汶上立交桥现浇预应力空心板箱梁作业指导书

llccqq · 发表于 2011-7-12 07:08

一、       现浇预应力混凝土空心板施工荷载计算：
1.  箱梁砼自重：（横向每米）
中部横向翼板：（0.15+0.45）×2.5×1/2×24=18.0KN(一个)
箱梁：（1.4×7.75-0.749×6）×24 =152.5 KN
端部横向翼板：（0.1775+1.36）×24 =36.8 KN
箱梁： 1.4×7.75×24 =260.4 KN
2.  钢筋及钢绞线重：（横向每米）
钢筋重：
中部横向：950 kg ≈ 9.5 KN
   端部横向：2500 kg≈ 25 KN
钢绞线重：
中部及端部横向： 488 kg ≈ 4.9 KN
3.  模板及支架自重

横向每米)
翼板：200 kg ≈ 2.0 KN
箱梁:500kg ≈ 5.0 KN
4.  振捣砼时产生的荷载：
翼板：2.0×2.5=5 KN
箱梁:2.0×7.75=15.5 KN
5.  均布活荷载：
翼板： 1×2.5×0.25 KN/m2 =0.625 KN
箱梁：1.0×7.75×0.25 KN/m2 = 1.94 KN
6.  最不利荷载组合：
翼板：（18.8+0.6+2）×1.2+（5+0.625）×1.4=32.6 KN  （中部）
（36.8+0.6+2）×1.2+（5+0.625）×1.4=55.2 KN （端部）
箱梁：（152.5+9.5+4.9+5.0）×1.2+(15.5+1.94)×1.4 =231 KN (中部)
（260.4+25+4.9+5.0）×1.2+(15.5+1.94)×1.4=378.8 KN (端部)
7.选用钢管架，按图示的尺寸布置。纵向中部间距1.0米，端部按0.6米间距布置。横向箱梁部分按0.6米排列，左、右侧翼板按1.0米间距排列。纵向楞木0.15×0.15米，横向楞木0.12×0.12米按间距0.5米排列,并增加足够的剪刀撑；沿纵向每隔五排在支架横向增加米字型剪刀撑，以保证现浇支架的纵横向稳定性。
验算考虑钢管架单根立杆（衰减后单根允许承载力为25 KN）的实际荷载：
翼板：中部 32.6×1.0÷3=10.87 KN﹤25 KN
      端部 55.2×0.6÷3=11.04 KN﹤25 KN
箱梁：中部 231.0×1.0÷14 = 16.5 KN﹤ 25 KN
      端部 378.8×0.6÷14 = 16.23 KN﹤ 25 KN
二、施工方法
1.地基处理：
  原设计所给地勘资料显示，桥梁上部荷载传递途径为：支架、枕木、40cm厚碎石垫层地基土。考虑安全验算地基承载力时，每根钢管传递的荷载取30KN。经过计算，当淤泥埋置深度大于1.74米时，地基土承载力能满足要求。通过分析设计地勘资料实际施工中，将地基归纳为A、B两类，以策安全。
a、A类地基。表层地基土以亚粘土、亚砂土为主，平均厚度约3.0-6.0米，地质情况较好。施工中采用推土机翻松、晾晒，在最佳含水量范围内整平、碾压，压实度达到95% 。A类地基范围：主线左幅0＃-7＃，9＃-30＃，32＃-40＃墩之间，主线右幅0＃-7＃，10＃-12＃，15＃-30＃，32＃-39＃墩之间。
