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螺旋钢管桩施工工艺论文

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1施工工艺流程及操作要点

主桥0#块、东西引桥各4×33m现浇连续箱梁同时施工;主桥1#、2#段及主塔施工同时交错进行,以缩短工期。本工程中,主桥施工为影响工程总工期的要点,本工法主要介绍主桥施工。

1.1主桥支架检算

1.1.1支架使用材料①可调整高度的顶托(60cm调整范围),可调整高度的底托(60cm调整范围);②碗扣式钢管支架Ф48mm×3.5mm,横向间距90cm、60cm,纵向间距60cm,水平杆步距120cm;③用Ф48mm×3.5mm钢管做斜撑,转角扣件连接。④用30cm厚的砼垫层作为地基加固。⑤用63工字钢设在台顶作为支架横梁。⑥用30工字钢设在63工字钢上作为支架纵梁,间距90cm。⑦用15cm×15cm方木设在30工字钢上,间距60cm。

1.1.2荷载取值①竹模板自重:F1=2.2kN/m2。②箱梁芯模自重:F2=1.5kN/m2。③方木自重:F3=0.1kN/m2;小方木(10cm×10cm)F3=0.017kN/m2;大方木(15cm×15cm)F3=0.018kN/m2。④主桥箱梁自重:F4=32.7kN/m);局部F4max=69.7kN/m)。钢筋混凝土箱梁自重26kN/m3。箱梁总重:G=7789m3×26kN/m3=202514kN。0#段长91.4m,重量为202514*91.4/247.88=74672kN。两边翼板重量2.2×0.56×75.4×26=2415kN。Gg=74672-2415=72257kN。F4=Gg×r÷S=72257÷(91.4m×24.2m)=32.7kN/m2。局部实心处混凝土重为F4max=2.681×26=69.7kN/m2。⑤施工活荷载:F5=2.5kN/m2。⑥振捣混凝土产生荷载:F6=1kN/m2。⑦混凝土冲击荷载取F7=4kN/m2。⑧碗扣支架自重荷载取F8=4.5kN/m2。⑨底部32工字钢荷载取F9=1kN/m2。⑩荷载系数取值:风雨雪保温等活载系数уQ=1.2

1.1.3支架计算①立杆强度计算。立杆(准48×3.5)的纵向间距为0.9m,横向间距为0.9m和0.6m,因此单根立杆承受区域即为底板0.9m×0.9m或0.6m×0.9m箱梁均布荷载,由横梁集中传至杆顶。根据受力分析,腹板对应的间距为0.6m×0.9m立杆受力比其余位置间距为0.9m×0.9m的立杆受力大,故以腹板下的间距为0.6m×0.9m立杆作为受力验算杆件。则有P=97.08kN/m2由于大横杆步距为1.2m,长细比为λ=ι/i=1200/15.78=76,查表可得准=0.744,则有:[N]=准A[σ]=0.744×489×215=78.22kN而Nmax=P×A=97.08×0.6×0.6=35kN,可见[N]>N,抗压强度满足要求。另由压杆弹性变形计算公式得:(按最大高度11m计算)△L=NL/EA=35×103×11×103/2.1×105×4.89×102=3.75mm压缩变形很小箱梁混凝土818m3,自重约21268kN,按上述间距布置底座,则箱梁下共有1750根立杆,可承受61250kN荷载(每根杆约可承受35kN),比值为2.88,满足施工要求。②0#支架基础计算。承台以上部位箱梁支架直接坐于承台上,不计算支架基础。③其他处支架基础计算。对地基承载力进行检算,地基必须具有足够的强度和稳定性,地基承载力满足σ=P/A≤[σ],同时,需要计算出地基沉降变形值以控制箱梁现浇线性。地基承载力检算杆件下地基承载力检算平均45.12/0.6/0.6=125(kPa)=0.125(MPa)σ=0.125MPa≤[σ]=0.15MPa施工时地基承载力需达到0.125(MPa)以上。在原地面处理基础,需将支架处地基淤泥挖出换添砂石,分层夯实,上做0.4米厚混凝土。④支架预拱度计算。地基沉降变形分析:由于该基础为临时工程基础在考虑其沉降变形量时,即不能只考虑基础的瞬时沉降量按弹性理论进行计算,也不能完全计入地基固结沉降量。该桥址地质较好。因此,在考虑地基沉降变形量时综合考虑各方因素定为3mm。底模预拱度设置:底模预拱度通过标高进行控制,其数据由以下项目累加得出:1)梁体的设计预拱度;下拱,计算时取负值本工程设计没有考虑按σA=0取值。2)支架的弹性变形;下挠,计算时取正值σB=σL/E=145000*4.8/206×106=3.4×10-3mσB=3mm。3)支架在荷载作用下的非弹性压缩。

