桥梁施工论文发表期刊推荐国家级期刊《黑龙江交通科技》, 《黑龙江交通科技》主管单位:黑龙江省交通厅主办单位:黑龙江省交通科学研究所;黑龙江省交通科技情报总站;黑龙江省公路学会。国内刊号 为:CN23-1207/U,国际刊号为:ISSN1008-3383。周期:月刊。《黑龙江交通科技》期刊地位,《黑龙江交通科技》自1978年创刊以 来,先进的设计理论和生产施工工艺;技术改造、企业管理的新经验、新技术、新材料、新产品、新设备、技术政策;交通工程论述,国内外交通科技动态论述等。 为我省公路桥梁建设和交通运输生产服务,为加速实现我省交通运输的现代化作出贡献。本刊的指导的业务范围是:先进的公路修建和养护技术,汽车运输与修理技 术,筑路养路和汽车装卸机械研究成果,公路桥梁结构现代化检测技术和建桥筑路材料试验新方法。
摘要:结合宿淮铁路跨宿淮盐高速公路80m下承式钢桁结合梁的施工,对跨越高速公路钢桁梁桥施工技术展开研究,阐述了跨宿淮盐高速公路80m钢桁梁施工跨越高速公路施工作业方法,钢桁梁方案的确立与实施,为今后大型结构跨越高速公路、河流、建筑物等提供了一些可借签的经验。
关键词:80m下承式钢桁梁,跨高速公路,半悬臂法,拼架技术
1.工程概况
宿淮铁路是安徽、江苏省境内横贯苏北地区的一条Ⅰ级铁路线,西起安徽宿州站,东到江苏省北部淮安境内的袁北站,连通既有京沪铁路和新长铁路;SHZH-2标全部位于江苏境内,起点位于泗洪杨宅乡英李村,里程DK115+100,终点袁北站内里程DK212+462.35,标段全长97.3Km;全线主要跨越的河道为徐洪河、京杭运河、淮沭新河,跨越的高速公路为宁宿徐高速公路和宿淮盐高速公路。这两条高速公路目前均为双向4车道,跨越方式均采用1-80米钢桁梁桥,桥下通车净高均不小于5.2米。
宿淮盐高速公路被跨越里程为K11+150,该处路面总宽42.2米,中央分隔带宽3米,路面标高(最高点)20.86米,钢桁梁底面标高26.75米(最低点),铁路钢桁梁与公路线路交角91°,高速公路淮宿方向在洋河入口加速车道上,高速公路宿淮方向正好在洋河站下道匝道上,两侧路幅宽度分别为16米和22米。
2.施工中的重点及难点
根据现有路面情况和铁路桥梁拼装的结构形式,封闭部分车道后,施工和管理过程中存在以下困难:
2.1车流量大
宿淮盐高速公路作为江苏省重要的运输大动脉之一,从建成通车开始就保持很高的车流量,车流量为白天每10秒过车一辆,到夜间更是剧增。
2.2防坠落要求高
钢桁梁拼装时,采用吊车逐根钢梁杆件吊装,穿拧螺栓,人员都属高空作业,下面公路有车辆高速通行,稍有不慎,无论吊车钢绳还是所吊杆件、施工工具、螺栓、冲钉等都可能掉落从而造成险性事故,所以施工人员必须具有很强的纪律约束,组织性较强,对可能的情况要全部做好预防方案:人员系安全带、物件系安全绳、零件有工具袋、数量有台帐、安装有兜裹防崩飞、不使用野蛮手段安装、外周有防抛网。
2.3施工时间短
按照高速公路管理单位的要求,我部施工尽量减少占用高速公路的时间,这需要精心组织和加强现场管理,协调好各方面力量、物资、机具,一切为安装现场服务。
2.4安全隐患多
由于施工段落车流量较大,施工过程中可能有意外事故对高速公路的行车造成危害,对安全管理提出了很高的要求。与公路通车改道的相关工程进度需要同步进行,安装不可以越界进行;加强单幅通行的交通疏散与管制,雨雾天气、夜间车辆安全行驶是本工程重点;布置和更换施工隔离墩时车辆仍在通行,既要保证工人安全,又要保证行车安全是本工程难点。
3.施工对道路的影响分析
由于钢桁梁杆件和联结螺栓都在空中拼接,对道路通车安全隐患主要表现为:吊车所吊重物可能在就位回转过程中发生单头翘起、左右摆动、正反转圈等现象,而如果此时公路上正好有车辆通过,很可能碰撞车辆,危及行车安全。杆件就位后施工人员可能从空中坠落、手中的工具(扳手、小锤、钢钎)从空中掉落或崩飞,从而对车辆和施工人员安全造成危害。还有可能钢桁梁的横向杆件和防护安装没跟上造成侧向失稳。
针对以上的可能,杆件吊装严禁采用单吊点,吊起待稳定后再回转吊车,在公路中央分隔带和公路两侧路肩处设置临时支墩,在三角桁架底部设兜底活动防抛安全网,隔绝高空坠物,确保公路通车安全;在第三阶段施工时,高速公路宿淮方向半幅行车道和超车道被占用,车流被压缩从紧急停靠道穿过,必须做好引导和防撞隔离等措施.
