牛腳支架門式鋼構施工工法

1、1 前言跨既有運營線的門式墩帽梁結構自重大、跨度大，通常采用鋼桁梁進行施工。其支架主要由兩部分組成：下部采用鋼結構支撐（立式），上部采用鋼結構桁架梁。中鐵二十四局集團南昌建設有限公司在南昌樞紐向莆線引入工程D1K1427+303蘆坑雙線特大橋施工中，成功運用鋼牛腿支架和貝雷片組裝而成的鋼桁梁組成的整體支架完成75#、77#剛架門式墩施工。由此總結出牛腿支架現(xiàn)澆門式剛構帽梁施工工法，提高了既有線施工的安全保障，豐富了門式墩的施工方法。以本工法關鍵技術之一縮短門式墩鋼牛腿支架安裝時間為課題的QC攻關成果，榮獲2009年度江西省工程建設優(yōu)秀QC小組一等獎。2 工法特點不需要對地基單獨進行處理，節(jié)省了

2、基礎施工及強度保養(yǎng)需要的時間，加快了施工進度，降低了工程造價。可以充分利用行車限界的上部空間，有效減小上部的鋼結構桁架梁的跨度，降低了對桁架梁剛度要求，擴大了桁架梁的選擇范圍。采用貝雷片組裝的鋼桁梁結構，可在現(xiàn)場分組拼裝，減少了專用設備需求，可實現(xiàn)較大跨度梁的施工。結構的主要受力構件預壓方法簡單可靠。施工工藝安全、簡單、經濟，推廣價值高。3 適用范圍本工法適用于橋梁工程中跨越鐵路、公路、河道、軟土地基的現(xiàn)澆帽梁施工。且在高墩橋梁施工中，應用效果突出，經濟效益顯著。4 工藝原理4.充分利用門式墩柱，采用張拉精軋螺紋鋼將鋼牛腿用鋼鉸座附著在墩柱上，將帽梁及施工荷載通過上部桁架梁傳遞到分配梁，再傳到

3、鋼牛腿上，最后傳到墩柱上，使得整個結構系統(tǒng)滿足施工要求。4.當墩柱施工到預埋件標高位置時，預埋48mm的鋼管，拆模后穿32mm精軋螺紋鋼。安裝鉸座、張拉精軋螺紋鋼、安裝鋼牛腿、橫梁、貝雷縱梁，鋪設10cm厚方木，鋪設底模，綁扎鋼筋、定位預應力管道、安裝側模、澆筑混凝土。當混凝土達到設計要求的張拉強度后，進行預應力鋼束張拉，并及時壓漿。壓漿結束后，即可拆除模板及支架。4.牛腿支架立面如圖4.1所示。圖4.1牛腿支架立面圖5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程鋪設方木及槽鋼澆筑混凝土混凝土養(yǎng)生張拉灌漿拆除模板支架混凝土強度試驗檢測鋼筋、鋼絞線準備安裝貝雷片鋼桁梁制作底模冷卻管、鋼筋、鋼絞線

4、安裝搭設鋼管防護排架模板安裝冷卻管下料柱身養(yǎng)生安裝牛腿安裝槽鋼橫梁牛腿支架加固精扎螺紋鋼張拉預埋件加工貝雷梁場外預壓 安裝鉸座測量定位安裝預埋件澆筑門式柱混凝土牛腿放樣焊接加工張拉設備準備、校檢牛腿反頂預壓檢查圖5.1牛腿支架現(xiàn)澆門式剛構帽梁施工施工工藝流程圖5.2 操作要點5.2.1安裝預埋件當墩柱施工到預埋件標高位置時，預埋48mm的鋼管、剪力銷盒子及其它預埋件。按相應標高位置預埋，與墩柱鋼筋固定形成整體。墩柱鋼筋與預埋件位置相抵觸時，可適當調整墩柱鋼筋并采用等強方式進行替代。預埋件均固定牢靠，防止在混凝土振搗時發(fā)生偏移。施工中必須確保預埋件位置精確，使各預埋件的中心線在橫向和豎向保持垂直

