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2.2.1该桥采用双幅同步转体施工,以减少对铁路运营的影响及存在的安全隐患。
2.2.2该桥上跨京广铁路,需与北京铁路局各设备主管单位协调电杆、地下管线安全施工等事宜,施工全过程对京广铁路行车及设备安全有影响,保证铁路干线的运营安全是施工过程的重中之重。
2.2.3上下球铰安装精度的控制、主要截面控制应力值、沉降徐变控制、曲线上施工的线形控制、转体过程精度和安全控制。
2.2.4预应力施工,预应力作为全预应力结构的生命线,是保证结构安全和耐久性的关键,施工中应严格按照设计要求,按照规定程序和要求,对混凝土的龄期、强度,张拉力和伸长量进行严格要求,尽量减小混凝土收缩、徐变对结构的影响。
2.2.5混凝土浇注,本工程箱梁高4米、宽13.75米、一幅箱梁长90米,对混凝土的浇注顺序以及施工组织提出了较高的要求,在施工前应进行方案论证,严格按照制定的浇注方案进行施工。
2.2.6在转体桥无合拢段两侧悬臂各45米的桥型和双幅同时同步转体,有显著的新颖性。
对梁端挠度的控制要求高,对转体后是否能准确就位提出了较高的要求。
2.2.7双幅同时同步转体也是转体过程控制的难点,双幅同时同步转体要求转体同时启动,转体过程中速度相同,转角相同,因此需要有严格的施工控制方法。
2.3T构转体箱梁在转体前后与铁路位置关系图(见附图)
2.4施工顺序
双转体施工顺序:
钻孔桩施工---转体承台施工---球铰安装---上转盘施工---中墩施工---箱梁施工---转体---转体就位。
3.工期安排
3.1计划工期:
挖孔防护桩施工均以施工完毕,Y4中墩钻孔桩均已施工完毕,Z2中墩钻孔桩剩余6根钻孔桩。
剩余工作量计划安排如下:
Y4上下转盘2020年10月1日---2020年12月15日
Y4中墩2020年3月1日---2020年3月25日
Y4号2×
45mT构箱梁2020年2月15日---2020年4月2020Z2钻孔桩施工(5根)2020年10月1日---2020年11月10日
Z2上下转盘2020年11月11日---2020年12月2020Z2、Y4中墩2020年3月2020--2020年4月19日
Z2号2×
45mT构箱梁2020年4月21日---2020年6月21日
转体施工准备2020年6月22日---2020年6月31日
T构转体2020年7月1日---2020年7月10日
Z3、Y3墩柱盖梁施工2020年7月11日---2020年7月30日
封固转体、桥面铺装2020年7月11日----2020年7月30日
3.2开工批复
开工前上报施工方案,请北京铁路局总工室组织施工中各相关站段对施工方案进行审批,在审批通过后,与设备单位签订安全配合协议,进行营业线施工审批,得到路局各处同意后正式开工,铁路既有设备需改移时,必须与设备单位达成一致,且有监护人员现场监护,方可施工。
4.人员、机械配备
4.1人员配备
项目经理:
冯国恩
总工程师:
安彦鹏
工程部长:
李强盛
测量工程师:
刘利军
桥梁工程师:
严曙光、宋换张
安全员:
郝东海
质量员:
赵风岗、许连海、张连振
试验员:
程庆申、及晓程
领工员:
赵公权、葛小山、黄明家
物资:
王文会
工人:
60名
4.2投入工程主要施工机械设备表
主要施工机械表
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
额定功率
1
挖掘机
EX550H
1.62m3
2
装载机
ZL50
5
154KW
3m3
3
工程钻机
GPS-20
4
砼搅拌运输车
KJ5254GJB
12m3
AH5253GJB4
6
混凝土搅拌站
HLS75
75m3/h
7
HBT50
50m3/h
8
砼泵
HBT60
60m3/h
9
砼输送泵
10
发电机
YK2700
