的选择,施工过程管理等方面进行了如下分析。
二、城市高架桥存在的几种质量问题
1.箱梁内部积水
主要现象为梁体开裂渗水,并在裂缝附近形成结晶盐。主要成因为特大高架桥立面曲线的平坡和峰谷段排水困难,且桥宽而横坡较小,容易形成桥面积水;加上早期城市桥梁设计时未考虑桥面防水,且预制预应力小箱梁的徐变反拱较大,顶板较薄易开裂,桥面积水透过顶板的逐渐渗入箱梁内部。
2.桥墩不均匀沉降
如果开挖过程中出现塌方、流沙、涌水等事故, 就可能造成桥梁墩台大幅沉降,甚至倒塌。墩台沉降对连续梁桥、连续刚构桥、连续--刚构桥和拱桥的影响较大,而对于双层式、“h”型、骑马式等非常规桥墩,墩柱间的不均匀沉降同样构成威胁。
3.钢筋混凝土桥梁裂缝问题
众所周知,钢筋混凝土最大的缺点就是抗拉能力差,因此造成其容易出现开裂。桥梁裂缝在使用荷载或外界因素作用下不断扩展,进而引起混凝土碳化、保护层剥落和钢筋腐蚀,使混凝土的刚度和强度严重削弱,耐久性降低,危害桥梁结构的正常使用,因此必须加以控制。
4.桥梁的结构病害问题
为确保桥梁的结构能够满足上方对其所施加的重力和其他各种附加力的作用,其必须具备较强的强度力,此外桥梁结构的各部分尺寸也必须大小恰当,以使其能够在承受轴向压力时依然保持较好的稳定性能。但是,由于材料强度的离散型、作用荷载的随机性,从而导致公路桥梁在长期使用过程中产生结构病害。
三、城市高架桥梁桥墩基础托换技术的施工方案的选择及基本构造
根据主墩目前正是涨水季节,施工水位较高,水深1~5m,水流速较小,小于1m/s。采用60cm的锁口钢管桩围堰,壁厚为8mm,桩长为12m。即在承台四周按设计要求将能互相连接成整体的钢管桩一根根吊装就位,并通过机械助沉至设计位置,然后将小型挖机吊人基坑,挖土、清淤、填50cm碎石垫层、10cm混凝土封底并在承台顶100cm位置设置的内支撑,采用3根40工字钢将钢管桩连接成整体,钢管桩与工字钢之间如果有空隙采用14号槽钢焊接,工字钢采用60cm的钢管支撑。从而使钢管桩、封底混凝土及支撑组成一个具有足够刚度及强大承压能力且密不透水的敝口箱体,将外界水源切断,实现无水承台的施工。
施工流程:
场地整平及施工准备一承台套箱放样一套箱施工一桩顶清理(桩基检测)一基底处理及垫层施工一测量放样一钢筋绑扎一立模板一检查签证砼灌注一砼养护、拆模板一竣工检查。
1.承台套箱放样
场地平整完后,由技术人员定出套箱开挖的尺寸。工程测量人员先对导线网进行复测然后根据套箱开挖尺寸放出基坑开挖线,并用石灰沿线洒出作为明显标志。在基坑边线外设置6~8个护桩,测出护桩的标高并记录好以在基坑开挖时控制基底标高。
2.套箱施工
套箱施工是本段深基坑施工的关键工序,也是本方案的重点,只要套箱安全施工到位,剩余的工作就是常规的承台施工。套箱施工主要考虑的有以下几点:套箱的分层施工高度、土方开挖方法、钢筋安装与模板安装、混凝土浇注、地下水的处理等方面。
3.钢筋安装与模板安装
每开挖一段后均需及时安装钢筋、模板,然后进行混凝土作业。钢筋采用人工在基坑内进行现场安装安装时主要是注意钢筋要预留一定长度进入下一施工层,钢筋安装过程中需要注意不能破坏边上的土体。如果土体有垮塌现象可以先用灰砖进行衬砌维护或者采用里层模板做为衬砌维护然后安装钢筋。套箱模板均采用木模进行施工,根据分层情况,模板加工成高为9m,并根据尺寸进行分块,保证模板可以快速进行安装,同时能满足主体工程的施工要求。
4.套箱护壁混凝土浇注
套箱护壁混凝土的浇注采用滑槽施工方法。混凝土采用吊机吊入基坑内,在模板安装时顶面预留1m做为下料口,在各下灰口位置采用模板制作下灰滑槽。混凝土顺着滑槽进入模板,采用插入式振捣棒进行振捣施工。
5.基坑内地下水的处理
进行基坑开挖,如何处理水是关键问题。在开挖过程中主要采取抽水排除基坑内的明水。在每一层的开挖过程中,应在基坑的中部设置集水坑,在最下一层施工时角落设置两个集水坑用与收集明水,然后用潜水泵进行抽水作业。当地下水渗透快、土层渗水性大或者已经处于地下水位下而遇到砂层或者淤泥层时为了保证开挖施工的安全,需要先进行阻水措施,然后才能进行开挖。
6.高架桥墩加固施工
先对高架桥墩桩基进行注浆加固,后进行直径为800mm间距为1m的隔离桩施工。为防止隔离桩施工中发生串孔和塌孔,桩基施工前先进行取芯抽样检查再施工隔离桩,桩基施工采取跳跃施工顺序。桥墩加固与地下连续墙位置关系。
7.基坑主体结构施工
主体围护结构形式采用80cm厚地下连续墙,地下连续墙采用刚性工字钢接头。围护结构支撑:顶板抬高段设置5道支撑,其中第一道采用钢筋混凝土支撑,2~5道设置钢支撑,第4道为双拼钢支撑;盖挖段设5道支撑,除第2道支撑采用钢支撑外,其余均采用压水:承压水为本区主要地下水,主要赋存于第四系全新统冲积粉砂(4-1)、粉细砂和中粗砂砾石层(4-3)中,与上覆粉质黏土、粉土、粉砂互层(3-5)构成统一承压含水层。长江水是地下水动态变化的主要因素,承压水头与长江水位涨落密切相关,年变幅为3~4m。大气降水的入渗补给对承压水影响较小。
四、高架桥梁托换施工技术中的施工管理
施工管理就是项目部运用系统的观点、理论和科学技术对施工项目进行的计划、组织、监督、控制、协调等全过程管理。在施工管理方面首先要对工程质量有所保障。施工遇到技术方面的难题,要与业主、设计单位等个方面进行沟通。提高员工的质量意识,多对员工进行技术学习方面的指导。要严格监督各工序的检验和验收,对于不达标的坚决下令整修。编制施工规范,成立质量管理机构,监督作业人员安装施工规范施工。施工前,项目部应进行技术交底,施工过程中,严格按国家标准和规定执行,并做好各项施工检测和记录。
对该高架桥工程所用的材料和半成品,要根据相关规范和标准进行验收,并不定期进行随机抽样检查,对于不合要求的要坚决处理以达到规范要求。为了缩短工期以及降低成本,可以在保证施工质量的前提下使用新技术、新工艺和新设备。但这些新技术、新工艺和新设备要经过严格的检验且合格后才能进场使用。为了能够有效的保证制粱的内在质量和外观质量,全部预制梁均采用定型钢模板。
对于裂缝问题与桥梁结构构造强化问题,从保护层厚度、材质、结构防水等方面进行细化和严格的控制。至于裂缝控制,则要控制混凝土的入模温度、拆模、养护、预应力张拉等方面,以保证混凝土构造上满足耐久性要求。在保证梁体结构的质量的前提下,要对外观的几何尺寸严格控制,这样以保证架梁工序的顺利进行。项目部也要成立质量检查小组,要把握每个细节问题,经常检查施工现场情况,全方位的对施工阶段进行控制管理。尤其是针对重点工程,要进行全面的跟踪,以确保施工的质量。同时,也要配合质监部门,对项目施工进行检查,以减少隐患和事故的发生。
再就是施工安全管理。人命大于天,施工安全管理应是施工过程中的重中之重。我们应加强施工安全管理,安全第一,预防为主。首先,我们应在加强安全思想方面的教育。安全生产,人命关天,这是不仅是施工管理者,同样是施工人员应该牢记于心的。让员工了解有关安全方面的经验教训,提高员工的安全意识和主观能动性。其次,要制定安全法规制度。针对高架桥上部结构施工,应制定如梁板安装作业安全制度以及预应力张拉制度。当然,如事故报告制度,高空作业规章制度等也应包含在内,当然,法规制度制定后也要保证其真正的实施。同时,要建立完善的安全组织管理机构,以保证施工安全进行。
五、结束语
全文从城市高架桥梁桥墩基础托换施工技术的各个方面展开叙述,不仅多角度的分析了高架桥施工中的各类问题,而且还提出了卓有成效的解决方案,希望有助于城市的建设。
参考文献:
[1]张立青 城市轨道交通高架桥工程施工的安全管理安全与环境工程-2011年5月
关键词:预应力;刚构桥;合拢段;控制
中图分类号: K928 文献标识码: A
引言
合拢是桥梁施工中最关键的一个工序,成功与否直接关系到桥梁的质量和使用安全,而且合拢时的温度条件等实际参数与设计参数之间存在一定的差异,因此,有必要按施工实际状态对合拢顶推力进行修正,并对其顶推施工期间的桥梁受力进行控制和测试,以保证施工安全,最大程度地达到成桥理想状态。现就板石沟高架桥连续刚构合拢举例介绍。
一、工程简介
图们至珲春段高速公路是同江至三亚国道主干线长春至珲春支线的一部分。此公路地处吉林省东部延边朝鲜族自治州的图们市和珲春市境内,是内陆通向图们江地区的要道。路线起始于延吉至图们高速公路终点, 02合同段的板石沟高架桥左幅桩号LK365+825~LK366+281.004,桥长456.004 m。上部结构主桥为80+120+80 m预应力混凝土连续钢构,引桥为4-40 m预应力混凝土简支转连续T梁;下部结构主桥主墩为双薄壁墩,与主梁固结,主桥边墩为2.2×1.9 m双柱墩;引桥桥墩为双柱墩,桥台为U型桥台。基础为扩大基础。右幅桩号RK365+889~RK366+305.005,桥长416.005米。上部结构主桥为80+120+80 m预应力混凝土连续钢构,引桥为3-40m预应力混凝土简支转连续T梁;下部结构主桥主墩为双薄壁墩,与主梁固结,主桥边墩为2.2×1.9米双柱墩;引桥桥墩为双柱墩,桥台为U型桥台。基础为扩大基础。板石沟高架桥被称为“吉林第一高”。 80+120+80m的连续刚构,分两个T构施工。施工难度大,为本工程的难点。
