主桥承台施工方案(拆平台、模板部分).docx
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1、新建贵阳至广州铁路工程13标段 思贤窖特大桥主墩承台分部工程施工方案4.5钢栈桥及钢平台拆除4.5.1 钢栈桥及钢平台结构概况架空栈桥宽6m,起于外防洪大堤,止于主墩(353#、354#)附近。栈桥位于桥梁线路的左方,在主墩(353#、354#)位置处设钻孔平台。60#主墩接岸栈桥长度为108m,钢管桩每跨间距12m,共9跨;61#主墩接岸栈桥长度为54m,钢管桩每跨间距12m,共5跨。栈桥均各设置一条39m长垂直于接岸栈桥的工作平台,平台钢管桩间距均为12m。栈桥两侧设栏杆,上部结构采用型钢结构,面板采用20a满铺,分配梁采用I25a,每根长度6m;主纵梁选用加强型“321”型贝雷架,下横梁
2、采用I56a型工字钢,每根长6m,平台墩采用钢管桩基排架,每榀排架下设2根内径700mm(10)钢管桩。栈桥及平台的断面结构自下而上依次为700mm(10)钢管桩,单排中心间距4.3m;I56a型工字钢下横梁,长为6m,I56a型工字钢摆放贝雷片的位置设加劲板,加劲板用1钢板加工,焊接满足相关规范要求,I56a型工字钢和钢管桩采用固结连接。纵梁选用“321”军用贝雷梁2排双拼,贝雷片中心间距4.2m;两排贝雷片之间用14槽钢(每根长度4m左右)做剪刀撑连接,间距为3m一组;I25a型工字钢横向分配梁,中心布置间距0.8m,长度为6m;20a型槽钢纵向分配梁(面板),布置间距25cm,边缘槽钢离
3、I25a型工字钢5用于布置栏杆。4.5.2上部结构拆除整个栈桥的拆除工作按照安装时的反向操作进行,即从上至下、 先靠水侧后岸侧、先水上后水下的作业方式进行施工作业。a、拆除用的机械:70t履带吊2辆、90kw振动锤2个。b、面层槽钢经过分离后由人工搬运至岸上堆放,I25a型工字钢横向分配梁则在解除连接之后由吊机装车运至岸上堆放场地堆放,贝雷片在解除与I56a型工字钢下横梁的连接后,按每跨12m整垮吊起拆除,运送至岸上堆放场地后分片拆除贝雷片。c、在拆除一跨贝雷片后,解除I56a型工字钢下横梁与钢管桩的连接,吊走下横梁后,即可拔除钢管桩。水上钢管桩尽可能拔除,不拔除将威胁航道的航行安全。如果拔除
4、不了,将采用水下切割的方法将床面下1m范围以上部份切除。4.5.3 钢管桩拔除计算拔桩力S(KN):根据钻孔平台施工的实际情况,施工中取钢管桩的最长入土深度为14m(不计淤泥层厚度),进入的土层为淤泥质粉质粘土和粉质粘土层,取土层极限摩擦力为15kPa,单根桩最长为26m,桩外径720mm,理论重量为175.134kg/m;由此可根据公式:P=UL+G(P静摩擦力KN;U钢管桩周长 m;L有效桩长m;对应土层与桩壁的极限摩擦力KPa;G钢管桩重量) P=3.14*0.72*14*15+26*0.175134*10=520.3kn则所需静拔桩力 SP=520.3KN;现场拔除钢管桩时,70t履带
5、吊机在未拆除的栈桥或平台前端吊住90kw振动锤,振动锤的液压钳夹紧钢管桩上口,拔钢管桩时开动振动锤振动钢管桩将与其接触的土层液化以减少钢管桩与土层的摩擦力,同时履带吊机起勾带力提起钢管桩,在吊机起拔的过程中要控制起拔速度,避免钢管桩突然上弹。拔起整根钢管桩后,将钢管桩用履带吊机吊放至岸上场地堆放。拆除钢管桩流程示意图如下:利用履带起重机整跨拆除贝雷梁利用履带起重机提升振动锤拔出钢管桩4.5.4 钢栈桥及平台拆除顺序钢栈桥拆除按拆除原因可分为3类:一是妨碍钢板桩施打的拆除,二是妨碍承台施工的拆除,三是完工后全体拆除。不同拆除原因的部分拆除的时间及顺序也不相同,但是采用方法均按以上2节介绍拆除,下
