春曉中八路橋梁施工監(jiān)控方案與組織管理.doc

春曉中八路橋梁施工監(jiān)控方案與組織管理秦玉霞(寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)春曉開(kāi)發(fā)建設(shè)指揮部 浙江寧波 315830)摘要：大跨徑橋梁的施工監(jiān)控每座橋都有其不同特點(diǎn)，如何保證不同橋型、不同施工特點(diǎn)的橋梁能滿足設(shè)計(jì)的要求，是施工監(jiān)控工作的重點(diǎn)，其中監(jiān)控方案與組織管理工作尤為重要。關(guān)鍵詞：大跨徑橋梁 施工監(jiān)控 組織管理中圖分類號(hào)：U448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791(2009)08(c)-0000-001 工程概況春曉中八路2號(hào)橋上部結(jié)構(gòu)形式為24.6+90+24.6m下承式連續(xù)梁拱組合體系?？v梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，單箱單室截面，橋臺(tái)、跨中梁高180cm，橋墩處梁高360cm，箱梁頂寬900cm，底寬600cm，全橋共設(shè)2道縱梁，25道預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，其中2道橋臺(tái)橫梁，2道橋墩橫梁，21道中橫梁。橋墩橫梁采用單箱單室截面，高360cm，寬300cm，橋臺(tái)橫梁采用矩形實(shí)心截面，高180cm，寬230cm；中橫梁采用T形截面，寬55cm，高180cm。預(yù)應(yīng)力束采用15.24mm的高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，配套錨具采用OVM錨具，塑料波紋管成孔。主拱理論跨徑為90m，計(jì)算矢高20m，矢跨比1/4.5，理論拱軸線方程為：y=0.88889x-0.00988x2。副拱肋拱軸線為圓弧線，圓弧半徑為292.025m。全橋共設(shè)兩榀鋼管混凝土拱，拱肋截面為矩形，主拱肋高160cm，寬190cm，鋼管壁厚20mm，副拱肋高120cm，寬190cm，鋼管壁厚12mm，主拱內(nèi)灌C50微膨脹砼，其余為空鋼管。在主拱肋鋼管頂設(shè)一組排氣孔，在拱腳處各設(shè)一組進(jìn)料口，待泵送砼完畢后，封死排氣孔及進(jìn)料口。拱肋與縱梁固結(jié)，兩榀拱肋橫向間距為24.5m。每榀拱肋設(shè)15根廠制吊桿，吊桿間距5.4m，吊桿采用PES(FD)7-85半平行鋼絲成品索，外包雙層高密度聚乙烯（PE）護(hù)套，配套錨具采用帶有糾偏裝置的OVMLZM(K)7-85錨具，吊桿標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1670MPa，破斷力為5463kN，吊桿采用單端張拉，張拉端設(shè)于拱肋頂部，固定端設(shè)于箱梁底部。下部結(jié)構(gòu)橋臺(tái)采用一字型橋臺(tái)，臺(tái)身厚200cm，橋臺(tái)基礎(chǔ)采用125cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋墩為立柱式，橋墩承臺(tái)厚度250cm，橋墩基礎(chǔ)采用125cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)。2 施工監(jiān)控的具體內(nèi)容2.1 計(jì)算模型的建立及對(duì)施工階段的跟蹤計(jì)算2.1.1 基本資料收集（1）鋼管的彈性模量、泊松比及容重；混凝土齡期為3、7、14、28、90天的強(qiáng)度與彈性模量，混凝土的容重，混凝土的徐變收縮參數(shù)。（2）氣象資料：收集晴雨、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象資料。（3）實(shí)際工期與未來(lái)進(jìn)度安排，此項(xiàng)內(nèi)容施工單位必須提前通知施工監(jiān)控方。（4）滿堂支架結(jié)構(gòu)形式及材料特性，施工荷載在拱肋上布置的位置與數(shù)值，臨時(shí)鉸的位置及性質(zhì)。（5）本橋的設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)的設(shè)計(jì)變更資料。2.1.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)的初步選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)是施工控制中模擬分析的基本資料，其準(zhǔn)確性直接影響分析結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性。