二、合拢段施工流程
(1)合拢施工方案交底;(2)合拢梁端标高观测、标高调整;(3)挂篮底模滑移就位、平衡配重、浇筑配重;(4)底腹板钢筋及预应力管道安装;(5)中跨顶推施工;(6)劲性骨架安装及临时预应力张拉;(7)内模安装、顶板钢筋及预应力管道安装;(8)混凝土浇筑环境及养护;(9)合拢段预应力管道压浆;(10)劲性骨架约束解除;(11)沉降观测;(12)施工完成总结。
三、合拢施工要求
1、选择合拢施工时间。因为工程会受雨雪、大风、寒流、气温等因素的影响而不利于预应力混凝土结构变化,这就造成桥梁合拢处形成变形或裂缝,所以,在对合拢时间进行确定的时候,重点对温度因素进行考虑。结构物表面朝向、方位对于温度有很重要的影响,极易造成合拢段的顶板和底板等部位有过高温差出现。依据多年施工实践得出,每天晚上十一点到第二天早晨六点这个时间段内各测点温度变化不高,可将这一阶段作为合拢段施工的最佳时间,在这一时间段,做好临时锁定标高测量控制及其结构体系工作和浇筑混凝土工作。
对比合拢施工方案。连续刚构桥梁极易被温度所影响,对合拢段的预应力混凝土结构形成很大的应力,和混凝土自身的徐变、施工荷载及其体系转换等共同作用下导致合拢段出现裂缝。所以对于这种问题,在方案的选择上面,一定要特别注意合拢部位位置的合理性、临时支撑锁定结构的稳定性等等。板石沟高架桥有中跨合拢、边跨合拢。中跨合拢为了能正确合理地控制梁体挠度,在每梁段前端底板横向布设三个测点。实际施工中,及时观测挂篮走行前、挂篮走行后、浇筑前、浇筑后、张拉前、张拉后6个时态的挠度变化,将实测值及时反馈给计算机进行分析,以便调整计算参数,推算下一个梁段的预留量。在相邻的两T构的最后2段,在立模时进行联测,以便互相协调,保证合拢精度;边跨合拢采用螺旋钢管框架式支架体系施工方法。合拢前要调整中线和高程,连续梁将合拢一侧的临时固定支座释放,同时将两悬臂端间距离按设计合拢温度及预施应力后弹性压缩换算后进行约束锁定。混凝土浇筑前合拢口两端悬臂预加压重符合设计要求同时符合线性控制流程并于混凝土浇筑过程中逐步撤除;在合拢梁段混凝土强度达到设计要求时及时进行预应力筋张拉。
2、合拢顺序的控制和体系转换。连续刚构桥是一项长期而复杂的工程,其分段施工比较多,需要在多次结构体系转换后才能完成,加之在转换的时候,桥梁会受到荷载作用方式、支撑条件、桥梁自身结构等各种因素的影响和约束,对于合拢顺序一定要严格控制,从而确保桥梁的某一结构体系的平稳性,使其能够良好的转换成其他结构体系。板石沟高架桥正是两个T构悬臂段浇筑完毕后,与边跨直线段合拢,第一次转换体系,各 T构由静定结构转换成一次超静定结构,然后合拢中跨,第二次转换体系,由低次超静定结构转换成高次超静定结构,两个T构形成一个整体。
三、合拢需考虑的因素
预应力混凝土连续刚构合拢应该注意下列因素:
1、在硬化过程中合拢段新浇筑的混凝土会出现收缩现象,并且合拢口两端悬臂梁会受到其温度下降的影响而发生收缩,使得悬臂梁端头与合拢段产生分离。
2、如果温度发生变化,悬臂梁伸长或者缩短,合拢段参和体系承受拉、压作用,在短时间内新浇筑的合拢段混凝土的强度还不够,太早的受力而对混凝土内部胶结构造造成了影响,从而影响了其强度。温度变化对于合拢段施工工艺的影响是很关键的。温度变化对合拢段混凝土的影响包括下列两个方面:
(1)整体升降温。整体温度变化使得悬臂梁伸长或者缩短,对合拢段形成了轴向内力,对加劲骨架及其合拢段混凝土的受力造成影响。如果合拢段混凝土没有达到足够的强度,太早受力会对混凝土内部结构造成破坏。
(2)温度梯度。箱梁竖向温度梯度让合拢段出现了弯矩作用,如果合拢段储备的预应力还不够,箱梁底板或顶板或许会因为承受太大的拉应力而导致混凝土出现裂缝。
四、合拢控制方法
1、内外刚性支撑法。该锁定措施是将刚度较大的型钢焊接或栓接在箱梁顶板、底板表面预埋钢板上,并设内刚性支撑在梁顶、底板中沿纵向处,这样以内外刚性支撑的作用将合拢口锁定。
2、仅设外(内)刚性支撑法。在悬臂梁长度不长,合拢温度低、温差小、外(或内)刚性支撑就能够将温度变化克服拉压力的时候比较适用。
3、外(内)刚性支撑与张拉临时预应力钢束共同锁定法。通过刚性支撑对合拢段混凝土升温时形成的压力予以抵抗,用预应力钢束抵抗降温时形成的拉力。适用该方法可以确保合拢段在升、降温时候的施工质量,所以应用的十分广泛。板石沟高架桥正是采用了这种方法。
五、合拢控制措施
(一)合拢前标高观测、调整
依据施工方案和监控方案,对合拢段两端桥梁轴线、高程及合拢段长度变化和温度变化进行连续性的观测,及时将测量结果告知业主和监理单位。因为在施工中主梁悬臂标高控制常常会出现施工误差与监控预测误差,所以主梁合拢的时候两个合拢端会有再标高上会出现偏差,如果高差小于1.5cm,则可不进行调整,而如果高差大于1.5cm,则需要临时配重来重新调整。临时配重应设置在对称的待合拢口两端处,边跨合拢段配重时要注意对另一端梁体中跨合拢口有无影响。在对临时配重进行分析计算后,配重设置如果不合理就会使得结构内力不满足要求,或许会造成箱梁薄弱处的混凝土出现裂缝。
(二)确定合拢段劲性骨架锁定温度、中跨合拢段顶推温度和浇筑温度
找出图们至珲春段高速公路工程所在地气温变化规律,将一天中最低温度时间、升温时间、恒温时间确定下来并绘制成曲线图,把实测温度报监理,对合拢段劲性骨架锁定的温度、中跨合拢段顶推温度与浇筑温度作为当天最低温度,在温度变化相对稳定的低温时段安排施工,这时候结构受力是最自然的状态。在具体的施工中,合拢温度尽可能的与设计要求相符,实际合拢温度如果不符合设计要求,应对内力进行调整让主梁达能够满足设计合拢温度。
(三)不同部位合拢施工
连续刚构桥的合拢施工包括边跨、中跨等不同部位,各部位的施工要求都不同,必须严格满足下列要求:(1)边跨部位合拢施工,必须根据施工图纸、进度规划方案,通过单边挂篮方法的运用,立足于桥梁的实际情况之上,对固定的边跨予以合拢施工,箱梁施工的时候,应当合理打设合拢段预留槽孔,预应力完成张拉后,则分别于箱梁的顶板以及底板部位固定挂篮,并拆除主桁架和吊架二者间的约束吊带。板石沟高架桥桥台处地质条件欠佳,所以边跨合拢采用螺旋钢管框架式支架体系施工方法。(2)中跨部位合拢施工严格按照各规划方案进行,之后再运用双挂篮技术配合进行施工。在施工的时候,特别要控制好箱梁两侧挂篮的位置,之后在确保合拢段施工不会受到影响的前提下,平稳地将挂篮移动,使挂篮在桥梁两侧能够处于平衡状态。(3)任何部位的合拢施工都要将劲性的骨架锁定,以确保结构的牢固性。锁定的时候,可先固定一段,而另一端为自由状,并相互交错、对称、跳跃的焊接安装,还要对其周围混凝土结构的温度做好控制。劲性骨架的最终锁定,一定要在桥梁合拢段施工完全符合合拢条件后再开展。
(四)混凝土浇筑
1、浇筑混凝土前,湿润合拢口的混凝土,合拢口的凿毛要满足要求。混凝土浇筑的必须要在设计单位规定的时间内完成,混凝土的入模坍落度必须保持在180mm~200mm,要在其初凝前就完成混凝土浇筑。强度满足要求后对拉临时预应力钢束及时补张,以防合拢段有裂缝出现,浇筑完合拢段混凝土浇后,为避免温度变化而形成裂缝,可对该跨顶板进行隔热或者保温覆盖,以防顶板和底板温差变化过大,通常,养护时间在7d以上。东北昼夜温差大,板石沟高架桥当时根据实际情况采用电热毯保温法。
2、合拢段混凝土可以边浇筑边同步以使合拢段两侧的配重重量减轻,原则上,入模的混凝土的重量和两侧配重减小重量是一样的。混凝土养护时要实时观测箱梁顶底板及合拢段相邻块段混凝土的温度,确保顶板和底板混凝土温度保持一致。浇筑完混凝土之后,将土工布覆盖在混凝土表面上并洒水予以养护,保持混凝土处于潮湿低温状,养护5~7d,以防日照升温。导致混凝土出现收缩裂纹,并且在混凝土强度未高过20MPa之前不可以扰动合拢段两端的梁体,以防出现裂纹。
结语
山区预应力混凝土连续刚构桥梁合拢是在变化的应力和混凝土的温度徐变中实施的,存在诸多不利因素。做好对于该结构桥梁中合拢段的有效施工建设,必须结合项目的实际情况,通过技术人员现场认真计算、精确测量、反复验算,在满足设计要求的同时,采取更适合本项目的既经济又适用的方案,才能更好的推动合拢施工水平的不断提升。
参考文献:
[1]薛成,岳国柱.山区预应力混凝土连续刚构桥合龙段施工控制技术[J].中外公路,2009,06:191-194.
[2]谭炳江.浅谈预应力连续刚构桥合龙段施工控制[J].山西建筑,2011,03:178-179.