6、面分别介绍60#墩、61#墩钢栈桥及平台拆除的部位及顺序。4.5.4.1 60#墩钢栈桥的拆除60#墩钢围堰位置示意图由上图可以看出,四边形abcd、efgh分别为内、外围钢板桩位置框线,影响到钢板桩围堰施工的为钢栈桥1靠承台侧的面板、钢栈桥2的ijkl四根钢管桩及其上部的贝雷片面板,图中实心点代表的钢管桩可以作为钢板桩施打时的导向桩辅助钢板桩施打。当ef边钢板桩施打时,将栈桥面板下的I25a分配梁向内切除30cm,保证悬出钢管桩5cm距离,并能保证钢板桩施打空间,由于钢板桩施打时振动锤高度在栈桥面板以上,面板以下钢板桩施打通过接长钢板桩的方法施工,则只需保证钢板桩下沉时无阻碍即可。当bc边钢
7、板桩和fg边钢板桩施打时,分别从面板向下按照以上介绍的拆除方法拆除至下横梁(包括下横梁拆除),并且在施工fg边钢板桩之前,要拔除i、j、k、l这4根钢管桩。拆除区域见下图所示实心及阴影部分:60#墩钢栈桥拆除区域示意图当钢板桩全部施工完以后,对上图实心点表示的钢管桩范围内的钢平台进行拆除,同时拔出钢管桩。钢栈桥1、2未拆除部分留作今后施工通道用,暂不进行拆除,直到工程完工时全体拆除。4.5.4.2 61#墩钢栈桥的拆除61#墩钢围堰位置示意图由上图可以看出,四边形abcd、efgh分别为内、外围钢板桩位置框线,影响到钢板桩围堰施工的为钢栈桥1靠承台侧的面板、钢栈桥2的ijkl四根钢管桩上部的贝
8、雷片面板,图中实心点代表的钢管桩可以作为钢板桩施打时的导向桩辅助钢板桩施打。当gh边钢板桩施打时,将栈桥面板下的I25a分配梁向内切除30cm,保证悬出钢管桩5cm距离,并能保证钢板桩施打空间,由于钢板桩施打时振动锤高度在栈桥面板以上,面板以下钢板桩施打通过接长钢板桩的方法施工,则只需保证钢板桩下沉时无阻碍即可。当bc边钢板桩施打时,分别从面板向下按照以上介绍的拆除方法拆除至下横梁(包括下横梁拆除)。拆除区域见下图所示实心及阴影部分:61#墩钢栈桥拆除区域示意图当钢板桩全部施工完以后,对上图实心点表示的钢管桩范围内的钢平台进行拆除,同时拔出钢管桩。钢栈桥1、2未拆除部分留作今后施工通道用,暂不
9、进行拆除,直到工程完工时全体拆除。4.9.2模板4.9.2.1 模板侧压力计算对模板产生侧压力的荷载主要有三种:(1)振动器产生的水平荷载:4.0 kN/m2;串筒倾倒混凝土产生的水平冲击荷载:2.0kN/m2。(2)新浇混凝土对模板的侧压力;计算参数取定:砼的重力密度:25kN/m3;砼浇筑时温度:25;承台混凝土共3543m,若按80m/小时的浇筑速度计算,包括浇筑过程中可允许的间歇时间,控制在46小时内浇筑完毕,则砼浇筑高度:0.13m/h;掺外加剂。钢材取Q235钢,重力密度:78.5kN/m3;容许应力为145MPa,不考虑提高系数;弹性模量为206GPa。根据以下两个公式计算取小值
10、求得新浇混凝土对模板的侧压力, 公式一: 公式二: 式中: 新浇筑的混凝土对模板的侧压力(kN/m2); 混凝土的重度取25kN/m3; 新浇混凝土的初凝时间10h;混凝土外加剂影响修正系数,取1.2;混凝土的坍落度影响系数取1.3;混凝土的浇筑高度0.13m/h;混凝土浇筑的最大高度6m。即kN/m2=25kN/m36m=150kN/m2两结果中选最小值,则新浇混凝土对模板的侧压力为30.94kN/,浇筑混凝土时的振捣产生的水平荷载取4 KN/m2,串筒倾倒混凝土产生的水平荷载为2.0KN/,所以浇筑混凝土过程中对模板的水平荷载最大值为30.94*1.2+4*1.4+2*1.4=45.53K