結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸、結(jié)構(gòu)材料彈性模量、材料容重、材料熱膨脹系數(shù)、施工荷載、預(yù)加的應(yīng)力和索力。以上這些參數(shù)需施工單位在每個(gè)工序施工前準(zhǔn)確給出，有的參數(shù)需取規(guī)范中的建議值。2.1.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)的理論計(jì)算在橋梁的應(yīng)力監(jiān)測(cè)中，對(duì)結(jié)構(gòu)在每個(gè)施工階段的變形和受力分析是其最基本的內(nèi)容，因此，必須通過(guò)合理的計(jì)算方法和理論分析來(lái)確定橋梁結(jié)構(gòu)在每個(gè)施工階段的理想的受力和變形狀態(tài)，以便控制施工過(guò)程中每個(gè)階段的結(jié)構(gòu)行為，使其最終的成橋線形和受力狀態(tài)滿足設(shè)計(jì)要求。本橋監(jiān)控中橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法采用正裝分析和倒裝分析相結(jié)合的方法。正裝分析法，又稱前進(jìn)分析法，是大跨度鋼管砼拱橋施工控制的主要工作內(nèi)容之一。正裝分析法根據(jù)確定的施工順序完成各施工狀態(tài)及成橋后的內(nèi)力、位移與穩(wěn)定性計(jì)算，進(jìn)而確定出結(jié)構(gòu)各施工階段的內(nèi)力、位移與穩(wěn)定性理論值，作為施工控制的理論軌跡計(jì)算可考慮施工的進(jìn)程、時(shí)間、相應(yīng)狀態(tài)、臨時(shí)荷載、環(huán)境溫度、截面剛度變化、結(jié)構(gòu)變化、砼的收縮與徐變等因素，以此確定出橋梁的預(yù)拱度，構(gòu)件的無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度，預(yù)測(cè)下一施工狀態(tài)及施工成橋狀態(tài)的內(nèi)力、位移與穩(wěn)定性。倒裝分析法以成橋理想狀態(tài)為初始條件，按實(shí)際施工相逆的步驟，逐步拆去每一個(gè)施工項(xiàng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，從而確定結(jié)構(gòu)在施工各階段的狀態(tài)參數(shù)。將上述兩種方法交替使用、調(diào)整分析，以期真實(shí)地模擬各施工階段結(jié)構(gòu)的受力和變形，更好地指導(dǎo)施工。2.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)施工監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)力觀測(cè)是整個(gè)控制工作的主要內(nèi)容之一，必須認(rèn)真執(zhí)行，并保證數(shù)據(jù)的可靠性。為此，應(yīng)力測(cè)量工作應(yīng)作為施工的一個(gè)工序來(lái)完成，測(cè)量所得的數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)有關(guān)人員分析認(rèn)可后方可進(jìn)行下一工序的施工。同時(shí)還要做到：所有觀測(cè)記錄都注明日期、時(shí)間、工況、氣溫、橋面特殊施工荷載和其他突變因素等。應(yīng)力監(jiān)控將包括主梁和拱肋的各主要控制斷面。2.2.1 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置本橋應(yīng)力測(cè)試截面分別布置在主梁和主拱的關(guān)鍵截面，共16個(gè)應(yīng)力監(jiān)控截面，其中主梁9個(gè)，主拱5個(gè)，副拱2個(gè)，如圖1所示。主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁，每個(gè)截面布置7個(gè)內(nèi)埋式混凝土應(yīng)力傳感器，應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。主拱為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中主要監(jiān)控鋼管外表面的應(yīng)力，每個(gè)監(jiān)測(cè)截面布置4個(gè)外貼式應(yīng)力傳感器，分別設(shè)置在鋼管的上、下緣和側(cè)向外表面，如圖3所示。