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1、跨海大桥分体式横梁整体制安施工工法GGG(中企)C3-2014中铁十九局集团有限公司张森 高禄巍 张国辉 陈伯军 郑悦1. 前言随着公路桥梁建设中横梁的应用，在桥梁结构中取代了盖梁，对加强上部结构整体性，协调结构整体受力和变形，分配支座反力等具有一定的优势。在大尺寸、大吨位箱梁安装中，横梁因其结构特点，还起到预防箱梁局部失稳的作用。在大连南部滨海大道工程星海湾大桥施工中，由于采用的是上下行线同墩的结构形式（见图1-1），预制箱梁安装在横梁上，设计采用现浇下横梁，上横梁采用预制后架设再现浇上部的施工工艺（见图1-2）。在实际施工中，设在伸缩缝处的分体式上横梁吊装要求为整体吊装（总重700t），为
2、了满足整体吊装要求，在预制施工中经过多次分析、模拟，采用了整体预制分体式上横梁的施工工艺，从而总结出“分体式上横梁整体预制施工工法”。图1-1 桥型结构横断面图图1-2 上横梁结构形式图2. 工法特点2.1改分体式为整体式预制施工，满足整体吊装工艺在不改变分体式横梁结构和功能的前提下，在分体式横梁伸缩缝间增设钢隔板一次预制完成两片横梁，通过此种方法施工降低了制梁台座占用时间，加快了制梁进度。2.2组合钢隔板制作简单，坚固耐用，安拆方便钢隔板设置成型钢骨架+钢板的结构组合形式，提高了模板的利用率；侧模板和钢隔板采用对拉杆相互连接，起到互相固定、限位的作用，使安装、拆除、组合简单化。2.3“T型”
3、限位型钢适用性，可操作性吊装时将分体式横梁伸缩缝间断填入“T型”限位型钢定位，可以在保证缝宽的前提下实现一次吊装完成两片横梁，减少海上吊装次数和作业时间，降低海上作业风险。2.4工艺成熟，变化灵活，节约费用，降低成本采用组合钢隔板和“T型”限位型钢配合制安施工，不但降低了台座和模板投入费用，而且减少了施工工序。3. 适用范围本工法适用于所有分体式横梁制安工程施工，对所有分体式预应力混凝土结构施工具有指导意义。4. 工艺原理4.1在现有3m和3.8m宽制梁台座增设钢隔板完成1.47m（1.47m+钢隔板+1.47m=3m）和1.64m（1.64m+钢隔板+1.64m=3.8m）宽分体式横梁预制，
4、整个预制过程一次完成，满足分体式横梁整体预制要求。4.2 钢隔板采用组合式，单块钢隔板为6m2m0.06m钢骨架+钢板结构，根据梁长可以接长，根据伸缩缝宽度可以加厚组合成12cm厚钢隔板，即能满足3套钢隔板的施工要求；钢隔板与外侧模板一致对拉杆设置，侧模板和钢隔板相互连接，起到互相固定、限位的作用，可以确保截面的尺寸；存梁时在临时支座上设置高差，钢隔板会自然松动，便于拆除。满足易组合、易安装、易拆除的特点。4.3吊装前将分体式横梁伸缩缝中间间断“T型”限位型钢定位，可以实现保证缝宽的前提下的整体装船和安装，落梁时利用横梁本身的重量实现一次性就位，利用临时支座拆除中间的限位型钢。5. 施工工艺流
5、程及操作要点5.1 整体预制施工工艺流程（见图5.1-1）5.2 操作要点5.2.1钢隔板设计与制作钢隔板首先要对最小缝宽的宽度进行刚度验算，其刚度的影响范围主要是混凝土浇筑高度和缝宽。根据横梁伸缩缝宽度有6cm和12cm不等设计，制作采用单层6cm厚的钢隔板代替伸缩缝预留设置（见图5.2.1-1），12cm伸缩缝采用双层钢隔板组合固定设置（见图5.2.1-2），实现隔板共用。混凝土浇筑整体预应力施工整体吊移梁高低差整体存梁拆出钢隔板下一循环施工左侧模板安装左侧钢筋绑扎左侧波纹管定位钢隔板定位安装右侧钢筋绑扎端模安装右侧波纹管定位右侧模板安装钢隔板固定校核 图5.1-1 整体预制施工工艺流程图
