桥梁钢梁安装及顶推施工方案

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桥梁钢梁安装及顶推施工方案

中交一航局第二工程有限公司

工程名称:牙买加RioGrandeBridge钢梁安装方案

编制人:王志杰、孙宏博主管:张祚森

编制单位:中交一航局二公司编制日期:2011年9月30日

智能化弱电集成施工组织设计方案2.工程概况及主要工程量 1

3.2总体施工计划 2

3.3人员及机械设备安排 2

4.1施工工艺流程 3

4.2拼装场地填筑 3

4.3临时支墩、轨道梁施工 3

4.4支座、滑道、限位装置安装 6

5.1钢梁拼装施工工艺流程图 7

5.3安装临时螺栓 8

5.4安装高强螺栓 8

5.5高强螺栓的紧固 9

6.1顶推设备选型 11

6.3顶推施工工艺流程图 13

6.5每一节段钢梁长度表 16

7.质量保证措施 17

8.安全保证措施 20

9.文明施工和环保措施 22

1.1《牙买加RioGrande大桥工程设计图纸》

1.3《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004)

1.4《公路工程国内招标文件范本》

1.5《最新钢结构设计手册》

1.6《简明施工计算手册》

1.7本企业颁发的ISO9002企业质量标准文件及标准化现场施工管理的有关细则

1.8本企业颁发的施工技术及工程质量监督管理有关标准

1.9我单位多年来在高速公路桥涵方面取得的施工经验和工法研究成果,以及技术储备、设备能力和施工队伍的整体实力

2.工程概况及主要工程量

RioGrane大桥工程位于位于牙买加H2K北环海线上,路线全长570m,主线起点里程为K0+000,终点里程为K0+690.399,主线全长690.399m,其中K0+340.217~K0+550.075为横跨RioGrand河的桥梁一座,桥梁长度为210m,本桥全桥线形均为直线,桥面宽度12.5m,桥跨布置为44.977+60.496+60.496+44.497m,桥梁为斜交,墩台轴线与路线中线为斜交53°夹角。上部结构为4片工字型钢梁,钢梁高度外侧两组工字梁为2.5m,内侧两组工字梁为2.55m,工字钢梁间均设有横向连接且在墩台处设置了横向联系梁;下部结构桥台为扶壁式桥台、桥墩为薄壁式桥墩;基础均为扩大式承台及直径1.5m桩基的复合型基础。

本桥钢梁主体及连接件已经加工完成,我部只需进行钢梁的组装及安装工作,主梁总重912t、连接螺栓规格为M27、M24,单个螺栓重量按照长度15cm计算约为0.75kg,合计所有螺栓重量为12t,因此钢梁总重量为924t,最大跨度为60m,最大跨重为261t。

钢梁顶推及安装是多道工序组成的系统工程,施工周期相对较长,根据现场情况本项目钢梁顶推只能从西侧往东侧顶进,施工时将西桥台路基作为钢梁的临时拼装场地,并铺设顶推轨道,用液压千斤顶逐节段顶推钢梁就位。考虑到钢梁拼装场地的限制(长度为60m,最佳拼装长度为100m),计划在西桥台及1#墩之间设置临时支墩,作为第四跨(3#墩及东桥台跨)的拼装平台,另外第二跨及第三跨均设置临时支墩,以缩小中间长跨的跨度。临时支墩利用现有便桥的施工平台,在每跨的小里程方向打设一排钢管桩,临时支墩施工完成后,将顶推时钢梁的最大悬臂长度缩小为40m。

根据总体施工进度计划的要求,钢梁顶推准备工作从10月15日开始,至1月20日完成全部钢梁的顶推安装工作。

3.3人员及机械设备安排

负责预埋件、临时墩施工

拼装场地填筑→临时支墩、轨道梁施工→轨道安装→支座、滑道、限位装置安装→第四跨钢梁拼装→第三跨钢梁拼装→导梁安装→滑块安装→尾梁安装、顶推→拆除尾梁、第二跨钢梁组装→尾梁安装、顶推→拆除尾梁、第一跨钢梁组装→顶推就位→拆除导梁及尾梁→拆除滑块及滑道→落梁

计划使用西桥台侧路基作为钢梁的拼装以及顶推场地,场地里程为K0+260至K0+320,长度60m,西桥台台身施工至台帽后,开始进行该段路基的填筑,路基填筑时右侧按照设计边坡及边线施工,左侧路基填筑时按照设计变现宽度超填1.0m,另外边坡坡率由1:1.5调整为为1:1,以便作为钢梁拼装时吊机吊装场地。路基填筑至台帽顶停止填筑,开始进行拼装场地的整平,填筑完成后顶面宽度为23.6m。