5、。1剪力銷盒子盒子口緊貼模板，下部采用20鋼筋網片布置三層，網格間距10cm，寬度30cm，長度80cm,上下層間距10cm，固定在墩柱主筋上。剪力銷盒子大樣如圖所示。圖5剪力銷盒子大樣圖2預埋48mm的鋼管為確保鋼管相對位置準確，并且提高鉸座底部混凝土的承壓能力，在鋼管的兩端，采用45cm×25cm×1cm的鋼板，中間按具體尺寸留50mm的洞，進行現(xiàn)場安裝。5.安裝鉸座、剪力銷及鋼牛腿拆模后進行穿32mm精軋螺紋鋼、安裝鉸座、張拉精軋螺紋鋼、安裝剪力銷、安裝鋼牛腿等工序施工。安裝牛腿時，需要封鎖既有線路。1墩柱澆筑完混凝土后，拆除模板，將I20a工鋼與20mm鋼板組成的剪

6、力銷插入矩形盒中，安裝鉸座。在鉸座與混凝土面之間墊一層5mm厚的橡膠，以保護混凝土面不受損傷。若預埋鋼板與混凝土面不平齊，則采用薄鋼板進行支墊，保證鉸座中心位置緊貼密實。2用32mm的精軋螺紋鋼穿過預留鋼管鉸座固定在墩柱側面，用千斤頂在鉸座另一端張拉。上鉸座每根精軋螺紋鋼施加P=450kN的預應力，下鉸座每根精軋螺紋鋼施加P=400kN的預應力。張拉到位后，用扭力扳手將精軋螺紋鋼螺帽擰緊，使精軋螺紋鋼不出現(xiàn)回縮，精軋螺紋鋼端頭安裝雙螺帽。在施工中注意確保精軋螺紋鋼在同一豎直線上，鉸座孔中心在同一水平軸線上。3根據(jù)現(xiàn)場情況，用30t汽車吊吊裝鋼牛腿，人工配合精確安裝，用I20a將每邊4個牛腿橫向

7、連成整體，形成剛構體系。安裝完后，逐個檢查銷子是否用卡子卡死，防止牛腿滑落。5.安裝槽鋼橫梁1 安裝槽鋼橫梁之前，要先對每側4個鋼牛腿用水準儀抄平。不在同一水平線時可在4個鋼牛腿支點處采用鋼板墊平，然后再進行槽鋼橫梁安裝。槽鋼橫梁斷面如圖5.所示。圖5.槽鋼橫梁斷面圖2 用30t汽車吊將槽鋼橫梁吊裝到位，人工配合放置在牛腿上，并與鋼牛腿接觸面進行焊接牢固，兩側采用鋼支撐進行斜撐加強。3 鋼支撐由I20a工鋼焊接在槽鋼橫梁兩側，鋼支撐與橫梁和牛腿焊接在一起，形成整體剛構。4 在安裝槽鋼橫梁時，需要封鎖既有線路。5.安裝貝雷片鋼桁梁1 將貝雷片提前在墩柱側面按相應要求每7片拼成一排，每3排為一聯(lián)，

8、采用450mm的標準貝雷支撐架進行連接，排距為225mm。貝雷片鋼桁梁側面圖及貝雷片鋼桁梁安裝步驟分別見圖5.-1和圖5.-2。圖5-1貝雷片鋼桁梁側面圖圖5.-2貝雷片鋼桁梁安裝步驟圖2在安裝貝雷片分配梁時，采用不小于50t的吊車進行吊裝，共需吊裝6次。吊裝過程需要封鎖線路。3在每一聯(lián)貝雷片（重7t）吊裝到橫梁上后，兩頭各采用2個6t導鏈進行臨時固定，后吊裝上去的貝雷片要及時與先吊裝上去的貝雷片連接形成整體。5.鋪設方木及槽鋼在貝雷梁頂部滿鋪一層塑料膜，再鋪設10cm厚方木作為橫向分配梁。每隔100cm鋪設一根6m長的22a槽鋼作為操作平臺骨架，在距槽鋼端部8cm（每根）和68cm（隔一根）

