某连续刚构大桥承台施工方案

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某连续刚构大桥承台施工方案

大岗山永久大桥为(60.5+110+60.5)m连续刚构桥,主墩为承台桩基础,主墩1#、2#位于大渡河河道中,1#墩桩位处水深约2m,2#墩桩位在距岸边约2m,桩基各为6根群桩基础,承台宽9.2m,长13.8m,高4.5m。1#承台底标高为944.712、2#承台底标高为945.812,目前为枯水季节,水位标高为946.8,1#承台底在水面下2.1m,2#承台底在水面下1m。由于桩基计划在4月底完成,预计承台在5月进行施工,然而根据大渡河历年来的水文资料显示,大渡河在4、5月会有季节性涨水,在6、7月会有洪水,洪水特点是流速急、起落快。根据本工程所处地理位置,水文气象条件、工程特点,必须保证承台在洪期来临之前顺利完工,特制定以下承台施工方案。

根据设计院提供的水文资料以及大渡河的具体情况,在5月份为季节性涨水,即涨水量不大,由于承台围堰将侵占部分河道,若围堰标高过高,反而减小过水断面,根据工程的实际情况,确定防洪水位标高为950.0m。

总体安排:在5月份水位较现有水位有所上升,承台底在水位以下超过3m,由于河床表层为大漂石覆盖层,透水性较好,普通围堰难以闭水,拟采用外侧铅丝笼围堰,内侧钢围堰相结合的施工方法,钢围堰采用单层钢板加肋制作,在岸边拼装好后采用手动葫芦配合桁车安装,安装好后进行砼底砼灌注,最后按常规方法制安钢筋和灌注砼。

DB22/T 2951-2018标准下载在承台施工前需完成以下几项工作:

①由于围堰采用铅丝笼围堰,在筑岛前要制作好铅丝笼;

②承台方量为571m3,为大体积砼,需进行大体积砼配合比设计。

③进行孔桩无损检测,按规范要求需委托有检测资质的单位对桩基进行无损检测。

根据围堰高度计算出筑岛围堰宽度,然后由项目部测量组准确放样,一要确保防洪标高达到要求,二要确保堰顶宽度满足操作要求。围堰宽度如下图(以1#承台为例):

由上图可知:顺桥向即向河边填筑宽度为19.6m(围堰外边至桥墩中心线),横桥向宽度为22m。根据地形条件,1#承台向0#台方向有较大的操作平台,桁吊的方向为顺桥向移动,筑岛可不考虑围堰的拼装问题。2#承台由于地形限制,在承台上游布置钢围堰的拼装平台,因而筑岛时应向上游加宽约15m。

由于大渡河水流较急,且承台底在水面下较深,为防止在灌注封底砼时围堰内的水有流动现象,影响封底砼施工,因而筑岛填料要采用级配较好的砂卵石,避免用太多的大漂石回填,防止由于上下高差造成围堰内水有流动现象。

筑岛完成后,在外侧用铅丝笼围堰,采用Ф6圆钢焊成铁丝笼,笼网孔眼控制在20cm,长度约3.0m,宽度为0.8m,厚度0.5,铅丝笼围堰宽度36m。在铅丝笼安好后,随即将卵石填充笼内。在卵石填塞满后,将铅丝笼口子同样用铅丝封住,然后再进行下一个铅丝笼填石,笼与笼之间必须用铅丝牢牢连结在一起。

①尺寸设计:围堰封底砼以1.2m计,钢围堰也作为承台模型,以及结合防洪要求,确定钢围堰高度高出承台标高0.6m,即高度为6m,长宽较承台尺寸每边大20cm考虑,即宽度为9.6m,长度为14.2m。

由于围堰宽度较承台每侧尺寸仅大20cm,在加工时必须严格按设计尺寸进行施工,要求做到:上、下、左、右钢板对齐;上下竖向加劲肋角钢必须焊牢,形成封闭骨架;钢板的焊接采用搭接焊或贴板焊接,必须双面连续焊,并确保水密和接头强度,在加工好后,围堰必须做油浸试验,以保证闭水性。