圖1 應(yīng)力監(jiān)控截面布置圖圖2 主梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置 圖3 主拱應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖2.2.2 測(cè)量方法與儀器由于應(yīng)力監(jiān)測(cè)是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)的量測(cè)過(guò)程，因此應(yīng)力測(cè)量采用鋼弦式應(yīng)力傳感器，因?yàn)檫@種傳感器具有良好的穩(wěn)定性，具有應(yīng)變累積功能，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集方便。鋼弦式傳感器將包括以下類型：JXG-1型鋼筋應(yīng)力計(jì)和JMZX-212AT型表面式應(yīng)變計(jì)。這二種類型的傳感器的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4.1。鋼弦式應(yīng)力計(jì)的采集系統(tǒng)采用振弦檢測(cè)儀，它的測(cè)量范圍、測(cè)量精度、存貯容量和使用環(huán)境溫度如下。（1）測(cè)量范圍：振弦頻率：600Hz3000Hz；振弦溫度：-40125。（2）測(cè)量精度：頻率精度：0.10.1Hz；溫度精度：1。（3）存貯容量：2500個(gè)測(cè)試點(diǎn)。（4）使用環(huán)境溫度-1040，相對(duì)濕度小于等于90。 鋼弦式傳感器的技術(shù)參數(shù) 表4.1傳感器類型技術(shù)指標(biāo)JXG-1鋼筋應(yīng)力計(jì)JMZX-212AT表面應(yīng)變計(jì)分辨率（）0.20.2重復(fù)性（）0.50.5非線性度（）22溫度漂移(Hz10)3434零點(diǎn)漂移(Hz3個(gè)月)3535溫度范圍（）-10+50-10+50規(guī)格（）-2000+1000-2000+1000精度（）112.3 橋梁線型監(jiān)測(cè)橋梁線形監(jiān)測(cè)是施工監(jiān)控工作的主要內(nèi)容之一，其目的是通過(guò)各施工階段結(jié)構(gòu)線形的控制，保證橋梁結(jié)構(gòu)的成橋線形與設(shè)計(jì)線形相符。本橋線形控制主要包括主梁和主拱線形控制兩部分。2.3.1 測(cè)點(diǎn)布置（1）主梁線形控制斷面：主跨跨中斷面、主跨L/4斷面、主跨3L/4斷面；邊跨跨中斷面、支點(diǎn)斷面，共計(jì)9個(gè)斷面。除支承處各斷面布置2個(gè)高程測(cè)點(diǎn)外，其余均布置4個(gè)高程測(cè)點(diǎn)于斷面上，分別位于箱梁腹板頂部。（2）主拱線形控制斷面：拱腳斷面、L/4斷面、拱頂斷面、3L/4斷面，共計(jì)5個(gè)斷面。標(biāo)高測(cè)點(diǎn)布置在拱肋兩側(cè)側(cè)面的鋼箱表面，并在拱肋兩側(cè)布置拱肋側(cè)傾傳感器。2.3.2 監(jiān)測(cè)手段主梁線形采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量。主拱線形采用全站儀測(cè)量，每個(gè)控制點(diǎn)上安設(shè)反光棱鏡或反光片，采用三角高程法測(cè)量各控制點(diǎn)的高程。拱肋的側(cè)傾觀測(cè)，應(yīng)對(duì)A2、A3、A4三個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拱肋側(cè)向位移變化。2.4 吊桿張拉力的監(jiān)測(cè)吊桿索力是設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，也是施工監(jiān)控中重要的控制參數(shù)，索力量測(cè)效果將直接對(duì)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和施工狀態(tài)產(chǎn)生影響。間接法測(cè)張拉力，利用吊索的索力和吊索的振動(dòng)頻率之間存在著一定的關(guān)系，因此如能測(cè)出吊索的振動(dòng)頻率，即能得到吊索的索力。本橋索力的監(jiān)測(cè)采用頻率法，測(cè)量時(shí)人工激振使吊索振動(dòng)，然后通過(guò)索力儀測(cè)量吊索的振動(dòng)頻率，代入以下公式即可算出索力。 式中：fn吊索第n階自振頻率； L計(jì)算索長(zhǎng)； n索的振動(dòng)階數(shù)。 考慮到吊索在張拉過(guò)程中存在各種非線性的影響，如吊索張拉對(duì)其他吊索力的影響、吊索張拉過(guò)程對(duì)主梁和支架間的相互作用的影響，這些非線性互相影響，使得吊索張拉過(guò)程結(jié)構(gòu)受力相當(dāng)復(fù)雜，也決定了吊索張拉力很難通過(guò)一次張拉就達(dá)到設(shè)計(jì)張拉值，因此本橋吊索采用4次張拉的方法，各次的張拉力分別為0.3P、0.6P、0.8P、1.0P。