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落地支架改现浇施工方案

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京沪高速铁路土建工程一标段

悬灌梁改现浇法施工方案

中铁十七局京沪高速铁路土建工程一标段项目经理部
二〇〇八年八月 廊坊

目 录
一、 工程概况 1
二、 悬灌法与支架现浇方案对比 2
1、 ( 32+48+32) M连续梁 2
2、 ( 40+56+40) M连续梁 2
3、 ( 40+64+40) M连续梁 3
4、 ( 48+80+48) M连续梁 4
三、 支架计算 8
( 一) 支架规格 8
( 二) 支架结构 8
( 三) 支架设计 10
1、 荷载取值 10
2、 次梁计算 10
3、 横梁( I14工字钢) 验算 12
4、 立杆验算 14
5、 地基容许承载力计算 15
四、 支架预压与变形观测 15
五、 预拱度设置 15
六、 模板构造 15
七、 砼浇筑 16
八、 预应力张拉与压浆 16
九、 支架拆除 16
十、 质量保证技术措施 16
十一、 工程实例 17
1、 福厦客专( 32＋48＋32) M连续梁 17
2、 郑西客专( 32＋48＋32) M连续梁 17
3、 京津城际( 32＋48＋32) M连续梁 18

京沪高速铁路土建一标段
连续梁悬灌法改支架法现浇施工方案
一、 工程概况
京沪高速铁路一标段设计跨河、 跨路连续梁56联, 在当前征地拆严重滞后的情况下, 已成为控制运架梁经过的关键性工程。
经现场核对, 发现其中18联连续梁( 详见表1) 具备支架法现浇条件, 其中( 32+48+32) m连续梁8联, ( 40+56+40) m连续梁2联, ( 40+64+40) m连续梁6联, ( 48+80+48) m连续梁2联。
京沪高速铁路一标段悬灌梁具有支架法现浇条件统计表 表1
序号
工点名称
中心里程
桥孔布置
原施工工法
拟调整工法
1
六圈路
DIK7+359.79
(32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
2
污水管
DK13+370.92
(32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
3
黄村大街

( 32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
4
黄良支线铁路
DIK18+054.79
(40+56+40)m连续梁
悬灌法
支架法
5
地铁

( 32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
6
专用线铁路
DIK20+577.57
(40+56+40)m连续梁
悬灌法
支架法
7
磁大路
DIK28+956
(40+64+40)m连续梁
悬灌法
支架法
8
采留路
DIK48+504.22
(32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
9
规划高王路
DK84+778.61
(40+64+40)m连续梁
悬灌法
支架法
10
规划112国道
DK90+903.61
(48+80+48)m连续梁
悬灌法
支架法
11
主干道二
DK99+591.49
(32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
12
规划津霸快速路
DK102+227.9
(48+80+48)m连续梁
悬灌法
支架法
13
规划次干道
DK118+913.32
(32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
14
规划次干道21
DK121+746.36
(40+64+40)m连续梁
悬灌法
支架法
15
沥青路
DK122+297.56
(40+64+40)m连续梁
悬灌法
支架法
16
津莱公路
DK133+758.31
(32+48+32)m连续梁
悬灌法
支架法
17
津文公路
DK143+938.35
(40+64+40)m连续梁
悬灌法
支架法
18
静王公路
DK150+015.85
(40+64+40)m连续梁
悬灌法
支架法

相比悬灌法施工而言, 支架法现浇分段少, 工作面多, 可明显缩短施工周期。为缓解工期压力, 确保京沪铁路按期建成通车, 我部提议将这18联连续梁由悬灌法施工改为支架法现浇。
二、 悬灌法与支架现浇方案对比
1、 ( 32+48+32) m连续梁
( 32+48+32) m连续梁全长113.5m, 梁体C50砼1523m3, 改为支架现浇后, 计划3孔同时搭设支架、 绑扎钢筋、 安装模板, 整联一次浇筑成型( 如图1所示) 。支架现浇法与悬灌法工期对比如表2, 从表中能够看到, 支架法现浇比悬灌法施工可缩短工期74天。
( 32+48+32) m连续梁工期对比表 表2
序号
悬灌法
支架现浇法
备注
项目
工序用时( 天)
工序用时( 天)
项目