1.2操作要点见图1塔梁固结支架工艺流程图。

1.3施工总述现浇箱梁支架采用满堂式碗扣支架,0#块处采用螺旋钢管桩配合满堂支架,搭设满堂支架时,封闭该段便道交通,从现浇梁支架所处地基进行改造,确保满堂支架施工的2018注册送白菜网站。选用D630mm螺旋钢管制成螺旋钢管桩,[10cm、[14bcm、[6.3cm槽钢做成钢管桩连接系。箱梁底模板及侧模板采用厚1.5cm的高强度竹胶板,顺桥方向方木采用10cm×10cm间距28cm。横桥方向纵梁方木采用15cm×15cm,间距为60cm。支架间距在梁下为60cm,翼板下及腹板下为90cm,水平支撑高为120cm。碗扣支架顶托采用60cm可调,碗扣支架中立杆选用标准,碗扣支架底座采用60cm可调,底座下为方木(15cm×15cm),地基承载力应达到设计要求,支架外设深50cm、高55cm边坡1:1排水沟。

1.4塔梁固结段(即0#段)施工分述支架基础:

1.4.1施工准备①脚手架搭设前,测量人员用全站仪放样出箱梁在地基上的竖向投影线,并用白灰撒上标志线,现场技术员根据投影线定出桥中心线,同样用白灰线做上标记。根据中心线向两侧按图对称布设钢管桩及碗扣支架。②备齐所需的立杆、横杆、型钢和枕木。按规范要求对材料进行检查、验收;钢管应平直,平直度允许偏差为管长的1/500;严禁使用有硬伤及严重锈蚀的钢管。4.4.2支架分段主桥箱梁分三次施工:0#段箱梁分两次施工,2008年施工26m,2009年施工两侧的32.7m、1#段箱梁各长42m,总长84m、2#段箱梁各长40.24m和32.24m总长72.48m、箱梁全部总长247.88m。引桥分东西两连,2008年同时施工,每连为4×33m=132m长。

1.4.3地基处理承台范围内的螺旋钢管桩在承台施工时在螺旋钢管桩位置事先安装预埋铁件,脚手架直接座落在承台上的,无需处理地基。承台范围外的采用换填加混凝土垫层的方法进行地基处理,有螺旋钢管桩的位置,要设置扩大基础,安装好预埋铁件。承台基坑四周回填砂土,且分层回填夯实,顶部回填50cm厚碎石,机械夯实,最后灌注25cm厚C20砼垫层,并保证平整度,以保证枕梁能均匀受力;同时横桥向设置1%人字坡便于排水,支架两侧设排水沟(现场自设)。详见图2所示的0#段临时施工总布置图。

1.4.4螺旋钢管桩布设由于0#段是塔梁固结结构,且跨度较大,在预应力钢绞线及挂索施工工程中会产生应力集中现象。需要设置临时螺旋钢管桩配合碗扣支架,来满足应力集中受力要求。0#段全长91.4m。从桥梁中心线开始,向两侧各设四排临时钢管支墩。第一排钢管桩设计位置在5#承台上,所以须在5#承台上设置钢管桩预埋铁件,且顶部设置参照扩大基础设置钢筋网片。后安装预埋件钢板及其相关结构与钢管桩1-1#、1-2#底连接。2、3、4#钢管桩需设计扩大基础,满足钢管桩基础抗压需要。由于较大冻土深度为2.42m,所以扩大基础底须在冻土层以下,暂定为+607.20mm。若考虑过冬施工0#块,现场可做适当调整,且地基土持力层不能是淤泥层,须为砂层,地基土须夯实承载力不小于220kPa,施工时扩大基础底须铺70mm的碎石垫层。扩大基础施工完成后,回填夯实。临时支墩钢管桩顶标高与此位置梁底标高一致,且涂在桩顶涂抹脱模剂。