6、 图5.2.1-1 6cm厚钢隔板立面图 图5.2.1-2 12cm厚钢隔板立面图钢隔板（见图5.2.1-3）面板采用=5mm钢板制作，两面板间加设10#槽钢进行固定焊接，每块隔板3m2m，隔板顶部预留30mm孔便于安装后固定，顶部焊接有吊装环便于装拆，底部设置限位固定卡槽，便于底部与底模板固定。图5.2.1-3 钢隔板构造图5.2.2钢筋绑扎钢筋绑扎与传统工艺的区别在于分体式绑扎，以伸缩缝为界线，首先完成伸缩缝一侧钢筋绑扎与预应力波纹管定位，然后再另一侧绑扎。5.2.3钢隔板安装在处理完毕的底模板上画出底板中轴线，并在底板中轴线上焊接限位固定10#槽钢（见图5.2-3），每40+30cm设置
7、三个限位固定槽钢，高度5cm。一侧钢筋绑扎完成后将钢隔板分别吊装定位槽钢上，采用线锤量测垂直度，确保横梁成型后结构尺寸（见图5.2.3-1），安装完成后钢隔板顶部采用25对拉杆进行顶部固定，隔板两侧采用夹板和螺母紧固，防止隔板上浮和倾斜。图5.2.3-1 安装后结构图5.2.4混凝土浇筑混凝土浇筑时采用两台泵车同时浇筑钢隔板两侧梁体（见图5.2.4-1）。对称浇筑，两台泵车均匀等量布料，布料高度差不得超过10cm，每层布料厚度不超过30cm，钢隔板两侧振捣棒插点均匀排列，采用行列式的次序同步移动，避免造成混乱而发生漏振和因隔板两侧出现不均匀压力差，造成钢隔板受力不均。图5.2.4-1 横梁混凝
8、土施工后钢隔板位置示意图5.2.5预应力施工如图所示（见图5.2.5-1）N1为一期预应力管道，按设计要求可一次张拉完成，张拉时遵循“先中间后两边，先长后短”进行对称张拉。按照单片梁需要分两次进行，先张拉中间束后对称张拉两侧束，两片梁需要四次完成。因采取整体浇筑，也可先对称张拉每侧的中间束，再对称张拉边束，张拉三次就可以完成。图5.2.5-1 预应力管道布置5.2.6整体吊移梁、存梁采用2根140mm钢丝绳整体兜底吊装（见图5.2.6-1），将横梁吊运至存梁台座。兜底位置选在距梁端1.5m-2.5m间，两端对称吊装，钢丝绳与混凝土直角边加设钢护脚，防止钢丝绳与混凝土面造成相互损坏。图5.2.6
9、-1 兜底吊装示意图单片横梁采用四点支撑存放，四点高差不大于2mm，采用50050050mm橡胶垫板作为支撑垫，支撑高度根据钢丝绳直径确定。5.2.7拆除钢隔板整体吊装落梁时，两侧设置不同临时支座高度（见图5.2.7-1），高差不得大于5cm。横梁存放就位后，两侧横梁出现高差，会造成隔板松动，这个阶段是隔板撤出的关键时候，采用提梁机副钩将各分块隔板拆除。拆除钢隔板后，装入三块与缝宽相等长度为梁高1/3的型钢，位置为两侧3m处及中间位置。 图5.2.7-1 存梁松、拆隔板示意图5.2.8整体安装5.2.8.1装船与运输装船前将“T型”限位型钢梁装入分体式横梁伸缩缝内（见图5.2.8.1-1），然
10、后由提梁机整体装船。装船后采用限位档+捆绑的形式对梁体进行固（见图5.2.8.1-2）定，防止海运中风浪造成的摇摆使分体梁间相互位置移位而无法吊装架设。梁体体由3000T自航驳船海上运输至桥位安装现场。 图5.2.8.1-1 整体吊装示意图 图5.2.8.1-2 整体限位示意图5.2.8.2架设风力大于6级或出现雾霾天气禁止运架施工。1、架设时伸缩缝宽度控制装船后因其临时支座是水平的，利用梁重即在落梁时使两片梁底板在同一平面上，伸缩缝宽度由限位型钢控制。分体式横梁采用1000T自航式浮吊整体兜底架设安装，此过程伸缩缝宽度由限位型钢保持设计宽度。2、安装精度控制浮吊提梁后，落放在桥墩临时支座上时
