小箱梁首件施工方案.doc

预应力箱梁施工方案

第一部分 小箱梁预制场建设总体规划
一、工程概况
国道112线高速公路天津东段工程第二十一合同段包括北京排污河特大桥、引滦明渠大桥、K60+797.4大桥三座桥梁，共需预制小箱梁预制总计500片，其中30m箱梁350片；40m箱梁70片； 25m箱梁20片；35m箱梁60片。
为提高小箱梁预制的施工质量，切实做到内实外美，我标段决定选择北京排污河特大桥39#跨2#梁进行首件施工，梁长30米，梁高1.6米，C50混凝土33.3m3。
二、梁场设置
1、场址选择
由于本标段箱梁种类多，数量大，多为高吨位公路梁，运输困难，综合考虑各种因素，梁厂应尽量靠近主线或者在主线内，设在主线内会严重制约工期，受河道限制只能选址在北京排污河19#至引滦明渠大桥2#墩之间，线路左侧为良田，村庄不同意征用，线路右侧为鱼塘，经过实地测量，鱼塘底部高程要高于线路左侧良田，如果抽排水后在鱼塘内筑坝圈地，可以作为梁厂使用，因此经过比选将箱梁预制场选在北京排污河特大桥34#墩至引滦明渠大桥2#墩之间，梁场有效长度：3.5（张拉作业）+30（台座长度）+3（台座间距）+30（台座长度）+3（台座间距）+30（台座长度）+3（台座间距）+41（台座长度）+3（台座间距）+41（台座长度）+3（台座间距）+35（台座长度）+3.5（张拉作业）=229米，梁场横向布设：3（龙门吊内边缘至台座外侧）+1（台座宽度）+3.8（台座间距）+1（台座宽度）+3.8（台座间距）+1（台座宽度）+6.8（行车道）+1（台座宽度）+3.8（台座间距）+1（台座宽度）+3.8（台座间距）+1（台座宽度）+3（龙门吊内边缘至台座外侧）=34米。
2、主要机械设备
预制厂内设37m大型龙门吊一套，净跨34m，净高10m，负责提梁运梁，辅助吊运模板；内设小型龙门吊1套，净高7m，专门负责吊装模板和混凝土施工；两种龙门吊共用一条轨道。在北京排污河特大桥19#墩至引滦明渠大桥2#墩之间设40m大型龙门吊一套，负责本段小箱梁架设和架桥机拼装；在北京排污河特大桥38#墩和引滦明渠大桥2#墩拼装200T架桥机一台，负责40m箱梁架设；在北京排污河大桥19#墩至22#墩拼装160T架桥机一台，负责到0#墩30m和25m小箱梁的架设；在北京排污河大桥36#墩和38#墩之间设横向移梁平车，设5条轨道，并在每条轨道另一端设置卷扬机，负责预制场和主线之间箱梁的平移。
模板和台座
根据箱梁数量，设置30m小箱梁台座18个，模板加工5套； 40m、25m和35m小箱梁各两套模板，一套中梁模板和边梁内外各半套模板，台座数量为40m小箱梁12个，35m小箱梁6个。台座总数量为36个，分6排，每排6个，台座间距3.8m，预制厂中间预留6.8m宽混凝土罐车运输通道；每排台座之间按3m设置，梁场两端各预留 3.5m宽龙门吊活动空间。为了提高台座使用效率，将40m及35m台座设置成30m通用台座，将其中的一排30m台座设置成25m通用台座。
4、梁场建设
梁场所处位置为软土地基，承载能力差，为防止台座在使用过程中出现不均匀沉降，根据现场实际情况，首先将塘底表层软土挖除30cm，并将土置于梁场外侧，然后用机械翻晒20cm，并进行戗灰处理，掺灰量6%，用压路机压实后，回填30cm厚8%的灰土，分层压实，确保软土处理深度不小于50cm。
小箱梁台座基础直接座在灰土顶层上，采用宽1.4m，厚15cm钢筋混凝土结构，铺设一层φ8钢筋网，在台座两端采用长3m，宽3m，厚25cm的混凝土扩大基础，并铺设两层Ф16、Ф10钢筋，防止小箱梁张拉后，台座两端应力集中压坏台座，台座基础采用C30混凝土浇注；台座采用钢筋混凝土结构，厚30cm，宽度同小箱梁底宽，台座基础达到一定强度后，用经纬仪放出台座两侧边线，铺设一层横向间距20cm，纵向40cm的φ8钢筋网，并在两端3米范围内进行加密，然后将预先制作好的4*4角钢框架安装固定，支立模板，在距台座顶面10cm每隔一定距离设置一根φ7cm两端封口的PVC管，方便以后横穿拉杆加固模板使用，台座采用C40混凝土浇注，浇注完成混凝土达到一定强度后，在台座顶面角钢框架上焊一层厚5mm钢板作为底模，在钢板与钢板之间预留2mm伸缩缝，并用原子灰填平，防止由于台座混凝土与钢板之间伸缩不同步，造成钢板起拱破坏，底模钢板必须用刨光机打磨、除锈、刨光，保证混凝土外观质量。
台座两侧每隔2米设置一道地锚，用于紧固和调整模板，台座完成后，将行车道用10cm厚C25砼进行硬化，其他地方采用8cm厚C10砼硬化，在梁场右侧（线路前进方向）龙门吊轨道外侧布设电力线，在每排台座处设置一个水龙头，并在梁场西南角设置储水罐，铺设完善的供水管道，满足小箱梁养护及生活用水需要，在梁场右侧与土坝及梁场与东侧鱼塘间开挖1米深截水沟，防止鱼塘内的水侵入梁场，并在龙门吊基础内每隔5米设置一道φ10cmPVC管，将梁场内积水排入截水沟内，在梁场东南角设集水坑，用水泵将水排至左侧排水沟内，保证梁场内排水顺畅，无积水。
钢筋加工场设置在引滦明渠大桥0#至2#间现浇箱梁处，能够满足施工需要，在北京排污河大桥38#墩至引滦明渠大桥2#墩左侧红线外三角区域内，建设30间板房，作为梁场内施工人员生活房屋。
第二部分 30米小箱梁模板验算
一、说明：
梁长30m，跨中有20cm宽横隔梁。单块模板按4m长设计，中间横隔梁按1.5m长设计，横隔梁设计为楔形，下部尺寸：里240mm，外200mm；上部尺寸：里280mm，外240mm。
二、计算
1．荷载设计值
1）混凝土侧压力
①混凝土侧压力标准植：按《施工手册》，混凝土侧压力，按下列公式计算:

