建筑行業全預制高架橋釣魚法施工工法

2/2全預制高架橋釣魚法施工工法前言釣魚法施工一般常用于臨時鋼棧橋（碼頭）施工，在橋梁永久結構施工還未大規模應用，本工法將填充這一空白。全預制高架橋，是一種將混凝土橋梁上部和下部結構的主要構件在工廠或預制場預制并在現場拼裝的橋梁，其少數非預制部分，主要為上、下部結構的連接和橋面鋪裝。相對于橋梁的現澆施工，全預制施工不僅可以使橋梁有更佳的外觀質量，而且可以減低造價底、縮短工期，并且更有益于保護環境。文萊淡布隆跨海大橋連接文萊被馬來西亞分割的兩塊國土，是文萊的港珠澳大橋工程，全線30km。其中CC2標段為韓國大林（Dealim）公司施工，跨越文萊海灣；CC4標段為中建橋梁有限公司施工，位于國家森林公園保護區，為了保護森林公園的環境不受過度破壞，高架橋設計采用全預制結構，采用“釣魚法”施工。橋梁基礎為四根預制管樁，管樁上為預制樁帽，橋面采用五片預制雙T梁，所有預制構件均在平臺上“零著陸”安裝。高架橋總計965跨，包含預制管樁55萬延米，預制樁帽1926片，預制T梁9650片，預制體量大，安裝工程任務重。工法特點全預制橋梁零著陸施工工法具有以下特點：2.0.1構件的預制、存放、架設采用工廠化生產，標準流水作業，不僅有利于保證產品質量，而且減少了臨時施工用地，節約了材料，降低了施工成本。2.0.2利用移動鋼平臺形成作業面，將預制管樁、樁帽和T梁施工分成三個作業點同時進行，流水施工。2.0.3減少了氣候對施工的制約，提高了工作效率，從而加快了工程進度。2.0.4工廠化生產節能，有利于環保，降低現場施工的噪音，減少了粉塵、廢水對環境的污染。適用范圍3.0.1全預制橋梁，采用履帶吊作業安裝預制構件；3.0.2施工作業面受限或對環保有很高要求的工程，無法通過修筑施工便道等方式多點展開作業，運輸及吊裝妨礙交通、受場地和時間影響的橋梁；3.0.3橋跨結構相同或類似，重復作業量大；工藝原理橋梁構件預制是一項較為成熟的技術，一般是先在預制場預制臺座上澆筑預制構件的混凝土，待混凝土達到設計或規范要求的強度后，移至存放處集中存放，再倒運至施工現場進行安裝作業。文萊淡布隆高架橋CC4標段地處原始森林，對環境要求極高，高架橋從樁基礎、樁帽到T梁均為預制結構，預制體量大，安裝任務重，且要求施工“零著陸”，采用釣魚法施工。如果同一臺設備先施工樁基再依次施工樁帽和T梁，這樣逐步施工時間較長而且構件之間采用濕接縫連接，需要在濕接縫達到一定強度，滿足承重要求，才能進行下一步施工，因此一跨的施工周期會長達1-2周，無法滿足工期要求。為了解決上述難題，本工程通過增加移動鋼平臺數量將樁基、樁帽和T梁分到三個作業點同步進行，且各作業點之間的距離可以保證濕接縫的養護時間滿足設計要求。工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程本項目預制管樁及T梁均在國內生產，用海船運輸至文萊后，采用4艘2-4千噸駁船，從海船倒運至三個工作區拼裝。樁帽則在現場預制場生產，采用千噸駁船倒運至作業區進行拼裝。淡布隆大橋CC4標段全線共分為四個作業面：P269→P509，P739→P509，P739→969，P1209→P969。