1
桩基
6
6
桩基

2
承台
30
30
承台
地基处理
3
墩身
20
20
墩身
4
0#段
40
20
支架搭设, 底模安装

5
挂篮安装、 预压
15
7
支架预压

6
悬灌梁段
60
30
模板安装钢筋绑扎

7
边跨合拢
12
2
砼浇筑

8
中跨合拢
13
7
预应力张拉、 压浆

9
合计
196
122
合计

注: 1、 悬灌梁段共6段, 每节段施工周期10天。
2、 主墩桩基12根, 边墩12根, 采用旋挖钻孔2根/天。

2、 ( 40+56+40) m连续梁
( 40+56+40) m连续梁全长137.5m, C50砼1665m3, 改为支架现浇后, 计划3孔同时搭设支架、 绑扎钢筋、 安装模板, 整联一次浇筑成型( 如图2所示) 。悬灌法与支架现浇法工期对比如表3, 从表中能够看到, 支架法现浇比悬灌法施工可缩短工期61天。
( 40+56+40) m连续梁工期对比表 表3
序
号
悬灌法
支架现浇法
备注
项目
工序用时( d)
工序用时( d)
项目

1
桩基
6
6
桩基

2
承台
30
30
承台
地基处理
3
墩身
20
20
墩身
4
0#段施工
40
25
支架搭设、 底模安装

5
挂篮安装、 预压
15
10
支架预压

6
悬灌梁段
60
35
模板安装、 钢筋绑扎

7
边跨合拢
12
2
砼浇筑

8
中跨合拢
13
7
预应力筋张拉、 压浆

9
合计
196
135
合计

注: 1、 悬灌梁段共6段, 每节段施工周期10天。
2、 主墩桩基12根, 边墩12根, 采用旋挖钻孔2根/天, 。
3、 ( 40+64+40) m连续梁
( 40+64+40) m连续梁全长145.5m, C50砼1920m3。如改为支架现浇法, 梁体计划分3段施工( 如图3所示) , 其中①、 ②段长度均为71.75m, 砼各950 m3, ③段长2m, 砼20m3。
施工时, ①段与②段可同步或交叉搭设支架、 绑扎钢筋、 安装模板、 整段浇筑砼。③段为合龙段, 最后浇筑。
悬灌法与支架现浇法工期对比如表4, 从表中能够看到, 支架法现浇比悬灌法施工可缩短工期75天。

( 40+64+40) m连续梁工期对比表 表4
序号
悬灌法
支架现浇法
备注
项目
工序用时( 天)
工序用时( 天)
项目

1
桩基
8
8
桩基

2
承台
30
30
承台
地基处理
3
墩身
20
20
墩身
4
0#段
45
30
支架搭设、 底模安装

5
挂篮安装、 预压
15
6
支架预压

6
悬灌梁段
70
25
、 #梁段模板安装、 钢筋绑扎

7
边跨合拢
12
2
、 #段砼浇筑

8
中跨合拢
13
7
预应力筋张拉、 压浆

9

2
#梁段钢筋绑扎

10

1
#梁段砼浇筑

11

7
预应力筋张拉、 压浆

12
合计
213
138
合计

注: 1、 悬灌梁段共7段, 每节段施工周期10天。
2、 主墩桩基16根, 边墩12根, 桩基旋挖钻孔2根/天。
4、 ( 48+80+48) m连续梁
( 48+80+48) m连续梁全长177.5m, C50砼2630m3。如改为支架现浇法施工, 梁体计划分为3段( 如图4所示) , 其中①、 ②段长度均为87.75m, 砼各1304 m3, ③段长2m, 砼22m3。
施工时, ①段与②段可同步或交叉搭设支架、 绑扎钢筋、 安装模板、 整段浇筑砼。③段为合龙段, 最后浇筑。
悬浇法与支架现浇法工期对比如表5, 从表中能够看到, 支架法现浇比悬灌法施工可缩短工期91天。
( 48+80+48) m连续梁工期对比表 表5
序号
悬灌法
支架现浇法
备注
项目
工序用时
工序用时
项目