11、N/。4.9.2.2 模板设计主墩承台尺寸为35m17m6m,承台的四个角为半径1.15m的圆形倒角。承台模板拟采用桁架式模板,在承台钢筋绑扎前对钢围堰封底混凝土面用砂浆做找平垫层,经测量后在垫层上放出承台尺寸轮廓线,将事先在岸上加工完成的模板钢桁架分节吊入围堰内就位安装,经检验尺寸符合要求后,将组合钢模板拼装固定在桁架上,形成模板的面板。承台模板总体上分为两大部分设计:一是由2块13.5m6m和2块31.5m6m的模板组成承台的直线边,二是由4块圆弧半径1.15m、高6m的圆倒角模板组成。根据模板结构的布置可以看出,模板承受水平荷载下,最不利点出现在直边模板上,故模板受力验算时,以直边模板为
12、例概括。承台模板桁架平面示意图如下:承台模板桁架平面图(mm)4.9.2.3 面板设计面板采用组合定型钢模板,直边模板的面板使用1500mm300mm55mm的组合模板,理论重量为17.2kg/块;倒角圆弧处用600mm100mm55mm的组合模板,理论重量为2.3kg/块。直边面板重量:(31.5*6*2+13.5*6*2)/(1.5*0.3)*17.2=20640kg=20.64t圆弧段模板重量:0.6*2*6/(1.5*0.3)*17.2+0.25*3.14*2*1.15*6/(0.1*0.6)*2.3*4=2761.86kg=2.762t面板合计重量:20.64+2.762=23.4t
13、3.9.2.4 内楞设计竖向内楞用单榀8热轧普槽钢,中心间距500mm;横向内楞用双榀8热轧普槽钢,中心间距750mm,内楞示意图如下:模板内楞示意图(mm)重量计算:(1)竖内楞:(31.5/0.5+1+13.5/0.5+1)*2*6+7*4*6*8.04kg/m=10226.88kg(2)横内楞:9*2*(31.5*2+13.5*2+3.006*4)*8.04kg/m=14764.91kg=14.765t内楞重量总计:10.227+14.765=24.992t4.9.2.5 桁架设计桁架杆件采用角钢,内外桁均采用单榀8热轧普槽钢,桁架杆件连接点用做连接钢板,沿模板竖向6m高度布置7层桁架,
14、每层桁架间距1000mm,单层桁架示意图如下:圆弧倒角桁架示意图(mm)单层桁架重量:(1)角钢:0.816*18*2+0.816*42*2+(19+43)*0.322*2+(0.681+0.875+0.659+0.322*2)*2+0.932*4*3.908kg/m=642.67kg=0.643t(2)8槽钢:(13.5*2+31.5*2)*2+(3.006+2.07*2)*4*8.04kg/m=1677kg=1.677t(3)连接钢板: 0.5*(0.062+0.263)*0.1*(42*2+18*2+8*4)*31.4=77.56kg合计:0.643+1.677+0.078=2.398t
15、共7层桁架,总重为7*2.398=16.786t整套模板重量计算23.4+24.992+16.786=65.178t4.9.2.6模板验算(1) 竖内楞计算竖向内楞间距500mm,采用8槽钢,支撑在桁架内桁上面,荷载0.0455N/mm2500mm=22.75N/mm8槽钢的截面抵抗矩W=25.3103mm3,惯性矩以四跨连续梁近似计算受力,其最大弯矩1)、强度验算应力为满足要求。2)、挠度验算满足要求。(2) 桁架验算桁架受力分析简图每层桁架上下间距,支承在可调螺杆上,由于承台模板组成的4块模板的桁架结构均相同,故只验算13.5m6m一块模板的桁架即可代表,其所受竖肋集中荷载为桁架节点荷载,