4.3临时支墩、轨道梁施工

4.3.1临时支墩施工

临时支墩使用直径480mm壁厚10mm的钢管桩,用履带吊吊振动锤打设,打设完成后,钢管间设置横向连接,桩顶布置工字钢梁。

1)临时支墩承载力验算:

根据图纸地质资料,河床为中粗砂和卵石,覆盖层的桩周摩阻力未有数据,查相关资料,暂按55Kpa考虑。

钢管桩承载力:[R0]=

根据沉桩承载力允许值公式计算得:(取1.3倍安全系数)

[R0]>P=106/3KN*1.3,经计算得li≥7.16m

因此钢管桩施工时,打设深度需满足li≥7.16m。

根据公路桥涵地基与基础设计规范lp=k(l0+2)。(其中当桩一端嵌固一端自由时k值取2),因此钢管桩按照lp=21m计算压杆稳定。

λ=h/i=21/0.1662=126.4≤[λ]([λ]为受压构件长细比容许值,根据最新钢结构设计手册查得[λ]=150)

N=106/3=35.3t=353kn

A=0.014765㎡

M=106t/3*0.08×(8.5+2)=296.8kn*m

经计算得σ=190.2<215Mpa

在施工时为了结构的安全,增加安全系数,临时墩钢管桩与钢便桥平台的钢管桩进行横向连接。

4.3.2拼装场地建设

利用新修路基作为基础,路基西端高程修至4m,路基东端(靠西桥台端)高程修至4.6m,坡度约为1:90,与桥梁纵坡一致,且利于排水。

西桥台后方拼装场地布置图

路基修到指定高程后浇筑10cmC30混凝土垫层(60m*11m),垫层在轨道地梁处预埋J型圆钢;自西端3m处开始设置拼装墩,拼装墩每6m一个,其中每隔12m使用砼墩,其余采用40双肢工字钢制作,(砼墩宽50cm,高约50cm,墩顶高程见表1),临时拼装墩共9对;墩中线浇筑顶推轨道地梁,地梁与拼装墩同时浇筑并连成整体。

轨道为两条56m长QU100钢轨,轨道地梁为50cm宽,高程须参照顶推设备而定,轨道与地梁通过预埋圆钢焊接,圆钢纵向间距为1m。沿轨道梁方向每隔10m设置一处反力墩,反力墩砼与轨道同时浇筑,反力墩尺寸基础深度比轨道梁底超深0.8m,截面尺寸1*1m,反力墩内布置钢筋,以增加抗剪强度。

4.4支座、滑道、限位装置安装

垫石施工时在垫石顶部预留地脚螺栓孔,安装支座时先将预留螺栓孔的PVC管取出,将支座整体吊装就位后,用水平尺检测支座顶部水平后,用GROUT214灌浆料进行灌浆。

滑道分为两种规格,尺寸分别为(长*宽*高)1200*220*100mm、500*220*100mm,其中1200mm规格的滑道布置于桥墩、桥台顶部,500mm规格的滑道布置于临时墩以及拼装墩顶部。

桥梁墩台施工时,在支座垫石两侧设置预留孔,墩台施工完成后,在预留孔内埋置钢板并进行灌浆,在预埋钢板上焊接工字钢作为滑道的支墩,使滑道横跨于支座上方,同时对支座起到保护固定作用。

4.4.3限位装置的安装

为了控制梁体在顶推过程中的中线始终处于设计范围内,横向限位装置是必须设置的。限位装置设在墩顶两侧,每个墩顶固定一对,以控制梁体在顶推过程中的横向位置。另外在顶推过程中,当梁体偏移较大或限位无效时,采取主动纠偏方法,即直接使用机械式千斤顶横卧,对钢梁位置进行调整。