b、B类地基。地基土以亚粘土，亚砂土为主并含有少部分素填土，但平均厚度小于3.0米，持力层较薄。施工中将表层土30-50厘米范围内用碎石砂垫层换填压实，使地基承载力达到300kpa以上。B类地基主要范围为：主线左幅30＃-32＃之间，主线右幅9＃-10＃，12＃-15＃，30＃-32＃墩之间地基。
c、对水塘、鱼塘、泥浆池等特殊地段，将水抽净，采用挖掘机将淤泥、泥浆挖除,填渗水料至地面以下30cm，整平压实，上面铺筑30cm厚的级配碎石，整平碾压，使地基承载力达到300kpa以上，墩柱前后的系梁基坑用渗水料回填，分层夯实。
地基处理前，先用手钻探明软弱下卧层实际深度是否与设计相符,如不符，按实际情况分类处理。处理好的地基顶面设2%横坡，两侧挖纵向排水沟（50cm×50cm）做好地基排水，确保地基不受雨水浸泡。侵蚀及砼灌注和养生过程中滴水对地基的影响,对局部翻浆、弹簧土采用换填法处理后再进行压实。

2.支架
根据龙文互通工程特点，选用钢管架，组拼支架的布置形式根据现浇空心板梁截面大小通过荷载计算确定，并验算支架变形，确保组拼后的钢管架的强度、刚度、稳定性满足设计要求。安装支架前，应对支架详细检查，准确地调整支架支承面和顶部标高，并复测跨度，确认无误后再进行安装。各片支架在同一节点处的标高应尽量一致，以便于拼装平连横杆。支架组拼采用人工配合吊车安装，在拼装模板以前，应对其平面位置、顶部高程、节点联接及纵、横向稳定性进行全面检查，再根据设计和规范要求进行砂袋堆载。支架沉降及变形观测采用百分表与水准测量相结合的观测方法。加载采用分级连续递增的方法进行，连续观测支架的沉降及变形值，并绘制逐级加载的沉降曲线，待加载达到等载重量以后，堆载72小时以上，连续观测支架的沉降及变形情况，绘制沉降—时间曲线，卸载也采用逐级递减降载的方法，并连续观测支架的回弹及变形情况，收集相关参数，支架和地基的最终沉落及变形数值等于支架的弹性变形值加地基的沉降值加残余变形值。通过两个循环的等载预压、每次取10个左右的观测断面进行数据收集，通过数理分析及相关曲线最终确定全桥现浇箱梁施工预留拱度的参考数据。预拱度值通过综合计算分析来定，预拱度

理论值计算主要考虑以下几个因素:
1）             支架的弹性变形；
2）             地基沉落；
3）             砼箱梁产生的弹塑性变形；
4）             支点沉降；
支架的卸落使用木楔，在纵向应对称均衡卸落，在横向应同时一起卸落，卸落顺序从跨中向支座依次循环卸落。卸落支架时应设专人用仪器观测梁板挠度和裂缝现象及墩台变化情况。支架拆除以后，应维修整理，并分类妥善存放。
3.支座安装
  根据箱梁砼收缩徐变，弹性变形，气温影响以及施工过程中箱梁的临时固定支座的设置，计算确定支座上滑板预偏值。安装支座前，先将支座垫石砼凿毛，在其上铺20～30mm厚与垫石标高相同的砂浆，然后立即将支座吊装就位，调整好标高后，用砂浆填满捣实，锚固螺栓孔内的砂浆也要同样捣固密实。
4.模板