四個作業面同步施工，每個作業面初始階段先在臨時鋼平臺上進行預制管樁施工，完成數跨后利用既有預制管樁作為基礎，搭設移動鋼平臺，履帶吊在移動鋼平臺上前后移動，進行預制管樁、樁帽和T梁的施工。圖5-1四個作業面示意圖5.2構件預制在施工準備期間，需要為管樁、樁帽及雙T梁的預制場選址，大型預制場場地要開闊整潔，功能分區清晰，工廠化施工程度高。購置機械設備，并估算預制構件每月的需求量。本項目的預制管樁預制場有兩個，分別在珠海和南通；雙T梁預制場在鹽城；樁帽則在項目現場預制場生產。根據2.5天一跨的進度計算，每月需要管樁2.5萬噸，T梁1.1萬噸，樁帽3千噸。5.2.1管樁預制圖5-2預制管樁加工主要工藝流程1鋼筋籠加工與入模預應力主筋下料至計算長度，然后用端頭機進行墩頭處理。墩頭處理完成后用滾焊機進行骨架滾焊，將螺旋筋和預應力筋組合在一起形成鋼筋籠骨架。鋼筋籠入模前對模板進行清理并涂抹脫模劑，使用吊車將鋼筋籠吊入底模。圖5-2預制管樁混凝土入模2混凝土布料混凝土采用龍門吊進行布料，布料時，嚴格遵循從“中間—兩頭—中間”的順序布料，嚴禁從頭到尾直接布料。如需要布二槽料的管模，則第一槽料一定要均勻布在管模內，第二槽料加在上面以使兩槽料能混合均勻。布好料以后安排專人負責兩頭插料，不得過分插實，導致砂石分離，中間混凝土料不得低于管模，兩頭不能過高。3合模合模前采用鐵鍬將料鏟起堆好，清理干凈兩側模邊和套箍表面，放好擋漿草繩。合上上模蓋，用風炮擰緊螺絲，螺絲施擰時先擰跑輪旁邊的，再按順序依次施擰完成所有螺絲，確保合模合攏，二次扳手對螺絲松緊程度進行檢查和補擰。4張拉準確定位千斤頂位置，保證張拉頭對正、扣好，成一水平線，禁止成角度張拉。張拉應平穩、緩慢進行，張拉過程中的停頓次數不得少于3次，張拉達到設計值后，旋緊錨固螺母，并保證不少于30s的穩壓后方可卸壓。5離心成型離心采用自動離心裝置進行控制，將張拉好的管樁放入離心槽中進行離心，離心作用按慢速、低中速、中速、高速四個階段進行，以保證混凝土密實，離心的時間控制在15min左右。圖5-3預制管樁混凝土離心6蒸養管樁離心完成后連模板帶樁一起蒸汽養護，養護時間7.5-8h，溫度：65-70℃。常壓蒸過程：靜停2h-升溫2h-恒溫2-4h7脫模蒸汽養護完成后，混凝土強度可達45-55MPa，吊裝、拆模。8自然養護14天以上。圖5-4預制管樁養護5.2.2樁帽和T梁預制預制樁帽和T梁為普通鋼筋混凝土結構，主要工藝流程如下圖所示：圖5-5預制樁帽、T梁加工主要工藝流程5.3預制構件的運輸本項目在珠海生產的預制管樁采用一艘船運輸，每個月運輸一次約1.1萬噸，江蘇南通生產的管樁和江蘇鹽城生產的T梁采用一艘船運輸，每月運輸一次約2.5萬噸。海船運輸至文萊后，在海灣深水區拋錨停泊，考慮到從海灣運輸至三個工作區的路線寬度和水深限制，采用4艘左右2-4千噸駁船，從海船倒運至三個工作區。樁帽在項目現場預制場生產后采用千噸駁船倒運至其余作業區。5.4移動鋼平臺移動鋼平臺通過臨時鋼樁帽固定在預制管樁上，再搭設橋面結構，隨著工作面向前推進，施工平臺從后向前逐跨移動、倒運。臨時鋼平臺荷載包括180t履帶吊打樁施工荷載，130t履帶吊安裝預制樁帽和T梁施工荷載以及預制構件運輸車的荷載等，其中兩種履帶吊施工過程荷載考慮偏載效應。文萊淡布隆高架橋所有施工都在平臺上流水作業，為滿足工期要求，必須實現移動鋼平臺的快速安拆。