限位装置在国内加工,加工数量为12套,每个墩顶两侧各布置一套,拼装场地后方布置两套,限位装置同样采用在墩台顶预埋钢板的办法。

5.1钢梁拼装施工工艺流程图

5.2.1摩擦面钢板板边、孔边应无毛刺,以保证摩擦面紧贴;接头处有翘曲变形时,必须进行校正,且不能损伤摩擦面。

5.2.2装配前用细钢丝刷除去摩擦面上的浮锈、油污。

5.2.3处理后的摩擦面应保持干燥,避免受潮或雨淋。

5.3.1安装临时螺栓时,用冲子校正孔位,用临时螺栓进行组装,在每个节点上应穿入的临时螺栓和冲钉数,由安装时可能承担的荷载计算确定,并应符合下列规定:

a、不得少于节点螺栓总数的1/3;

b、每个节点临时螺栓不得少于2个;

c、如果采用冲钉,冲钉穿入数量不得多于临时螺栓的30%;

d、不允许采用高强螺栓兼做临时螺栓,以防螺纹损伤,一个安装段完成后,经检查确认合格后,方可安装高强螺栓。

5.4.1钢梁节段构件中心的位置调整完毕后,即可安装高强螺栓。安装时高强螺栓连接副(包括一个螺栓;一个螺母和一个垫圈)应在同一包装箱中配套取用,不得互换。

5.4.2遇有高强螺栓不能自由投入孔内时,不得强行打入,应先用铰刀进行扩孔或修孔后,再穿入,但修孔后,孔径不得大于原孔径2mm.

5.4.3用铰刀扩孔时,要使板束密巾,以防铁屑撞入板缝。铰孔后,要用砂轮机清除孔边毛刺和铁屑。螺栓穿入方向应一致,以便于操作。

5.4.4安装时,先在安装临时螺栓余下的螺孔中投满高强螺栓,并用板手紧固后,再将临时普通螺栓逐一以高强螺栓替换,并用板手拧紧。

5.5.1高强螺栓的紧固,应分二次拧紧,第一次为初拧,初拧紧固到螺栓标准预拉力的60%;第二次紧固为终拧,紧固到标准拉力,偏差不大于±10%。

k=0.11~0.15(k值需要厂家提供,本项目暂按0.11考虑)

因此终拧扭力Tc=0.11*227*25.4=634.2n.m

5.5.2每组拧紧须序:

a、一般接头的紧固顺序:从节点中心部位开始逐步向边缘(两端)施拧;

b、工字梁接头栓群的紧固顺序:按下图顺序;

c、两个接头栓群的紧固顺序:先主要构件接头,后次要构件接头。

5.5.3高强螺栓紧固,宜用电动扳手进行。不能使用电动板手的部位,则用手动定力扭矩扳手控制其扭矩值,进行紧固。大六角头高强螺栓,用扭矩扳手控制其扭矩值。高强螺栓终拧后外露丝扣不得少于2扣。

5.5.4当日安装的高强螺栓,应在当天终拧完毕,以防构件摩擦面、螺纹沾污、生锈或螺栓漏拧。

5.5.5高强螺栓初拧、终拧后,应做出不同标志,以便识别,避免重拧或漏拧。

综合考虑拼装场地、机械资源、施工成本后考虑采用自锁爬行顶推法施工,自锁爬行顶推法施工原理是利用聚四氟乙烯滑块与不锈钢板间摩擦系数极小这一特点,在钢梁与顶推滑道间铺设聚四氟乙烯板,钢梁尾端设置液压顶进系统,顶进系统另一端连在机械夹轨器上,在行进过程中液压油缸、夹轨器均沿轨道行走。顶进过程中机械夹轨器在油缸的作用下自动锁紧钢轨,液压缸的活塞开始顶推钢梁前进,当顶推液压缸活塞行走一个行程的预定位置后,停止顶推,液压油缸开始回油,这时油缸拉动夹轨器松开,使夹轨器自动松开轨道并随液压油缸向前运动。待顶推液压缸活塞完全收回后,液压自锁器再度锁紧在下滑道钢轨上,又开始顶推,这样将梁逐段向前顶推至设计位置。

根据我公司多年从事沉箱顶推出运的技术,以及RioGrande大桥钢梁及墩台的结构特点,选择设备简单,控制系统相对简单的单点顶推方式,即只在桥台梁端设置顶推装置,设备选用两套型号相同的液压系统并联作业。

顶推设备推进能力确定:

根据总顶推力计算公式H=KΣRifi±GI

本项目钢梁顶推只能从西侧往东侧顶进,而从西侧至东侧方向为1:90的上坡,顶推系统需同时克服静摩擦力及钢梁爬坡时自重的影响,才能将钢梁推动,因此顶推系统可提供的顶推力必须满足F>H,H=1.5*72.96+10.1=119.54t,安全系数取值为1.5倍,设备选型时,选用了2台顶推力为70t,最大行程为1.2m的千斤顶及夹紧能力为75t的机械夹轨器。

