橋梁施工中碗扣式鋼管支架的倒塌原因及對(duì)策.doc

橋梁施工中碗扣式鋼管支架的倒塌原因及對(duì)策橋梁t程器bridgeengineering橋梁施工中碗扣式鋼管支架的倒塌原因及對(duì)策姜小明(北京鑫實(shí)路橋建設(shè)有限公司,北京102206)摘要:分析了橋梁施工中所用的碗扣式支架發(fā)生倒塌的原因,提出了預(yù)防支架倒塌的幾項(xiàng)措施,為工程施工提供參考和幫助.關(guān)鍵詞:橋梁施工;碗扣式支架;倒塌原因;解決對(duì)策中圖分類號(hào):u445.46文獻(xiàn)標(biāo)志碼:b文章編號(hào):10097767(2011)03005103thecollapsecausesandcountermeasuresofbowl?-typecouplerscaffoldsinbridgeconstructionjiangxiaoming1碗扣式支架目前,橋梁施工支撐較為常用的是wdj碗扣式支架,該支架具有以下優(yōu)點(diǎn):1)在豎桿間距不變的情況下,可以通過改變橫桿的層高來改變豎桿的承載力;2)通過選用不同長度的橫桿可以調(diào)整豎桿的間距;3)豎桿的承載力大:4)通過可調(diào)底托可以調(diào)整橫桿各層的標(biāo)高,通過可調(diào)頂托可以調(diào)整支架頂部的標(biāo)高.此外.碗扣式支架還具有施工方便,施工方法相對(duì)簡便,貨源廣泛,費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn),常用于旱地場合及城市橋梁的施工中.由于這種支撐系統(tǒng)計(jì)算較為復(fù)雜,在工程中大都按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行搭設(shè).從而忽視了計(jì)算或者計(jì)算僅局限于經(jīng)驗(yàn)和平面驗(yàn)算.近年來在橋梁施工中由于地基沉降,支架失穩(wěn)等原因引發(fā)的支架倒塌事故時(shí)有發(fā)生,給國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失,所以如何在橋梁施工中防止支架倒塌事故的發(fā)生是施工企業(yè)應(yīng)該高度重視的問題.2支架倒塌原因分析根據(jù)歷年來的工程事故,資料統(tǒng)計(jì)分析,引起支架倒塌的原因主要包括以下幾個(gè)方面:1)材料問題.按gb7001989(碳素結(jié)構(gòu)鋼要求,鋼管應(yīng)選擇048x3.5的焊接普碳鋼管或048x2.5的低合金鋼管,但目前市場上的鋼管質(zhì)量參差不齊,許多生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的普碳鋼管壁厚為3.03.3mm.有的甚至不足3mm,而一些施工單位對(duì)材料進(jìn)場缺乏管控,對(duì)不合格材料的進(jìn)場不聞不問.此外,鋼管材料本身性能存在問題,如材料銹蝕或磨損嚴(yán)重:鋼管局部彎曲或開裂;鋼管的管端經(jīng)多次氣割或電焊割,端面嚴(yán)重不平整.這些因素都直接影響支架的強(qiáng)度,穩(wěn)定性.扣件來源雜亂,質(zhì)量不均,主要表現(xiàn)為:有價(jià)格很低的劣質(zhì)扣件進(jìn)入施工現(xiàn)場:舊扣件的螺栓有滑絲,但仍勉強(qiáng)使用.如2002年2月8el,四川省自貢市某大橋施工發(fā)生的支架倒塌事故,分析其倒塌原因時(shí)其中1條為鋼管材料不合格.事后經(jīng)檢測有47%的鋼管壁厚不足3.5mm,最薄僅2mm.2)缺少必要的強(qiáng)度,穩(wěn)定性計(jì)算.在橋梁施_二中,支架的搭設(shè)往往依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行,缺乏在不同環(huán)境,不同現(xiàn)場條件下的搭設(shè)考慮,更是缺少在各種施工荷載下的受力分析,強(qiáng)度,穩(wěn)定性驗(yàn)算.