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水陸李大橋掛藍施工安全風險控制

文檔作者：萬進風文檔來源：武漢市勘測設計研究院江城分院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年11月07日
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doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.03.024
水陸李大橋掛藍施工安全風險控制
萬進風
(武漢市勘測設計研究院江城分院,武漢430050)
摘 要: 懸臂掛藍施工的安全合理性是水陸李大橋順利建成的關鍵。通過對各種可能發(fā)生的諸多不利因素導致
掛籃失穩(wěn)的定量分析,檢驗了掛籃施工方案,加之以有效的施工線型控制及監(jiān)控量測量控制等輔助控制手段,確保了
該橋懸澆掛藍施工方案合理、風險可控、安全可靠。
關鍵詞: 大橋; 掛藍施工; 安全; 風險控制
Safety Risk Control of Hanging Basket Construction in
Building Shuiluli Brige
WAN J in-feng
(Branch of The River Town,Wuhan Survey Design and Research Institute,Wuhan 430050,China)
Abstract: Hanging basket construction is the key point of building bridge.Through quantitative analyzing the various
possible factors which cause imbalance of hanging basket,combined with line control and effectively monitor and
measurement control,this paper ensured the safety of hanging basket construction.
Key words: bridge; hang basket; safety and risk control
收稿日期:2015-04-02. 作者簡介:萬進風(1974-),工程師.E-mail:1486036661@qq.com
水陸李大橋為天門市皂(市)仙(北)二級公路胡市至凈潭西段跨越漢北河的一座大橋,位于天門市盧市
鎮(zhèn)水陸李村。橋跨布置為16×30+65+110+65+9×30 m,橋梁全長997 m,寬度12 m。橋梁上跨漢北河
以及兩岸大堤,墩臺徑向布置,采用30 m 小箱梁跨越漢北河左岸河堤,采用65+110+65 m 連續(xù)箱梁上跨
漢北河主通航河道及漢北河右岸堤防。主橋箱梁為全預應力砼結(jié)構(gòu);引橋小箱梁為A 類預應砼結(jié)構(gòu)。引橋
下構(gòu)為圓柱墩配樁基礎,主橋為矩形墩配承臺樁基礎;橋臺為肋板臺配樁基礎。大橋平面線形為直線,路拱
橫坡為雙向2%,縱斷面位于R =10 000 m 的凸形豎曲線上,大橋兩側(cè)路線縱坡分別為1%、2.95%。
1 橋梁主跨結(jié)構(gòu)
水陸李大橋主跨結(jié)構(gòu)采用65+110+65 m 三跨一聯(lián)的預應力砼箱形截面梁,邊主跨比為0.581。箱梁
支點梁高6.7 m,為最大跨徑的1/16.42。主跨箱梁跨中梁高2.9 m,為最大跨徑的1/37.93,梁高按二次方
拋物線變化。上部箱梁為單箱單室截面,頂寬12 m,底寬6.5 m,懸臂寬2.75 m。箱梁頂板厚28 cm,底板
厚從28~70 cm,按二次方拋物線由跨中向中墩逐漸加厚。邊跨現(xiàn)澆段腹板厚從65~45 cm,變化段長度分
別為2.5 m、13.5 m。主橋箱梁在中支點、邊支點和主跨中間處設有橫隔板,邊墩支點橫隔板厚142 cm,中
墩支點橫隔板厚250 cm,跨中隔板厚40 cm。