【关键词】城市;高架桥;钢箱梁;安装测量
中图分类号:K928文献标识码: A
一、前言
近年来,由于城市高架桥的不断壮大,钢箱梁桥体的安装测量问题引起了人们的高度重视。虽然我国在此方面取得了一定的成绩,但依然存在一些问题和不足需要改进,在经济突飞猛进的新时期,加强高架桥钢箱梁桥体的安装测量,对我国城市的发展有着重要意义。
二、城市高架桥钢箱桥梁钢箱梁简介
钢箱梁,也称为钢板箱型梁,主要应用于跨度比较大的道路桥梁上,钢箱梁多见于跨度比较大的缆索支持桥梁,其主梁的跨度高达上百米,甚至上千米。钢箱梁在制造和安装的时候,一般分成若干个梁段。钢箱梁在通常情况下由腹板、底板、顶板、纵隔板、横隔板和加劲肋等组成,其中钢箱梁的顶板多是由纵向加劲肋和盖板所形成的桥面板。这些材料通过焊接的方式进行连接。钢箱梁的外形特点主要在于横截面呈现宽幅和扁平的形态,而且高和宽的比例接近1:10。在进行安装方案的选择上,应当根据具体的工程特点,合理的选择适合工程特点的安装方案。
三、钢箱梁的安装
1、装顺序
1)总体安装顺序。由于钢箱梁立面为变截面,桥墩处截面较大。因此,单元件安装顺序采取先安装桥墩处箱梁,再向中间安装,最后,安装中间合龙段。
2)钢箱梁单元件现场拼装顺序。搭设钢箱梁单元件组装用支撑体系及划地样线,按图1所示顺序进行拼装。
图1钢箱梁单元件拼装顺序示意
2、钢箱梁安装工艺要求
1)当一个节段的底板组合单元件组焊完毕后,切割一端余量,再组装相邻的下一节段底板组合单元件;焊接时组焊完该节段,再继续组焊相邻的节段。
2)每节段顶板上设置有节段的纵横基准线和标高控制点,采用全站仪确定节段纵、横基准线及用水准仪确定标高。
3)为了方便人员和设备进出,保证施工安全,原则上现场安装时每条环缝附近的顶板上可开1~2个600mm×280mm的长圆人孔,若外形尺寸较大的设备无法进入箱梁时开设600的人孔。
4)合龙段吊装前检测余量端口位置与理论位置的偏差,根据偏差值切割余量。测定切割余量值时应在22:00-早上7:00,温度相同的情况下连续多次进行测量,取其平均值作为最终余量切割值。
3、安装效果
1)采用钢箱梁单元件及分段结合出厂,龙门吊机吊装的施工方案,对箱涵和施工安全效果显著,整个施工过程中对箱涵的观测没有出现任何异常,施工操作也非常安全,没出现任何安全事故。
2)这种大体积和面积的中、厚钢板现场拼装的钢箱梁在安装、焊接过程中施工应力分布均匀,没有产生大的施工变形。钢桥落架过程中,由南京理工大学采用光纤对钢箱梁的应力变化进行了实时监测。监测数据表明,桥梁的应力、应变状态良好。
3)经对钢箱梁焊缝的无损检测和对桥梁线型测量,焊缝质量全部符合规范和设计要求;箱梁中线偏差5mm,墩台处梁底标高偏差+2mm,桥面标高的实测结果也均满足规范和设计要求。
四、实例分析
1、工程概况
广州市内环路工业大道段a、b线桥体分别由两条3跨、5跨连续钢箱梁桥体构成。施工方法采用工厂分段加工钢箱梁片体,然后运至预拼场地进行预拼装,现场搭设临时支架,将运至现场的节段吊装就位,焊接成桥。施工中将a线四跨分成七段,每段由3个片体组成;b线分成三跨五段,每段由4个片体组成。桥体总质量1037t,a、b线桥体净高分别为21m、16m;a、b线成桥曲线桥体的里程线、中心线、和桥体边线在桥面平面上由多条不是同心圆的曲线构成,桥面在纵向竖面上由不同跨度的抛物起拱线、纵坡直线和突变处的缓和曲线构成;桥面在横向竖面的横坡线也随桥面宽度的变化在(0~2)%之间变化。所以桥体的成桥原理复杂,测量定位要求也就十分准确。
2、主要施工方法和技术措施
(1)钢箱梁吊装方案的选择
吊装此类构件常用双机抬吊,但由于吊装现场场地狭窄,障碍物多,只允许单机作业。考虑到地面及周围环境的因素,决定采用200t汽车起重机进行单机吊装作业。
(2)钢箱梁的纵向分段横向分块,既要充分考虑起重机的性能及吊装现场的情况,又要符合设计图及有关规范的要求,因此纵向分段长度一般在20~30m之间,横向分块宽度一般在4~6.5m之间,横向分块的接头(简称分块接头)一般在离中腹板150~200的位置上。钢箱梁最大构件尺寸为30m×6.5m×1.5m,单件质量一般在60~100t。为了便于钢箱梁的制作和吊装就位及组对焊接,对钢箱梁分段和分块接头进行了深化设计。
(3)钢箱梁倒装法制作和无余量精度控制
为确保钢箱梁的吊装进度和组焊质量,采用倒装法和无余量精度控制法进行钢箱梁制作。倒装法制作组装钢箱梁的主要程序:计算机放样、下料、切割在胎具上组焊顶板在顶板上组焊纵肋中腹板组装横隔板组装侧腹板组装底板组装翼缘组装模拟预拼装校正涂装。无余量精度控制法即是将焊缝收缩量、变形量事先予以综合考虑,并在零件尺寸、板件尺寸、节段尺寸预放收缩变形量,并制定详细的工艺来进行控制。
3、现场安装控制测量
(1)临时支架基础位置定位放线。从永久坐标点引出两个控制点,作桥体施工控制点,并反复检测之,作明显标记,加以保护;分别将经纬仪架设于两个控制点上,用角度前方交汇法定出各临时支架的中心位置点;分别架设经纬仪各中心位置点,后视控制点,用极坐标法放出支架中心线和基础开挖控制线。
(2)临时支架基础顶面放线
放出支架基础顶面纵向里程线和横向中心线(与桥体底板横隔板线在同一铅垂面上);测量各基础顶面标高,计算支架下料长度。
(3)支架吊装垂直度观测
经纬仪分别架设在两个不同方向线上,观测支架体的垂直度(如图2)
图2支架吊装垂直度观测
4、现场钢箱梁总拼时的测量调整
为便于测量调整,总拼时将地下路面控制点引到两端混凝土桥面或在桥面上可通视位置处。
(1)片体连段调整:片体按临时支架挡块和横向隔板控制线大致就位后,用水准仪测量桥面标高,使其达到设计标高,然后按预拼装标记调整片体间焊缝大小、整体尺寸和错位,直至达到设计要求。
(2)片体形成节段后,即可进行定位调整,定位调整主要控制节段控制点坐标(X、Y)用经纬仪(或全站仪)按三角网法(或预定坐标法)测出,调整其达到误差允许范围内,当所有节段控制点均已调整在误差范围内,即可进行节段定位焊接。
5、焊后再检查一次,了解焊后变形情况。
6、脱胎前后桥体沉降观测
桥体施工完毕后,将拆除临时支架,在拆除临时支架前后,用水准仪和经纬仪(或全站仪)测量桥体的标高和控制点坐标,通过对比了解桥体沉降情况。
五、质量控制措施
1、焊接质量
焊接工艺评定是制定焊接工艺的前提条件,根据钢箱梁的结构形式,共进行了24种接头形式的焊接试验,其中对接接头14种,熔透坡口角接焊缝5种,普通坡口角接焊缝1种,T型角接接头3种、圆柱头焊钉焊接1种;合理的接工艺规程是焊接质量的根本保证。焊接工艺规程不但确定了焊接方法、焊接设备、焊接材料、坡口形式、焊接参数,同时制定了有利于控制焊接变形的焊接顺序、焊接方向等工艺措施;根据接头形式,选用高效焊接方法。在钢箱梁制造中优先采用自动和半自动CO2。气体保护焊接,充分发挥其焊接变形小的特点,同时能稳定焊接质量,减少了人工技能差别的影响;严格执行焊工管理制度、焊材发放制度、工艺管理制度、焊缝检验制度等各种与焊接有关的规章制度,从各个方面保证焊缝质量处于受控状态。
2、几何尺寸精度控制
完善的工艺方案和完备的工艺装备,是保证制造精度的基本支持条件。钢箱梁制造之前,首先总结了以往钢箱梁的制作工艺和成熟经验,再针对钢箱梁结构特点和施工条件制定板件;有效的焊接变形控制措施是保证几何精度的重要手段。在钢箱梁的制作过程中,采用预留收缩量、焊接弹性马板、预置反变形、调整焊接顺序和焊接方向等措施,有效地控制了焊接变形,确保了几何精度。
六、结束语
通过对城市高架桥钢箱梁桥体的安装测量的问题分析,进一步明确了钢箱梁桥体的安装测量在城市高架桥工程应用中的方向。因此,在城市高架桥工程领域的后续发展中,要不断提高钢箱梁桥体安装测量的技能,促进城市高架桥领域的发展。
参考文献
[1]陈汉斌 浅谈大保公路 箱形拱桥吊装施工监控 云南交通科技 2012年
关键词:武汉地铁;低空间;高架桥;地下连续墙;施工方案
1 工程概况
1.1工程概述
武汉轨道交通6号线武胜路站为地下三层13m岛式站台车站,车站总长543.299m,标准段宽22.5m,站后设双线双列位停车线。车站中心里程处标准段基坑宽22.5m、基坑深度约为24m,高架桥下基坑宽23.6m,基坑深约24.6m,桥面下车站主体基坑采用盖挖法施工,围护结构采用1m宽地连墙加四道砼支撑的支护形式。
武胜路立交桥为南北直行高架,沿线东西向规划宽不等,跨越地铁车站范围桥面宽度16m,桥下净空4.2m。武胜路高架桥21#桥墩位于地铁车站主体内部,20#、22#桥墩位于车站两侧。20#~22#桥墩基础采用墩下设两根直径为1.20m的钻孔灌柱桩,桩距为3.30m,设计桩长均为43.65m,20#、22#承台边距离车站围护结构外侧最小距离分别为5.3m、3.28m。
高架下部地下连续墙设计厚度为1m,设计深度约51m。高架桥下净空约4.2m,受结构高度限制,高架桥下地连墙无法采用常规地连墙成槽设备,拟采用宝峨MBC30卧式双轮铣进行成槽施工,施工范围基坑围护结构两侧各20m,地连墙分幅为5m,每侧各4幅墙,共计8幅地连墙。地连墙接头采用H型工字钢接头工艺。施工前,先将桥下施工区域地面放坡下降2.5m,以保证满足施工净空要求。
图 1 高架桥下地下连续墙平面布置图
1.2工程地质
场区地貌单元为长江Ⅰ级阶地,属河流堆积平原区。地层主要为近代人工填筑土层(Qml/)、湖积层(Q/4l/)、第四系全新统冲积层(Q/4al/)及冲洪积层(Q/4al+pl/)。场区基岩为志留系(S/2f)泥岩,岩面整体较为平缓,局部有所起伏。
场区地貌单元为长江Ⅰ级阶地,属河流堆积平原区。地层主要为近代人工填筑土层(Qml)、湖积层(Q4l)、第四系全新统冲积层(Q4al)及冲洪积层(Q4al+pl)。场区基岩为志留系(S2f)泥岩,岩面整体较为平缓,局部有所起伏。
图 2 高架桥下地质剖面图
1.3水文地质
场区附近不存在地表水,根据含水介质和地下水的赋存状况,可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙承压水、基岩裂隙水三种类型。