同時高架橋左右幅間的間隙約90cm，為實現吊車、炮車從一幅轉移到另一幅，對移動鋼平臺進行結構設計優化：（1）樁頂連接系把常用的“耳板+銷軸”形式優化為“耳板+花籃螺栓”形式，連接更具靈活性和可調節性，有效地避免了由于管樁施工偏位造成的銷軸難以插入的問題。圖5-6樁頂聯接系斷面圖（2）優化跨間連接節點，普通貝雷片跨與跨之間采用銷軸連接，安拆不方便，文萊項目創造性的設計變截面貝雷片，跨與跨之間采用“梳齒板式”結構互相錯開，每跨都是完全簡支梁，拆裝方便。圖5-7貝雷片相互錯開，形成簡支結構（3）在樁頂位置設計變截面貝雷片，降低平臺高度，使平臺頂與混凝土橋面等高，便于吊車、車輛跨越。在吊車、車輛需要轉彎的位置設置貝雷片加密區，有效地解決了吊車、車輛跨越轉彎的問題。圖5-7移動鋼平臺斷面圖（車輛轉彎處）圖5-8移動鋼平臺立面圖（4）優化平臺分塊，利用貝雷片和工字鋼等型材焊接而成的整體結構，分塊整體吊裝。平臺橫向分塊，將功能區分為履帶吊作業區和炮車行走區，兩塊區域結構斷開，有效地消除了炮車運行對履帶吊造成的擾動，同時大大節省了材料。圖5-9鋼平臺功能劃分圖結構計算采用Eurocode1993極限狀態設計法，利用MIDAS/CivilV.8.3.2建模計算，荷載系數：活載1.6，恒載1.4。荷載說明：打樁機（180t履帶吊）打樁作業，履帶吊回轉作業造成履帶荷載分布不均勻，根據履帶吊廠家提供的履帶帶壓分布情況如圖所示：圖5-10180t履帶吊帶壓分布圖（正前方吊裝）圖5-11180t履帶吊帶壓分布圖（正側方吊裝）建立計算模型：圖5-12計算模型圖（正前方吊裝）圖5-13計算模型圖（正側方吊裝）計算結果：圖5-14計算結果圖考慮了履帶壓力分布不均勻的情況，貝雷梁計算最大應力263MPa，最大撓度11.3mm。均在規范規定范圍內。5.5釣魚法施工平面組織要點左幅施工：一個打樁機位于臨時平臺上施工樁基，后面一臺履帶吊位于右幅預制T梁橋面上安裝左幅樁帽以及濕接縫施工，同樣這臺履帶吊可以在橋面上向后移動施工左T梁和濕接縫。右幅施工：一個打樁機位于臨時平臺上施工樁基，后面一臺履帶吊站在左幅臨時平臺上安裝右幅樁帽以及濕接縫施工，同樣這臺履帶吊可以在臨時平臺上向后移動施工右幅T梁和濕接縫。圖5-15樁基、樁帽和T梁三個作業點示意圖預制構件樁基、樁帽和T梁安裝以及相關濕接縫施工完成后，進行臨時平臺的倒運，右幅臨時平臺的最后一跨倒運至第一跨前，左幅也是最后一跨倒運至第一跨，進入下一個標準循環的施工流程。圖5-16臨時平臺的倒運示意圖每個作業面，左右幅包含兩個打樁作業點、兩個安裝樁帽作業點和兩個T梁的作業點。安排兩套打樁設備（每套包含一臺180t履帶吊、一臺打樁錘）打樁，和兩臺130t履帶吊分別施工左右兩幅的樁帽、T梁，每臺130t履帶吊的工作內容包含樁帽的安裝、樁芯鋼筋的安裝、樁芯混凝土的澆筑、T梁的安裝、T梁濕接縫鋼筋安裝、T梁濕接縫澆筑等施工工序。相同的施工工序在左右兩幅兩個履帶吊的工作范圍內安排錯開，便于資源的調配。左右幅工作內容基本相同、工期一樣，因此可以保持統一步調。第一個作業點是施工樁基，四根樁基施工周期較長，第二個作業點是安裝一片樁帽和濕接縫，第三個作業點是安裝五片T梁和濕接縫，這兩個作業點工作內容較少，可以采用一臺履帶吊完成。