1
桩基
40
40
桩基

2
承台
30
30
承台
地基处理
3
墩身
20
20
墩身施工
4
0#段
50
35
支架搭设、 底模安装

5
挂篮安装、 预压
15
15
支架预压

6
悬灌梁段
100
30
、 #梁段模板安装、 钢筋绑扎
同时施工
7
边跨合拢
12
6
、 #段砼浇筑

8
中跨合拢
13
10
预应力筋张拉、 压浆

9

2
#梁段钢筋绑扎

10

1
#梁段砼浇筑

11

8
预应力筋张拉、 压浆

12
合计
250
159
合计

注: 1、 悬灌梁段共10段, 每节段施工周期10天。
2、 主墩桩基20根, 边墩12根, 桩基旋挖钻孔2根/天。

图1 支架现浇法32+48+32m连续箱梁砼浇筑顺序( 单位: cm)

图2 支架现浇法40+56+40m连续箱梁砼浇筑顺序( 单位: cm)

图3 支架现浇法40+64+40m连续梁砼浇筑顺序( 单位: cm)

图4 支架现浇法40+80+40m连续箱梁砼浇筑顺序( 单位: cm)
三、 支架计算
( 一) 支架规格
支架采用碗扣式钢管脚手架, 主构配件的规格尺寸如下:
　　构件名称 品种 长度( mm) 重量( kg)
　　立杆 LG-300 3000 17.31
　　 LG-240 2400 14.02
　　 LG-180 1800 10.67
　　顶杆 DG-150 1500 8.7
　　 DG-120 1200 6.65
　　 DG-90 900 5.5
　　立杆垫座 DZ-1 1.7
　　立杆可调座 TZ-2 10.1
　　立杆粗细调座 TZ-3 6.1
　　横杆 HG-240 2400 19.3
　　 HG-180 1800 15.3
　　 HG-120 1200 11.3
　　 HG-90 900 7.8
　　 HG-60 600 6.85
　　 HG-30 300 5.9
　　斜杆 XG-300 3000 8.6
　　 XG-255 2550 7.5
　　 XG-216 2160 6.6
　　 XG-169 1690 5.4
　　可调横托撑 HC-1 7.3
　　横托撑 HC-2
托撑 TC-2 4.1
　　可调托撑 TC-1 8.7
( 二) 支架结构
以40+80+40m连续箱梁为例, 现浇支架结构如图5、 6。支架立杆纵向间距均取0.6m, 横向间距翼檐下取0.9m, 箱室底取0.6m, 腹板底取0.3m, 横杆竖向间距均取1.2m, 顶、 底托采用可调托撑。
支架顶托横桥向布置I14工字钢横梁, 间距0.6m; 横梁上纵桥向布置10cm×15cm方木次梁, 次梁在箱室下方间距40cm、 腹板下方