1).上层滞水
主要赋存于填土层中,其含水与透水性取决于填土的类型。上层滞水的水位连续性差,无统一的自由水面,接受大气降水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给,水量有限。勘察期间,水位埋深多在1.0~1.9m。
2).第四系松散岩类孔隙承压水
主要赋存于3-1b、3-5层及4大层砂土层中,具承压性,水量丰富,主要接受侧向补给,并进行侧向排泄。汉江切穿了上层黏土层,江水与承压水水力联系密切,呈互补关系。场区孔隙承压水动态变化特征主要表现为:枯水期,地下水补给江水,向汉江排泄,承压水位较低,丰水期江水补给地下水,承压水头较高,平水期江水水位一般略低于或略高于地下水位,地下水向江水排泄或江水向地下水补给,径流速度缓慢。汉江江水是地下水动态变化的主要因素,承压水头与江水水位涨落密切相关,大气降水的入渗补给对承压水影响较小。勘察期间水位埋深多在4.3~5.5m,相当于高程18.95~19.93m。根据武汉市区地下水长期观测成果,承压水位标高为18.5~20.0m,年变幅3~4m。
3).基岩裂隙水
主要赋存于强~中等风化基岩裂隙中,与上覆透水层水力联系密切。基岩裂隙水总体水量贫乏。
2 施工准备
2.1技术准备
在基坑开挖的范围内,随着土体的卸载桥桩侧摩阻力损失,为了弥补21#桥桩桩基在基坑开挖过程中摩阻力及整体稳定性损失,在基坑开挖前对21#桥桩进行桩基托换,即在车站基坑围护结构施工前,首先在被托换桩沿高架桥两侧各施做两根钻孔灌注桩作为托换桩,托换桩桩长53m,且桩底进入(20a-3)微风化泥岩不少于1m;然后放坡开挖至设计新增高桩承台底部标高,在基坑内施工新增型钢混凝土承台包住既有承台,新增承台与既有承台之间采用界面处理剂及植筋的方式进行连接;待新增承台达到设计强度后,开挖桥面下主体基坑。20#、22#桥桩桩基位于车站主体基坑两侧,为降低桥面下地连墙施工对20#、22#桥桩的影响,对桥面下车站主体围护地连墙槽壁进行双排高压旋喷加固,加固深度为地面以下47m,且加固深度比20#、22#桩端长不小于1m。
图 3 高架桥桩基托换及槽壁加固平面图
2.2材料准备
(1)混凝土:托换桩、横系梁C30;新建承台C40 P8;地下连续墙混凝土C35 P6。
(2)钢筋:采用HPB300、HRB400热轧钢筋;钢筋接头采用接驳器机械连接。
(3)型钢:Q235b钢。
2.2机械设备准备
施工阶段投入的主要施工机械设备详见表1。
表 1 主要施工机械设备配置计划表
序号 设备名称 数量 规格型号 单设备功率 备注
1 双轮铣槽机 1台 宝峨MBC30 柴油
2 履带吊车 1台 50t 柴油
3 挖掘机 1台 PC200 柴油
4 泥浆工厂 1套
5 双轮铣槽机后台 1套 99KW
6 刷壁器 1个 1000mm
7 电焊机 17台 BX-300 25KW
8 切断机 1台 QJ-40 7.5KW
9 弯曲机 1台 WJ-40 4KW
10 车丝机 4台 HGB-40 15KW
11 空压机 1台 0.9m3 9KW
12 打灰架 2套 35KW
13 黑旋风滤砂机 1套 ZX-200 55KW
3 施工方法及技术措施
3.1施工工艺流程
本工程高架下地下连续墙成槽机械选用卧式双轮铣槽机(宝峨MBC30型),钢筋笼吊装采用整体制作、槽口上方分节对接;墙身混凝土采用水下灌注;地下连续墙接头采用型钢接头。其总体施工流程见图4。
图 4 地连墙施工工艺流程图
3.2施工工艺
3.2.1测量放线
根据业主提供的测量基点、导线点及水准点,在施工场地内布设施工测量控制点和水准点,经监理单位验收无误后,对地下连续墙中心线进行定位放样。
3.2.2 导墙施工
在地下连续墙成槽前,应砌筑导墙。导墙制作做到精心施工,导墙质量的好坏直接影响地下连续墙的边线和标高,是成槽设备进行导向,是存储泥浆稳定液位,维护上部土体稳定,防止土体坍落的重要措施。
导墙采用整体式钢筋混凝土结构,净宽比地下连续墙厚大5cm,导墙顶口和地面平,肋厚200mm,一般控制深度为1.8m(根据现场场地标高调整),导墙插入原状土20cm以上,且导墙顶面高于地下水位1.5m以上,混凝土标号C25,不得漏浆。导墙在施工期间,应能承受施工载荷。
3.2.3 泥浆制备
(1)泥浆性能
根据本工程的地质情况,拟采用优质钠基膨润土和自来水为原材料搅拌而成。泥浆性能指标要求详见下表:
表 2 成槽护壁泥浆性能指标要求
泥浆
性能 新配置泥浆 循环泥浆 废弃泥浆 检测
方法
粘性土 砂性土 粘性土 砂性土 粘性土 砂性土
比重
(g/cm3) 1.04~1.11 1.06~1.15 1.35 泥浆
比重计
粘度
(s) 22~25 25~35 60 500ml/700ml
漏斗法
含砂率
(%)
PH值 8~9 8~9 >8 >8 >14 >14 PH试纸
护壁泥浆在使用前,应进行室内性能试验,施工过程中根据监控数据及时调整泥浆指标。不符合灌注水下混凝土泥浆指标要求的应作为废弃泥浆处理。
(2)泥浆配制
泥浆配制工艺流程见下图:
图 5 泥浆配置流程图
(3)泥浆储存
泥浆储存采用半埋式砖砌泥浆池。根据现场实际情况,计划设置1个泥浆池,盛装泥浆的泥浆池的容量应能满足成槽施工时的泥浆用量。
(4)泥浆循环
泥浆循环采用3kw型泥浆泵在泥浆池内循环,15Kw型泥浆泵输送,22Kw泥浆泵回收,由泥浆泵和软管组成泥浆循环管路。
(5)劣化泥浆处理
劣化泥浆首先储存在废浆池中,而后采用封闭的泥浆罐车外运到指定的场所。
(6)泥浆施工管理
成槽作业过程中,槽内泥浆液面应保持在不致泥浆外溢的最高液位,并且必须高出地下水位1m以上,成槽作业暂停施工时,泥浆面不应低于导墙顶面50cm。
在清槽过程中应不断置换泥浆。清槽后,槽底0.5~1m处的泥浆比重应小于1.15,含砂率不大于4%,粘度不大于25s。
3.2.4 成槽施工
槽段开挖选用宝峨MBC30型超低净空双轮铣槽机进行成槽。其照片及机械参数如下图所示:
图 6 MBC30型双轮铣槽机照片 图 7 MBC30型双轮铣槽机侧视图尺寸
图 8 MBC30型双轮铣槽机正视图与俯视图尺寸
槽段施工顺序
地下连续墙施工时,根据现场道路和工作面的实际情况进行跳槽施工。
槽段开挖
①成槽挖土顺序的确定
单元槽段采用三铣成槽的原则,先铣两侧土后铣中间土,跳槽施工,待一期槽段混凝土浇筑2天后,施工二期槽段。
②槽深测量及控制
槽深采用标定好的测绳测量,每幅根据其宽度测2~3点,同时根据导墙标高控制挖槽的深度,以保证设计深度。
③槽段检验
槽段深度检测采用测锤实测槽段左中右三个位置的槽底深度,三个位置的平均深度为该槽段深度。
槽壁垂直度检测采用超声波检测仪检测。
④清底
槽段开挖完毕,采用双轮铣槽机自带的泥浆泵回路清除槽底的沉渣:
图 9 双轮铣清除槽底沉渣示意图
⑤刷壁
为提高接头处的抗渗及抗剪性能,在连续墙接头处对先行幅墙体接缝进行刷壁清洗;一般反复刷动至少8次;刷壁器上无泥后继续刷壁2~3次,彻底刷除接头上的夹泥。刷壁工具使用特制刷壁器,刷壁必须在清孔之前进行。
采用自制桁架(钢筋笼起吊用的桁架)起吊刷壁器进行刷壁。
3.2.5 钢筋笼制作和吊放
(1)钢筋笼加工平台
本工程钢筋笼施工搭设1个钢筋笼加工平台现场制作钢筋笼,钢筋笼加工平台尺寸为54m*6m。
根据设计的钢筋间距,插筋、预埋件及钢筋连接器的设计位置画出控制标记,以保证钢筋笼和预埋件的布设精度,钢筋笼平台标高用水准仪校正。
(2)钢筋笼制作
钢筋笼整体制作,分节起吊,槽口上方分节对接,对接采用Ⅰ级直螺纹套筒连接。
钢筋笼加工时纵向钢筋采用Ⅰ级直螺纹套筒连接,横向钢筋与纵向钢筋连接采用点焊,纵横向桁架筋相交处需点焊,钢筋笼四周0.5m范围内交点需全部点焊。钢筋保证平直,表面洁净无油污,内部交点50%点焊,钢筋笼桁架及钢筋笼吊点上下1m处需100%点焊。
(3)钢筋笼保护层设置
为保证保护层的厚度,在钢筋笼宽度上水平方向设二列定位垫块,每列垫块竖向间距按3m设置。
(4)钢筋笼吊放
由于本工程钢筋笼较长,而高架桥下净空较小,钢筋笼制作和吊放工艺采用分节起吊、槽口上方对接的形式,分节长度5m,钢筋笼在槽口分节对接,采用Ⅰ级直螺纹套筒连接,具体吊装措施为:
根据施工高度的限制,定做一架桁车,利用桁车进行吊装;钢筋笼分成5米一节,共10节(单节钢筋笼重量约6吨)。
采用专门设计的起吊龙门架(高度为6.5m)进行吊放,如下图所示:
图 10 钢筋笼起吊龙门架
施工步骤:
a. 先将钢筋笼分节运输至施工场地内,采用50t履带吊吊装至龙门架内,然后固定在龙门架内;
b. 然后通过卷扬机来移动龙门架,将龙门架移至槽段处将钢筋笼准确入槽;
c. 通过控制电葫芦将钢筋笼缓缓下放,下至导墙面时,采用槽钢将钢筋笼固定在导墙面;
d. 吊起第2节钢筋笼,然后对接;
e. 依次吊放后面小节段钢筋笼至槽口上方进行对接,直至全部钢筋笼对接完成。
钢筋笼整体制作,分节吊装,考虑到钢筋笼对接需要时间,在每节钢筋笼对接时,确保桁架焊接质量满足规范要求。
3.2.6 混凝土灌注
⑴ 本工程槽段混凝土的级配除了满足结构强度要求外,还要满足水下砼的施工要求,具有良好的和易性和流动性。混凝土的坍落度应为180mm~220mm。
⑵ 灌注混凝土时,导管底端距槽底不宜大于500mm;混凝土面应均匀上升,混凝土须在终凝前灌注完毕。
⑶ 混凝土灌注采用导管法施工,导管选用D=250的圆形螺旋快速接头类型。用混凝土浇筑架将导管吊入槽段规定位置,导管顶部安装方形漏斗。
⑷ 混凝土面的上升速度不应小于2.0m/h,导管埋入混凝土内深度宜为2~6m。
(5) 在混凝土浇筑前要测试坍落度,在浇筑过程中做好混凝土试块。
4 结语
桥下低净空地下连续墙施工的重难点主要集中在施工机械选型、成槽、钢筋笼吊装等方面,在研究本专项方案的过程中,已对以上问题充分考虑、科学计划,在具体施工过程中尚需精心组织、加强监控量测、严格按照方案施工,使工程中所以重难点均得以安全解决。
参考文献:
[1] GB 50299-1999地下铁道工程施工及验收规范(2003版)[S].北京:中国计划出版社,2004.