11、，通过整体吊装落梁时，两临时支座定位期间的松动，拆除型钢。利用临时支座和横向移动设施精调纵向和横向位置，与下横梁位置对应，控制支座高程误差5mm范围内，支座支承面的四角高差不得大于2mm，然后锚固支座。5.3 劳动力组织（见表5.3-1）表5.3-1 劳动力安排序号工种人数备注1现场调度1负责现场施工管理2起重2模板安装、提移梁3模板安装5清理、打磨、喷脱模剂、装拆模板4钢筋绑扎12制作、绑扎、波纹管定位5混凝土浇筑19拌合、运输、浇筑、振捣6预应力施工5钢绞线穿入、张拉、注浆、封端7吊装3钢丝绳就位、橡胶垫板就位8测量放线2底模板轴线放线、四点高程测量9电工2负责施工用电10安全员1负责吊装
12、及施工安全旁站合计52人6. 材料与设备6.1 主要材料（见表6.1-1）表6.1-1 主要材料序号材料名称型号规格单位数量备注1钢隔板3920.06mm601-1钢板=5mmm1201-2槽钢10#m2262对拉丝杠25m2002-1夹板与螺母套2003橡胶垫板50050050mm块364“T型”限位型钢1001106cm套410011012cm套46.2 主要机具设备（见表6.1-2）表6.1-2 主要设备序号设备名称型号规格单位数量备注1提梁机450t台2提移梁2吊具（钢丝绳）140mm套2兜底吊装梁3自航驳船3000t艘2海上运输4浮吊1000t艘1架设5混凝土搅拌站HZS120台2浇
13、筑施工6混凝土运输车8m3台6浇筑施工7混凝土泵车臂长48m台2浇筑施工8插入式振捣棒50台8浇筑施工9千斤顶YDCW5500B台45500KN，L=200mm10千斤顶YDCW3000B台43000KN，L=200mm11自动张拉设备YLA-01型台1张拉施工12高速搅拌台车JS-300台1注浆施工13真空泵SZ-2台1注浆施工14注浆泵YH3台1注浆施工7. 质量控制7.1 执行标准本工法严格按照JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范和大连市南部滨海大道工程施工图纸设计标准执行。7.2 质量控制措施7.2.1 梁场成立质量管理组织机构，设立专职质检员，负责日常质量检查工作。7.2
14、.2 底模板清理完毕后，必须在底模板上标识出中轴线，然后在中轴线位置焊接5cm长的限位固定槽钢，垂直与底板布置。7.2.3 钢筋保护层采用5cm高的同标号混凝土垫块控制。7.2.4 钢隔板安装，安装过程中采用线锤测量钢隔板垂直度，安装完成后采用2m靠尺检测表面平整度，检测合格后进行临时固定。7.2.5 混凝土浇筑前将钢隔板和两侧固定侧模板固定，采用对拉杆进行固定，钢隔板两侧设计紧固夹板，与底模轴线上限位槽钢配合可有效防止钢隔板上浮和倾斜。7.2.6 严格控制混凝土布料顺序和厚度，布料口垂直底板布料，禁止直接冲击钢隔板。7.2.7 混凝土振捣采用插入式振捣棒行列式移动振捣，禁止贴着钢隔板振捣。7
15、.2.8 张拉完成后采用兜底吊装移梁，严格控制四点临时支撑高差，h2mm。7.2.9 支座安装时，分别在垫石和支座上标出纵向和横向的中心十字线，安装完成后支座与梁在顺桥向的中心线相重合，且支座保持水平，不得有偏斜、不均匀受力和脱空现象。8. 安全措施8.1 执行标准本工法严格按照施工企业安全生产管理规范GB50656-2011、起重机械安全规程GB6067.1-2010和GB/T 28001-2011职业健康安全管理体系规范标准执行。8.2 安全控制措施8.2.1 成立安全管理组织机构，设立专职安全员，负责日常安全管理工作和职业健康。8.2.2 对不安全环境，不安全物，不安全人进行辨识和管理，