12020
11
钢筋切断机
GJ40-B
5.5KW/台
12
钢筋弯曲机
GW40
3KW/台
13
钢筋调直机
GT4-8
14
切割机
J3G6-400-2
2KW/台
15
对焊机
UN1-100
100KW/台
16
电焊机
BX-315
25KW/台
17
插入式振动器
ZX50
20
2.2KW/台
18
波纹管卷制机
SB-JG-110
5.5KW/台
19
气泵
千斤顶
ZL100
21
自卸车
1491.280/K29
158kw
19T
22
YCD25OO
150
23
全站仪
Laika
24
水准仪
0.2mm
5.总体施工方案
由于本桥上跨京广铁路,为减少对铁路运营的影响及尽量消除安全隐患,该桥采用双幅同步转体的施工方法,根据本桥的施工特点,总体施工步骤如下:
第一阶段:
施工准备及拆迁改移
施工准备工作主要包括技术准备、材料机具进场准备、现场相关临时设备等工作。
拆迁改移是对影响施工的电力、管道线路调查,进行拆改。
双幅转体时从159、161、162和163号铁路电气化立柱之间通过。
(附转体施工与铁路设备关系图)
第二阶段:
路基防护桩施工
在正式开工之前,对京广铁路进行人工挖孔桩防护。
第三阶段:
桩基施工
根据现场地质情况,采用冲击钻进行施工。
第四阶段:
承台、上下转盘及墩身施工
本阶段施工包括上下球铰安装、转体体系预制、上转盘三向预应力体系张拉,是本工程技术控制和施工的重点和难点之一。
第五阶段:
现浇梁预制及张拉
现浇梁施工紧随下转盘施工,进行地基处理、支架搭设、底模安装等可平行施工的工序。
T构的沉降、线性控制、砼质量、模板的支护刚度是施工的重点和难点。
第六阶段:
桥面系施工
为了T构转体就位后,后继施工对既有线不再有安全影响,梁体张拉完成后,立刻进行防撞护栏、防护网、桥面排水及其他设施施工。
第七阶段:
T构转体
梁体张拉完成后,上报北京路局转体施工封锁要点计划,经审核批复后,要封锁点进行T构转体。
第一次转体至临时墩,第二次转体就位,每次32分钟,共64分钟。
第八阶段:
Z3、Y3盖梁施工
转体就位后,卸重,并拆除导梁,
施工Z3、Y3盖梁,张拉T构底板钢束。
当各部位砼强度达到要求后,安装支座,落梁就位。
第九阶段:
封闭转体部分
落梁完成后,立即支模、绑扎钢筋,用混凝土封固Z2、Y4上下转盘,桥面铺装施工。
T构施工完毕,拆除临时墩。
6.具体施工方案如下:
6.1人工挖孔桩
T构桩基和下转盘施工前,根据设计图纸采用人工挖孔桩对京广铁路进行防护,桩长10.5米,桩径1.25米,桩间距1.65米,上设冠梁将排桩连接为一体,桩身为C30钢筋砼。
6.2钻孔桩
每个T构承台下设直径1.5m钻孔桩11根,长度45m。
施工时采用冲击钻进成孔,钢筋笼钢筋集中制作,现场绑扎、焊接成型,利用汽车吊一次吊装就位。
钻孔施工前考虑跨铁路一孔两墩设置防雷接地,墩身钢筋与桩基钢筋焊接时,应上下错开,并保证焊接长度不小于80mm。
系梁顺路线两侧设置预埋钢板,由上层钢筋网引出。
每个桥墩和桩基引出一跟直至与防护网焊接,接地电阻应小于4Ω。
钻孔桩混凝土龄期达到要求后,对所有钻孔桩采用超声波法逐根进行检测;
当对桩身混凝土质量有疑问时和设计有要求的桩,采用钻芯取样进行检测。
6.3施工安全注意事项
因施工时与京广线运营安全息息相关,故要注意以下几个方面问题。
1、管线探测:
沿承台四周先人工挖2m深的检查坑,当发现孔位地下有管线、光缆或其他物体时及时通知监理工程师确认,请铁路局设备相关部门出面,并协商出解决办法,妥善处理。
2、钻机就位时,不得碰撞施工防护网,顺线路走向放置。
3、在最靠近铁路的桩施工时,要有专人防护,当有车通过时,要停止作业,列车通过后方可施工。
4、与现场施工监护人员做好施工配合,专人观察线路平顺和高低情况,做好记录,如发现线路有变化及时停止施工,并给予调整。