主跨連續(xù)箱梁采用三向預應力。縱向預應力束分為腹板下彎束T1~T13,頂板束T14~T26,ST1~
ST4,CT1 和底板連續(xù)束SB1~SB4,CB1~CB9,采用平、豎、彎相結(jié)合的空間曲線,分別錨固在箱梁的腹板、
頂板、頂?shù)装宄型谢螨X輪上。
縱向束采用12Φ15.2 mm、15Φ15.2 mm、19Φ15.2 mm,標準強度1 860 MPa。
豎向預應力采用Φ32 mm 的冷拉Ⅳ 級精扎螺紋粗鋼筋,上端張拉,錨在頂板頂面,控制張拉力
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635.7 kN,豎向預應力筋順橋向間距平均50 cm。
橫向預應筋采用Φ15.2 mm 的鋼絞線,標準強度1 860 MPa,扁錨?？刂茝埨?77.5 kN,錨下控制應
力σ
k =1 357.8 MPa,為方便施工,采用一端張拉。橫向預應力筋順橋向間距平均50 cm。
2 主要施工工藝及其施工要點
從連續(xù)梁同類型的橋梁施工關鍵因素分析可以看出,主橋懸澆掛籃施工方案的安全合理性是其成敗的
關鍵。
2.1 主要施工工藝流程
該橋主跨施工工藝流程,如圖1~圖7 所示。
2.2 0 號塊施工工藝流程
0# 塊長12.0 m,墩頂中心位置箱梁最高6.7 m,橋面寬12 m,底寬6.5 m,0#塊箱梁結(jié)構(gòu)設計如圖8
所示。
0# 塊采用現(xiàn)澆支架施工,支架為在承臺上立?600 mm 鋼管柱20 根,柱底部設置800 mm×800 mm×
12 mm 鋼板預埋在承臺砼內(nèi)。柱頂用同規(guī)格鋼板封端。用[22# 槽鋼作為橫向支撐及剪刀撐,柱頂設置4 道
I45a 型工字鋼主橫梁,與柱頂進行焊接。
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主梁上設置82 根I22a 型工字鋼分配梁,因分配梁有部分懸挑,應
與主梁焊接或用鋼筋箍緊。主橫梁與分配梁之間用鋼楔調(diào)整和落模。
底模用型鋼作支架上鋪10 mm 厚鋼板。內(nèi)、外模制作成標準塊拼接。
內(nèi)外模之間設置對拉桿,如圖9 所示。
0 號塊施工工藝流程為:支架搭設及底模拼裝→ 支架預壓→安
裝外側(cè)腹板及翼板模板→ 綁扎底板、腹板鋼筋及安設預應力筋→ 澆
筑底板和腹板砼(至翼板交角處)→ 施工縫處理、砼養(yǎng)生→ 安裝頂板
底模→ 綁扎頂板鋼筋及安設預應力筋→ 澆筑頂板板砼→ 養(yǎng)生待強
→ 張拉預應力筋→ 管道壓漿。
2.3 掛籃安裝
在0 號塊施工完成,張拉完前期縱向、橫向、豎向預應力索并完成壓漿施工后即可進行掛籃拼裝。
掛籃安裝程序為:在梁體找平層上放出軌道放樣定位線→鋪設鋼枕、軌道→安裝前后支座→吊裝單片主
桁件→調(diào)整兩片主桁架間的水平間距和位置→安裝前上橫梁、聯(lián)系桁架→安裝前后吊帶→吊裝底模架及底
模板→吊裝外側(cè)模板→在前上橫梁上吊掛工作平臺,在底模后橫梁上焊接工作平臺→調(diào)整立模標高→固定
模板。
2.4 梁段施工
掛籃拼裝試壓完成后,即可開始1 號梁段施工。每段梁懸澆施工步驟:① 掛籃安裝完成后按施工監(jiān)控
提供的梁底標高立模;② 底、腹板鋼筋及預應力管道安裝;③ 內(nèi)模前移到位,安裝對拉桿,調(diào)整頂模和翼板
模標高;④ 頂板鋼筋及預應力管道安裝,按設計要求進行預應力穿索、端頭模板安裝⑤ 監(jiān)理驗收,對稱澆筑
箱梁砼,同時對澆筑過程進行施工監(jiān)控;⑥ 砼待強、養(yǎng)生;⑦ 按設計要求進行預應力張拉、壓漿工作;⑧掛籃
錨固吊桿松開、脫模;⑨籃前移,底欄改造,就位;⑩重復以上步驟開始下一施工梁段。
2.5 合攏段施工
合攏施工是連續(xù)梁體系轉(zhuǎn)換的重要環(huán)節(jié),對保證成橋質(zhì)量至關重要。連續(xù)梁合攏原則是低溫灌注。合
攏前使兩懸臂端臨時連接,保持相對固定,以防止合攏混凝土在早期因為梁體混凝土的熱脹冷縮開裂。同時
選擇在一天中的低溫、變化較小時進行混凝土施工,保證混凝土處于溫升、在受壓的情況下達到終凝,避免受
