大體積懸空承臺(tái)施工技術(shù)

1、大體積懸空承臺(tái)施工技術(shù)1y大體積懸空承臺(tái)施工技術(shù)馮冰華(中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司,山東青島266061)摘要:西部湘渝山區(qū)地形復(fù)雜,場(chǎng)地險(xiǎn)惡,諸多高速橋梁不可避免的需穿越溝谷,懸崖峭壁,大體積懸空承臺(tái)的施工越來(lái)越普遍.以干溪溝2號(hào)特大橋?yàn)槔?介紹了在湘渝山區(qū)橋梁大體積懸空承臺(tái)施工中采用在樁身預(yù)埋鋼牛腿,然后安裝型鋼支架后再澆筑混凝土承臺(tái)的施工工藝,為類(lèi)似工程提供施工參考.關(guān)鍵詞:懸空承臺(tái);型鋼支架;大體積混凝土;澆筑中圖分類(lèi)號(hào):u443.25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):16723953(2010)040046041工程概況.干溪溝2號(hào)特大橋左線橋?yàn)?430)m+(90+170+90)m+(1

2、0x30)m,全橋長(zhǎng)780.7m;右線橋?yàn)?5x30)m+(90+170+90)m+(9x30)m,全橋長(zhǎng)780.7m.單幅橋面寬12.25in.主橋上部結(jié)構(gòu)為(90+170+90)m三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁.主橋橋墩采用雙肢薄壁等截面矩形空心墩身,主墩高度均在83m以上,最高墩達(dá)91m.主墩基礎(chǔ)采用8根2.8m的鉆孔樁基礎(chǔ),承臺(tái)尺寸為(20164)m.每個(gè)承臺(tái)c30混凝土數(shù)量為1280m.,鋼筋為144t,屬大體積混凝土,主橋4個(gè)主墩承臺(tái),其中3個(gè)承臺(tái)部分懸空(如圖1所示).平面b-bc大樣圖圖1懸空承臺(tái)及支架設(shè)計(jì)示意圖(單位:mm)收稿日期:20100310作者簡(jiǎn)介:馮冰華(1972一

3、),女,工程師,主要從事土木工程技術(shù)管理工作b331xy163.coiti該橋所處地勢(shì)極為險(xiǎn)峻,被深度近百米的干溪溝一分為二,無(wú)直接通行便道,材料,設(shè)備調(diào)遷需繞40km的施工便道.2施工方案比選懸空承臺(tái)的施工方法大多采用預(yù)先補(bǔ)填片石,澆注混凝土的方式增加懸空部分的基礎(chǔ)底座作為持力點(diǎn)或采用鋼管支架作為持力點(diǎn).本橋3個(gè)懸空承臺(tái)均處于懸崖峭壁邊緣,若采用上述方法不僅工程數(shù)量巨大且施工難度極大,人工操作平臺(tái)無(wú)法搭建,施工安全形勢(shì)極為嚴(yán)峻.專(zhuān)家組經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察,最終研究決定采用在樁身內(nèi)預(yù)埋牛腿,然后安裝型鋼作支架的方法進(jìn)行施工,本方法無(wú)需搭建操作平臺(tái),安全有保障,減少了補(bǔ)填片石和澆注混凝土的費(fèi)用,對(duì)于加固

4、模板所用的-30槽鋼,承臺(tái)施工完成后即可用于墩身模板的加固,最后用于箱梁掛籃的修改加工及其模板加固,材料得到了充分的利用,大大節(jié)約了施工成本.3懸空承臺(tái)施工關(guān)鍵技術(shù)3.1基坑開(kāi)挖樁基施工完畢并檢測(cè)合格以后,按照測(cè)量放樣的結(jié)果對(duì)承臺(tái)基坑進(jìn)行開(kāi)挖,同時(shí)進(jìn)行樁頭處理工作.由于承臺(tái)基坑面積較大且在開(kāi)挖過(guò)程中基底不可能平整,必須澆筑一層315cm厚的c20混凝土墊層.澆筑后的標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求.承臺(tái)懸空部分采用竹膠板或鋼板作底模,其標(biāo)高與設(shè)計(jì)承臺(tái)底標(biāo)高相同.3.2支架設(shè)計(jì)1及驗(yàn)算臨空面的外側(cè)兩樁間砌筑擋墻,在墻內(nèi)采用廢碴回填,最后用15cm混凝土墊層作底模進(jìn)行施工;國(guó)防交通工程與技術(shù)_囝2olo第4期?實(shí)