有些施_丁單位盡管也對(duì)支架的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行了一些驗(yàn)算,但由于該支撐系統(tǒng)的桿件和節(jié)點(diǎn)數(shù)量大,計(jì)算復(fù)雜,也沒有系統(tǒng),準(zhǔn)確的計(jì)算模型和計(jì)算方法可以借鑒,多數(shù)只是按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一些簡單的計(jì)算,計(jì)算過程粗糙,沒有起到實(shí)際的作用.3)管理問題.施工現(xiàn)場管理混亂,操作人員隨意性大,有的未經(jīng)培訓(xùn)就上崗操作,未嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求安裝和拆除支撐或者安裝質(zhì)量不合格;技術(shù)管理混亂,支架設(shè)計(jì)及方案未按程序?qū)徟?沒有準(zhǔn)確的驗(yàn)算,搭設(shè)方案具有很大的隨意性.如2000年11月27日發(fā)生在2011卑第3期(5一)第29巷啼葒投來川e.r51器橋梁工程bridgeengineering深圳鹽壩高速高架橋引橋的支架倒塌事故中,倒塌原因中就有橫向剪刀撐沒有設(shè)置,縱向剪刀撐設(shè)置不夠,造成支架整體穩(wěn)定性不夠的問題.4)沒有針對(duì)性的加載預(yù)壓.對(duì)支架沒有設(shè)計(jì)加載預(yù)壓方案,或者有方案但對(duì)操作程序沒有嚴(yán)格規(guī)定,也沒有檢查驗(yàn)收:在加載過程中沒有專人指揮,肓目進(jìn)行加載,結(jié)果造成中心偏移,整體失穩(wěn)引發(fā)倒塌.如2004年l2月13日廣清高速公路增槎路高架橋支架倒塌事故中就有未按規(guī)定進(jìn)行加載預(yù)壓的原因.5)地基處理不當(dāng).橋梁支架倒塌事故中有相當(dāng)一部分是由于地基沉降,坍塌等原因引起的,此外,還有一些天氣因素的原因,如雨季,冬春季的凍融等,由于局部支撐的沉降傾斜,致使該處承載力不足而引起整個(gè)支架的倒塌.如2007年6月13日廣州珠江黃埔大橋引橋支架倒塌原因之一就是由于地基處理不到位,雨水浸泡導(dǎo)致基礎(chǔ)軟化引起倒塌.6)混凝土的澆筑方式,澆筑順序.混凝土澆筑未按設(shè)計(jì)給定的澆筑順序或未按施工技術(shù)規(guī)范要求的澆筑方式和澆筑順序進(jìn)行,造成加載不均衡,不對(duì)稱,致使整個(gè)支架受力不均衡,最終導(dǎo)致支架失穩(wěn)而發(fā)生倒塌.如1996年12月20日發(fā)生在韶關(guān)坪乳公路白橋坑大橋的支架倒塌事故,其原因之一就是澆筑方法錯(cuò)誤.3防止支架倒塌的對(duì)策3.1理論計(jì)算及注意事項(xiàng)在過去的很長時(shí)期內(nèi),支架的搭設(shè)大都是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行.基本不進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,即使進(jìn)行計(jì)算也是一些簡單的計(jì)算.缺少設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù),對(duì)具體施工沒有實(shí)際的指導(dǎo)意義.施工中的隨意性較大,使支架的安全性得不到科學(xué)的保證.隨著施工技術(shù)的發(fā)展以及近幾年來t程事故不斷出現(xiàn),迫切需要建立起科學(xué),系統(tǒng),實(shí)用的支架計(jì)算方法,為施工人員提供依據(jù)和參考資料.理論計(jì)算的注意事項(xiàng)如下:1)根據(jù)工程實(shí)際情況并結(jié)合氣候,環(huán)境等因素,研究支架在各種施工荷載下的受力情況及穩(wěn)定性驗(yàn)算.根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和實(shí)際受力情況,利用現(xiàn)行結(jié)構(gòu)規(guī)范的習(xí)慣設(shè)計(jì)程序,相關(guān)公式和計(jì)算資料進(jìn)行計(jì)算.2)充分考慮工程實(shí)體的形式,寬度,高度等設(shè)計(jì)和施工要求,確定支架應(yīng)采用的適宜形式和尺寸.