5、吊车作业时,要有人工配合,在吊装钢筋笼、导管等物件上拴绳索,防止物件侵入铁路限界。
6.3转体承台施工
6.3.1基坑开挖
T构承台基坑挖深约5m,靠近铁路既有线基坑侧垂直开挖,利用人工挖孔桩防护。
开挖至基底标高后采用人工开挖清理,表面用沙浆抹平。
基坑顶设排水沟和土围堰,防止水流入坑内。
混凝土桩头露出后用空压机带风镐凿除桩头混凝土,距设计桩顶预留30cm人工凿除,并清扫干净。
请监理工程师及桩基检测单位进行超声波检测,检测合格后进行承台施工。
6.3.2转体承台总体施工方案
转体下盘为支承转体结构全部重量的基础,支承上部转体重量,转体完成后,与上转盘共同形成桥梁基础。
下转盘上设置转动系统的下球铰、保险撑脚环形滑道及转体拽拉千斤顶反力座等。
根据施工工艺及球铰和下滑道的安装精度要求,转体承台的浇筑分三次完成。
钢筋集中在加工厂加工,现场绑扎成型。
模板采用组合钢模板拼装,方木和槽钢作为背楞。
下口设水平支撑,上口用钢筋对拉。
混凝土采用搅拌站集中搅拌,混凝土搅拌运输车运送,溜槽入模,人工分层振捣。
1、第一步绑扎承台底和侧面四周钢筋,进行第一层混凝土浇筑,高度为1.35m,并在混凝土顶面预埋滑道和下球铰骨架安装角钢;
2、安装下滑道骨架和下球铰骨架,要求骨架顶面的相对高差不大于5mm。
骨架中心和球铰中心重合,与理论中心偏差不大于1mm;
3、绑扎预留槽两侧钢筋,安装预留槽模板,进行二次混凝土浇筑;
二次浇筑至承台顶面,控制好预留槽混凝土高度;
4、绑扎球铰预留槽和下滑道钢筋,安装滑道钢板,要求滑道钢板顶面局部平整度不大于0.5mm,相对高差不大于5mm,采用调整骨架上的螺母使其水平,钢板调平后在钢板顶铺3mm厚不锈钢板,不锈钢板和滑道钢板采用中间塞焊和周围点焊方法焊接,焊接后磨平;
5、第三次浇筑预留槽混凝土(下滑道钢板下部和下球铰预留槽),浇注千斤顶反力座和转体牵引反力座混凝土。
6.3.3转体承台施工质量控制:
1、钢筋绑扎:
钢筋绑扎时,应调整好其主筋与钻孔桩主筋的位置,钢筋外侧绑扎垫块,钢筋绑扎按顺序逐根安装到位。
安装成型的钢筋做到整体性好,尺寸、位置、高程符合验收标准。
2、预埋件安装:
在混凝土灌筑前将下球铰、滑道钢板和千斤顶反力座预埋钢筋等精确定位并固定。
3、混凝土浇筑:
混凝土采用吊车下料分层浇筑,每层控制在30cm左右,连续作业一次完成。
由于水平转盘面积比较大,盘下结构复杂,下转盘混凝土的密实性是转盘安装成败的关键:
①提前试配微膨胀混凝土,并作好膨胀力现场测试记录;
调整配比中减水剂、膨胀剂的掺量,将混凝土的工作度调整到最佳。
②在加工转盘时就充分考虑到混凝土施工时的密实性问题,在下转盘上留有振捣孔和排气孔。
③安装过程中采用高精度水准仪进行全过程测量控制,并在盘下混凝土浇注前后对每座转盘进行监测。
④转盘盘面用多层塑料布进行封闭,在形成对盘面保护的同时,更有利于浇筑完毕后对盘面的清理。
⑤混凝土浇注采用输送车运输,泵车布料,混凝土浇筑从一侧赶往另一侧,保证下球铰和滑道钢板下能排出空气,混凝土密实。
⑥在盘下混凝土浇筑到接近下盘底面约2020时,首先将已经浇筑的混凝土充分振捣密实后上层混凝土采用单方向整体推进浇筑,浇筑层厚控制在50cm左右,即让混凝土将盘面充分掩埋,一次浇满盘下混凝土。
⑦当混凝土浇筑到每个振捣孔位置时,在水平方向振捣的同时,采用插入式振捣设备从振捣孔深入盘下,捣固密实,现场观察混凝土不产生下沉,而且周边排气孔充分有混凝土冒出。
6.3.4沉降观测
为确保铁路运营安全,对转体施工结构安全和其对铁路运营的影响做到有效控制,特制定以下沉降观测方案。
1、观测点布置
图4:
转体承台沉降观测点布置图
2、观测时间安排
①承台浇注完毕拆模后;
②T构箱梁浇注后;
③拆除箱梁支架后;
④转体前;
⑤转体过程中。
3、沉降指标
在承台上布置4个沉降观测点,其不均匀沉降不得超过2cm,若超过2cm,根据现场实际情况结合专家意见,进行进一步的调整。