图5 支架半纵面图

图6 支架截面图

20cm。箱梁内外模板均采用木模板, 箱室顶板和翼板采用脚手架支撑。
( 三) 支架设计
为安全、 简便起见, 次梁和横梁均按简支梁受力考虑, 分别验算箱室底板和腹板下支架受力。
1、 荷载取值
按《铁路混凝土工程施工技术指南》( TZ210- ) 规定, 荷载取值如下:
箱梁钢筋砼自重: 26kN/m3
人及运输机具作用在模板上荷载: 2.5kPa
振捣时产生的荷载: 2kPa
木材密度: 750kg/m3
2、 次梁计算
( 1) 腹板部位底模下次梁
腹板部位荷载
a、 箱梁砼自重( 按最大截面考虑,砼超灌系数1.05) :
P1 = 6.65×26 ×1.05 = 181.5 kN /m2 
b、 模板荷载( 面板1.2cm木胶板; 横肋10×10cm方木, 间距30cm; 纵肋2[14a槽钢, 间距80cm)
P2=2×[6.1×0.012×7.5+(1/0.3+1)×6.1×0.1×0.1×7.5
+2×(6.1/0.8+1)×1×0.145]/0.9=11.18kN /m2
c、 设备及人工荷载: P3 = 2.5kN/m2  
d、 砼振捣荷载: P4 =2 kN/m2
次梁截面特性( 次梁采用10cm×15cm方木)
截面积: A=10×15=150 cm2
弹性模量: E = 1×104 MPa
抗弯模量: W=  bh2/6 = 10×152/6 =375 cm3
惯性矩:  I = bh3/12 = 2812.5cm4
强度验算( 腹板下次梁间距20cm)
荷载组合: PQF= P1 + P2 + P3 + P4 =197.18kN/m2
换算到次梁上线荷载:
q= PQF×0.2=197.18×0.2=39.45 kN/m
纵梁抗弯应力计算公式得:
σw =qL2/( 8W)  
= 39.45×0.62 ×106/( 8×375×103 )
= 4.7 MPa ＜ [σw] =  13MPa   强度满足要求( 参考红松木) ;
由矩形梁剪应力计算公式得:
 τ= 3Q/2A
  = 3×( 197.18×0.2×0.6 /2) ×103/( 2×150×102)
= 1.2 Mpa＜ [τ] =  2.3MPa 剪应力满足要求;
刚度验算
荷载组合:
PGF= P1 + P2 =192.68 kN/m2
q=PGF×0.2
=192.68×0.2=38.54kN/m2
fmax = 5qL4 / 384EI 
= 5×38.54×103×0.64×109/(384×2812.5×104×1×104)
= 0.23mm＜ [f] = L/400 =600/400=1.5mm
刚度满足要求。
( 2) 箱室下次梁
箱室下次梁荷载取值
a、 箱室顶板砼厚度0.4m, 底板最大厚度1m则,超灌系数1.05, 砼箱自重:
P1x =(1+0.4)×26 × 1.05= 38.22 kN /m2 
b、 内模支撑和模板荷载(面板采用1.2cm的木胶板; 横肋采用10×10方木, 间距30cm; 内模支撑采用φ48钢管支撑, 纵、 横、 竖向间距1m)。
P2x =2×4×1×0.1×0.1×7.5+1×0.012×7.5+2×1×0.169+
(5.1×4+6×4)×0.058=3.165kN /m2
c、 设备及人工荷载: P3x = 2.5kN /m2
d、 振捣荷载: P4x = 2kN /m2
次梁截面特性( 箱室底模下次梁采用10cm×15cm方木)
截面积: A=10×15=150cm2
弹性模量: E = 1×104 MPa
抗弯模量: W= bh2/6 = 10×152/6 =375 cm3
截面模量: I = bh3/12 = 2812.5cm4
强度验算( 箱室底模下次梁间距40cm)
荷载组合:PQx = P1 + P2+ P3 + P4= 45.9kN /m2
 换算到次梁上线性荷载:
qx=PQx×0.4=45.9×0.4=18.36kN /m
因同样材料、 同样跨度情况下, 箱室底板下线荷载比腹板下小, 因此强度和刚度都能满足要求。