模板由底模、侧模及蕊模三个部分组成。底模、侧模采用厚12mm竹胶合板，根据本工程特点选用Ⅱ类一等品，规格2440×1220×12。模板的楞木采用0.12×0.12m方木，间距布置为60cm。对于翼板的底模和箱梁侧模采用框架式木支撑与横向楞木连接，保证支撑的强度和横向稳定性。蕊模采用竹编裹覆包两层塑料泡沫形成，蕊模框架定位采用包装袋固定下部钢筋上，以防止因浇注砼发生蕊模上浮现象。在端部砼侧压力较大箱梁部分，按间距60cm设置两排对拉杆，对拉杆用φ16的圆钢制作，外部采用硬塑料套管。模板拼装时，侧模与翼板底模、侧模与箱梁底模接缝内压模板胶带纸，贴加密缝条，保证模板接缝严密、不漏浆，并在底模板的适当位置设一块活动模板，在空心板梁浇注砼前，将模板安装、钢筋绑扎、预应力筋定位及蕊模固定等工序操作后遗留的杂物用空压机清理干净。模板安装完毕后，必须对其平面位置、顶部高程、节点联系进行检查。浇注砼时，随时检查模板、支架的变形稳定性情况，有超过允许偏差变形值的可能时，应及时纠正。
5.普通钢筋、预应力筋
  在安装并调整好底模、侧模后，开始底、腹板普通钢筋绑扎及预应力管道的预设。待底、腹板钢筋及预应力管道完成后，安装蕊模，再绑扎顶板钢筋及预应力管道。普通钢筋及预压力筋严格按设计图纸要求布设，钢筋的绑扎焊接均要符合施工技术规范要求，钢筋保护层采用半径等于保护层厚度的球型垫块，并按钢筋作业指导书内容严格控制钢筋制作、安装等施工工艺，并按设计图纸安装好预埋件。预压力筋顶板束（Ti）、底板束(Bi)采用4-7φ5钢绞线，采用70×20mm波纹管制孔；腹板束(Fi)采用4-7φ5钢绞线，采用半径为50mm波纹管制孔。钢绞线使用高强度、低松弛钢绞线，其标准强度Rby=1860MPa，弹性模量Ey=195000 MPa,预应力管道的位置严格按照设计要求准确布设，并采用每隔50cm一道的定位筋进行固定，其焊接位置由管道坐标计算确定，预应力管道接头要平顺，外用胶布缠牢，防止浆液进入管道内，在管道的高点设置排气孔。预应力钢束若与普通钢筋相干扰，适当挪动普通钢筋，确保预应力钢束的定位准确。预应力束平弯段增设间距为20cmΦ12的防崩螺纹钢筋，并与梁体钢筋骨架绑扎牢固。锚垫板安装前，必须检查锚垫板的几何尺寸是否满足设计要求，锚垫板的安装必须牢固，并使垫板与孔道严格对中，与孔道端部垂直，不得错位。锚下螺旋筋及加强钢筋必须定位准确，嗽叭口与波纹管管道要连接平顺、密封。对锚垫板上的压浆孔要妥善封堵，防止浇注砼时漏浆堵孔。预应力筋的下料长度除按设计每束下料长度计算外，还应考虑锚夹具的长度、千斤顶长度、外露工作长度及预应力筋接长等因素，必须经过下料长度验算后再准确下料。预应力筋的切割使用砂轮锯切割，预应力筋编束时，应梳理顺直，绑扎牢固，防止相互缠绞，束成以后，要统一编号、挂牌标位，按类堆放整齐，以备使用，若堆放时间较长，应加彩条布覆盖，防止生锈。本桥大部分预应力筋均为一端锚固，另一端张拉，锚固端用P型锚具或连接器，施工中必须先穿束，后浇筑砼。并且施工中必须认真检查锚具质量，以确保锚具、连接器的安装精度。预应力筋穿束前要对孔道进行清理，采用金属网套法，先用孔道预留铅丝将牵引网套的钢丝绳牵入孔道，再用人工配合慢卷扬机牵引钢束缓慢引进。
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6.砼的浇注
箱梁施工前，应先做好各种集料、外加剂的原材料检验，按施工的砼施工配合比准确计量，保证砼的质量。砼的技术要求如下：
a.       强度：不得低于设计强度40Mpa。
b.       水灰比：小于0.4，符合施工技术规范要求。
c.       水泥标号：使用永富P·O 42.5R型水泥，富余系数不小于1.06.