5、例分橋?大體積懸空承臺(tái)施工技術(shù)馮冰華臨空面兩樁的外側(cè)部分采取在樁身上預(yù)埋牛腿,樁身內(nèi)的牛腿采用40b工字鋼,每樁內(nèi)預(yù)埋3根,靠橋梁中心線內(nèi)側(cè)用兩根并在一起.工字鋼的后面用3根28mm鋼筋錨固,鋼筋的長(zhǎng)度滿足35d.預(yù)埋高度距離樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高1.01ti,埋入樁內(nèi)1.81ti,外露0.6rn.橫梁采用兩根63a工字鋼,兩根工字鋼并在一起.其上再用20槽鋼作縱向分配梁,每道用兩根合并,間距40cm.20槽鋼確保深入擋墻1rll.20槽鋼與63a工字鋼之間點(diǎn)焊,加強(qiáng)63a工字鋼的橫向約束,防止63a工字鋼在水平方向發(fā)生彎曲使支架傾覆.然后用15cm15.cm方木作橫向分配梁,間距30cm,最頂層鋪1c

6、m厚的竹膠板做底模.詳見(jiàn)圖1和圖2.圈2牛腿懸挑支架承臺(tái)砼分2次澆筑,每次2iti,支架驗(yàn)算時(shí)混凝土澆筑高度取2rn.因在第2次混凝土澆筑時(shí),第1次澆筑的混凝土的強(qiáng)度能夠承受自身的自重.(1)20槽鋼的驗(yàn)算.在荷載計(jì)算時(shí),各種荷載取值如下:混凝土荷載取25kn/m.,施工荷載取2kn/m,傾倒混凝土產(chǎn)生的沖擊荷載取值為2kn/iti,振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取值為2kn/m,模板,方木及槽鋼白重為2kn/m.則槽鋼的計(jì)算模式如圖3,荷載總計(jì)為23.2kn/m.23.2kn/m圖3槽鋼計(jì)算模式(單位:era)彎矩:根據(jù)槽鋼受力計(jì)算可知,槽鋼中最大彎矩m一6.26kn?rll.已知20a槽鋼的截面模量

7、w=178cm3,則槽鋼中最大彎拉應(yīng)力為一m/w一6.26kn?m/(2178cm.)一17.6mpa<=145mpa,滿足要求.剪力:在槽鋼計(jì)算模式中,最大剪力發(fā)生在支座2處,其最大剪力為q一16.64kn.1根20a槽鋼腹板的面積a一28.23cm.,則腹板中剪應(yīng)力為rq/a一16.64kn/(228.83cm.)一2.9mpa<r一85mpa,滿足要求.(2)橫梁63a工字鋼的驗(yàn)算.不考慮頂層2o槽鋼的受力,假設(shè)懸空部1.1m寬的混凝土重量全部由橫梁工字鋼承受.工字鋼承受荷載包括:砼重,施工荷載,模板重,砼傾倒及振搗等荷載.橫梁工字鋼的計(jì)算模式如圖4,荷載總計(jì)為63.8kn/

8、m.63.8kn/m6圖4橫梁計(jì)算模式(單位:cm)正應(yīng)力:最大彎矩m一443.38kn?in,根據(jù)查型鋼規(guī)格表可知63a工字鋼的w為2981.47cm.,則d=:/=443.38kn?m/(22981.47cm.)一74.4mpa<容許一145mpa,滿足要求.剪應(yīng)力:最大剪力為qm一306.3kn,根據(jù)查型鋼規(guī)格表可知63a工字鋼的/s一54.17cm,d一13mm.則最大剪應(yīng)力為r一(qs.)/(j)一306.3kn/(254.17cm13mm)=21.7mpa<r一85mpa,滿足要求.(3)預(yù)埋工字鋼的驗(yàn)算.根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果得知,支點(diǎn)2和5所受支撐力為拉力,與實(shí)際情況不符