[2] 丛葛森.地下连续墙的设计施工与应用.北京:中国水利水电出版社,2000
[3] 龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999
【关键词】高架桥;预制梁;场地建设方案
公路桥梁施工建设将成为公路建设中的重要的组成部分,也势必将越来越多的接触到大型公路预制场建设。但是,我国路桥施工企业管理落后,项目的经营效益不理想,因此对公路高架桥的预制梁场场地的施工建设方案进行探讨变得尤其重要。
1 工程概况
X高速公路全长9.12公里,其中路基段0.5km,高架桥段8.6km,工程全部按照双向六车道高速公路标准设计,设计时速80km/h。,结构形式主要是预制梁,其中小箱梁1756片,共设置106个台座。该工程位于华北平原北海冲积平原,地貌特征为滨海低地、泻湖洼和海滩,浅层土体主要为淤泥、淤泥质土,其厚度达10m,土层的承载力基本容许值为90kPa。海滨大道北段二期工程预制场受场地条件限制,选址大部分处于现状海挡以外的沿海滩涂地之中,场地内多为当地鱼池虾池等,在这种情况下,如何做好预制场场地的地基处理,使其在预制生产期间满足预制要求是预制场建设的重点。
2 预制梁台座地基处理
为了确保预制梁场地填筑后地基不产生不均匀沉降,并综合考虑工期、造价等各方面因素,该工程分采用几种方法结合处理,拟分三层填筑,填料采用山皮石,碎石含量不小于总重量的70%,尺寸不小于300rnm,且小于300mm粒径的含量不得超过10%,抗压强度不低于30MPa。
第一层填筑厚度约1.5m,填筑标高3.0m,挖机配合推土机进行。从制梁区中心成等腰三角形向前推进,挖掘机配合清淤的同时抛填山皮石,渐次向两侧对称地抛填至全宽,使软土向两侧挤出。在完成全断面抛挤后,及时清理冒出抛石顶面的淤泥,然后进行冲击压实,在冲压过程中适时清理翻冒淤泥。
第二层填筑厚度约0.5m,填筑标高3.5m,填料是含石量稍低的山皮土,平整后,用18吨振动压路机平碾压1-2遍,挂振碾压3-5遍。细料找平碾压后再铺第二层土工格栅。
最后一层山皮土填筑标高到4.0m,挂振碾压完成后,再用细料找平,18吨静碾1-2遍。
3 预制梁台座设计
台座上最重的梁为185吨,台座断面b h=99cm 40cm,长度L=3520cm,台座的砼强度等级C30,E=3.01 104MPa,台座上的均布荷载为q=52.56kN/m,张拉起拱后台座两端的集中荷载为Pl=P2=925kN,k=73575kN/m3,为了适用各种长度的梁,吊孔位置距台座端头110cm,台座长向设2.5cm抛物线反拱。
(1)
(2)
根据文克勒地基梁模型进行对台座结构设计,台座在张拉前后有两种荷载作用,张拉前为均布荷载,张拉后为局部三角形荷载。
①张拉前为均布荷载,其可以简化为集中荷载进行计算,把1米内的均布荷载简化为一个集中荷载,所有集中荷载简化后均相等。
L=0.5823 17.60=10.248> ,其中L为x>0时的梁长,所以该梁属于无限长梁。
②张拉后荷载转化为梁端局部三角形荷载,其可简化为两端集中荷载。
③按照无限长梁分别计算梁的内力
计算结果如图1台座立面图所示。为了防止台座端部产生不均匀沉降,台座两端采用C20硅加强端,尺寸2 2 0.3m。
图1 台座立面图
4 预制梁台座的施工方案
制存梁台座的数量取决于制存梁场设备配置情况、制梁工序、制梁周期、制梁进度以及存梁方式等。这里假设存梁场存梁方式为单层存梁,则梁场制、存梁台座数量计算公式为:
制梁台座数nl(个)=制梁进度M(孔/d) K1 (3)
存梁台座数n2(个)=制梁进度M(孔/d) K2 (4)
式(3)、(4)中,Kl、K2从分别表示为每孔梁占用制梁台座时间(d)和每孔梁占用存梁台座时间(d)。根据目前客运专线铁路制存梁场情况,每孔梁占用制梁台位时间为5-6天,考虑到高速铁路简支箱梁梁形以32m双线简支箱梁为主,每孔梁占用制梁台位时间Kl按6天考虑。整孔箱梁从灌注完成至箱梁出场时间(硅强度达到100%、徐变上拱等完成)约35d,即每孔梁占用存梁台座时间从=35d。则不同制梁进度要求所需要的制、存台座数量计算(少量24m双线箱梁另各安排台座)如表1所示:
表1 制、存梁台座数量计算表
制梁进度M (孔/d ) 每孔梁占用制梁台座时间K1(d) 每孔梁占用存梁台座时间K2(d) 制梁台座数N1(个) 存梁“座数N2(个)
2.5 6 35 15 88
2 6 35 12 70
1.5 6 35 9 53
1 6 35 6 35
从上分析可得,梁场预制梁制梁台座与存梁台座的比例为1:6。
5 综合管网、综合管线布设方案
施工中将梁场的综合管线实行地下暗敷,通过主次综合管沟将管线分部到各个使用点,从而实现水、暖、电、排水等管线连接到各个电箱、阀门、井口。管沟结构为深50cm、宽50cm,管沟内壁为砖砌结构,表面砂浆抹平,距沟底30cm处设置电缆、供水、供暖管线挂钩,管沟内水、暖、电分别在支架上有序布置和固定,沟底部分为排水通道,沟顶设置混凝土预制沟盖板。使得施工现场看不到管线布置,既节约了空间方便施工,又方便日常的检查和维护。主次管沟布置为:沿100t门吊轨道外侧纵向对称设置了两条主综合管沟,再沿每个制梁区南侧横向设置次综合管沟,管沟盖板上设置相应的空洞,用于管线的接出,实现了水、暖、电等管线集中管理。
6 附属设施布设方案
6.1 门吊选择和配置
每条生产线设100吨34米跨大门吊2台,每个小区设10吨29米跨小门吊1台。34米跨大门跨越29米跨小门吊,轨道独立布置,一侧留4m运梁道路。每台小门吊用于每个小区模板拆装,半成品钢筋骨架入模,相邻小区部分公用模板倒运等。除在本区工作外,还可以兼顾相邻小区。
大门吊用于预制梁出坑,提梁平移放到运梁平车上,或者从平车上卸车堆放存梁。为了提高大门吊利用率,实行交叉存梁,即东梁场两台大门吊提梁出坑装车,运梁平车运梁到西梁场存梁区,西梁场两台大门吊卸车堆放。本预制场安装100吨(另有10吨葫芦)34米跨大门吊4台,10吨29米跨小门吊8台。
6.2 钢筋加工场地布置
(1)场地布置标准化
钢筋场地为半封闭式半工厂化管理,实行存料区和钢筋加工区无露天作业情况。场地内悬挂钢筋场地布置图、各种文明施工标语、安全警示牌、钢筋施工工艺流程图和钢筋加工机械的操作规程。
(2)安全管理标准化
组织全体钢筋作业人员进行安全教育培训,进行安全技术交底,同班组签订安全责任书,制定安全管理奖惩制度。机械、电气设备安全防护装置、警报装置和保护装置必须配备齐全。用电采用三相五线制,按三级配电、二级保护设置标准电闸箱,箱内一机一闸一漏保,设有专门的电缆沟。场内设置简易的消防设施,易燃易爆的气体使用和存放设有安全警示标志和使用须知。定期进行全面的安全检查。
(3)质量管理标准化
严把质量关,制定质量管理制度,明确质量责任人,原材料进场必须按要求对钢筋进行支垫和覆盖,以免钢筋弯曲、锈蚀,影响材质。制作钢筋配料、尺寸大样、工艺流程和制作偏差图上墙。
7 结束语
本文主要介绍了对预制梁场的地基处理、台座设计与施工、存梁区的设计与施工、综合管网的设计及其他场地的合理布置,对于预制梁场来说,高架桥预制梁场场地的施工建设方案很重要,在施工管理过程中起到很关键的一步,对相类似的工程具有很好的指导意义。
参考文献
[1]王祖和等.现代工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2007
关键词:北京地铁5号线;无缝线路;应力放散与锁定;质量控制;接触焊焊轨
随着城市轨道交通的发展,整体道床无缝线路以其低噪声、低维修率、高平顺性成为城市轨道交通中轨道结构的首选。一次性铺设无缝线路的施工工艺在城市轨道施工中逐渐成熟,其中钢轨接头焊接、应力放散与锁定则是整个施工中的关键工序,无缝线路应力放散与锁定的质量直接关系到无缝线路后期的稳定与使用效能。
1 工程概况
北京地铁5号线从北四环路以北至终点太平庄北站为高架线及地面线,长度为10.8km,占全线39%,其中地面线810m,路堑过渡段196m,设车站7座,其中高架车站6座,地面车站1座。高架线及地面线均为整体到床,双线铺轨长度21.6km,其中无缝线路长度20.5km,有缝线路长度1.1km,接触轨安装21km,铺道岔13组,其中60kg/m-1/9单开道岔12组,3.6m单渡线1组,D=5m交叉渡线1组,单向钢轨伸缩调节器8组,双向钢轨伸缩调节器8组,防脱护轨3.102km。线路主要技术标准如下。
正线数目为双线,列车最高行车速度80km/h,车辆轴重14.1;t最小曲线半径:正线400m,出入段线和联络线180m;轨距:采用1435mm标准轨距,轨底坡1/40;最小线间距3.6m;最大坡度:正线24‰,出入段线和联络线34‰;钢轨:采用60kg/m钢轨;扣件与轨枕:DTⅦ2型扣件及短轨枕、轨道减振器扣件及短轨枕、DTⅥ2型扣件及短轨枕。
2 工程特点及施工难点
(1)工程特点
①轨道工程施工要求一次铺设无缝线路,验交行车速度标准为一次达到80km/h,需要线路具有较高的平顺性和稳定性,施工工艺要求很高。
②改进了原来整体道床施工工艺,混凝土一次性浇筑整体道床,没有浇筑支墩这一工序。
(2)施工难点
①线路主要在高架桥上,最高处20多米,且处在两公路、商场、居民区、公路交通十字路口等交通拥挤地段,铺设线路所需材料和设备均需吊至桥上作业,材料进场和上桥困难,作业面受到限制,桥上倒运工作繁重,桥下安全防护困难。
②线下单位施工进度不一致,共有12处施工断点,且施工断点长度在200~400m,导致轨道工程施工不能连续作业,只能分段施工后倒运施工工具和机械设备,增大了劳动强度。
③采用AMS60移动式接触焊轨车在线路上直接将25m钢轨焊成单元轨节,焊轨设备用轨道车和平板车配合,车辆重、坡度大、曲线半径小,使焊轨操作难度增加。
④施工段因有DTⅦ2型扣件及短轨枕、轨道减振器扣件及短轨枕、DTⅥ2型扣件及短轨枕等,在线路上不够集中,分段较多,造成大量配套工具倒运。
⑤因施工时间跨度较长,冬季寒冷施工和夏季高温施工,混凝土浇筑施工时必须采取不同措施,才能保证施工质量。
3 施工方案及方法
为保证施工进度,线路采用多断面、多工点同时施工,路基验交一段,施工一段,最后在断点处连通。整体道床采用“钢轨支撑架法”进行施工,整体道床进行测设基标、轨枕布设、钢轨联接、混凝土浇筑等工序时,采用平行交叉作业,分段分期完成;混凝土枕采用25t吊车从桥下吊至桥面或者用5t电动葫芦从桥下吊至桥上,钢轨、道岔、钢轨伸缩调节器用25t吊车吊至桥面后用自制炮车、单轨车和滚筒共同运输铺设;采用移动式AMS60焊轨车在桥上进行钢轨焊接;采用“滚筒放散法”进行应力放散,“连入法”进行无缝线路锁定。
4 主要施工工艺及关键工序的质量控制
测设基标、钢轨联接、混凝土枕布设、布置钢筋、立模、线路精调、混凝土浇筑、钢轨焊接、焊头检测、无缝线路锁定、质量检查。
4.1 测设基标
组织测量人员对测设资料和控制桩办理相关交接手续,利用线路中线点或施工控制导线点和施工控制水准点对有关的控制桩进行测量复核。复核完成后,做铺轨基标,基标是调整钢筋高度、确定线路方向的基准。根据测设的梁面高程以及预埋筋是否在设计允许范围内(梁面高程允许偏差-30mm~+10mm,钢筋方向和高程允许偏差±10mm),进行铺轨和钢筋调整(主要是箍筋高度的调整)。铺轨基标直线地段一般间距6m,曲线地段一般间距5m。