d.       坍落度：16～20cm为宜。
e.       外加剂选用：采用早强型高效减水剂。
砼采用砼拌和站拌和，砼罐车运输，砼输送泵输送入模，砼浇注前必须对砼拌和站、砼罐车、砼输送泵等设备进行认真检修，确保机况良好，并备好应急设备，以防设备障碍造成砼浇注过程中断。由于施工工地地处沿海，砼浇注前还应收集当地气象信息，使砼施工尽量避开台风、暴雨等恶劣天气，并备足防雨设施，防止砼浇注过程中大雨对砼的侵蚀。砼浇注顺序从首段梁后端开始向前浇筑，直至浇注未端，每段梁在横断面上砼浇注顺序为先浇底板，再浇腹板，最后浇顶板及翼板。现浇箱梁砼施工中水化热问题在施工中拟采用预埋波纹管方案，即在横梁部位沿横向每隔1.2米布设一根1.5米波纹管，纵向布置两排。波纹管底部位于现浇空心板底板的顶部标高，布置时波纹管距离空心板内钢筋的间距不得小于3cm，且波纹管底部封闭。待箱梁养生7天以后，砼强度达到设计强度85%以上时，灌筑40号砼水泥砂浆封锚。砼的振捣采用插入式振捣器进行，振捣器移动间距不超过其作用半径的1.5倍，并插入下层砼5～10cm。对于每一个振动部位，必须振到该部位砼密实为止，并不得超振。振捣时要避免振捣棒碰撞模板、钢筋，尤其是波纹管，不得用振捣器运送砼。对于锚下砼及预应力管道下的砼振捣采用小直径振捣器，该处钢筋密、空隙小、砼振捣要特别仔细，保证砼密实，并严禁波纹管上浮。
1)底板砼浇筑
底板砼的浇筑应超前腹板砼的浇筑时间约2.0～2.5小时进行，即底板砼，一般领先腹板砼10～20m,浇筑时先将砼送入底板，下料时一次数量不宜太多，并且要及时振捣，尤其边角处必须填满砼并振捣密实，以防浇筑腹板砼时冒浆。
2）腹板砼浇注
当超前浇筑的底板砼刚接近初凝时，即开始斜层浇筑腹板砼。两侧腹板间砼要对称同步进行，以保持模板支架受力均衡。每层砼浇筑厚度不得超过30cm，且要振捣密实，严禁漏振和过振现象。每层砼必须在初凝之前及时覆盖新的砼，以确保腹板砼连续性。
3）顶板及翼板砼的浇筑
当腹板浇筑到箱梁腋部后，开始浇筑顶板砼。其顺序为先浇中间，后浇两侧翼缘板，但两侧翼板要同步进行。振捣时，先用插入式振捣器，再用行夯进行振捣整平。为控制桥面标高，必须按两侧模板标线高度进行砼浇筑。当砼达到初凝后，用草袋覆盖砼表面并洒水养生。
7.预应力筋张拉及管道压浆、封锚
在进行张拉作业前，必须对千斤顶、油泵等进行配套标定，确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。千斤顶和油泵定期进行维修、清洗等保养工作，每隔一段时间进行一次校验，并对锚具、夹片、连结器的强度、硬度、锚固能力进行抽检。张拉设备必须要进行编组，防止不同组号的设备混合。当箱梁砼强度达到设计强度(试压与梁体同条件养生的试件)的85%之后，就可以进行预应力束张拉。张拉前要做好如下准备工作：
① 检查钢束孔道是否畅通：将垫板喇叭口清理干净，然后用空压机吹清管道。
② 安装锚头和夹片：将钢绞线逐根穿入锚头的孔眼内，然后将锚头顺着钢绞线推至锚垫板处，并靠紧。将夹片套入钢绞线上，并推入锚头的锥形孔中。
③ 安装千斤顶：将与锚具规格相对应的限位板套在钢束上，并推至锚头处，将千斤顶悬挂在一活动支架上，用两个梳形导向叉，将钢绞线疏分，使钢绞线的分布与千斤顶内的孔眼对准，在每根钢绞线端头均套上一个导向帽壳，使顺利穿过千斤顶盘孔。
箱梁预应力束的张拉按先张拉靠近截面形心处，钢绞线上下左右对称的原则进行。即先由中间向两边对称张拉腹板钢绞线，后再对称张拉顶板、底板钢绞线。张拉以张拉力为主控，以钢束的实际伸长量进行校核，张拉伸长量从0.2倍张拉控制力开始计数，实际延伸量与计算值的误差范围应小于±6％，若误差超过要求，则应停止张拉，分析原因，在查明原因并加以调整后，方可继续张拉。预应力筋张拉时的理论伸长值为ΔL=PL/AyEg，P为预应力筋的平均张拉力。张拉时做到孔道、锚具、千斤顶三中心重合。张拉过程中，要及时做好记录，且记录要整齐、准确。张拉的工序严格按施工技术规范及设计图纸要求进行，程序如下：