1.4.5组合脚手架的搭设①在安装螺旋钢管桩前,要认真进行每根钢管桩预埋件顶面标高的复测并做好记录,根据测量值和钢管桩设计图设计长度计算出每根钢管桩下料产度,对工人进行严格技术交底。②用50吨吊车将钢管桩垂直对号悬挂于预埋铁件上,测量钢管桩垂直度及标高,用16mm后三角铁板固定螺旋钢管柱,严格按规范要求进行焊接。移开吊车,重新进行钢管桩的垂直度和标高复测。③进行钢管桩顶帽钢板及钢管桩之间型钢桁架的焊接安装,同时调节钢管桩顶面标高。④脚手架按布置图排列整齐,自一端延伸向另一端,自下而上按步架设,上下保持垂直,并逐层改变搭设方向,不得相对进行。每搭完一步架后,用水平尺检查并调整其水平度和垂直度。具体见图3。⑤脚手架两侧均设置剪刀撑,并与架子管锁牢。如有个别位置因施工要求需要拆除,应先用钢管扣件加固牢靠,方可临时拆除。剪刀撑每五跨五步一设,并应连续设置,与地面的倾角宜为45°~60°。剪刀撑应设于脚手架立杆外侧并连牢,斜杆采用搭接接长,搭接长度不宜小于600mm,搭接处采用两个扣件扣紧。⑥可调托座安装应与脚手架立杆上下垂直,调节可调托座顶实、不浮动、不松动,并与整架保持垂直,调节上部可调托座至整架要求的支撑高度,但上下可调托座调节长度均不得超过其总长度的2/3。⑦调节杆安装在顶层脚手架的上部,插入脚手架立杆的最小长度不得小于0.3m,并通过水平加固保持其垂直,当调节杆伸出长度小于1.0m时,应逐行逐列设置一层水平杆,超出1.0m设置两层水平杆。⑧整架应采用钢管扣件进行加固,设置水平加固杆、斜杆和剪刀撑,与脚手架同步搭设。

1.4.6支架预压为减少支架变形及地基沉降对现浇箱梁线形的影响,在纵横梁安装完毕后进行支架预压施工。预压采用混凝土预制块,预制块每块重34kN,尺寸为150×150×60cm,每块可产生15kN/m2的压力,预压范围为箱梁底部。引桥预压平均应达到45kN/m2(3层预压块),局部实心处60kN/m2(4层预压块)。主桥预压应达到45kN/m2(3层预压块),局部实心处90kN/m2(6层预压块)。根据实测的预压结果,对相应地质跨度的模板的预拱度作相应调整。

1.4.7脚手架拆除脚手架拆除应在统一指挥下,按后装先拆、先装后拆、一端走向另一端、自上而下逐层的顺序进行。先拆除碗扣支架,后拆除螺旋钢管桩。拆下的钢管与配件,应成捆用机械吊运或由井架传送至地面,防止碰撞,严禁抛掷。

2质量控制措施

严格控制检查承重支架的受力情况及稳定情况,防止承重支架受力后下沉变形造成箱梁局部下沉开裂。经压重载试验后定型,支架在箱梁张拉完毕前,做到始终保持稳固,防止私自拆取杆件或外力撞击。