9、,所以可假設(shè)橫梁所受的荷載全由支點(diǎn)3和4處承受,則樁身內(nèi)側(cè)預(yù)埋件(即支點(diǎn)3和4處)所受最大支撐力均為橫梁所受荷載的0.5倍,即為p一(63.8kn16)/z一510.4kn.彎曲應(yīng)力:牛腿中最大彎矩為mpl一510.4kn0.6121306.2kn?in,查表可知40b工字鋼的w=1140cm.最大彎拉應(yīng)力為一m/w一306.2kn?m/(21140em0)一134.3mpa<一145mpa,滿足要求.剪力:查表可知40b工字鋼的1/s一33.6cm,d一12.5mm,則最大剪應(yīng)力為r一(qs)/()=532.4/zkn/(33.6cm212.5mm)一31.3mpa<r一85mp

10、a,滿足要求.預(yù)埋工字鋼后錨力的計(jì)算:40b工字鋼預(yù)埋在國(guó)防交通工程與技術(shù)_囝2olo第4期?實(shí)例分析?大體積懸空承臺(tái)施工技術(shù)馮冰華樁內(nèi),樁內(nèi)用3根q28mm的鋼筋錨固.假設(shè)其拉力全部由后錨鋼筋承受,其計(jì)算模型簡(jiǎn)化如圖5所示.計(jì)算得到后錨鋼筋(支點(diǎn)1)所受的拉力為l拉一510.4kn60cm/180era=170.1kn,因在后錨點(diǎn)處由3根彎成u形的q28mm的螺紋鋼筋承擔(dān),所以鋼筋的拉應(yīng)力=:l拉/a一170.1kn/36.94cm一46.05mpa<eo3145mpa,滿足要求.前支點(diǎn)(支點(diǎn)2)?鋼筋所受壓應(yīng)力為p一170.1kn+510.4kn一680.5kn,前支點(diǎn)局部承壓鋼筋為

11、6根032mm螺紋鋼筋,其承受的壓應(yīng)力為l拉/a一680.5kn/(68.04cm2)一141.1mpa<0i一145mpa,滿足要求.圖5預(yù)埋件錨固力計(jì)算模式(單位:cm)3.3混凝土澆筑質(zhì)量控制3.3.1優(yōu)化混凝土施工配合比合理選擇原材料,優(yōu)化混凝土配合比.混凝土粗骨料采用級(jí)配良好的碎石,針片狀顆粒含量不大于15,含泥量不大于1;細(xì)集料選用優(yōu)質(zhì)中粗砂,石粉含量不大于3.混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)可摻入適量的粉煤灰等外摻劑,并加入高效緩凝減水劑,以降低水灰比,減少水泥用量,從而降低水化熱.最終砼配比:水:水泥:砂:碎石:外加劑:粉煤灰一o.507:1:2.25:2.97:0.01:0.20,水

12、灰比為0.5,砂率為43,坍落度為185200mm.3.3.2控制混凝土澆筑速度為了避免在混凝土澆筑過(guò)程中產(chǎn)生施工冷縫,必須保證混凝土的生產(chǎn)能力,運(yùn)輸能力和澆筑人員數(shù)量,以保證澆筑速度.3.3.3混凝土內(nèi)部冷卻管布設(shè)l_2在混凝土內(nèi)部埋設(shè)循環(huán)水冷卻管,通過(guò)冷卻水循環(huán),降低混凝土內(nèi)部溫度,減小內(nèi)表溫差.冷卻循環(huán)水管采用40mm薄壁鋼管,壁厚2.5mm.主墩承臺(tái)冷卻水管水平布置,層距為1m,共設(shè)3層,進(jìn)水管口設(shè)在承臺(tái)一側(cè)中心線,出水管口設(shè)在另一側(cè)兩邊沿,每層均設(shè)進(jìn)水口和出水口冷卻水管?chē)?yán)格按照設(shè)計(jì)要求布置.循環(huán)水管進(jìn)出口的水溫差要控制在6以內(nèi),從澆注之時(shí)起到混凝土澆注完畢后半月內(nèi)不間斷注水.在蓄水池