4.2 混凝土浇筑
混凝土浇筑比较容易出问题的是冬季寒冷施工和夏季高温施工。冬季气温低,夏季温差大,为此搭设了暖棚,内置加热设备,初春加盖大面积的工业电热毯,草垫,采用“蓄热法”或“暖棚法”施工方案,确保了冬季混凝土施工质量。夏季高温施工主要是难以控制道床产生裂纹,钢轨所受的温度力和轨温温差有密切关系,温差变化较大时施工(一般在6~9月昼夜轨温温差大于20℃),需要选好时间段。混凝土施工后到初凝期间,尽量选在轨温温差变化不大的时间段(晚上零点至第二天上午8点前),最好是在晚上10点之前施工完混凝土,第二天上午8点前混凝土已达到初凝强度。在施工前将钢轨洒水湿润以便降温,使轨温温差在混凝土施工后到初凝期间变化不大,混凝土凝结后,松开接头鱼尾板和扣件并洒水养护。若初凝期间不在这个时间段,轨温变化较大时,需要用湿草帘盖住钢轨以保整钢轨轨温变化不大。达到初凝后,应及时松扣件或者及时向钢轨覆盖,保持钢轨轨温温差变化幅度较小,经过施工过程中测量轨温,轨温温差在20℃之内时,混凝土表面短枕墩两侧基本不产生裂纹。
转贴于 4.3 AMS60焊机工地现场焊接及质量控制
全线无缝线路钢轨焊接采用经改装后的AMS60型移动式接触焊轨设备,在已铺线路上将25m标准钢轨焊接成无缝线路长轨条。整个焊接过程均由SWEP06装置实施计算机程序控制,自动化程度较高。
整机沿轨道运行至施工现场后,吊臂系统使焊机从平板车上向前移动、提升、旋转,通过钢轨工作表面进行自动精确定位,所用扣件无高脚螺栓,焊机直接在承轨槽内焊接钢轨。焊机夹持钳口和导电钳口各自独立,夹持力作用于轨腰中部区域,使顶锻段过程中机体不变形,防止钢轨在焊接过程中打滑而形成不充分轨缝。焊机易于调整起拱量,对于调好的起拱量,钢轨冷却以后正好落在所要求的公差范围内,不需要对钢轨进行焊后调直工作。
推凸机构集成机床内,根据轨型自动推凸。焊接完成后立即推凸,钢轨外形面全部自动除瘤,推凸残余量小。焊缝处理过程由最新一代的闭式回路伺服系统控制。
焊接后对焊缝进行打磨,打磨后的焊接接头应保证焊缝两侧各500mm范围内轨头轨顶面及作用面的直线度为轨顶面及其圆弧面0.3mm/m,轨底凸出量不得超过1mm,打磨深度不大于0.5mm。
4.4 应力放散质量控制
施工中的质量控制是施工过程中的一个重要环节,正确分析影响施工质量的各种因素,并采取相对应的措施,是施工质量控制的根本,对影响应力放散的因素做具体分析,并采取相应的解决措施。
(1)摩擦力的影响
应力放散过程中长轨条与滚筒、预埋铁座、承轨槽、碎石道床上的道碴等接触物之间的摩擦力直接影响长轨条的自由伸缩,延缓长轨内部的应力释放,在长轨内部出现局部应力集中,从而留下隐患。
在应力放散前,将扣件松开并将轨距垫板拿开,与长轨接触的杂物与石碴清理干净,并每隔12根轨枕叠放两块聚四氟乙烯,并使长轨不与承轨槽上胶垫、轨枕预埋铁座(整体道床为铁垫板铁座)、石碴、杂物等接触;在放散过程中加强观察,发现上述情况应立即处理,使摩擦力降至最低。曲线半径愈小,应力放散愈不充分,采取在曲线内侧预埋铁座和曲线卡上涂油,以减少铁座和曲线卡与钢轨间的摩擦;并在曲线地段加强撞轨等方式来保障应力充分释放。
经测定,滚筒与钢轨之间的滚动摩擦系数为0.1,而聚四氟乙烯之间的滑动摩擦系数仅为0.05,采用两块聚四氟乙烯叠放代替滚筒,从而大大降低摩擦力,高放散质量。
(2)撞轨方式的影响
撞轨方式一般有两种,一种是固定式,它是通过撞轨器(用两根2.5m钢轨焊制成的带有滚轮的器械)撞击安装在长轨上的支座;一种是移动式,它是使用道钉锤均匀敲击轨腰。两种撞轨方式各有特点,固定式作用力大,能使长轨自由伸缩,移动式能使长轨内部应力分部均匀,两种方式相结合,可使长轨内部应力自由释放且分布均匀。
在施工中为使应力充分释放且均匀,一般至少要撞轨4次,每次撞轨要达到各位移观测点的位移不再变化并出现反弹时,从而来保证施工质量。
(3)测量器具的影响
施工中的所有测量器具在施工前都须经过检测、校核,合格后方能使用。锁定轨温是无缝线路中的一个很重要的技术数据,它对无缝线路的稳定性与以后的维修作业都有重要意义。为了正确测量轨温,施工中采取多个轨温计多点测量,然后取平均值的方法来达到锁定轨温的准确性。
(4)施工组织的影响
施工过程中的锁定环节所用时间愈少,长轨的轨温变化就愈小,锁定质量就愈好。应力放散与锁定组织得当可明显提高施工质量。通过论证,当长轨的自由端扣件上齐50m时,扣件的阻力就可使长轨的长度不再发生变化,也就是说此时长轨已处于锁定状态。在此理论下,在单元轨节的自由端加强力量,使下令锁定后能迅速上齐50m扣件,中间各组采取隔三上一的形式,可以在15min内(经测定轨温一般在20min内变化不会大于1℃)完成自由端连续50m、中间隔三上一的工作量,从而使长轨完全锁定且可保证钢轨内部应力分布均匀。
5 结语
北京地铁5号线高架桥轨道施工,技术含量和工艺要求高、施工组织困难、施工环境制约因素多。在施工过程中,我们克服了高架桥上料、冬季施工、现场区间焊轨、线下交工滞后、施工断点多等诸多困难,精心组织,科学施工,采用路基成形一段、施工一段,多断面多工点同时作业的施工方案,不断加强施工管理、优化施工组织方案,优质、高效地完成了轨道铺架施工。
Abstract: At present, rotation construction has been the first choice of cross railway bridge. Based on the T-rotation construction technology of Jilin Wusong viaduct main bridge 20′ pier and in order to ensure smooth rotation, the test methods of longitudinal unbalanced moment, frictional torque and coefficient of friction resistance are introduced. The flat turn pose of the rotator is determined, which can provide reference for similar construction in severe cold areas.
关键词:转体;不平衡力矩;测试
Key words: rotation;unbalanced moment;test
中图分类号:U445.465 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)12-0151-04
0 引言
跨越既有线转体施工是近年新兴施工技术,目前尚无成套的技术规范及验收标准予以指导施工作业,其轴心结构为钢球铰、钢撑脚、滑道及牵引索,在靠外部牵引设备的作用下进行旋转施工,对转体前的不平衡力矩、摩阻系数等关键参数测试能为试转体及正式转体提供强有力的保障,以确保转体的顺利实施。
1 项目概况
吉林市雾凇高架桥工程(吉林大街至四川路)主线全长838.727m。雾凇高架桥位于市区中部,是吉林市规划快速路网的重要组成部分,吉林市冬季寒冷干燥,冬季漫长严寒容易造成冻害,雪期达半年之久,最低气温达-40℃,属于严寒地区。
主线桥第5’联桥梁上部结构整幅布置,采用孔跨布置为33.25+62+38.25m的等宽桥面、变高度预应力混凝土连续箱梁,桥面总宽33m,T构部分箱梁转体前与铁路线路中线平行,施工方案为在支架上逐节段浇筑施工,形成整体后转体90度与19’墩T构合拢。
T构两侧悬臂长度均为37m,总重7260吨,转动体系为钢球铰与撑脚滑道体系,上转盘预设牵引索。
2 试验目的
围绕该桥的结构和施工特点,本项目将在转体梁体的不平衡力矩、摩阻系数、转体姿态控制、转体配重等方面开展工作,以保证转体顺利实施,并且使该桥运营期间受到良好的技术管理和技术评估,如此不仅可以为我国类似工程的实施提供有益的经验,还能够通过完善桥梁水平转体施工方法,使我国企业的施工技术能力得到进一步的提升。
3 试验内容
①转体梁解除固结过程中的体系姿态监控;
②解除固结后姿态分析;
③纵向不平衡力矩、摩阻力矩、摩阻系数等转体参数测试;
④转体姿态分析;
⑤转体梁配重方案。
4 试验原理
4.1 转体梁的平衡姿态 沿梁轴线的竖平面内,很多的因素都会影响到两侧梁段刚度和质量分布,比如制作安装误差、梁体质量分布、预应力张拉的程度等,随着这些因素的变化两侧梁段刚度和质量分布也会不同,进而产生不平衡力矩,导致悬臂梁段下挠程度不同。测试不平衡力矩时应选择测试刚移突变的方法,该方法不仅受力明确,而且几乎不受挠度等因素的影响,测试结果有很大的说服力。
脱架后解除砂箱等固结措施,整个梁体的平衡姿态是以下两种表现形式中的一种:①当转动体不平衡力矩小于转动体球铰摩阻力矩,即(MG)(Mz)时,此时梁体处于不平衡状态,需要撑脚的参与,球铰摩阻力矩、转动体不平衡力矩和撑脚对球心的力矩共同作用才能保持体系的平衡。
对于不同的平衡状态,转体参数的测试方法不同。因此首先需要确定转体体系的平衡姿态。
4.1.1 转动体不平衡力矩小于转动体球铰摩阻力矩
设转动体重心偏向中跨侧,在边跨侧承台实施顶力P1 (见图1)。当顶力P1逐渐增加到使球铰发生微小转动的瞬间,有:P1・L1+MG=MZ(1)
然后在中跨侧承台实施顶力P2(见图2)。当顶力P2逐渐增加到使球铰发生微小转动的瞬间,有:
因此,当α比较小,即矢高比较小,而球铰面半径比较大时,计算时可以将摩擦面看成平面。
分析相关研究和实践发现,使用四氟乙烯片并填充黄油的球铰静摩阻系数和偏心距可用下列各式为:
4.3 转体梁的配重 为了保证体系的平稳转动,在实际的转体过程中应该预先调整体系的质量分布,原理如下:
以球铰为矩心,顺、反时针力矩之和为零,保持转动体系的平衡状态,如果无法使其保持平衡状态,应加配重使之平衡。即:
M左-M右= M配
式中各参数详见表1。
根据实测偏心结果,对于纵向偏心,在结构的偏心反方向,距离墩身中心线一定距离的悬臂梁顶面,调整沙袋、钢筋或水箱等重量作为配载纠偏处理方法,使结构重心在5~15cm范围内。
5 试验步骤及结果
5.1 体系姿态监控 临时固结措施逐步解除的过程中,应把位移传感器放置在撑脚处,如图4所示。
测试步骤:
①转体梁制作完成且支架被拆除后,布置传感器,读取初读数。
②清除撑脚底钢板下的细砂,清理撑脚及滑道,把那些支座处的临时支撑逐步解除,进行连续测量,同时观察随着砂箱拆除过程撑脚是否随之下沉。判断转体体系的平衡姿态。
试验结果:在清除砂箱过程中,东南侧两组撑脚落地,说明转体梁东南侧较重,结构体系重心偏向东南侧。
5.2 转体参数测试步骤及结果
5.2.1 测试步骤:
①在选定位置处安装位移传感器和千斤顶;
②调整千斤顶,使所有顶升千斤处于设定的初始顶压状态;
③千斤顶逐级加力;
④绘制出P-Δ曲线;
⑤确定不平衡力矩、摩阻系数、偏心距。
5.2.2 试验结果 测试数据如表2。
将以上数据绘制成P-?驻曲线,如图9~11所示。
分析图9~11数据,发现当千斤顶油压达到6MPA时,曲线发生弯折,表明千斤顶顶力克服体系不平衡力;当千斤顶油压达到12MPA时,曲线出现水平段,即顶力不变,位移增大,表明千斤顶力克服体系摩阻力,球铰出现转动。