3、 横梁( I14工字钢) 验算
( 1) 横梁截面特性
截面积: A=10×15=2150mm2
弹性模量: E = 2.1×105 MPa
抗弯模量: W = 102×103mm3
惯性矩: I = bh3/12 = 712×104 mm4
( 2) 腹板下横梁验算( 腹板下模梁纵向间距60cm, 跨度30cm)
强度验算:
q= PQF×0.6+0.169=197.18×0.6+0.169=118.5kN/m
跨内最大弯矩为:
Mmax =118.5×0.32/8=1.3kN.m
由梁正应力计算公式得:
σw =  Mmax / W = 1.3×106 / (102 ×103 )
= 12.7MPa ＜ [σw] =  145MPa   满足要求;
刚度验算
q= PGF×0.6+0.169=192.68×0.6+0.169=115.8kN/m
f max  = 5qL4 / 384EI  
= 5×115.8×0.34×1012 /(384×2.1×105×712×104)
= 0.008mm＜ [f] =  L/400 =0.75mm刚度满足要求。
(3)箱室下横梁验算( 箱室下横梁间距60cm, 跨度60cm)
强度验算
q= PQX×0.6+0.169=45.9×0.6+0.169=27.7kN/m
跨内最大弯矩为:
Mmax =27.7×0.6×0.6/8=1.2kN.m
由梁正应力计算公式得:
σw =  Mmax / W =1.2×106 / (102 ×103 )
=11.8MPa ＜ [σw] =  145MPa   满足要求;
刚度验算
q= (PQX-P3-P4)×0.6+0.169=(45.9-2.5-2)×0.6+0.169
=25.0kN/m
f max  = 5qL4 / 384EI  
= 5×25×0.64×1012 /(384×2.1×105×712×104)
= 0.03mm＜ [f] =  L/400 =1.5mm刚度满足要求。
4、 立杆验算
( 1) 截面特性
φ48×3.5管截面特性
截面积: A=489.3mm2
弹性模量: E = 2.1×105 MPa
回转半径: i=15.8mm
( 2) 腹板下方立杆强度验算( 腹板下腹手架60cm×30cm)
梁部传递荷:
N1= (PQF×0.6+0.169)×0.3=197.18×0.6×0.3=35.5kN
钢管架自重(按12m高度计算):
N2=0.04×(12+(0.3+0.6)×10)=0.84 kN
荷载组合:
N=N1+N2=35.5+0.8=36.3 kN
架手架计算长度:l0=l=1200mm
长细比:λ=l0/i=1200/15.8=75.9
查表得拆减系数:φ=0.744
脚手架管容许压力:
[ N ] = φA[σ] =0.744×489×215 = 78.22kN
而 [ N ] ＞ N, 因此立杆强度满足要求
( 3) 立杆弹性压缩量
△L = NL/EA = 36.3×103×12×103/(2.1×105×489.3)
              =4.23mm   压缩变形很小
5、 地基容许承载力计算
根据地质资料可知, 一标段地层主要为第四系冲积层、 冲洪积层、 海积层, 一般以黏性土、 粉土、 砂类土为主。脚手架管最大传力为34.4kN, 按0.5m×0.5m脚手架底承载面积计算, 地基容许承载力为137.6kPa。地基主要采用建筑垃圾换填1m, 分层夯实, 换填后的承载力不低于200kPa。地表整平后, 再浇筑25cm厚的C20砼。
四、 支架预压与变形观测
支架搭设结束后, 铺设底模, 接着先进行支架预压。经过预压, 检验支架安全性, 测量弹性变形, 消除非弹性变形。
预压材料采用编织袋装砂加钢筋, 预压荷载取梁体自重的120%。
支架预压变形观测断面纵向间隔8m, 每个观测断面上设左、 中、 右3个观测点。测点设在I14工字钢横梁底紧靠立杆位置。
五、 预拱度设置