4.施工方案
4.1施工总体方案
总体上采用支架法悬拼施工。
在钢桁梁设计位置下方,布置安装支架,在支架上安装钢桁梁,钢桁梁安装推进时,一边向前推进,一边卸除普通支墩,最后拆除所有支墩完成整体体系转换。
4.2支架布置
临时支墩及基础:临时墩自下而上主要由三部分组成:型钢基座、钢管立柱、墩顶布置。
4.2.1型钢基座
临时支墩的基座为方便施工均采用双30工字钢对焊,上部用4根6米长工字钢梁搭设平台,平台上安装钢板和φ600钢管立柱,立柱两侧用工字钢斜撑,考虑沥青混凝土路面基层强度按照500kpa计算,基础平面尺寸为3m×0.7m两组(最大可承受210吨)。而跨中单柱最大荷载仅165吨,路面混凝土安全。
4.2.2钢管立柱
钢管立柱采用φ600×10mm钢管,每个临时支墩由2根钢管组成,平行于车道分道线布设成门形结构。
4.2.3临时支墩基础设置与恢复
1#临时支墩采用4根φ600×10mm钢管作为基础桩,入土深度6m,与边坡相交处设置1.2m宽×9m长×0.8m厚的混凝土承台,保证混凝土承台仅露出一个角。工程完成后,为进一步保证不破坏高速公路边坡,打入边坡以内的钢管不再拔出;凿除露出边坡以外部的混凝土,保证现有边坡的美观。
2#和3#临时支墩由于均为型钢支架,每个支墩与高速公路之间设置3m长×0.7m宽的1cm厚钢板两块,完工后拆除即可。
4#临时支墩采用混凝土扩大基础上设置φ600×10mm钢管,因为此临时支墩处在高速公路边沟范围,为不影响路基稳定,尽量减少基础开挖,承载力达到150kPa即可,开挖深度约50cm;为不影响排水系统,施工过程中临时疏导排水系统,保证排水顺畅。完工后,及时回填及清除施工物,按原貌及结构恢复排水沟。
4.3主要施工机械设备
4.3.170t汽车吊
现场租赁一台70t汽车吊,用于钢桁梁的安装架设。
4.3.225吨汽车吊
按需要调配一台25吨汽车吊,用于中构件转运、预拼装。
4.4施工场地平面布置
4.4.1进场道路
钢梁杆件、架梁辅助结构、架梁设备均由平板汽车运输,通过当地公路网,与经新建或扩建的进场施工便道连接直达施工场地。进场道路及施工便道路面宽不少8米,并采取泥石结构,以保证雨天正常施工。
4.4.2钢梁预拼
钢桁梁根据现场需要,需二件连在一起吊装时,需在预拼场地进行预拼装。
钢梁预拼场地要求铺装20~30cm厚混合碎石并平整压实的方法进行硬化处理及建立排水系统。
4.5钢梁架设步骤及关键工序
4.5.1钢梁架设前的准备工作
(1)资料准备:包括水文气象资料、桥墩竣工里程、高程、中线、跨度等测量资料、钢梁制造厂提供的杆件加工资料等。
(2)编制施工细则:架梁工艺细则、吊机使用细则、架梁施工技术安全细则。
(3)复测资料
钢梁架设前,应对所提供桥墩竣工资料进行复测并出具复测资料,其偏差在允许的范围内方可架梁。
4.5.4钢桁梁安装施工步骤
钢桁梁安装时,按以下步骤进行,具体如下:
(1)步骤一
①临时支墩(1#)墩顶标高(含钢梁上拱度)调整到位后,开始架设钢桁梁,分别吊装宿迁侧X1+X2杆件,保证直线度,然后调整轴线标高,中心距及顺桥向位置。
②配套安装相应部位的横梁,测量和调整框形结构的对角线,安装相应部位的纵梁和下平纵联。
③依次安装F1、S1、F2
步骤一示意图
④吊装X1’,形成三角形稳定结构,并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联
(2)步骤二