6.4钢球铰制作与安装
下球铰直径φ2500mm,上球铰直径φ3000mm,厚度均为30mm。
球铰在转体过程中支撑转体重量,是平衡转动体系的支撑中心和转动中心,其加工及安装精度直接影响转体效果。
6.4.1制造精度控制如下:
1、球面光洁度不小于▽3,即表面粗糙度不大于Ra25μm
2、球面各处的曲率应相等,其曲率半径之差±
0.9mm;
3、边缘各点的高程差≯1mm;
4、椭圆度≯1.5mm;
5、各镶嵌四氟板块顶面应位于同一球面上,其误差≯0.6mm;
6、球铰上、下锅形心轴、球铰转动中心轴务必重合,≯2mm。
其顶面任意两点高差不超过1mm;
球铰转动中心务必位于设计位置,其误差:
顺桥向±
1mm,横桥向±
1.5mm。
钢球铰在工厂加工制造,在下球铰面上按设计位置铣钻四氟板镶嵌孔,同时在下球铰面上设置适量的混凝土振捣孔,以方便球铰面下混凝土的施工。
经与设计联系,对球铰结构进行了部分调整,见图。
图5转体球铰结构图
图6骨架结构图
图7球铰筋板焊接结构图
图8震捣孔结构图
图9四氟凹坑分布图
6.4.2球铰安装
1、安装下球铰
下球铰骨架固定牢固后,吊装下球铰使其放在骨架上,对其进行对中和调平,对中要求下球铰中心纵横向误差不大于2mm,施工采用十字线对中法,水平调整先使用普通水平仪调平,然后使用精密水准仪调平,使其
球铰周围顶面处各点相对误差不大于1mm,固定死调整螺栓。
2、聚四氟乙烯片的安装及涂抹黄油
下球铰精确定位后,进行下球铰聚四氟乙烯滑动片的安装。
聚四氟乙烯滑动片安装前,先将下球铰顶面清理干净,球铰表面及安放滑动片的孔内不得有任何杂物,并将球面吹干。
根据聚四氟乙烯滑动片的编号将滑动片安放在相应的镶嵌孔内。
每个球铰布置324块φ60mm的聚四氟乙烯片,总面积为9161cm2,聚四氟乙烯片处于高压应力状态,平均计算压应力为38.1MPa。
该聚四氟乙烯片设计抗压强度为100MPa。
滑动片安装完成后,各滑动片顶面应位于同一平面上,其误差≯0.6mm。
检查合格后,在球面上滑动片间涂抹黄油聚四氟乙烯粉,使黄油聚四氟乙烯粉均匀充满滑动片之间的空间,并略高于滑动片顶面,保证滑动片顶面有一层黄油聚四氟乙烯粉。
涂抹完黄油聚四氟乙烯粉后,严禁杂物掉入球铰内,并尽快安装上球铰。
球铰安装要点:
保持球铰面不变形,保证球铰面光洁度;
球铰范围内混凝土振捣务必密实;
防止混凝土浆或其它杂物进入球铰摩擦面。
3、转动中心轴的安装
施工中要精确安装下球铰精密对位后进行锁定。
在混凝土灌注前将球铰中心轴的预埋套筒精确定位并固定,以便中心轴的转动。
下球铰混凝土灌注完成后,将转动中心轴φ270mm钢棒放入下转盘预埋套筒中。
4、上球铰的吊装
转动中心轴定位后,吊装上球铰,吊装上球铰前,将锅形上球铰底面用抹布擦洗干净,均匀涂抹少量黄油,然后进行吊装。
上球铰精确就位并临时锁定限位,上下球铰吻合面四周用胶带缠绕密封,严禁泥砂或杂物进入球铰摩擦部。
5、安装注意事项
球铰安装期间,受外界环境影响,会附着水汽、杂物,以致表面产生锈蚀。
此外安装时的吊装过程也容易产生碰撞,致使球铰产生轻微变形、损伤。
因此在整个安装过程中,应注意以下事项:
(1)转体球铰运抵现场后,在安装前的放置期间应使用防水塑料布将球铰整体严密包好,并将上下球铰边缘的缝隙、中心销轴套管口也用防水塑料布密封,以防止雨水、沙尘、杂物等进入球铰工作面。
(2)在整个安装吊装过程中,应注意平稳起吊,对准位置后再放置,放置时要轻慢。
吊装过程应避免球铰与其它物件的碰撞,特别要注意保护上球铰凸球面,不得磕碰、划伤。
(3)安装上球铰之前,应注意保护好上球铰。
可将上球铰凸球面涂抹黄油后,用防水塑料布将整个上球铰严密包起来,放置于在厚木块上。
使用时,将上球铰吊起,去除防水塑料布,用纱布将凸球面擦拭干净,检查凸球面上有无生锈,如有,可用布轮抛光方法清除。