滑块实际上就是板式橡胶支座,面上贴一层聚四氟乙烯板,喂滑块时聚四氟乙烯板面朝下与滑道接触,一面朝上与梁底接触。当梁体向前行进时,带动滑块一起前进,聚四氟乙烯板便在滑道上滑行,当滑块滑到滑道的尽头时,便从前端掉下来,此时将它拾起来拿到后端重新喂进去,这样滑块不断吐出、喂进,周而复始,梁体便可继续向前滑行。

6.3顶推施工工艺流程图

顶推坐标说明:拼装场地自西向东为0m到60m,一号墩坐标104.5m,东桥台坐标270m,如下图:

第二步:拼装第三节+第四节+第五节+尾梁

第三步:顶推至临时墩3,且导梁悬空10m

第四步:拼装第六节+第七节+第八节+尾梁

第五步:顶推至2#墩,且导梁悬空10m。

第六步:拼装第九节+尾梁

第七步:顶推钢梁至临时墩4,且导梁悬空10m。

第八步:拼装第十节+第十一节+尾梁

第九步:顶推至3#墩,且导梁悬空15m。

第十步:拼装第十二节+第十三节+尾梁

第十一步:顶推钢梁就位。

6.5每一节段钢梁长度表

全桥顶推就位后,先拆除临时墩1、2,然后采用4个100t螺旋千斤顶分跨顶起钢梁,(施力点在横向连系梁底部,见下图)。拆除滑道,进行支座与钢梁的连接作业。

拆除顺序自西桥台开始,用4个千斤顶同步顶起钢梁约5mm,取出滑块,切除滑道并取出,此时梁底距支座约12cm,安装支座顶调节纵坡的楔块(5cm厚),操作千斤顶同时落梁至楔块上;移除千斤顶,固定钢梁。

7.钢梁顶推过程应急问题的处理

7.1钢梁顶推过程中主要可能发生的问题

1)顶推设备损坏造成顶推中止,设备维修可能会导致钢梁处于悬臂状态时间过长。

2)在进行最后一跨顶推时,由于荷载过大,顶推设备运行时间长等影响千斤顶发挥其最大顶力,从而导致顶推困难。

3)顶推过程中导梁端部出现较大偏位。

4)顶推过程钢梁悬臂挠度过大。

5)顶推过程中滑板因摩擦生热而降低或破坏四氟板的力学性能,甚至使其微粒分离,烧结成块。

7.2可能发生问题的应对措施

1)增加两套备用顶推设备,当顶推设备出现意外情况时可以随时进行更换,另外在进行轨道梁施工时,已经考虑按照4条轨道布置,也就是说在2套千斤顶顶力不能满足要求时,可以增加为4套顶推设备同时作业。

2)当顶推过程中出现较大偏位时,使用纠偏千斤顶进行纠偏,首先在相应墩顶位置在四组工字钢梁间横向增加临时支撑,然后使用50t螺旋千斤顶进行纠偏,横向支撑在纠偏时起到传力作用,使四组钢梁同时承受纠偏时的推力。

3)根据港研所计算得结果,钢梁在悬臂长度达到60.5m时,其挠度最大可达60cm,而钢梁悬臂长度为45m时其悬臂挠度最大为16cm,为了减少钢梁悬臂挠度,分别在60m跨处增设了临时支墩,将钢梁悬臂长度减少为40m。

4)滑板因摩擦生热而破坏的问题,通过两种办法解决,一是控制顶推时的顶推速度,顶推时控制顶推速度不要过快,控制在15~20cm/min,二是在购买滑板时数量考虑1.5倍的损耗系数,及时更换出现问题的护板.