根據(jù)荷載等具體使用條件,可采用縮小立桿間距,下部使用雙立桿等措施.3.2搭設(shè)要求lil3.2.1地基處理原則地基發(fā)生整體或局部沉降是支架倒塌的重要原52啼葒技東川1-2011no.3(may.)vo1.29因.支架搭設(shè)前一定要進(jìn)行地基處理,確保地基具有良好的承載力.一般情況下,地基均可滿足支架的荷載要求(3t/m),只要將基礎(chǔ)碾壓平整即可.對(duì)于地基均勻,防水的要求,一般多采用換填砂石,灰土,二灰材料或混凝土基礎(chǔ)的方法,換填后碾壓平整.同時(shí)應(yīng)充分考慮到雨季支架施工地基應(yīng)有可靠的排水措施,汛期時(shí)基礎(chǔ)四周設(shè)排水溝,防止雨水浸泡地基,引起支架的不均勻沉降.3.2.2支架搭設(shè)1)碗扣式支架及其配件應(yīng)按施t順序安裝,立桿最大長度限制為6.5m,每根鋼管質(zhì)量控制在25kg以內(nèi),立柱底部要鋪設(shè)5cm厚的墊板以擴(kuò)散壓力.2)支架立柱按規(guī)定要求設(shè)雙向斜撐和剪力撐.在基礎(chǔ)上墨線交叉點(diǎn)處擺放底座,將立桿插于底座上,當(dāng)相鄰立桿地基高差<0.6m時(shí),可直接用立桿可調(diào)座調(diào)整立桿高度,使立桿碗扣接頭處于同一水平面內(nèi):當(dāng)相鄰立桿地基高差>0.6m時(shí),先調(diào)整立桿節(jié)間距,使同一層碗扣接頭高差<0.6m,再用立桿可調(diào)座調(diào)整高度,使其處于同一水平面內(nèi).3)在安裝完最下2層水平桿后,首先檢查并調(diào)整水平框架的方向和縱向直順度,其次應(yīng)檢查水平桿的水平度,通過調(diào)整立桿使水平桿的水平偏差小于l/400(為水平桿長度),同時(shí)逐個(gè)檢查立桿底腳,并確保所有立桿沒有出現(xiàn)懸空和松動(dòng)現(xiàn)象.當(dāng)?shù)讓又Ъ芊洗钤O(shè)要求后,檢查所有碗扣接頭并鎖緊,在搭設(shè)過程中隨時(shí)檢查上述內(nèi)容,及時(shí)調(diào)整.4)在安裝立桿時(shí)應(yīng)及時(shí)設(shè)置掃地橫桿.將所裝立桿連成一個(gè)整體,以保證立桿的整體穩(wěn)定性.掃地橫桿的安裝方法與水平桿相同.5)支架搭設(shè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制立桿垂直度和水平桿水平度,整架垂直度偏差不得>h/5oo(h為立桿高度),水平桿水平度偏差<l/400(為水平桿長度),縱向直線度應(yīng)<:/200(l:為水平桿總長).6)支架設(shè)專用螺旋千斤頂托,頂托逐個(gè)頂緊,使所有立桿均勻受力.頂托的外懸長度不應(yīng)<50mm,且不宜大于自身長度的1/2.7)碗扣式支架及其配件拆除時(shí)應(yīng)按施工設(shè)計(jì)規(guī)定的程序進(jìn)行,拆除要由上到下,由小到大,橫向和縱向?qū)ΨQ均衡卸落.8)為保證支架的整體穩(wěn)定性,在順橋方向設(shè)置剪力撐,必要時(shí)在橫橋向也需設(shè)置.剪力撐與地面夾角為456o.,其斜桿除兩端用旋轉(zhuǎn)扣件與支架立桿扣緊(下轉(zhuǎn)第56頁)器橋梁工程bridgeengineering3.6主纜索股架設(shè)施工索股的牽引工藝流程如下:架設(shè)準(zhǔn)備一索股吊放在放索支架上一錨頭吊掛在索道上并與牽引繩連接一驅(qū)動(dòng)牽引系統(tǒng)一錨頭連同索股沿索道及貓道前進(jìn)一兩端錨頭分別引入索管.3.7主纜緊纜構(gòu)成主纜的索股的垂度調(diào)整全部結(jié)束后,各索股之問及索股內(nèi)部都存在空隙,其表觀直徑比所要求的直徑大得多.為了能夠順利地進(jìn)行索夾安裝及纏絲作業(yè),需要把主纜截面緊固為圓形,以盡可能地縮小其內(nèi)部空隙.緊纜施工分為預(yù)緊纜和正式緊纜.3.8索夾,吊索安裝索夾安裝的關(guān)鍵是螺栓的緊固.一般按3個(gè)荷載階段(即索夾安裝時(shí),吊桿索張拉過程中,橋面鋪裝后)對(duì)索夾螺栓進(jìn)行緊同.