为方便封底混凝土浇筑需要,钢围堰拼装时,不拼装平面斜向支撑,利用斜向支撑作为封底混凝土浇筑的操作架,待封底混凝土浇筑完成后再进行斜向支撑连接。

3.5、桁车制作及安装:

一个承台的钢围堰重量为31.2t,由于吊装的距离较大,需用两台50t吊车才能满足要求,但50t吊车租用困难,且约40t重量,不能过河进行2#承台施工,因而拟采用桁车进行吊安,公司现有闲置的桁吊,桁梁长度可达到30m(两个桁吊),吊重为60t,可满足施工要求。桁车设计及布置图如下:

3.6、基坑开挖及钢围堰安装:

在桩基砼达到一定强度后才能进行承台基坑的开挖,由于基础为6根群桩基础,桩基横向净空为3.3m,纵向净空为4.0m,桩头较开挖基底高约2m(封底砼厚1.2m,桩顶较设计高约1m),在基坑开挖时一定要保护桩头钢筋和砼。由于封底砼高度较小,在开挖过程中仔细测量基底标高中,尽量做到基底平整,并与设计标高相符合且,为了确保封底砼拔球后导管埋深满足要求,使整个砼灌注范围内最大高差在30cm以内。

在基坑开挖好后,将钢围堰通过桁吊平移至承台位置,然后通过手动葫芦下放至设计标高,然后固定钢围堰。在吊安过程中不仅要保证基底的平面位置,还必须保证围堰的垂直度。

3.7、封底砼施工:采用C30砼封底,由于承台宽度相对较小,每次插二根导管可满足要求,即加工二个储料斗,料斗的容积约3m3。利用桁吊的灵活性,可直接将储料斗吊于桁吊上,围堰上仅搭设简单的且可移动的操作平台,操作平台利用钢围堰的槽钢即可。待上一个位置灌注了约80cm厚度砼后,缓慢移动导管,让桩基周围充填满封底砼,在即将完成一处砼灌前,取下漏斗,移至下一位置处安装。在施工中应严格控制砼顶面标高。平面布置如下图:

3.8、基底处理:待砼达到一定强度后,方可进行抽水,抽过程中观测封底砼渗水情况,若渗水严重需进行二次封底,若渗水量小可直接利用抽排,抽干后立即进行基底和桩头的处理,基底和桩头清至设计标高方可。

3.9、钢筋制安:在承台施工前,将钢筋制作好,基底清理好后,立即进行钢筋安装,一个承台钢筋重约55t,以Ф28钢筋为主,接头采用直螺纹形式。钢筋拟在承台基坑内现场从下到上进行绑轧,绑扎承台钢筋时,需用钢管搭设加劲骨架支撑,并注意预埋墩身钢筋和地角螺栓。

承台底钢筋保护层较厚,为19cm,在底部需采用钢筋焊接的三角形铁凳支垫,间距400mm,呈梅花形焊于承台底部钢筋定位,四周亦要采用定位钢筋定位。

由于承台为大体积砼,需预埋冷却管分布见3.11.3。

由于墩身和上部结构施工需要,需要安装5012塔吊一座,由于塔吊基础有勘入岩石和附着要求,需要将塔吊基础设置在承台上,并将塔吊安装在承台的下游以减少水的冲击力,在承台施工时,在承台下游侧,割掉下游部分钢围堰,接长承台1#钢筋,制作混凝土牛腿,如下图所示:

3.11.1、配合比设计:本承台浇注砼量为570立方米,属于大体积砼施工,施工中控制水泥用量,降低砼入模温度,控制内外温差等,防裂措施是保证其质量的关键,具体实施如下:

①本桥采用普通P.O42.5R的峨嵋水泥,严格控制水泥用量,以减少水化热,降低砼的温度;