本桥的质量目标为:合格率100%。

2.1本桥实行三级质量管理体系,严格按照跟踪检测、复检、抽检三个等级对每个施工环节进行行之有效的全面质量监控。

2.2分部与施工队伍明确责任,进行分工,建立完善的质量体系。

3)质量管理组织机构及质量管理职责

本桥质量确立分部经理全面负责,总工程师技术负责制,实施目标管理,纵向到底,横向到边,权责明确,赏罚分明的管理办法。质量管理落实到人。

3.1分部与施工队共同制定创优规划,分解目标,明确任务,落实责任。

3.2施工队制定工程创优措施和分期实施计划,技术部门找准关键,选定课题,成立QC小组,积极开展活动。

分部经理:全面负责本桥施工工程质量管理工作,贯彻执行国家和本企业质量方针、政策,制定创优规划并负责实施。

总工程师:质量技术负责人,监督执行《技术管理条例》,组织质量技术难题攻关,负责技术培训。

质检工程师:负责隐蔽工程的检查签认,批准重要工序的转换。负责交接班工程质量的检查、交接,申请施工工序的转换。

主办工程师:制定创优规划和措施,编制施工作业指导书,负责作业人员技术培训。组织质量体系运转的评价,负责技术教育和培训。

物资部:负责进场材料的检验、试验。

试验室:负责进场材料的检验、试验,提供合理的施工配合比,负责已完工程的检测与评定。

施工作业员:熟悉施工作业指导书,持证上岗,严格按规范施工。

5)保证工程质量的管理制度和措施

5.1建立健全各项管理制度

严格执行公司制定的以下管理制度:

5.1.2质量挂牌奖惩制

5.1.3开工报告审批制

5.1.4设计文件复核制

5.1.6分阶段技术交底制

5.1.7工程试验检测制

5.1.8隐蔽工程检查签证制

5.1.9混凝土施工开盘制

5.1.10分项工程质量评定制

5.1.11验工质量签证制

5.1.12质量教育检查制

5.1.13事故处理报告制

5.1.14工程质量定期回访制

5.2设立质量监查专职人员,制定质量检查监督制度

分部建立严格的质量检查组织机构,并设专人负责该桥的质量监督和控制,并赋予质量监查专职人员特别处置权,全力支持和充分发挥质检机构和质量监查专职人员的作用。

5.4主动接受项目部、分部质量监督和监理单位监理工程师的监理.

5.6强化施工过程管理,确保工程质量:

5.6.1该桥安排具备专业资格的专业队伍承担施工,对施工管理人员和特殊工种工作人员实施持证上岗制度,保证人员素质满足工程创优需要。

5.6.2根据该桥特点,编制科学的施工组织设计,制订施工作业指导书,有计划的开展技术教育和培训,提高技术人员和施工员掌握新技术、新工艺的能力。做好施工图纸会审工作,把图纸中存在的问题都汇总出来,再会同设计部门和监理研究解决,以避免不必要的质量事故发生。

5.6.3对施工的每道工序必须要有施工技术交底书。对施工草图、钢筋表、铁件加工单等,都必须复核无误后再下发。并注意内业资料的收集整理。(签证、变更、检查记录、各类报表等)。以利于工程竣工后,文整工作的同步结束。

5.6.4在施工全过程中,实行全面质量管理,严格贯彻执行施工质量保证措施扬州莱茵苑小区建筑群体施工组织设计,认真做好施工原始记录和质量评定资料的签认整理,归档工作,完善质量责任追踪档案。

5.6.5严格质量检查制度,各级质量监察人员,要保证三分之一的时间,深入现场做好检查工作。

5.6.6质量检测和质量评定以《验标》为依据,用数据说话。施工现场要针对不同的施工项目,把质量评定标准具体简化为易懂、易记的口诀,用标语牌的形式,树立在施工现场,使每个施工人员熟悉,便于掌握运用。

5.6.7做好分部分项工程评定工作。每道工序要先自检,然后由队质检人员检查验收,才能进行下道工序施工,隐蔽工程要事先通知监理工程师检查签认后再进行施工。

5.6.8在施工中,对每道工序,每个工种,每个操作工人,作到质量工作“三个落实”即:施工前,施工管理人员必须对施工班组进行书面技术交底,每个操作人员,明确操作要点及质量要求;施工过程中施工管理人员必须随时检查指导施工,制订工序流程图,确定关键工序和特殊工序的关键点,进行连续监控,对比分析质量偏差,及时纠正质量问题,把质量隐患消灭在施工过程中;每道工序施工结束后,要及时组织质量检查评比,进行工序交接,上道工序质量不合格,下道工序不得开始,并根据检查结果对施工班组及操作人员进行相应奖罚,强化施工人员的质量意识。

5.6.9提高机械化施工装备水平,降低工人劳动强度,减少手工操作随意性大的影响。

5.6.10技术质量保证措施

加强测量、试验、检测等基础性技术工作。

制定详细的、切实可行的技术管理制度,采用先进的测量、试验检测仪器,保证工程质量。上道工序合格后方可进行下道工序施工园林工程施工组织设计方案带配套图表

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