其中 γ -- 混凝土的重力密度，取25kN/m3；
t -- 新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，这里取t=5按
200/(T+15)计算，得5h；
T -- 混凝土的入模温度，取25℃；
V -- 混凝土的浇筑速度，取0.8 m/h（2小时浇筑完成）；
H -- 模板计算高度，取1.6m；
β1-- 外加剂影响修正系数，取1.20；
β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.15。
计算结果分别为F1=33.95kN/m2、F2=40kN/m2，应取较小值F2=34kN/m2，由于浇筑时受浇筑条件及工艺的影响，公式1计算的结果不确定性较大，在此取F2=40 kN/m2计算。
②混凝土侧压力设计值：
F= F2×分项系数
=40×1.2=48kN/m2
2）倾倒混凝土时产生的水平荷载
查《施工手册》表8-66为4kN/m2
荷载设计值为4×1.4=5.6kN/m2
3）按其荷载组合
F/=48+5.6=53.6 kN/m2
2．面板计算
1）面板强度验算
面板采用5mm钢板，按3跨连续梁进行计算。
面板的截面系数W=bh2/6=1*52/6=4.2mm3 I= bh3/12=1*53/12=10.4 mm4
应力为：
σmax=Mmax/W= Mmax/4.2≤215N/mm2
Mmax≤903N·mm
取1mm宽的板条作为计算单元，荷载为：
q=0.0536×1=0.0536N/mm
Mmax＝0.1*ql2=0.1*0.0536 l2≤903N·mm
l≤410mm
2）挠度验算
Wmax=0.677*ql4/100EI=3.6*10-4l4/EI≤l/500
l≤230mm
考虑模板变形的另一个约束条件为w总≤3mm，此处取l=350mm进行验算。
W=0.677*ql4/100EI=3.6*10-4*3504/EI=2.49mm
3、横肋的计算
根据面板跨度确定横肋间距为350mm，采用80mm槽钢，
荷载q=Fh=0.0536×350=18.76N/mm
80mm槽钢的截面系数W=25325mm3，惯性矩I=1.013×106mm4：
横肋被支架分为几段，按两端悬臂500mm，跨度1000mm的三跨连续梁计算，受力图如下：
Mmax=0.5*ql2=0.5*18.76*5002=2345000N·mm
1）强度验算
σmax===92.60N/mm2<215 N/mm2
满足要求。
2）挠度验算
悬臂部分挠度
w===0.69mm
=<
满足要求。
跨中部分挠度
w=
=×[5-24×()2]=-0.23mm
4、支架的计算
支架按简支梁计算，
支架的计算跨径l=2000mm，支架承受的载荷P为横肋的支点反力，近似的取均布荷载进行计算。

图2 支架受力简图
如图分析：
q=0.0536*1000=53.6N·mm
Ra=ql/6=53.6*2000/6=17867N
Rb=ql/3=53.6*2000/3=35733.3N
Mmax= =13753767N·mm (距底部845mm处)