千斤顶到球铰转动中心的距离,经测量为2.645m,根据千斤顶的标定数据得到每MPA的油压约为7.6吨。则体系的不平衡力矩为:Mg=2×6×7.6×2.645=241t・m
因此体系的偏心距为:e=Mg/N=241/7000=0.034m
折算为纵向偏心距为2.8cm(偏向南侧),横向偏心距为1.8cm(偏向东侧)。
体系的摩阻力矩为:2×6×7.6×2.645=241t・m
则球铰的静摩阻系数为:
μ=Mz/(0.98×R×N)=241/0.98/6/7000=0.01
6 转体配重方案
转体时体系平衡姿态一般有两种方式:一是无偏心转体,即通过配重使体系重心为零;二是有偏心转体,使体系向一侧出现较小的偏心(一般为5~15cm)。表3所示为各种方案的配重量。为减小配重量,在南侧梁端距墩中心30米处,配重6吨,即可满足体系转动要求。
7 结束语
转体施工法的关键技术问题就是转动设备与转动能力,它不仅关系着工程的结构和强度,也影响着结构的合拢与体系的转换。总而言之,桥梁转体技术的原理都一样,并且该技术正在逐渐的变得成熟,但是面对不同的桥梁,还是应该结合桥梁的各项实际情况进行具体的分析后制定出合理可行的转体方案,要求不仅要满足结构的稳定和强度,也不能影响结构的正常受力或造成其他不利的局面。
为此,需要在试转前进行转体参数试验,测试转体结构部分的各项参数,比如不平衡力矩、摩阻力矩、偏心距及摩阻系数等,针对转体梁的具体特点,确定转体方案,并根据实测结果,确定桥梁的配重方案,达到安全施工、平稳转体的目的。
参考文献:
[1]CJJ2-2008.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].
关键词:桥梁工程;涂装;维修技术
中图分类号:U445文献标识码: A
1、影响涂装的因素及常见病害
1.1腐蚀环境分类
桥梁腐蚀环境非常复杂,主要包括大气腐蚀、水的腐蚀和土壤腐蚀 3 种。对于桥梁钢主梁而言主要是大气腐蚀。大气的腐蚀环境分类有①按照自然环境的气候特征如月平均气温、相对湿度来划分气候带和气候区;②按照环境的腐蚀特性如大气中腐蚀污染物、相对湿度等来划分。以往参考的主要是自然环境的腐蚀特征,目前参考的基本是环境腐蚀特征,这样进行防护更加有针对性,相关的标准有《大气环境腐蚀性分类》GB/T15957―1995 和《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T722―2008。
1.2 影响涂装防腐寿命的主要因素
1.2.1 自然环境
桥梁主要处在自然环境中,钢结构在水和空气中氧浸蚀的条件下,会产生电化学反应而生成铁锈。自然环境对腐蚀的影响因素主要取决于污染大气中的硫化物、氮化物、碳化物等腐蚀性有害成分含量、相对湿度、大气温度和结构表面状态等。污染的大气中含有的SO2、NO2、H2F、H2S、以及海洋大气中的CI-等,对金属在大气中的腐蚀影响很大。相对湿度控制在 60% 以下,钢铁的腐蚀速度相对缓慢,因为在相对湿度较低的情况下,不能形成表面水膜。
1.2.2设计因素
对涂装的认识不足 由于钢桥的涂装规范较少,早期设计时一般参照《铁路钢桥保护涂装》TB / T1527―2004 或海港工程的防腐涂装,采用的保护涂装体系不能满足在特殊环境下使用的要求,无法达到长效防腐的目的。随着认识的不断提高,对防腐的要求也越来越高,采用的涂装体系越来越合理。从 2008 年的《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》JT/T722―2008 也可体现出以往采用的防腐体系存在的差距与不足。
2)涂装体系选择不当 若设计所选用的涂装体系不能与桥梁所处的环境相适应,或底、中、面层之间的黏结力、配套性、相容性较差,均会影响到涂装的耐久性。
1.2.3涂料老化
所有材料本身均存在老化特性,涂料也不例外,材料老化可导致钢结构防腐涂层的失效。
1.2.4施工原因
表面处理 表面处理主要有 2 个方面的要求:①除锈等级(清洁度);②粗糙度,均影响漆膜的附着力。对钢结构表面进行处理是涂装防腐施工的第 1道工序,若表面处理不当,如带锈、不洁、存留旧涂层或其他附着物、表面凹凸不平、焊瘤、毛边、孔洞等均会影响到整个涂装质量。统计资料数据表明,表面处理质量对涂层防腐寿命的影响程度占 50% 左右。
施工工艺及条件 涂装施工不当主要体现在以下方面:①没有严格按照涂料要求进行混合和稀释;②现场温度、湿度及风速不符合要求;③喷涂施工方法选择不当;④对凹凸、焊缝、边角部位等未进行预涂;⑤涂装时间间隔过长或过短;⑥涂层没有及时防护和养护等。
3) 施工管理 施工人员素质低,质量控制不严,可能导致表面处理标准低、涂层厚薄不匀、涂膜厚度不合要求、涂料质量不合格、涂装方法不当、施工工艺不到位等,造成涂膜缺陷。
1.2.5 运营管理原因
《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》中将涂装的保护年限分为普通型和长效型,在涂层体系保护年限内,涂层 95% 以上区域的锈蚀等级不应大于ISO4628 规定的 Ri2 级。因此在涂层的正常使用期内,应对结构表面的防腐涂层进行局部养护或补涂。若不及时对涂层进行局部养护或补涂,就会造成涂层的大面积劣化。
1.3常见涂装病害
这里所说的涂装病害主要是指由于后期出现的漆膜劣化,不包括施工缺陷。涂层劣化后主要表现有粉化、起泡、裂缝、脱落、生锈。
2、上海地区高架钢桥梁维修
2.1桥梁钢结构的腐蚀环境
上海地区受东海海洋腐蚀环境,为亚热带湿热区,空气湿度大、含盐多、气温高、季候风强,海盐粒子吸收空气中的水分后很容易在金属表面形成液膜,引起腐蚀。在季节或昼夜气温变化达到露点时尤为明显。另外尘埃、微生物在金属表面的沉积,会增强环境的腐蚀性。同时高架桥为于市区,工业废气及汽车尾气等污染较严重,所以腐蚀环境比内陆其他桥梁更为恶劣。根据《大气环境腐蚀性分类》GB /T15957―1995、《钢结构防腐涂料系统的防腐蚀保护》ISO 12944-2分类,高架桥应属中等至较强腐蚀类型,按照《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》标准;该桥应属C4 ~C5 腐蚀类型。钢桥漆膜厚度在230um,确保上海高架桥10-15年防腐保证期。
2.2桥梁主要病害
大桥钢箱梁涂装部位目前锈蚀及起皮、脱落、玷污情况普遍而严重,各种病害遍布于各个构件,面积大并且有加速蔓延发展的趋势。锈蚀较重的部位主要是边角处、箱梁两侧、加劲肋及拼接处,箱梁连接处及连接螺栓也有不同程度的锈蚀。
3、钢桥梁维修设计
3.1维修设计的原则
钢梁涂装的维修设计主要涉及桥梁的所处地理位置的腐蚀环境、所期望的涂层使用年限、涂层的维修性能及经济性等。设计时要考虑短期效益兼顾长期效益,以达到合理、经济、耐久的目的。涂装设计重点解决功能需求,以“经济合理、长效耐久、施工可行、符合环保”为原则进行涂装方案设计。根据现状涂层的劣化失效情况,对钢箱梁外表面进行重新涂装,彻底除去旧涂层、重新进行表面处理后,按照完整的涂装体系进行涂装。
3.2钢箱梁维修工艺
3.2.1钢梁桥涂装工艺的选择
按A:完好等级的钢梁,采用中性洗涤剂清洁表面油污,并用压力淡水冲洗。
B“一般”等级涂层,采用拉毛处理,局部锈蚀,锈蚀部位用砂轮片或钢丝打磨ST2-ST3级
C:锈蚀严重的表面,采用全拷铲处理,电动工具打磨ST3级
3.2.2现场维修涂装工艺:
A)对于完好等级的表面可用中性洗涤剂清洗表面油污,并用压力淡水冲洗,彻底清除油污.(不涂装任何面漆)
B)对于表面“一般”等级的钢结构处理方案:
在这种状况下的钢结构上,涂层有轻微变色和失光,稍许部位有剥落和锈蚀,需要进行的适当的表面处理和维修。用动力工具对涂层表面打磨拉毛,除去表面粗粒、涂层粉化、老化等缺陷。对局部有锈蚀的部位使用动力工具打磨至St2--St3级,该打磨部位应超出锈蚀部位5cm左右,且该5cm的范围与原有涂层间的连接处应该是呈斜坡状,逐步从钢铁部位过度到完好的面漆。
C)对于表面“较差”、“很差”等级的钢结构处理及防腐施工方案:
对有锈蚀的部位使用动力工具打磨至St3级,该打磨部位应超出锈蚀部位5cm左右,且该5cm的范围与原有涂层的连接应该是呈斜坡状,逐步从被打磨得钢铁部分过度到完好的面漆表面。表面应无可见的油脂和污垢,没有附着不牢的氧化皮,底材显露部分的表面应具有金属光泽,待涂装的表面应清洁、干燥。
3.3维修方案比选
涂料配套体系:
使用Primastic 改性环氧厚浆漆用手工刷涂的方法进行修补预涂装,如焊缝、边角等部位。待其干燥后同样使用Primastic 改性环氧漆进行底漆的涂装,膜厚为150微米。 等底漆干燥后, 其它没有进行打磨处理的部分也需要同时涂装面漆,则用砂纸将全部需要进行面漆涂装的表面进行拉毛处理,并将表面的灰尘及其它杂质清除干净。
3.3.1 传统方案在防腐性能及表面保光保色上可以达到很好的效果,但其缺点是涂装道数太多,导致施工周期较长,(一般按每道油漆从表干.到实干,重涂需要一天)传统方案体系至少需要5-6天的施工周期,施工成本较高;需要封闭道路时间也长.优化方案涂装体系2道的涂装工艺明显提高施工效率,减少封闭道路的时间。
3.3.2 对于表面“较差”、“很差”等级的钢结构处理及防腐施工方案中,传统方案环氧富锌底漆对表面处理要求较高一般要求喷砂处理至Sa2.5级,而现场的电动打磨ST3级,对环氧富锌底漆存在技术隐患,并不适合现场维修。并且“较差”、“很差”等级的钢结构表面,在底材处理不当情况下,重涂后再次锈蚀的可能性很大. .优化方案涂装体系底漆改性环氧底漆是低表面处理漆,对底材的处理要求只需达到St2-3级。适合现场维修使用,并确保有良好的附着力。保证涂装效果
3.3.3 优化方案涂装体系最大优势在于涂装道数少,一共只需涂装两道漆,施工周期短(2-3天内完成),施工成本低;零下5度的施工条件保证上海地区在几乎任何季节可以施工
3.4技术性能及施工工艺
3.4.1 产品产品技术性能
改性环氧底漆/脂肪族聚氨酯面漆
改性环氧厚浆漆Primastic:可以作为旧涂层的封闭涂层和锈蚀部位的防锈底漆;也可以作为C4环境下非含锌防腐配套的底漆。
聚氨酯面漆Hardtop XP:作为防大气紫外线,具有优异耐候性、耐沾污性、装饰性和保光保色性的面漆。
3.4.2 表面处理及施工工艺
1)表面处理方法
涂装前,要对钢结构表面先进行除油处理。除油根据SSPC SP1进行。最简易的油脂检测方法是在表面洒水的“洒水法”(非标准)。如果没有油脂存在,水滴会在表面很快地扩散开来,如果有油脂存在,则会留存在表面形成水珠状使用粉笔划过表面也可以简便地测试油脂的存在。
真空吸尘器吸尘:真空吸尘器将表面的浮尘和松散的颗粒全部去处。
2)油漆涂装及涂装方法
在进行喷涂之前,检查是否有喷涂不易达到的部位,如有,则需要用刷涂的方法对其进行预先的涂装,以保证所有的钢材表面都涂到油漆,且漆膜厚度大体一致。只有在小面积施工预涂装的时候,可以采取刷涂或辊涂的涂装方法。如果不得以采用刷涂或辊涂时,漆膜厚度往往达不到配套设计所要求的涂装膜厚。在一次涂装不能达到规定的干膜厚度的时候,可以,也必须采用多道施工的方法,最终达到规定漆膜厚度要求,但必须注意涂装间隔时间,以免引起其它的漆膜缺陷.