拉開裂。按照設計的合攏順序為先兩個邊跨合攏再中跨合攏,而后完成體系轉(zhuǎn)換,形成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。
3 主跨懸臂現(xiàn)澆影響因素分析
由于懸臂現(xiàn)澆施工一般為T 構(gòu)兩側(cè)對稱施工,在施工中有可能存在混凝土的因素、施工人員及機具的
因素、砼振搗的因素及風載等多種客觀因素的影響,導致T 構(gòu)兩側(cè)不可避免地存在不平衡的合彎矩影響,而
這些彎矩主要通過主墩0# 塊固結(jié)系統(tǒng)所能承受的不平衡彎矩來制衡,因此分析各種不利因素影響的可靠性
是指導懸臂施工作業(yè)的首要前提。
3.1 主墩上0# 塊臨時固結(jié)系統(tǒng)
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0# 塊臨時固結(jié)系統(tǒng)采用精扎螺紋鋼墩頂固結(jié),每個主墩在支座兩側(cè)預埋精扎螺紋鋼,每側(cè)兩排,每排51
根,一個墩頂共預埋204 根,每根精扎螺紋鋼長度4 米,其中2.2 m 預埋在已施工的墩柱中,內(nèi)側(cè)二排固結(jié)精
扎螺紋鋼固結(jié)在0# 塊上2.5 m 寬的橫梁鋼筋內(nèi),另一側(cè)固結(jié)在橫梁倒角位置處,在0# 塊施工時,墩頂固結(jié)
砼裝模與0# 塊一起施工。
根據(jù)施工組織設計,在受到不平衡彎矩時,墩頂預埋精扎螺紋鋼一側(cè)受壓、一側(cè)受拉,墩頂固結(jié)時受拉區(qū)
所能承受的不平衡彎矩(按最不利情況,受拉區(qū)2 排鋼筋只計算1 排)計算為
精扎螺紋鋼?標準=785 MPa F 標準= 635.7 kN
因此,固結(jié)系統(tǒng)允許承受的彎矩:M =FL =635.7×51×2.5 = 8 105 t·m。
3.2 混凝土施工時存在的不平衡彎矩分析
按最不利狀態(tài)分析,混凝土不平衡荷載、施工中人員機具、砼振搗荷載、風載時引起的不平衡彎矩分別為
1)混凝土不平衡荷載
M 1 =38.27 × 2.65 × 52.65 =5 339 t·m
2)施工人員及機具設備不平衡荷載
M 2 = 6.5 × 4.5 × 4 × 52.65 = 6 t·m
3)混凝土振搗荷載
M 3 = 6.5 × 4.5 × 4 × 52.65 = 6 t·m
4)風載
M 4 =33.8 × 52 = 1 757.6 t·m
4 種不平衡彎矩的集合
M =M 1 +M 2 +M 3 +M 4 =5 339 + 6 + 6 + 1 757 =7 108 t·m
計算結(jié)果表明,4 種不平衡彎矩之和小于固結(jié)系統(tǒng)允許承受的彎矩。
3.3 掛籃移動時存在的不平衡彎矩分析
掛藍移動時也可能導致兩側(cè)不平衡彎矩發(fā)生,計算一側(cè)拆除、一側(cè)未拆除這種最不利情況時承受的最大
彎矩為M max =79×50.4=3 981 t·m,小于固結(jié)系統(tǒng)允許承受的彎矩。
3.4 受壓區(qū)砼計算(墩頂連接區(qū)砼C55 、墩身C40 )
受壓區(qū)反力:R =7 108/2.8=2 538×104 N
承受面積:W =0.7 m×6.5 m=4.55×106 m2
因此,δ=R/W =5.6 MPa<40 MPa
計算結(jié)果表明,墩身及固結(jié)砼受壓合格。
4 施工線形控制措施
4.1 預拱度設置及線形總體控制措施
為了控制水陸李大橋的箱梁撓度,按設計要求在0# 塊中心及梁端橋中心處布設觀測點,現(xiàn)場建立箱梁
施工標高控制小組,主要觀測內(nèi)容有:①箱梁受自身恒載及施工機具、人員等臨時荷載引起的撓度;②水泥混
凝土澆注過程中的影響撓度;③縱向張拉過程中張拉引起的上撓度值;④移掛籃前后,觀測移掛籃后箱梁的
下?lián)隙戎?。通過上述4 點觀測結(jié)果計算出箱梁實測撓度,把之與計算撓度進行分析對比,按數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法對
設計計算撓度進行必須的修正、調(diào)整箱梁施工標高,采取對掛鏈進行等效預加載,消除其非彈性變形。