由于受千斤頂數(shù)量的限制，難以將所有的吊索同時(shí)張拉，因此每次張拉的順序?yàn)閺目缰械牡跛飨騼啥酥鸶M(jìn)行，且位于同一里程的上、下游兩根吊索由兩臺(tái)千斤頂同時(shí)張拉。吊索分四次張拉，每次張拉也分成若步進(jìn)行，因此每完成一步張拉，均需要對(duì)所有吊索索力進(jìn)行測(cè)量，以掌握被張拉吊索對(duì)相鄰吊索索力的影響程度。在吊索全部張拉完畢后，后續(xù)的每一施工工況結(jié)束后均應(yīng)對(duì)全橋吊索進(jìn)行索力測(cè)量，確保成橋索力與設(shè)計(jì)值相符。2.5 監(jiān)控工況及監(jiān)控頻率本橋?yàn)榱汗敖M合結(jié)構(gòu)，施工步驟較多，工序復(fù)雜，為掌握施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的受力和變形特點(diǎn)，保證施工的安全進(jìn)行，需要對(duì)主要的施工工況進(jìn)行線形和應(yīng)力監(jiān)控。根據(jù)本橋的施工步驟，主要包括以下施工工況：1） 主梁混凝土澆筑；2） 主梁預(yù)應(yīng)力筋張拉；3） 主拱安裝；4） 主拱混凝土灌注；5） 吊桿張拉；6） 滿堂支架拆除；7） 橋面鋪裝。上述每一施工工況又是由許多小工序組成的，所以應(yīng)力的觀測(cè)次數(shù)和時(shí)間由施工的工序來(lái)決定的，具體為：每個(gè)工序完成前、后必須觀測(cè)23次，而且兩次讀數(shù)宜在結(jié)構(gòu)溫度基本一致的時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)，具體的時(shí)間一般為早晨日出前，每次觀測(cè)要迅速（控制在1小時(shí)以內(nèi)）、準(zhǔn)確。2.6 施工監(jiān)測(cè)有關(guān)誤差分析由于結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)值與分析值存在著一定的偏差，主要來(lái)源于以下幾項(xiàng)：結(jié)構(gòu)分析建模誤差、彈性模量誤差、截面特性誤差、構(gòu)件自重誤差、混凝土齡期誤差、測(cè)試誤差等。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)誤差的分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析，結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別，進(jìn)一步找出偏差原因，確定出設(shè)計(jì)參數(shù)真實(shí)值，從而為施工成橋符合設(shè)計(jì)要求服務(wù)，也為同類橋的設(shè)計(jì)與施工積累經(jīng)驗(yàn)。2.7監(jiān)測(cè)結(jié)果的遞交應(yīng)力監(jiān)測(cè)過(guò)程中按施工進(jìn)度的要求及時(shí)提交監(jiān)測(cè)結(jié)果，監(jiān)測(cè)結(jié)果采用書面報(bào)告的形式，內(nèi)容包括：應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果、線形實(shí)測(cè)結(jié)果、經(jīng)過(guò)參數(shù)修正后的理論值、并預(yù)告下一施工階段應(yīng)注意的地方及比較危險(xiǎn)的截面?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交換采用固定格式，統(tǒng)一編號(hào)，并由各方認(rèn)可。所有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)首先應(yīng)該及時(shí)匯總到監(jiān)理處，然后分發(fā)每一單位。同時(shí)應(yīng)做好文件、資料的管理和簽收工作。3 施工監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施3.1施工控制的組織機(jī)構(gòu)施工控制工作是一項(xiàng)涉及到建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等單位的系統(tǒng)工作。為做好該項(xiàng)工作，建議設(shè)立施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組與施工控制工作小組兩個(gè)組織來(lái)開(kāi)展工作。重大技術(shù)問(wèn)題由領(lǐng)導(dǎo)小組討論決定，具體工作由施工控制小組實(shí)施。