0-----20％бK（开始量伸长量）------бK(持荷2分钟锚固)
设计图纸бK =1395MPa
张拉过程中的断丝、滑丝不得超过规范或设计的规定，如超过应更换钢丝或采取其它监理工程师同意的补救措施。安全操作注意事项：
1）张拉现场应有明显的标志，与该工作无关的人员严禁入内。
2）张拉或退楔时，千斤顶后面不得站人，以防预应力筋拉断或锚具、楔块弹出伤人。
3）油泵运转有不正常情况时，应立即停车检查。在有压情况下，不得随意拧动油泵或千斤顶各部位的螺丝。
4）作业应由专人负责指挥，操作时严禁摸踩及碰撞力筋，在测量伸长及拧螺母时，应停止开动千斤顶或卷扬机。
5）千斤顶支架必须与梁端垫板接触良好，位置正直对称，严禁多加垫块，以防支架不稳或受力不均倾倒伤人。
6）在高压油管的接头应加防护套，以防喷油伤人。
7）已张拉完而尚未压浆的梁，严禁剧烈震动，以防预应力筋裂断而酿成重大事故。
在张拉工作完成8小时左右，开始进行管道压浆。压浆所用灰浆的强度、稠度、水灰比、泌水率、膨胀剂掺量应满足如下质量要求：
a．  净水灰浆标号不低于4号；
b．  水灰比为不小于0.4（采用永富P·O 42.5R型水泥）；
c．  为减少收缩，可掺入0.01%水泥用量的铝粉（铝粉需经脱脂处理），水泥浆掺入铝粉后的自由膨胀率为5%；
d．  压浆稠度为12〞～ 18〞。
孔道在压浆前在锚头上装封锚堵帽，并用压力水冲洗，以排除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通。冲洗后用空压机吹去孔内积水，但要保持孔道润湿，而使水泥浆与孔壁的结合良好。在冲洗过程中，如发现有冒水、漏水现象，则应及时堵塞漏洞。当发现有串孔现象，又不易处理时，应判明串孔数量，在压浆时几个串孔同时压注。或者某一孔道压浆后，立刻对相邻孔道用高压水彻底冲洗。压浆使用活塞式压浆泵缓慢均匀进行，当孔道另一端冒出浓浆后，保持0.5～0.7 MPa的压力一分钟以上，确保管道内充满水泥浆，并使排气孔排出与规定稠度相同的水泥浓浆后堵孔，压浆结束。压浆工作要一气呵成，中间不得停顿。压浆完成后，应将锚具周围冲洗干净并将梁体砼做凿毛处理，设置钢筋网，浇注封锚砼。浇注封锚砼时应核对梁体长度，确保梁间缝隙尺寸及伸缩预埋件的安装准确，并加强振捣，以确保砼质量。

四、主要机械设备

现浇空心板梁施工所配备的主要机械设备表
序号机械名称规格型号单位数量备注
1 砼拌合站 HZS50 台 1
2 砼罐车 CA1220P 台 2
3 砼输送泵 HBT60 台 1
4 插入式振捣器高频台 6
5 平板式振捣器高频台 2
6 制管机 SD150 台 1
7 穿束机 EMK 台 2
8 压花机 LSP-4 台 1
9 挤压机 PSZ 台 2
10 张拉千斤顶 YCW150 台 4
11 张拉千斤顶 SA512/St12 台 1
12 高压油泵 ZB4-500 台 2
13 高压油泵 EHPS-3/4 台 2
14 压浆机 / 台 2
15 拌浆机 / 台 2
16 发电机 200KW 台 2
17 吊车 16t履带吊台 2
18 装载机 HZ50/HZ30 台 2
19 载重汽车 8t 台 2
20 空压机 6-9m3/h 台 4
21 水车 12t 台 1
22 推土机 T140 台 1
23 挖掘机 EX200-Ⅱ 台 1
24 平地机 PY-160 台 1
25 钢管 Φ50 T 400
26 竹胶板 2440×1220×12 m2 3000