9、處焊接一根鋼管底座。槽鋼用U字型卡扣與貝雷片連接在一起，上鋪5cm厚木板。槽鋼大樣圖見：圖5.。圖5.槽鋼大樣圖5.搭設鋼管防護排架外側搭設雙排鋼管防護排架，鋪掛安全網。整個支架進行全封閉，防止雜物掉入鐵路限界內部。1 第一排立桿采用內徑為4cm、高6m的鋼管，連接在預先焊接在槽鋼上的鋼管底座，進行第一排防護架搭設。立桿間距為102cm，橫桿間距80cm。第二排立桿采用內徑為4cm、高4.5m的鋼管，具體操作方法與第一排防護架相同。立桿間距為204cm，在高度超過2.0m后布置橫桿，間距80cm。第一排與第二排在2m以上高度用鋼管進行連接。2左右兩側防護鋼管搭設好后，在防護架上部每隔2m設一根

10、水平對拉鋼管及斜撐將防護架連結成整體，加強鋼管防護排架剛度。防護排架上掛設安全網，底部設30cm高的檔板并與防護排架鋼管用鐵絲綁扎牢固。帽梁底模及防護支架立面布置見圖5.-1。帽梁底模及防護支架側面布置見圖5.-2。圖5.2.6-1帽梁底模及防護支架立面布置圖圖5.2.6-2 帽梁底模及防護支架側面布置圖5.鋪設底模1由于底模標高與方木標高之間有一定的距離（65cm），施工中采用四周用磚圍護，中間用砂子進行填滿。2方木鋪完后，按帽梁底寬砌筑磚塊，每側砌雙排磚，每隔2m設一個加強墩，磚頂面標高比帽梁底標高低10cm左右。3砂子頂面與磚頂面設10cm左右厚的M10水泥砂漿，抹水泥砂漿時，考慮支架的

11、變形量，跨中按貝雷片預壓結果設置預拱度。4整個砂漿硬化后，在頂面采用10mm厚的大塊竹膠板滿鋪，作為帽梁的底模。5.現(xiàn)澆帽梁混凝土1鋼筋、鋼絞線、冷卻管、側模安裝、混凝土澆注和預應力張拉的施工工藝采用制梁工藝。2在施工前在墩柱一側用鋼管搭設跑道架和一個承重平臺。人員上下、零星小構件及材料的運輸用跑道架，鋼筋、磚等量大的構件通過承重平臺轉運到支架上。3澆注時安排專人重點觀測模板中心預拱度的變化值，并與預壓值進行比較，進行安全監(jiān)控。5.模板及支架拆除總體拆除步驟按照各部件安裝順序反向進行。1混凝土澆筑結束達到設計強度后，拆除帽梁的側模，安裝完吊藍后拆除上面兩層防護欄（保留立柱兩側的上下走行梯），所

12、有的材料都轉到帽梁頂上，放在端頭使用吊機吊下來。2張拉壓漿達到強度后，拆除底模竹膠板、磚塊，移走砂子，轉到施工承重平臺上使用吊機吊下來。3拆除最后一層防護欄，貝雷片組裝梁上竹膠板、方木，轉到施工承重平臺上使用吊機吊下來。4拆除槽鋼，平移到承重平臺，使用吊車吊移下來。5拆除貝雷片桁架梁，雙線封鎖。按安裝時的相反順序對貝雷梁進行分解，利用兩個6T導鏈葫蘆把貝雷片組裝梁平行移出梁底，并用50T的吊車進行吊裝移走。6拆除槽鋼分配梁封鎖單側線路，在封鎖前拆除牛腿間的聯(lián)接件，使用鋼絲繩捆綁固定好，封鎖時使用吊車吊下來。7牛腿拆除時單側封鎖線路，在封鎖前作好精扎螺紋鋼松張，除上下鉸座各保留1組螺帽聯(lián)接外拆除