16、受力分析得出桁架杆件最大受力为受压力。桁架杆件采用角钢,惯性矩,回转半径,截面积,即查表得到,即验算压杆:满足要求。(3)支撑螺杆的验算对应模板桁架位置处横向焊接一条8槽钢,可调顶撑螺杆垂直支撑在横檩槽钢与桁架节点处之间,间距1500mm,螺杆可调范围为400mm600mm,平均支撑间距按500mm计算。顶撑螺杆如下图所示布置:可调支撑杆布置平面示意图(mm)按13.5m模板单层桁架上水平等间距布置9根可调螺杆支撑的情况计算其中最不利螺杆的受力,则螺杆所承受桁架传来的荷载,螺杆受压力,顶撑螺杆由专业厂家生产提供,要求螺杆长时轴心受压承受荷载能力在100KN以上,可调长度范围400mm600mm
17、。4.9.2.7 模板制作及安装(1)模板骨架制作模板桁架及内楞的加工在岸上专用场地施工,模板骨架加工分3大部分:一是圆弧段部分加工,按下图所示加工4大块;二是14.7m*6m直边部分模板2块;三是32.7m*6m的直边部分模板2块。待所有模板的桁架全部加工完成以后,将14.7m的模板从一端按每块3m分割成4块,剩余一块2.7m,并编好序号,将32.7m的模板从一端按每块3m分割成10块,剩余一块2.7m,同样编号序号,分割后,单块模板最重约为1.23吨。圆弧段模板示意图(mm)(2)模板骨架在围堰内的安装在岸上场地加工完成的承台模板骨架在围堰内节段拼装主要步骤为:a.在找平后的围堰内地面上放
18、出相对承台尺寸并预留组合钢模板厚度的55mm的模板轮廓控制线;b.将模板分节吊入围堰内,分别移放就位。模板吊放及移运示意图模板分块吊入围堰内,4块圆弧倒角模板直接由吊机对应承台倒角位置从围堰支撑的空隙内放入,并定位固定,如上图所示,按照在岸上整块的编号顺序,分别移动到相应位置。模板在围堰内水平移动分两种,首先是刚吊入围堰内的模板,水平放倒搁置在4根通长直径120mm的无缝钢管上(见下图),由于单块模板重量轻,最重时仅为1.2吨,故在钢管上滚动的摩擦力非常小,此时用人力推动模板骨架在钢管上移动即可。当模板前端距离围堰内层钢板桩902mm时停止,用2根长902mm的木枋顶住模板前端,起限位作用,防
19、止模板在拉起来的过程中滑动。模板移运示意图模板骨架竖起时,利用在围堰钢板桩上焊接的挂勾钢板挂住2个5吨葫芦,葫芦另一端分别连接模板骨架的两侧边,同时拉动葫芦,慢慢将模板拉起,如下示意图所示,模板骨架竖起示意图模板骨架竖立后,利用焊接在内围堰支撑上的滑动轨道及滑动装置吊住模板滑动到对应位置上安装连接。滑动轨道用2根12普通槽钢背靠背焊接,轴承滚动轮放入槽刚内,详见下图:滑动葫芦起吊装置示意图模板骨架吊移示意图在每节模板骨架拼装的过程中,按螺杆的布置要求将顶撑螺杆支撑在模板桁架与围堰钢板桩上的围楞槽钢上,调节顶撑螺杆以达到微调模板位置的效果后,将顶撑螺杆两头分别与之焊接,使顶撑螺杆既起到顶撑作用又
20、有拉住模板保证模板整体稳定性的作用。整个承台的模板骨架拼装完毕后,经检验,符合承台尺寸要求后,将组合钢模板一块块依次焊接于模板骨架内楞上,组合模板与组合模板之间用U型卡连接牢固,为保证组合模板间的连接,必要时可将组合模板满焊焊接连接,组合模板的缝隙用原子灰填充刮平,达到平整光洁的效果,施工时要特别注意保证模板表面平整度及垂直度。4.9.2.8模板拆除在承台混凝土浇筑完毕后,待承台混凝土强度达到设计值60%之后,用人工对模板桁架进行解体,将解体分割下的型钢分类堆放,以备后用,全部桁架拆解完毕后,解除组合钢模板之间的U型卡连接,分块拆除组合钢模板。4.9.3混凝土施工4.9.3.1承台混凝土要求由
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