經過分析比較，第一個作業點的四根樁基的安裝控制工期，考慮到移動平臺的拆除時間，一個標準循環的工期理想狀態為2.5天，考慮天氣等不利因素，一個循環為2.5-3.5天。圖5-172.5天釣魚法施工流程示意圖在一個標準施工循環為2.5天的情況下，在安裝T梁之前樁芯混凝土的養護時間是4天（例如，PN+11S橋墩樁帽，樁芯混凝土在第2天上午澆筑，第6天上午需要安裝（PN+10～PN+11）S跨T梁，因此養護時間是5.5天），在橋面行走運輸車之前T梁濕接縫的養護時間是5.5天（例如，（PN+8～PN+9）S跨，濕接縫混凝土在第2天下午澆筑，第8天上午需要運輸車輛通行，因此養護時間是5.5天）。相關的混凝土配合比會提前進行試驗，滿足上述時間施加荷載的要求。考慮機械設備故障和天氣影響，當實際施工時間長于2.5天，是2.5天-3.5天時，上述濕接縫的混凝土的養護時間會更長，早期強度也能確保也能滿足施工要求。采用臨時平臺的方式將樁基、樁帽、T梁三種預制構件的施工平攤到三個作業點進行，將逐步施工改為同步施工，將1-2周的施工周期縮短為2.5-3.5天，滿足了工期計劃要求。材料與設備6.1材料表6-1材料表序號材料名稱數量1預制管樁7554根（約24000節）2預制樁帽1926片3預制T梁9650片4移動鋼平臺56跨（5200噸）6.1機械設備表6-2機具設備表序號設備名稱規格型號數量1履帶吊180t8臺2履帶吊130t8臺3發電機400kW12臺4發電機200kW7臺5龍門吊50t4臺6駁船1000t4艘7發電機300kW7臺8混凝土罐車6立方8臺9液壓振錘16t8臺10液壓振錘20t8臺11電焊機BX1-50040臺質量控制為了確保工程質量，組織施工人員，進行全面質量管理意識教育，認真學習技術規范和質量評定標準，熟悉掌握技術規范、設計圖紙、施工工藝。實行工序質量控制，由質量部負責對每道工序進行自檢，并提出質量標準，控制方法和檢查驗收的內容，使每個施工人員明確質量目標，以確保工程質量在施工過程中處于受控狀態。建立嚴格的獎罰制度與質量責任制度，推行工程質量責任制。對違反操作規程、程序，使用不合格材料等影響工程質量的除堅決返工外，還要對當事人進行處罰，對嚴格按照要求施工，工程達到優良的給予獎勵。安全措施認真執行相關安全規范或標準，并結合具體情況，制定安全生產基本保障措施。把安全作業環境及安全施工措施需要費用列入工程概算，用于施工安全防護用具及設置的采購和更新、安全施工措施的落實和安全生產條件的改善。設置安全部，配備專職安全生產管理人員，負責對安全生產進行現場監督檢查。施工人員進場必須穿戴安全鞋、安全衣及安全帽，并在預制場入口、臨時用電設施、履帶吊等施工起重機械等處設置明顯的安全警示標志。施工現場的安全防護用具、機械設備、施工機具等必須有專人管理，定期進行維修和保養，并建立相應的資料檔案。環保措施淡布隆大橋CC4標段全線位于淡布隆國家森林公園，原則上不允許機械設備下地施工。僅三個進場的施工區域可以修筑鋼棧橋等臨時設施，限制修筑施工便道，必須采用高強度土工布鋪底、填筑大粒徑碎石，部分區域鋪設木材加強承載力。在文萊淡布隆大橋的所有施工過程中，施工時建立的臨時設施在工程結束后都需要拆除并恢復原狀，全線施工過程中禁止機械設備下地，所有機械設