13、其余的螺帽聯(lián)接件，保留的必須預先拆下打油，在封鎖時拆除螺帽，使用吊車吊移牛腿。5.支架預壓由于該部位混凝土自重大，且位于既有鐵路上方，若采用堆載預壓，則需要長時間的封鎖既有線施工，對既有線影響很在大，根本無法實現(xiàn)。因此，為減小對既有線運營的影響，確保施工安全及混凝土澆筑后的質量，對此部位的支架采用牛腿和貝雷支架分別預壓。1牛腿預壓安放預埋件地基加固細沙找平鋪枕木墊鋼板安放液壓千斤頂加載觀測卸載。牛腿預壓正、側面圖：見圖5.。側面正面圖5牛腿預壓正、側面圖1）安放預埋件：在承臺以上墩身1.62m處安裝剪力盒，鋼管安放在剪力盒下端，鋼管間距為0.16m。2）地基加固：在千斤頂?shù)奈恢糜闷盎炷翆?/p>

14、地基進行處理。3）細沙找平:用細沙在承臺上進行一次找平。4）鋪枕木及墊鋼板:枕木并排擺放在細沙上，并保持枕木頂面平整，用鐵絲連接成一個整體，然后在中心位置擺放一塊厚20mm鋼板。5）安放液壓千斤頂：為保證牛腿兩端支點位置不變，將40槽鋼分配梁吊在牛腿下端,用兩個100t液壓千斤頂在槽鋼分配梁底面進行頂壓。6）加載：預壓總重量按結構自重的1.2倍考慮（即7811÷8=976kN），加載過程按50%、100%、120%荷載加載。7）觀測：密切注意各構件變形情況。8）卸載：卸載按加載反順序。2貝雷支架預壓貝雷支架預壓流程：清理場地用砂找平搭枕木墩墊鋼板安放槽鋼分配梁安放貝雷片加荷載觀測卸載

15、。1）清理場地及找平：按77#貝雷支架跨度要求在支架位置用砂找平。2）搭枕木墩及墊鋼板：采用縱橫搭設，長4m×寬2.5m的枕木墩，保持枕木頂面平整并在木墩頂擺放一塊鋼板。3）安放槽鋼分配梁：按77#支架跨度在鋼板上擺放已加工好的槽鋼分配梁。4）安放貝雷片：根據(jù)設計將貝雷片先組裝，再吊放在槽鋼分配梁上。5）加載：×26×22×1.2=7811kN)，加載過程按50%、100%、120%荷載加載。6）觀測：在槽鋼分配梁及貝雷片端部、跨中處共3個截面設置觀測點，每個截面分別設置2個觀測點，共計6個觀測點。對觀測點位的沉降量在加載之前觀測。對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行分析，

16、確定出彈性變形量及非彈性變形量。結合檢算資料中計算的撓度，分析確定出預拱度。根據(jù)確定出的預拱度采用高標號的水泥砂漿進行設置，以保證帽梁澆注完后達到設計要求。7）卸載：卸載按加載反順序并觀測。6 材料與設備6.1材料根據(jù)材料分析和施工進度計劃的要求，編制材料需要量計劃，為施工備料，確定堆放場地及組織運輸提供依據(jù)。攪拌站供應混凝土，保證混凝土拌合料的不間斷供應。主要材料見表6.1表6.1 主要材料表材料名稱彈性模量E（N/mm2）截面慣性矩I（cm4）截面抵抗矩W（cm3）截面積A（cm2）10×10方木9000100××3500452880040C槽鋼2060001