结束语
关键字:箱涵桥;施工; 浅埋暗挖
Abstract: According to highway management departments , the traffic cannot be interrupted, the road cannot destroy requirement.Doing comparison of Construction scheme of underground frame bridge construction Is the first priority of box culverts bridge construction. Depending on box bridge culvert example in crossing of Zheng Zhou culture north road and Lian Huo highway ,This paper introduced scheme comparison and construction method of the underground frame bridge.
Key word: box culvert bridgeconstructionshallow buried underground excavation
中图分类号: S773.4文献标识码:A 文章编号:
1.方案简介
郑州市文化北路与连霍高速公路相交处,填土高度达8~10米,综合考虑经济、技术因素,本次设计中不进行高架桥方案比选,只进行下穿式框架桥方案比选。
下穿式框架桥方案施工方法很多,借鉴隧道施工中的明挖法、盖挖法以及地下连续墙法,施工质量有保证,能节省部分建设投资,但这些施工方法将造成连霍高速公路交通中断(或部分中断)以及破坏路面,会造成较大的经济损失。同时,应高速公路管理部门要求:a.交通不能中断;b.路面不能破坏。而采用顶推法施工,虽然能够保证交通不中断、路面不破坏,但由于结构跨度较大造成施工中纠偏困难、材料消耗较大更重要的是由于本结构跨度较大,顶进时箱璧与土体摩阻力较大(达6700T左右),以现有的施工技术难以实现。因此,在保证连霍高速公路正常运营的同时,采用浅埋暗挖法进行施工,将具有明显的技术优势。在施工过程中,由于洞顶填土较溥,无法形成自然的“平衡拱”,为了提高施工质量、加快施工进度、保证施工的安全度,拟采用在施工中进行多点临时支撑(其具体支护方法见结构设计)。而在采用浅埋暗挖法施工的前提下,两孔框架桥比四孔框架桥少开挖土方数量、降低桥内装饰费用、减轻养护工作,同时成桥后不会因交通分流而给车辆和行人造成不便。
经过对浅埋暗挖法两孔施工、浅埋暗挖法四孔施工、顶推法施工进行反复论证、比选,通过多次计算,现将其详细施工方法以及各自的优缺点分述如下:
2.方案Ⅰ:两孔18m钢筋混凝土框架桥,浅埋暗挖法施工
2.1框架桥断面布置:为符合郑州市文化北路的路线总体规划、满足桥内净空要求、考虑到以后桥内通过电车的需要,拟修建两孔净宽18m,净高6m的框架桥,单孔桥长35.5m,其中车道布置为:机动车道宽:12m、非机动车道宽:4m、人行道宽:2m,上下行框架桥间净距为9.6m(其详细布置见:立交桥总体布置图方案一)。这种布置方式保证了行车道宽度和路线线形不变、框架桥内视野开阔、减小照明等装饰费用。桥内纵坡按总体设计中路线纵坡设计。桥内横坡按1%设计。桥内路面铺装采用沥青混凝土,厚度与道路设计标准一致,路面下用C35混凝土做垫层调整横坡。
2.2方案评价:①优点:a施工技术成熟,没有特别难以掌握的关键技术;b、施工无需大型专用设备,准备时间短;c在大管棚的掩护下开挖,施工相对安全;d、相对顶进法工程造价低;e施工期间不影响高速公路正常通行,框架桥施工标高易控制,车道布置与道路一致,协调美观大方;f桥梁中间无伸缩缝,整体性、防水性好。②缺点:a框架桥顶板混凝土质量控制困难;b临时支撑耗费大量材料和人力,开挖、支撑步骤繁杂,周期长;c大管棚的施工质量直接影响到开挖、支撑的施工,会产生超挖、欠挖量。
3.方案Ⅱ:四孔钢筋混凝土框架桥,浅埋暗挖法施工
3.1框架桥断面布置:根据郑州市文化北路的总体规划要求、为满足桥内净空要求、考虑到以后桥内通过电车的需要,本方案保持行车总宽度不变,四孔钢筋混凝土框架桥的孔径分别为6m+12m+12m+6m,两侧6m宽框架桥做慢车道和人行道,其中慢车道宽4m,人行道宽2m,单行框架桥长36米,上下行框架桥的净距为9.8m。桥内纵坡按总体设计中路线纵坡设计。桥内横坡按1%设计。桥内路面铺装采用沥青混凝土,厚度与道路设计标准一致,路面下用C35混凝土做垫层调整横坡 。
3.2方案评价:①优点:a施工技术成熟,没有特别难以掌握的关键技术;b施工无需大型专用设备,准备时间更短;c跨度小,断面薄,工程量小,施工容易。d在使用阶段,由于结构跨度较小且为双箱超静定结构,受力较好.②缺点:a缺点是与道路断面不一致,慢车道不顺直,边孔不开阔;b其它不足同方案Ⅰ。
根据以上施工方法和材料用量的不同,结合目前市场上的材料供应和施工技术水平,并参照各种施工方案的投资估算对比表,综合分析,推荐第Ⅰ方案
4.挡墙设计:入口处挡墙采用重力式挡墙。重力式挡墙是以挡土墙自身的重力来维持土压力作用下的稳定,它是我国目前常用的一种挡墙。重力式挡墙砌石或混凝土建成,本工程采用混凝土修建.这种挡墙的优点是就地取材,施工方便,经济效果好.所以重力式挡墙在我国铁路、公路、水利、港口、矿山工程中广泛应用。由于重力式挡墙靠自重维持平衡稳定,因此体积重量都大,在软弱地基上修建受承载力的限制.本工程中,由于地基承载力不是很大,所以在地面以下采用刚性基础.基础上采用片石铺砌,然后浇注混凝土的施工方法.这样既满足了基底承载力的要求,又达到了安全适用的原则。重力式挡墙可以根据墙背的坡度分为仰斜垂直、和俯斜三种类型.
a.按土压力理论,仰斜墙背的主动土压力最小,而俯斜墙背的主动土压力最大,垂直墙背位于两者之间。b.如党墙修建时需要开挖,因仰斜墙背可与开挖的临时边坡结合,而俯斜墙背需要回填土,因此,对于支挡挖方工程的边坡,以仰斜墙背为好.反之,如果是填方工程,则宜用俯斜墙背后垂直墙被,以便填土容易夯实.在个别情况下,采用仰斜也是可行的但要注意墙背回填土的质量。c.当墙前原有地形比较平坦.用仰斜墙比较合理,若原有地形比较陡,采用仰斜会使墙身增高许多,此时采用垂直墙或俯斜墙比较合理。
综上特点,结合本例特征,采用较为合理的垂直式挡墙。
5.箱涵顶部土体加固
对于洞口上部的土体,在顶推过程中,会产生土体的扰动,这样会损害路基的稳定性。为了保证安全降低沉降量,对上部地基采取加固。由于是局部加固,并且要求加固后有明显的加固效果,采用注浆法加固。
注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置后,以高压设备是浆液或水成为20Mpa的高压流冲击破坏土体同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升,将浆液与土体颗粒强制搅拌混合,浆液凝固后在土体中形成一个固结体,以达到加固土体的要求。此工程中采用单管法施工,因为加固的面积不是很大,这样便于施工。并且可以降低施工费用。水平喷射,加固后土体的质量明显增加。能保证施工的安全。是一种十分先进的施工方法。加固后对以后的交通运营有很大的益处所以对上部土体采用注浆加固。
结语:随着城市公路建设的发展,公路交叉交汇的情况越来越多,下穿式框架桥的应用将会成为改善交通状况的有效措施。这种兼有桥梁和隧道特点的设计其成败的关键在于施工方法的选择,所以箱涵桥的设计不仅仅是一种理论和力学数据上的验算,而是要重视施工方法的选择和方案论证。
参考文献:
[1]铁一院.工程地质试验手册,[M] 北京:中国铁道出版社,1995
[2]JTJ042-92.公路隧道施工技术规范,[S] 北京:人民交通出版社,1995
[3]李海光.新型支挡结构设计与工程实例,[M] 北京:人民交通出版社,2004