1）强度验算
支架采用两根[10槽钢通过平撑焊接而成，其计算截面简化如图4所示。查常用型钢截面特性表，单根槽钢的截面特性为：
截面面积：A=1274mm2
截面惯矩：Ix= 1.983×106mm4
组合截面的惯性矩计算：

截面抵抗矩：

最大应力：
合格
2）挠度验算

梁端位置变形：
面板与横肋组合变形：w=2.49+0.69=3.18mm>3mm 不合格，但梁端有梁堵，连接后可以保证变形量。
面板与支架组合变形：w=2.49+0.29=2.78mm<3mm 合格
梁中位置变形量：
面板与横肋组合变形：w=2.49+0.23=2.72mm<3mm 合格
面板与支架组合变形：w=2.49+0.29=2.78mm<3mm 合格
5、对拉筋计算：
上部在间距为1000mm的[10槽钢上设置对拉螺栓；下部以1000mm间距设立对拉。
对拉螺栓所受拉力分析如下：
对拉杆所受拉力即为各支点的支点反力，则
Ra= 17867N
Rb=35733N
σ= Rn /An＜[σ]
[σ]—钢材容许应力，新钢模板及配件计算采用175MPa，取1.5倍的安全系数
An≥Rn/[σ]
Aa≥17867*1.5/175=153mm2 选Ф14的圆钢（A=153.9 mm2）
Ab≥35733*1.5/175=306mm2 选Ф20的圆钢（A=314.2 mm2）
为方便施工，上下对拉全部采用Ф20圆钢。
三、总结：
面板采用5mm厚钢板；横肋采用[8#槽钢，间距350mm布置；支架采用[10#槽钢通过横向连接焊成支架，支架间距1000mm；上下间隔1000mm布置一道对拉杆，对拉杆采用Ф20圆钢。

第三部分 预应力混凝土小箱梁预制施工方案
一、 施工艺流程
清理台座→刷脱模剂→绑扎底板钢筋→绑扎腹板钢筋→波纹管定位→立侧模→立内模→绑扎顶板钢筋→浇筑混凝土→养生→拆除内、外模→张拉→压浆→封端→移梁。
二、施工方法
1、钢筋、钢绞线加工及箱梁钢筋绑扎
钢筋、钢绞线要有出厂质量证明书和试验报告单，并按规范要求的频率进行抽验，按不同规格挂牌堆放，下垫上盖，为避免锈浊和污染，钢筋、钢绞线放在专设的钢筋棚内。
钢筋和钢绞线在钢筋加工厂内统一制作，严格按设计图纸下料、弯制，钢筋弯制主要采用机械弯制，小直径钢筋可在工作平台上人工弯制，钢筋连接主要采用电弧搭接焊，搭接焊双面焊焊缝有效长度不小于5d，单面焊焊缝有效长度不于10d（d为钢筋直径），为保证受力钢筋轴线在同一直线上，两钢筋搭接端应先折向一侧，保证两结合钢筋轴线一致。钢筋绑扎时首先在台座上绑扎底板、腹板钢筋及腹板内波纹管的固定，波纹管就位后，用定位筋固定，曲线段每隔50厘米一道，直线段每隔100厘米一道，负弯矩每隔100厘米一道，定位筋固定在腹板纵向筋上，波纹管接头处用密封胶带纸封裹，严防漏浆。底腹板钢筋绑扎及腹板内波纹管固定完成后，安装并调整内模，按设计图纸绑扎顶板钢筋。钢筋保护层采用塑料垫块控制，按照梅花形交错布置，垫块之间的距离不大于50cm。
2、立侧模（外模）
侧模采用定型钢模，分节制作安装。下部穿底拉杆处用两根槽钢背向焊接，两槽钢的间隙为4cm，上部用φ50钢管做成定位拉杆，拉杆的间距为100cm。外模用松紧丝和地锚环相结合紧固，同时模板支架下部用方木支垫。立模前，模板表面用磨光机打磨涂刷新机油脱模剂。人工配吊车进行立模，立模全过程水准仪要跟踪调模，并配备液压千斤顶及2.0m靠尺进行模板调整和垂直度检查。将锚垫板安装好后再立端模。模板安装的几何尺寸要符合规范要求。
3、砼浇筑
钢筋、模板经监理工程师检查合格后，方可浇筑底板砼。混凝土开盘前应对各项准备工作进行全面检查，包括水、电、备料及计量、机具设备等。砼采用拌和站统一拌制，拌制砼时严格按配合比进行施工，用混凝土搅拌车运送。
箱梁采用C50砼，坍落度控制在160±20mm，现场派专人进行坍落度及含气量检测，确保混凝土和易性，首件箱梁采用吊车配全料斗入模，混凝土浇注采用底板、腹板、顶板全断面由梁一端向另一端斜向分段、水平分层循序渐进的方法进行，底板砼通过内模天窗及负弯矩工作孔下料，底板砼浇注完毕后封闭天窗，而后进行腹板及顶板砼浇注。混凝土振捣以50型插入式振捣器为主，局部钢筋较密、波纹管较集中处采用30型插入式振捣器；插入式振捣器插点均匀，按交错式进行，移动间距为20cm；每一处振捣完毕后应边振动边徐徐提升振动棒，在振捣新砼层时将振捣棒插入下层砼5-10cm，使两层砼结合成一体，振捣的时间控制在30秒左中，一般以混凝土不再下沉，表面开始泛浆，不出现气泡为准。波纹管位置处严格控制振捣时间，防止振捣时间过长造成骨料分层形成水波纹现象；振动棒应与侧模保持在50-100mm的距离，避免碰撞模板及钢筋。
为防止浇注过程中内模上浮，在内模上每隔1米加一道两根12#槽钢做成的压顶，压顶中间顶住内模，两头用螺栓固定在外模上。
砼浇注制备足够多试块，一部分与梁体同条件养生，一部分进行标准养护，以便准确测定梁本砼强度，为张拉提供强度依据。
4、养生、拆模
由于夜间温度较低，砼浇注完成后将整片梁用草袋及棉被覆盖包裹，外层采用彩条布覆盖，里面用取暖炉升温。拆模时间根据气温变化动态调整，保证砼强度不小于80%；模板拆除后，及时进行总结，针对砼外观等情况，确定各项施工参数（包括砼坍落度、振捣时间等）。