①临时支墩(2#)墩顶标高(含钢梁上拱度)调整到位后,开始架设钢桁梁,分别吊装宿迁侧X3+X4杆件,保证直线度,然后调整轴线标高,中心距及顺桥向位置。
②依次安装F3、S3、F4、S4
③吊装X2’+X3’,形成三角形稳定结构,并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联
步骤二示意图
(3)步骤三
①临时墩(3#)墩顶标高(含钢梁上拱度)调整到位后,开始架设钢桁梁,分别吊装宿迁侧X5+X6杆件,保证直线度,然后调整轴线标高,中心距及顺桥向位置。
②依次安装F5、S5、F6、S6
③吊装X4’+X5’,形成三角形稳定结构,并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联。
步骤三示意图
(4)步骤四
①临时墩(4#)墩顶标高(含钢梁上拱度)调整到位后,开始架设钢桁梁,分别吊装宿迁侧X7+X8杆件,保证直线度,然后调整轴线标高,中心距及顺桥向位置。
②依次安装F8、S8、F9、S9
③吊装X6’+X7’,形成三角形稳定结构,并在另一桁重复上述工作;配套安装上
步骤四示意图
(5)步骤五
①吊装宿迁侧X9+X10杆件,保证直线度,然后调整轴线标高,中心距及顺桥向位置。
②依次安装F9、S9、F10
③吊装X8’,形成三角形稳定结构,并在另一桁重复上述工作;配套安装上平纵联。
步骤五示意图
(6)步骤六
顺次拆除1#、2#、3#、4#临时墩,完成全桥体系转换;
步骤六示意图
4.5.5钢梁架设工艺
(1)钢梁架设工艺要点
①捆吊:拴捆前检查由预拼场发来的杆件是否符合拼装顺序,拴捆时应注意杆件上标注的质量大小和重心位置。杆件用专用吊具拴捆、起吊。
②对孔杆件起吊就位后对孔时,在栓孔基本重合的瞬间(相错在10mm以内)将小撬棍插入孔内拨正,然后微微起落吊钩,使杆件转动对合其它孔眼。系梁及拱肋先对近端孔眼,吊杆先对下端孔眼。对合系梁及拱肋时,可用扁铲式小撬棍引导,必要时用牵引器或导链滑车拉入节点板内。
③穿入钉栓对好孔眼后,先在栓孔群四周打入四个定位冲钉,随即安装4~6个高强螺栓,确认板缝间无任何杂物时,即拧紧螺栓,同时安装其余栓孔的冲钉和螺栓。
④杆件拼装时,为保证拼装拱度,需按孔眼总数的50%冲钉均匀分布打入和上足25%~30%的高强度螺栓,并作一般拧紧后方能松钩。松钩后立即补足剩余孔眼的高强度螺栓,并作一般拧紧。然后将这部分高强度螺栓按施拧工艺逐一循序初拧和终拧,终拧后的高强度螺栓检查合格后,用相应油漆作标志。第二步将冲钉换成高强度螺栓,并作一般拧紧。一次卸下的冲钉数量,最多不超过冲钉总数的20%。将全部冲钉换成高强度螺栓后,按工艺进行初拧和终拧,终拧后的螺栓检查合格后,同样用相应油漆作标志。螺栓施拧应从栓群中心向四周进行,以利板束压平及减少螺栓之间的相互影响。
(2)高强度螺栓施拧
高强度螺栓施拧采用扭矩法施工,紧扣法检查。施工前进行工艺试验,测量扭矩系数、预拉力损失、温度与湿度对扭矩系数的影响,调整扭矩,确定施拧扭矩,紧扣检查扭矩,复验每批板间滑动摩擦系数等工作。
5.结论
宿淮铁道跨宿淮盐高速公路1-80m钢桁梁由于采用半悬臂法进行拼装钢桁的施工方案,节约了成本,提高了工作效率,施工中道路正常通行,社会、经济效益显著,对同类型桥梁施工具有一定的参考价值。
参考文献:
[1]冯政.钢桁梁施工技术方案及工艺.铁道建筑.2009(06)
[2]李平.跨既有铁路钢桁梁拖拉施工技术.石家庄铁道大学学报.2012(01)