同一索夾對(duì)應(yīng)兩側(cè)的螺栓應(yīng)同步緊固,以保證螺栓受力均勻.隨時(shí)監(jiān)控,檢查,發(fā)現(xiàn)軸力下降值過大時(shí),應(yīng)及時(shí)張拉螺栓,使軸力達(dá)到圖紙規(guī)定值,確保施工安全.3.9吊索張拉(體系轉(zhuǎn)換)主梁是在滿堂支架上現(xiàn)澆完成的,當(dāng)?shù)鯒U安裝就位后,通過在梁下張拉吊桿的方式,使主梁梁段自重的一部分(或全部)轉(zhuǎn)移到主纜上.在此階段結(jié)束后,根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算和監(jiān)控量測,主梁部分梁段已經(jīng)受到張拉力后脫離支架,至此,結(jié)構(gòu)開始以懸索橋的結(jié)構(gòu)特征受力,完成體系轉(zhuǎn)換.自錨式懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了吊桿的加載是一個(gè)復(fù)雜的過程,吊桿之間的相互影響較大,這是其與地錨式懸索橋在施工上最大的區(qū)別之處.該工程為鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力加勁梁,成型后的主纜相對(duì)于混凝土梁而言岡0度比較大,若吊桿張拉程序不當(dāng),極易導(dǎo)致混凝土梁受力不均從而引起開裂.采用計(jì)算機(jī)模擬的辦法,可以得出最佳的加載程序.在施工過程中,可根據(jù)觀測結(jié)果對(duì)張拉力加以修正.3.10貓道拆除懸索系統(tǒng)施工全部完成后,拆除貓道.在拆除過程中不得損害主纜,吊桿索表面.其施工步驟如下:1)拆下纜風(fēng)繩,安全網(wǎng),貓道面層材料;2)放下承重鋼絲索;3)切割貓道在塔和梁上的錨固點(diǎn),并對(duì)表面進(jìn)行處理,涂裝.4結(jié)語為確保木蘭溪大橋纜索系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和標(biāo)高的最終狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求,施工中對(duì)主纜索股架設(shè)精度,各索股張力勻值性,索夾初始安裝位置進(jìn)行了重點(diǎn)控制.針對(duì)自錨式懸索橋(特別是獨(dú)塔結(jié)構(gòu))在索股架設(shè)中易出現(xiàn)股絲的現(xiàn)象,施工中采取了如下措施:索股牽引系統(tǒng)中輸送主纜索股的滾輪全部采用滾動(dòng)軸承,減少牽引過程中的鋼絲串動(dòng),保持了索股的原態(tài);采用特殊工裝加強(qiáng)索股關(guān)鍵點(diǎn)(散索鞍,主索鞍起彎點(diǎn)等)的夾持握裹,梳理各起彎點(diǎn)處的股絲;索股制造時(shí)采用特有的長短下料法消除大部分的股內(nèi)長度差.木蘭溪大橋纜索系統(tǒng)安裝后符合設(shè)計(jì)要求,保證了橋梁結(jié)構(gòu)的安全,可為類似工程提供借鑒.參考文獻(xiàn):1路橋集團(tuán)第一公路工程局.j0412000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范s.北京:人民交通出版社,2000.收稿日期:20101210作者簡介:趙慶偉(1975),男,北京市人,工程師,學(xué)士,主要從事市政工程施工管理工作.(上接第52頁)外,還應(yīng)分別與其他相交立桿扣緊.剪力撐應(yīng)按要求設(shè)置,不得隨意拆去,如因搭設(shè)需要需暫時(shí)拆去時(shí),應(yīng)控制根數(shù)并隨時(shí)裝上.9)支架與已成型的建筑結(jié)構(gòu)之間的連接構(gòu)造要設(shè)計(jì)周到,牢固.4結(jié)語支架搭設(shè)雖然只是橋梁施工中的一個(gè)暫時(shí)環(huán)節(jié),但也是不可缺少的組成部分,直接關(guān)系到橋梁的質(zhì)量,施工人員的安全和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.如何保證支架施t安全歸根到底在于人的重視程度.只要施工人員時(shí)刻把