32018注册送白菜网站措施

制定有效的防火、防盗、防爆的措施。设置专用消防出入口。操作工人必须严守岗位履行职责,遵守2018注册送白菜网站生产操作规程。施工现场布置足够的照明灯光,警示标志,围护设施。工程实施前,对投入的机电设备和施工设施进行全面的2018注册送白菜网站检查,未经验收的不准使用,并在施工现场设置必要的护栏、2018注册送白菜网站标志和警告牌。支架所用的杆件应详细检查,不得使用锈蚀、扭曲严重的杆件和钢管等。地基承载能力应符合设计标准,支架基础采用槽钢或方木垫块,各类金属支架应加设试接地装置。根据施工季节、支架工程应采取防冲刷或防冻涨等2018注册送白菜网站措施。支立排架时,应设专人统一指挥,支立排架以整排竖立为宜,排架竖立后,用临时支撑撑牢后再竖立第二排,两排架间的水平和剪刀撑用螺丝拧紧,形成整体。用吊机竖立排架及螺旋钢管时时,应用溜绳控制支架排架起吊时的摆动。

4环保措施

在本工程施工的全过程中,我们将全面运行ISO14000环境保护体系标准,系统地采用和实施一系列环境保护管理手段,重点是对伊敏河水体的保护,得到最优化的结果。实行施工环保、水土保持和文明施工管理责任制,将施工环保、水土保持和文明施工与各作业班组和管理人员奖金分配挂钩。施工期间爱护环境,保护绿化,保护好已成建筑物、路面,不损坏、不污染,完工时彻底清场,恢复原有道路、设施,并将工地及周围环境清理整洁,做到工完、料清、场地洁净,并将地上地下原有设施恢复到原有的使用状态。

5效益分析

5.1经济效益在本工程中原设计施工方案为引桥支架施工,主桥挂篮施工。经该施工单位协商改进施工方法,合理大胆采用了主桥碗扣支架辅助螺旋钢管桩施工工艺。并合理安排工期,08年将引桥施工完毕,将引桥支架用于09年施工的主桥支架施工中,节约主桥支架运费约190万元,相当于用于主桥支架运费为零,租赁费约为260万元,主桥如若采用挂篮施工费用预计约440万元。所以本施工方法约节约人民币180万元。

5.2社会效益在施工中,自行成功设计了塔梁固结连续箱梁螺旋钢管临时墩与碗扣支架相结合的支撑结构,桥梁工程施工质量合格率100%,取得了良好社会效益、经济效益及环保效益。该项技术的成功实施,推动了中铁九局斜拉桥特大桥梁施工技术的进步,具有较深远的意义,为中铁九局承建特大桥梁工程奠定了坚实的基础。

5.3环保效益碗扣支架辅助螺旋钢管桩支撑技术在施工中比挂篮施工减少了大量的机械使用,节约了能源使用,缩短了施工工期,经济环保,是一个具有良好环保效益的施工方法。

6应用实例

哈萨尔大桥工程位于呼伦贝尔市海拉尔区中部,跨越伊敏河,连接于海拉尔区东西部。桥位处伊敏河河堤坝之间宽度约350m。桥梁全长512m,由主桥和引桥两部分组成。主桥全宽28.6m,引桥全宽23.6m。主桥为单塔双索面斜拉桥,跨径布置为128+120=248m。两侧引桥采用预应力连续箱梁,东西引桥长均为4×33=132m。西侧桥梁引道长136m;东侧桥梁引道长192m,连线道路长度为106.42m;工程全长946.42m。本工程合同工期为2008年4月1日-2009年10月30日,实际工期为2008年4月1日-2009年9月8日。哈萨尔大桥工程为内蒙古自治区第一座斜拉桥,本工程得到当地区、市、以及自治区三级政府的高度重视。由于海拉尔地处我国东北方高寒地区,一年的混凝土浇注期间只有每年的5月-9月中旬4个半月的混凝土可浇注期,考虑到本工程的工程量以及工期要求,该施工单位根据往常的施工经验与建设单位协商后,果断把挂篮施工改成满堂支架法施工,并将一般的满堂支架改成塔梁固结满堂支架结构,使工程2018注册送白菜网站、保质、按照合同工期顺利竣工通车,我们的成果和精神受到内蒙古各级政府领导以及当地百姓的赞扬,展现了我们建筑人的豪情。发扬了我们敢打、敢拼、迎难而上、不断创造新业绩的铁军精神。

作者:任达单位:中铁九局集团第四工程有限公司

螺旋钢管桩施工工艺论文责任编辑:杨雪    阅读:人次
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