13、中放置溫度儀檢測(cè)水源的溫度是否在進(jìn)水溫度規(guī)定的范圍內(nèi),如果水溫過(guò)高,則采用加冰塊降溫.在出水口處固定一溫度檢測(cè)儀隨時(shí)觀察水溫與進(jìn)水水溫的比較值,如果水溫大于規(guī)定的進(jìn)出水溫差應(yīng)加大通水量.在進(jìn)水口處安裝一調(diào)節(jié)閥,以控制通水量.3.3.4增加負(fù)彎矩鋼筋為防止承臺(tái)混凝土第2次澆筑時(shí),第1次澆筑的承臺(tái)混凝土因懸空部位支架等發(fā)生不均勻沉降而被拉裂,在承臺(tái)懸空交界線處,第1層(2m)混凝土頂面以下10cm設(shè)置一層020mm的抗拉負(fù)彎矩鋼筋,鋼筋布置間距為15cm,每根長(zhǎng)3m,沿承臺(tái)橫向均勻滿布.3.3.5砼養(yǎng)護(hù)為避免溫度裂縫和干縮裂縫的產(chǎn)生,在混凝土澆筑完畢后必須用麻草袋覆蓋,加強(qiáng)保濕養(yǎng)護(hù),延緩降溫速率,

14、以降低內(nèi)外溫差.同時(shí)通過(guò)溫度傳感器對(duì)混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)測(cè),通過(guò)加強(qiáng)循環(huán)水的循環(huán)或加強(qiáng)表面保溫養(yǎng)護(hù)等調(diào)節(jié)措施,把混凝土內(nèi)外溫差控制在25以內(nèi).大體積混凝土澆筑完成后,設(shè)專(zhuān)人檢測(cè)和管理,測(cè)溫時(shí)間不少于14d,前7d每隔4h測(cè)溫一次,后7d每8h測(cè)溫一次.4結(jié)束語(yǔ)合理的預(yù)埋支架,工序簡(jiǎn)單,節(jié)約成本,能夠保障安全;另外在承臺(tái)大體積混凝土施工過(guò)程中,在溫度控制方面采取了各種有效措施,取得良好的效果,確保了混凝土內(nèi)外溫差不大于25,懸空承臺(tái)大體積混凝土施工優(yōu)質(zhì),按期完成,混凝土表面光潔,無(wú)施工縫,表面無(wú)裂縫產(chǎn)生,承臺(tái)整體性完好,外觀質(zhì)量良好.通過(guò)本橋懸空承臺(tái)大體積混凝土施工技術(shù)的研究和實(shí)踐,為今后

15、此類(lèi)工程的施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和施工方法.參考文獻(xiàn)1交通部公路交通研究所.jtgf10-2006公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范es.北京:人民交通出版社,2006e2馮乃謙,顧青霞,郝挺宇.混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫與對(duì)策em.北京:機(jī)械工,出版社,2006:2830constructiontechniquesforsuspendinglargevolumecaps(下轉(zhuǎn)第62頁(yè))國(guó)防交通工程與技術(shù)_囝2010第4期?成果與應(yīng)用?六四梁,八三墩拼組的異形架橋機(jī)在321ti單線箱梁架設(shè)中的應(yīng)用柴志成applicationofthespecial-shapedbridgeerectorassembledwithtyp

16、e-64militarybeamsandtype一83pierstorailwaybridgeerectionchaizhicheng(fifthsurveyanddesigninstitutiongroupco.ltd.oftherailwaybuildingcorporationofchina,beijing102600,china)abstract:thethirdbridgeatzhangjiawanofthezhengzhouxianpassengers-orientedrailwayconsistsofthreesections:theleft,themiddleandtherig

17、htsections,fortheerectionofwhichtheconstructionplanadoptedis:bymakinguseoftheexistingmainlinegirder,tocast-in-placethewholelengthofthe32一msingle-lineboxbeamonthemainlinegirderwiththehelpofthespecialshapedbridge-erector,whichisverticaltothedirectionofthebridgeandassembledwithtype-64militarybeamsandty

18、pe-83piers,andthenerectitintoplace.constructionpracticeshowsthatbeinglowincostandwideinsuitability,thespe-cialshapedbridgeerectorassembledwithtype-64militarybeamsandtype-83piersmaygreatlyshortentheconstructiondura-tionandbeappliedtotheerectionoflarge-spanned,difficultanddangerousbridgesinpoorgeograp

19、hicalconditions.keywords:type-64militarybeam;type-83pier;bridgeerection;specialshapedbridge-erector(上接第48頁(yè))fengbinghua(fourthengineeringco.ltd.ofthe20thbureaugroupoftherailwaybuildingcorporationofchina,qingdao266061,china)abstract:themountainousregionsofhunanandchongqinginthewestaregeographicallycomplexandgeologicallydangerous,owingtowhichquiteafewbridgesforhighspeedtransport