(4)上球铰安装完毕后,用宽胶带纸将上下球铰边缘的缝隙密封,待上盘混凝土浇注完毕,球铰转体之前,用刀片将宽胶带纸划开。
6.5转体上转盘撑脚与滑道
上盘撑脚即为转体时支撑结构转体平稳的保险腿。
从转体时保险腿受力情况考虑,转台对称的两个保险腿之间的中心线重合,使8个保险腿对称分布于纵轴线的两侧。
在撑脚的下方(即下盘顶面)设有0.7m宽的滑道,滑道半径2.9m(外径),转体时保险撑脚可在滑道内滑动,以保持转体结构平稳。
要求整个滑道面在一个水平面上,滑道骨架顶面角钢相对标高高差≯5mm;
滑道顶面局部平整度≯0.5mm;
其相对高差不大于2mm。
每个上转盘下设有8个撑脚,每个撑脚为双圆柱形,下设30mm厚钢板。
双圆柱为两个φ600mm×
16mm的钢管,撑脚钢管内灌注C50微膨胀混凝土。
撑脚在工厂制造后运进工地,在下转盘混凝土灌注完成上球铰安装就位时即安装撑脚,并在撑脚走板下支垫2020砂箱撑脚底与不锈钢板间预留2020间隙,施工时,在撑脚底和不锈钢板间放置由木条做成的一个方框,方框厚度为2020,内填平石英砂,把撑脚水平地布置在石英砂上。
每个滑道上布置16个砂箱,砂箱直径为500mm,每个理论承重300t,用来支承上转盘和上部结构的重量,同时起到稳定上转盘作用。
转体前抽掉垫板并在滑道面内铺装3mm不锈钢板。
6.6混凝土上转盘施工
1、上转盘的受力情况
上盘是转体的重要结构,在整个转体过程中形成一个多向、立体的受力状态,布置三向预应力钢筋。
上盘边长7.6×
6×
2m,高1.5m,转台直径φ5.8m,高0.8m,转台是球铰、撑脚与上盘相连接的部分,又是转体牵引力直接作用部位。
上盘撑脚安装好后,立模,绑扎钢筋,安装预应力筋及管道,预埋转体牵引索,浇筑混凝土。
待混凝土达到设计强度后,预应力施工顺序如下:
(1)张拉竖向预应力筋及管道压浆;
(2)待竖向预应力筋及管道浆体强度达到强度后,张拉50%纵向和横向预应力筋,压浆;
(3)待纵向、横向管道浆体达到设计强度后张拉另一半纵、横向预应力筋。
纵、横向预应力筋采用单端张拉,张拉端、锚固端交错布置。
管道压浆采用M40水泥浆。
2、上转盘施工步骤
上转盘由圆柱形转台及矩形台两部分组成,故上转盘施工分两步进行。
圆柱形转盘施工中,转台内预埋转体牵引索,牵引索采用9φ15.24钢绞线,预埋端采用P型锚具,牵引索锚固端应埋入转盘3m以上,并圆顺地同一对索的锚固端对称于圆心,每根索的预埋高度和牵引方向一致,每对索的出口点对称于转盘中心。
3、注意事项
球铰范围内竖向预应力筋锚固端要采取措施密封,以免混凝土进入管道。
根据设计要求钢套管(球铰定位销轴)顶预留压浆孔和一排气孔,以备转体完成后往套管中压入微膨胀混凝土,在上转盘中预留压浆管道。
上转盘球铰钢箱内灌入微膨胀混凝土。
6.6转体主墩施工
墩身混凝土灌注按常规施工组织,即人工绑扎钢筋,人工配合机械安装模板,外模采用整体钢模,内模采用木模,混凝土灌注采用泵车灌注,墩身分两次浇注完。
第一次浇注墩底2m实体段,第二次浇注墩身空心段,第三次浇筑墩顶实体段。
浇注混凝土时,混凝土自由下落的高度不得超过2m,混凝土浇注完后及时覆盖土工布,并浇水养生。
6.7箱梁施工
本工程混凝土箱梁底为二次抛物线,既有平曲线和竖曲线,又有纵坡和横坡的影响,线形比较复杂,施工中对于梁底和梁外缘的线形以及梁顶面以及底板标高控制,均应严格要求和控制。
箱梁模板、支架及地基处理是保证混凝土箱梁施工安全的关键因素,同时也是影响梁底线形的重要因素。
所以在施工前,务必要按照施工需要,严格控制,保证施工的安全和质量。
6.7.1箱梁施工工艺流程
现浇混凝土箱梁施工流程详见附件9。
6.7.2支架
6.7.2.1基础处理
为保证模板支撑的稳定性,首先进行原地面整
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