17、9711貝雷片3×206004500032b槽鋼20600050910槽鋼206000I20a工鋼206000237023748×2060006.2機具設備主要施工機具設備見表6.2。表6.2主要施工機具設備表序號設備名稱型號規(guī)格數(shù)量國別 產地制造 年份額定功率(kW)生產能力備注1發(fā)電機250GF1舟山2008250kW2鋼筋切斷機GQ40J1南京200783鋼筋彎曲機GW40A1浙江2005124鋼筋調直機GTJ-4/141杭州2006415對焊機UN1-1001上海20061006交流電焊機BX3-300-22上海20057攪拌機HZS-60m3/h1無錫200560

18、m3/h8混凝土輸送車三菱FV415JR型9日本 200089泵車SY5313THB 40D2無錫2003140m3/h10輪式吊車30t1江蘇200330t11輪式吊車50t1江蘇200650t12導鏈6t8浙江200813千斤頂100t2泰州200814壓漿機BW100/5型1濟南200815kW100L/min15穿心式張拉千斤頂YCW350B型2山西 200816張拉油泵ZBI-630型2長沙2008637 質量控制7.1 質量控制標準施工時應嚴格執(zhí)行以下標準、規(guī)范：鋼管腳手架扣件（GB15831）；鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50205-2001）；建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準（

19、GB50300-2001）。7.2 質量控制措施7.2.1施工控制1在施工中控制支架的焊接質量，焊縫采用超聲波探傷檢測。2 鉸座、牛腿、橫梁等進行加工時，應檢查焊縫是否滿足規(guī)范和設計要求，各部位連接是否牢固。3張拉應嚴格按雙控施工，精軋螺紋鋼必須張拉到位。4壓漿必須確保預應力束管道注漿飽滿。5封孔混凝土及封錨混凝土必須插搗密實，外表顏色保證一致，做到內實外美。6嚴格按照跟蹤檢測、復檢、抽檢等三個步驟，對每個施工環(huán)節(jié)進行全面有效的質量監(jiān)控，嚴格按項目質量保證體系操作。7.焊接及焊縫要求 1焊縫總體要求：焊縫寬度0.7d,且不得小于8mm。2分配梁上鋼板與槽鋼焊縫厚度不小于8mm。3牛腿之間采用I

20、20a工鋼橫向焊接連接為整體，焊縫厚度不小于8mm。4牛腿所有桿件接觸部位的焊縫必須確保不小于15mm，焊縫厚度均不小于10mm。5鉸座采用破口焊和直角焊縫，焊縫厚度不小于最薄的鋼板厚度，接觸部位全部圍焊。7.預拱度的現(xiàn)場觀測和監(jiān)控1帽梁模板全部安裝完畢后，按照支架預壓所確定的預拱度，在帽梁兩側模板外側，水平及豎直方向的中間位置分別彈一條墨線，在橫向水平墨線處拉一根扎絲，與豎向墨斗線成90度相交。2在混凝土澆筑時，要適時觀測橫向墨斗線與扎絲的距離。并以觀測數(shù)據(jù)與預拱度數(shù)據(jù)進行比較，以控制好混凝土灌注速度，必要時可放慢或停止混凝土灌注，防止模板豎向彎曲值大于預拱度。8 安全措施8. 橋上施工時，

21、必須保證梁上兩側各有一人進行安全巡視，避免橋上落物傷人。8.張拉時應對現(xiàn)場的安全防護設施、張拉機具設備等進行全面檢查，確認符合安全要求后方可進行張拉精軋螺紋鋼。8.貝雷片、槽鋼橫梁、鋼筋等材料的吊裝必須設專人指揮，且每次吊裝前必須檢查吊裝機具是否正常運轉，吊裝作業(yè)時，吊裝物下面不得站人。8.澆筑混凝土前，應對混凝土泵送管、支架等進行全面檢查，確保符合要求后才可進行混凝土澆筑施工。8.澆筑混凝土及預壓過程中，應設專人對支架的沉落量進行觀測。9 環(huán)保措施9.0.1對上部結構施工環(huán)境進行完全圍蔽，不僅保證了施工安全，而且有效避免了施工垃圾的隨意丟棄。9.0.2生產及生活污水采用滲井或其它辦法處理后排放