16、进行分析、建立档案和专项应急预案。8.2.3 吊装作业人员均经过培训合格后进行作业，由专人进行吊装指挥。8.2.4 吊装过程中专职安全员现场旁站，负责作业范围内人员安全。8.2.5 张拉作业现场必须设置明显的安全警示标语（如：张拉作业请勿靠近）张拉过程中两端操作人员佩戴对讲机，时刻注意施工过程，及时沟通。8.2.6 风力大于6级或出现雾霾天气禁止运架施工。9. 环保措施9.1 执行标准本工法严格按照GB/T 24001-2008环境管理体系要求及使用指南和环境保护与水土保持管理办法标准执行，有针对性地制定专项环保方案。9.2 环保控制措施9.2.1 建立健全环保体制，加强材料的回收和可循环使用
17、。9.2.2 加强职工培训工作，积极灌输环保意识，加强环保教育。9.2.3 各工序完成后，必须工完场清，不破坏作业范围内环境。9.2.4 对不同废料进行分类收集与处理，不破坏施工周边环境。10. 资源节约10.1 执行标准在采用本工法施工分体式横梁整体制安中，各工序实施期间均严格遵守国家和地方的相关法律、法规，主要包括：中华人民共和国节约能源法和辽宁省节约能源条例，以及大连市资源节约管理规定。10.2 控制措施10.2.1 成立资源节约组织机构，在工程施工过程中对各工序所耗人力资源、机械设备及物资材料资源进行监控，并定期分析研究，及时制定下一步优化措施。10.2.2 施工现场设兼职材料回收负责
18、人，并严格按照可利用再生和废弃不可再生资源分类处理。10.3资源节约成效本工法为一种首创工艺，所投入的人力资源和机械设备、物资材料资源仅占传统施工工艺的50%，大幅节约了社会资源，降低能耗，详见11.1效益分析。11. 效益分析11.1 经济效益采用本工法，可以利用现有制梁台座完成分体式横梁的预制与吊装，只需要增设1套钢隔板（7万元）；可减少模板2套（制作和安装90.8万元）；可减少2个制梁台座，制梁台座占地面积456，每年节约占地费用6万元（3万元/亩年，2年），混凝土用量582m（18万元），钢筋用量27t（10.8万元），人工及机械费用（约2.5万元），综上计算可直接节约成本128.1万
19、元。间接节约成本：减少场内吊装次数，相对增加提梁机和吊具及钢丝绳的使用次数；工序连续性得到保证，节约人工费用；方便横梁安装，减少海上吊装与安装次数，减少作业风险。11.2 环保效益不仅避免海上混凝土浇筑对海洋水域的影响，还减少近海区域噪声污染时间。11.3 社会效益本工法的应用在横梁预制施工中尚属首次，满足了分体式横梁在预制场内预制和现场整体运架的要求，预制质量高于现浇施工质量，得到了业主和监理单位的认可，并在整个工程推广，对分体结构整体预制、运架具有指导意义。12. 应用实例中铁十九局集团第五工程有限公司承建大连南部滨海大道跨海大桥（箱梁预制二标段），总计258片箱梁，48片上横梁其中分体式上横梁13对(26片)。底宽1.47m计22片；底宽1.64m计4片；梁长10种的横梁预制施工。采用本工艺后，26片上横梁只需13次预制、装运、架设完成。实践证明，在星海湾跨海大桥得以首次应用的分体式横梁整体预制极为适用，提高了制安速度，确保了运输安全以及架设安全，不但降低了海上作业安全风险，且周转使用效率高，成本低，梁体结构尺寸控制精确，混凝土内实外光质量效果好，还积累了施工经验和储备了技术力量。9