（1）施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組由建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位和施工控制單位的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)負(fù)責(zé)人參加，其中建設(shè)單位任組長(zhǎng)。施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組不定期開(kāi)會(huì)，由組長(zhǎng)召集，討論施工控制中出現(xiàn)的重大問(wèn)題，并提出決策方案。（2）施工控制工作小組由施工控制單位、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位參加，包括施工控制單位的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、施工單位的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、監(jiān)理單位的現(xiàn)場(chǎng)代表、設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)代表和建設(shè)單位的配合，其中施工控制單位的現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人任組長(zhǎng)。施工控制小組定期開(kāi)會(huì)，由組長(zhǎng)召集，討論施工控制中存在的問(wèn)題，并提出修正方案。如碰到重大施工問(wèn)題或需要修改設(shè)計(jì)的，提交施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組討論。3.2 各單位間的分工協(xié)作施工控制需要建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等多家單位的配合。各家單位在應(yīng)力監(jiān)測(cè)中都起到不同的作用，下面將各單位負(fù)責(zé)的內(nèi)容羅列如下：（1）建設(shè)單位協(xié)調(diào)各成員單位的工作，及時(shí)召集施工控制會(huì)議（2）設(shè)計(jì)單位1）提供設(shè)計(jì)圖紙、變更圖紙及設(shè)計(jì)計(jì)算書；2）提供拱肋各主要控制截面在各施工階段的內(nèi)力狀況；3）提供該橋全過(guò)程中相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)；4）提供該橋在各施工階段的穩(wěn)定安全系數(shù)。（3） 施工單位1）提供施工組織設(shè)計(jì)與進(jìn)度安排，并且變更原定施工方案應(yīng)及早提出；2）提供拱肋各施工階段的初始標(biāo)高、成橋標(biāo)高及相應(yīng)撓度的理論計(jì)算值；3）提供該橋的材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)；4）提供拱肋實(shí)際斷面尺寸； 5）提供拱肋和橋面的施工荷載；6）提拱各階段扣索的索力和吊索的索力。（4）監(jiān)理單位1）認(rèn)真執(zhí)行監(jiān)理工作，保證施工質(zhì)量；2）復(fù)核施工單位提供的拱肋標(biāo)高的觀測(cè)結(jié)果；3）復(fù)核施工單位提供的各構(gòu)件的截面尺寸測(cè)量結(jié)果；4）復(fù)核施工單位提供的所有的結(jié)構(gòu)參數(shù)。（5）施工監(jiān)控單位1）擬定施工監(jiān)控實(shí)施方案；2）各施工階段結(jié)構(gòu)的正裝理論計(jì)算分析；3）各控制截面的應(yīng)力觀測(cè)和溫度觀測(cè)；4）匯總所有的測(cè)試數(shù)據(jù)；5）分析誤差原因并修改計(jì)算參數(shù)；6）提拱實(shí)測(cè)結(jié)果及階段分析報(bào)告；7）發(fā)生重大修改時(shí)及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)小組匯報(bào)并提出調(diào)整方案；8）全部測(cè)試完成后提交測(cè)試成果與分析報(bào)告。4 工作進(jìn)度安排1) 在合同簽定并得到施工設(shè)計(jì)圖及主梁施工組織設(shè)計(jì)文件的30天內(nèi)，完成前期理論控制計(jì)算分析，完成設(shè)計(jì)文件的復(fù)核，并制定具體的控制實(shí)施方案。2) 橋墩施工臨近0#塊時(shí)，項(xiàng)目組人員進(jìn)入工地現(xiàn)場(chǎng)，埋設(shè)標(biāo)高觀測(cè)的控制點(diǎn),并對(duì)主梁混凝土參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。3) 橋墩基礎(chǔ)施工完成后，參與主梁支架預(yù)壓試驗(yàn)，獲取支