梁体模板预拱度主要包括梁体自重及施工机具与人员荷载作用下的支架弹性变形以及预应力、 砼收缩徐变、 二期恒载和1/2静活载作用下的梁体变形。
其中, 梁体自重及施工机具与人员荷载作用下的支架弹性变形按预压实测值设置, 其余变形按设计单位提供的预拱度设置。
六、 模板构造
箱梁模板由侧模、 内模、 底模和端模组成, 全部采用1.2cm厚木( 竹) 胶板, 竖肋用10cm×10cm方木,间距40cm,横肋用2[14槽钢, 间距80cm。
模板的强度、 刚度符合要求, 并规则有序, 线条美观, 模板缝隙严密平整、 不漏浆。
七、 砼浇筑
梁体砼采用4台100m3/h砼泵车由两端向中间对称浇筑, 先底板, 后腹板, 再顶板, 分层浇筑, 每层厚度不大于30cm。砼采用插入式振动棒捣固, 严防漏捣、 欠捣和过度振捣。
顶板砼在振捣平整后即进行第一次抹面, 待砼初凝前进行二次抹面。砼初凝后, 夏季采用洒水、 覆盖养护, 冬季采取覆盖保温养护, 养护不少于14天。养护过程中, 砼芯部与表层、 表层与环境以及箱内与箱外的温度之差控制在15℃之内。
八、 预应力张拉与压浆
当梁体混凝土强度及弹性模量达到设计要求后, 进行预应力张拉。张拉顺序以及孔道压浆严格按设计和施工规范进行。
九、 支架拆除
预应力孔道压浆强度达到设计值后, 安排支架和模板拆除。
支架拆除前, 先由跨中向两端逐排对称经过松卸立杆顶部托撑卸落底模。当底模与梁底全部脱开后, 再由上向下拆除支架。
十、 质量保证技术措施
1、 砼原材料及配合比控制
为防止砼出现裂纹, 砼初凝时间控制在17小时左右, 配合比尽可能降低水泥用量。
2、 砼施工过程中温度控制
砼施工过程中, 为防止凝固过快, 砼出模温度控制在35℃以内, 砼入模温度不得超过30℃, 当砼温度入模温度超过30℃时, 采取在水中加冰块, 对泵送管道进行麻袋覆盖洒水等综合降温措施。安装好的模板也要采取覆盖措撒水降温措施, 将模板温度控制在35℃以内。如果是夏季施工, 砼浇筑尽可能选择在晚上进行, 砼浇筑要满足夜间浇筑完成的能力。
为控制拆模后因为温度变化形成裂纹, 随时测量梁体温度、 箱内、 箱外温度, 将箱体与箱内、 箱内与箱外温度控制在15℃, 如果温度相差过大, 采用箱内大功率通风机通风降温的方式降温。
十一、 工程实例
1、 福厦客专( 32＋48＋32) m连续梁
由我局承建的福厦客运专线铁路DK93+727.516～DK93+ 840.916跨既有道路涵( 32＋48＋32) m连续梁设计采用悬灌法施工。为赶工期, 设计变更为满堂支架法现浇, 砼分两步浇筑。首先浇筑底板与腹板, 第二步浇筑顶板。
初, 搭设支架, 安装底板, 并进行预压, 历时30天; 之后, 安装模板、 绑扎钢筋, 历时30天;
底板与腹板砼浇筑安排了2台泵车, 由48m跨中间向两端对称浇筑, 30小时结束;
顶板砼浇注历时21小时, 砼浇筑时金属波纹管中穿塑料管, 以防浆液堵管; 砼浇筑后再穿钢绞线, 并进行张拉、 压浆及桥面系施工。
该连续梁已于 上半年顺利完工
2、 郑西客专( 32＋48＋32) m连续梁
由我局施工的郑西客运专线DK465+953.38～DK466+066.78跨灞河东河堤( 32+48+32) m连续梁,设计采用支架法现浇。
实际施工时, 支架采用梁式支架, 支架拼装15～20天, 预压历时7天;
外侧模板采用钢模, 底模及内模全部采用木模, 模板安装与钢筋绑扎约用30天。
每联砼1200m3, 用2台泵车由两端向中间整体一次浇筑成型, 1台泵车备用, 24～28小时结束。
郑西客专共有5联( 32+48+32) m连续梁, 截止 8月中旬,已完工4联。
3、 京津城际( 32＋48＋32) m连续梁
由我部专业联合单位十八局施工的京津城际轨道交通线跨铁四局专用线、 跨北仓道及跨农药厂专用线( 32+48+32) m连续箱梁设计全部采用悬灌法施工。
为赶工期, 后改为满堂支架法施工。

该连续梁为变截面斜腹板单箱单室结构, 纵向分13段浇筑, 整联现浇周期达5次之多。由于分段太多, 实际施工时, 工期效应并不突出。