第四部分 质量安全保证措施
一、质量保证措施
1）技术保证：重点施工过程的控制，内容有技术培训、编制实施性施工组织设计、各梁板预制与架设实施性施工方案、钢筋加工与安装技术交底、砼浇筑作业指导书等技术保障；
2）组织保证：既健全质量管理机构，各项工作都由专人负责，质量管理机构有全面质量管理小组、梁场质量管理小组、安全质量监察部、测量队、试验室等；并设项目总工程师、质检工程师、质检员等专职人员。
3）制度保证：制度上执行国家及各部委、天津市建委、业主、监理公司等有关部门颁发的各种施工技术规范及验收标准；同时，按照“质量手册”及“质量体系程序文件”的规定，制定了“工程质量管理办法”。
4）经济保证：在经济上，一方面加大生产投入，购置先进的施工设备和精密检测仪器；一方面对施工班组采取“质量保证金”、“优质奖励、劣质处罚”、“不合格品不计价”等经济控制措施。
5）方法保证：结合本工程实际情况及以往不合格实物产生的特点，采用下面几种方法有针对性地控制，控制方法有：工前预防控制法、工中跟踪控制法、阶段控制法、量化控制法；其中，以工前预防控制法为主。
二、环境保护措施：
1、项目部成立环境管理领导小组，由项目经理组长，并设环境管理工程师，具体负责环境管理工作。
2、详细调查沿线的供水、供电、场内外生产、生活设置地点及地形、地址、水文和地面排水等情况，结合梁板工程特点确定环境因素，进行环境因素的评价。
3、施工便道每天洒水2—3遍，保持路面潮湿，施工作业时，为作业人员配备必要的劳保用品。
4、水泥、砂石料等采用袋装或散装运输时，采取遮盖防护措施。
5、各类机械设备、车辆等选用较好燃料完善消排烟系统，减少大气污染。
6、合理安排施工作业时间，避免夜间施工，减少噪音污染。
7、尽量减少临时征地，工程结束后迅速拆除临时建筑，清理杂物，恢复原状。
8、施工中的生活垃圾和工程废弃物集中堆放，专人负责，运到指定地点集中销毁。
9、所有的临时房屋统一规划，与当地景观有机结合，尽量利用当地原有民房作为部分施工用房，减少临时工程征地；临时道路结合乡村规划，做到永临结合。
三、梁板工程施工保证安全的技术措施：
1、桥梁各分项工程施工前编制安全技术措施，制定操作细则，并向施工人员进行技术交底。做好安全教育工作，提高全员的安全意识。
2、模板安装时要派专人进行指挥，施工人员要带好安全帽、手套，防止立模时挤伤、碰伤。
3、电工、起重工等特种作业人员做到持证上岗。
4、钢筋加工工作前要检查设备、工具的绝缘层有无破损，接地是否良好；事先检查设备各部件是否安全可靠。
5、调直、切断、弯制、焊接时，不许有人横跨正在制作的钢筋，两旁严禁闲人站立观看。
6、进行钢筋除锈和焊接时，施工人员穿戴好防护用品。