②掺加FDN高效减水剂,以减少用水量和水泥用量,从而减少水化热;

③用粒径较大的颗粒形状好和级配好的碎石,以减少用砂量,从而减少水化热;

3.10.2、降低砼浇注入模温度

①注意气温变化情况,临时选择在较低温度时段内浇注砼;

本承台分9层(块)浇筑,每一层浇筑厚度为0.60,(注意避免分层分块断面的突然变化),目的是利用层面散热,以降低砼温度。在浇筑砼时应严格按照本方案相关精神执行。在灌注下层砼时采用串筒,以防止砼离析。

采用泵送,利用现有拌和场及相关设备,在灌注时分层浇筑,按0.60m一层(82m3),从一侧往另一侧灌了一层后,又回过头去从开始侧向另一侧灌第二层,每一循环间隔时间控制在6小时内(初凝之前),则每小时需要浇筑13.6m3,现工地上两台1000型搅和机可满足供料要求。

3.11.3、降温设施

由于承台属于大体积混凝土,混凝土内外温差直接影响到混凝土的质量,为降低混凝土的内外温差,采用内散外敷的方法,使混凝土的内外温差不大于25℃,内散即用循环冷却水将热量排出,外敷即用冷却水的出水储存高出承台的钢围堰内,对承台进行养护,冷却水管采用φ40黑铁管,共布置三层,每层设置一个进水口和出水口,具体布置如下图所示:

施工过程中应注意以下问题:

砼浇筑前需对冷却管进行水压试验检查水管系统,保证冷却管的畅通和不漏水;

④停止通水后,用微膨胀水泥浆向管道里压浆;

⑤水管的表面连结件拆除到砼内10cm深度,拆除连结件后的孔洞用较干的微膨胀砼封闭;

⑥冷却管网结束通水后立即灌C30水泥浆封孔,并将伸出承台顶面的管道截除。

⑦用热水养护、砼表面覆盖两层麻袋后再盖非透水性塑料布

承台施工各工序流程及时间安排:

1、根据工期的安排,承台施工期在5月份,此时季节涨水已来临,预计最大水位较现在上涨1.7m,即水面标高为948.5,考虑封底砼1.2m厚,则钢围堰需下放至水下4.7m。存在一定施工难度,预计承台施工工期约需20天左右。

具体施工流程及时间安排见下图:

五、质量、安全、文明注意事项

1.1、钢围堰在加工时,按设计图进行施工,焊缝密实、连结牢固。

1.2、桩头砼和封底砼严格清至设计标高位置。

1.3、第一层灌注完后,灌第二层时,振捣时应将捣固棒插入下层砼内振捣,以确保两层合一;

1.4、灌注砼时严格按配合比计量;

1.5、水管系统安好后对钢管和接头逐个检查,并做压水试验;并配专人24小时抽送循环冷却水。

1.6、必须按要求分层浇筑,第二层开始浇筑必须在第一层砼初凝前开始。

1.7、注意按要求准确预埋墩柱钢筋、劲性骨架、塔吊地脚螺栓。

2.1、进入施工现场必须戴好安全帽;

2.2、钢围高为5m,在加工时注意安全。

2.3、桁吊高度约10m,在吊重运行时,两桁车行动一致,听从指挥。

2.4、管道压浆时应注意保护眼睛。

2.5、在施工期,及时了解天气预报,与业主、监理部加强信息联络,及时掌握上游水文变化情况,合理规划作业区间工程施工。

2.6、在施工期前准备麻袋10000条,若在洪水标高超过了950,立即用沙袋围堰加粘土芯墙,提高围堰的防洪能力。

3.1、材料应分类堆码整齐,并做好标识牌;

3.2、管理人员上工地必须配戴好胸牌。

钢围堰长14.2m,宽9.6m,计算高度4.8m(除去封底混凝土高度1.2m),设计水深3.5m,构造如图所示:

(1)、横肋跨距为2.5m,计算最下方肋的内力:

为偏于安全,将其简化为简支梁,受力如下图所示:

作用在此加劲肋上的水压范围为0.4m,均布水压力为:

q=ρg(h1+h2)/2×0.4

=103×10×(3.5+3.1)/2×0.4=13200N=13.2kN/m

跨中弯矩Mmax=qL2/8=13.2×2.52/8=10.3kN·m

由表查得I10工字钢截面模量w=49cm3

σmax=Mmax/w=10.3×103/(49×10-6)

=210.2×106pa=210.2Mpa<215Mpa符合要求

(2)计算竖向加劲肋,竖向加劲肋采用I28a工字钢,w=508.2cm3

竖向加劲肋外力由水平加劲肋施加,为简化计算,直接计算在竖向肋两边1.25m范围内的水压力计算图示如图所示:

=103×10×3.5×2.5

=87500N·m=87.5kN·m

水压中心位置作用在距离封底混凝土1/3位置处,总压力为:

Q=1/2qL=1/2(pgh)L

=0.5×87.5×3.5=153KN

反力RA=0.5×(3.5/3)×87.5×3.5/5

反力RB=153-RA=117.3KN

求竖向加劲肋的最大弯矩,建立如图所示坐标系:

Mx=RA×(x+1.3)-∫0X(X-x)×q×x/3.5dx

=RA×(x+1.3)-qx3/(6×3.5)

所以,弯矩在图示原点以下1.69取得最大值;

将x=1.69代入Mx得到:

Mmax=93.7KN·m

σmax=Mmax/w=93.7×103/(508.2×10-6)

=184.3×106pa=184.3Mpa<215Mpa符合要求

(3)、计算平面工字钢

由于钢围堰平面超静定次数较多,变形协调关系复杂,故用Sap2000建立力学模型进行计算:

(1)、约束设定:在每个竖肋位置处,由于只有竖向位置受到约束,故设置为滑动支座,在钢围堰的四只角上,如果全部设置为固定支座,则与实际受力形式不向同,需要加设4根支撑,然后在支撑底部设置为固定支座,支撑采用小刚度的120mm角钢,对计算结果无太大影响。

(2)、载荷设定:在每个竖肋的位置,设置竖肋的A点支座反力RA=35.7KN,与水压方向相同,在钢围堰四支角上,取17.85KN作用力,自重系数为1.0。

(3)、节点约束:所有节点设置为刚结。

(4)、截面形式:沿钢围堰各边为I22a工字钢,对撑为20mm双槽钢组合为方钢,具体如下图所示:

1)、模型单元及节点编号

2)、载荷及截面形式

在I16截面中,9号杆件的受力为最大Mmax=22.8KN.M,Nmax=71.4KN

σmax=Mmax/w+Nmax/A

=22.8×103/(140.9×10-6)+71.4×103/(20.1×10-4)

=197.3×106pa=197.3Mpa<215符合要求

在方刚截面中,23号杆Mmax=5.76KN.M,Nmax=32.75KN

33号杆Mmax=3.92KN.M,Nmax=51.26KN

截面性质:IZ=1780.4×2=3560.6cm4wz=178.0×2=356cm3A=28.83×2=57.66cm2i=√(I/A)=7.86cm

33号杆λ=664.8/7.86=84.58查得φ=0.61

23号杆λ=960/7.86=122.14查得φ=0.41

某锅炉安装工程施工方案σmax=Mmax/w+Nmax/A

=5.76×103/(356×10-6)+32.75×103/(57.66×10-4)

=22×106pa=22Mpa<215×0.41=88.15Mpa

σmax=Mmax/w+Nmax/A

=3.92×103/(356×10-6)+51.26×103/(57.66×10-4)

TCCES 2-2017:市域快速轨道交通设计规范.pdf=19.9×106pa=19.9Mpa<215×0.61=131.15Mpa

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