為了保證兩側(cè)懸臂均衡作業(yè),施工中盡可能地保持對等移動,嚴格控制掛藍移動的距離差在40 cm 以
內(nèi)。
在預應力混凝土箱形連續(xù)梁懸灌施工前,根據(jù)施工方案、工藝和工期的要求,定出各梁段的施工立模高
程;施工過程中,再根據(jù)實際施工荷載、懸灌循環(huán)周期以及對已灌筑梁體高程的精密測量,重新計算和修正下
一梁段的施工立模高程,使懸灌段合龍時的精度、體系轉(zhuǎn)換完成后梁體線形達到設計和規(guī)范的要求。
4.2 施工線形高程控制措施
為了保證箱梁理論軸線高程的施工精度,及時準確地控制和調(diào)整施工中發(fā)生的偏差,高程以Ⅱ等水準高
程控制測量標準為控制網(wǎng)、箱梁懸澆以Ⅲ等水準高程精度控制聯(lián)測。水陸李大橋測量基點用鋼筋頭設置在
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各主梁0# 塊上的中心位置,編號為0 號,而后各節(jié)段的測量由此引出,順序編號。在每澆筑1 個節(jié)段后,對
測量基準點進行校驗。同時在關鍵施工階段和主梁邊中跨合龍段施工前,也對其進行校驗,充分保證測量基
準的有效性。連續(xù)剛構(gòu)橋的節(jié)段施工過程,主要有掛藍行走、綁扎鋼筋、混凝土澆筑、預應力張拉4 道工序。
依據(jù)各工序?qū)κ┕隙鹊膹娙?標高觀測次序重點為混凝土澆筑前后及預應力張拉前后,共4 個測次。觀測
節(jié)段為包括本施工節(jié)段在內(nèi)的相鄰前3 個節(jié)段控制截面的標高,每施工完3 個節(jié)段,重新觀測1 次該主梁各
控制截面的標高,確保各控制截面的標高在預控標高范圍內(nèi)。
4.3 懸臂施工過程中的糾偏措施
盡管在橋梁設計與施工過程中已計算了撓度和設置了預拱度,也進行了施工精密測量和撓度監(jiān)控,但是
由于施工過程存在各種不確定因素,加之每一平衡懸臂施工時間長短不同,難免會有撓度誤差和不符合設計
要求的標高及縱軸向梁體線形不平順出現(xiàn)。為了保證合攏段混凝土澆筑過程中,在混凝土強度不高的情況
下,使合攏段的兩側(cè)標高之差不變,并使線形平順,水陸李大橋采取了必要的糾偏措施。
首先是可根據(jù)施工現(xiàn)場的條件,在合攏段兩懸臂端增加平衡配重,通過用水箱或砂箱,通過注水放水或
加砂放砂來平衡兩懸臂的荷載變化,配重過程遵循平衡原則進行,從而使標高線形得到合理控制。
其次,使用臨時預應力鋼束,糾正梁端豎向或水平向的懸臂撓度差。施工過程中不可避免地會發(fā)生水平
懸臂撓度差,通過橫向預應力鋼束斜向交叉放置在箱梁合攏段兩邊的頂板上,及時進行糾偏,使之達到設計
要求的梁體線形。
4.4 監(jiān)控量測輔助控制
由于箱梁在懸臂澆筑施工時都會受混凝土自重、日照、溫度變化、墩柱壓縮等因素影響而產(chǎn)生豎向撓度,
混凝土自身還存在收縮、徐變等因素,也會使懸臂段發(fā)生變化,為使合攏后的橋梁成型及應力狀態(tài)符合設計
要求,達到合攏高程誤差控制在15 mm 以內(nèi)的要求,最大限度地使實際的狀態(tài)(應力與線型)與設計相接近,
施工時對各懸臂施工節(jié)段以撓度與應力為控制的進行觀測控制,以便在施工中及時調(diào)整有關的標高參數(shù),為
下節(jié)的模板安裝提供數(shù)據(jù)預報,確定下節(jié)段合適的模板標高。
5 結(jié) 語
水陸李大橋掛藍施工過程中,通過一系列查找安全影響因素、最不利因素下影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析、影
響因素控制等事前防范,做到了掛籃施工安全風險可控,確保了掛藍施工方案可行,加之現(xiàn)場及時地采取了
“控制線形高程等的應對措施,認真把握每道工序的質(zhì)量關,合理地調(diào)配工料機”等風險控制手段,使得該橋
懸臂掛藍施工始終是安全有序,有效地降低了施工綜合費用,為水陸李大橋的建成通車提供了有力的安全保
障。
參考文獻
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