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LOGO中铁十四局集团有限公司2013年12月高速铁路大跨连续刚构桥悬臂浇筑施工工法——铁路建设工程部级工法（2011-2012年度）目录前言工法特点工艺原理适用范围3施工工艺流程及操作要点56材料与设备目录安全措施质量控制7环保、节能措施910技术经济效益分析工程实例118一、前言梁体监测值超限事故1、液压设备应急故障高速铁路由于速度高、冲击荷载大、无砟轨道系统精度要求高、桥梁设计使用年限（100年）长，因此对于大跨连续刚构桥的施工精度、工后沉降以及跨中徐变挠度都提出了更高的要求。广深港铁路客运专线沙湾水道特大桥跨越紫坭河水道、沙湾水道设计为（104+168×2+112）m和（112+168×2+104）m预应力混凝土连续刚构桥，砼强度等级C60，梁部采用悬臂浇筑法施工。该桥双主跨168m，为目前国内时速350km高速铁路同类桥梁中的最大跨度。中铁十四局在本桥施工中大力开展科技攻关，不断完善施工工艺，开发出了《时速350公里客运专线铁路168m连续刚构桥深水裸岩基础和梁部关键施工技术》，该成果于2010年12月初通过山东省科技厅组织的科技成果鉴定，鉴定意见为“成果总体上达到了国际先进水平”，该成果获得了2010年度中国施工企业管理协会科学技术奖一等奖和2011年度中国铁道建筑总公司科学技术奖一等奖，后经总结整理形成本工法。一、前言梁体监测值超限事故图1.1沙湾水道特大桥跨越紫坭河水道（104+168×2+112）m连续刚构桥立面示意图二、工法特点梁体监测值超限事故1、0#块采用墩顶托架法施工，安全可靠。2、本工法使用特制无平衡重、自行式挂篮,结构设计刚度大，受力明确，操作方便，重复利用性较好。3、本工法优化了钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉施工工艺，将悬浇梁单节段施工时间缩短至平均8-10天（5天张拉），提高了工效，加快了施工进度。4、本工法将高标号、高性能、耐久性混凝土施工程序化、标准化。5、悬浇梁线形和应力监控方法先进，效果好。6、本工法有较好的社会效益和经济效益。三、适用范围梁体监测值超限事故1、液压设备应急故障适用范围1、适用于高速铁路高墩、大跨度连续刚构、连续梁悬臂浇筑施工。2、适用于安全风险大、工期紧的悬臂浇筑施工。四、工艺原理梁体监测值超限事故1、液压设备应急故障结合高空、跨航道、设计标准高、工期紧等特点，对于大体积0#块采用悬空托架施工并采用张拉钢绞线的方法进行预压。悬灌挂篮采用了LM-300无平衡重自行式三角挂篮。为了保证桥梁成桥后的质量和施工线形，悬灌施工过程中在对挂篮拼装、模板标高、钢筋绑扎、砼泵送、浇筑及养生、预应力张拉、压浆等环节进行控制的同时，还通过采用SAP2000、MIDAS等软件模拟施工过程、计算节段预抛值，使成桥内力、线形符合要求。通过对整个施工过程中各个环节的质量跟踪、安全控制，沙湾水道特大桥顺利完成合龙，保证了施工工期。工艺原理五、施工工艺流程及操作要点0#块施工0#块托架设计及加工顶板钢筋绑扎、预埋件及顶板波纹管安装并浇筑剩余砼混凝土养护、张拉压浆0#块托架预埋、安装及预压底模、外模安装底腹板、横隔墙钢筋绑扎安装内模浇筑第一次砼托架拆除腹板预应力波纹管及竖向预应力筋安装悬灌段施工挂篮设计及制作挂篮预压消除非弹性变形挂篮拼装挂篮就位调整调整模板标高钢筋绑扎、预应力波纹管及预埋件预埋混凝土浇筑混凝土养护、张拉、压浆封锚挂篮移位反复循环重复以上步骤直至到中跨合龙段中跨合龙边跨合龙预应力束张拉压浆封锚挂篮下放边跨现浇段方案设计边跨现浇段支架搭设模板安装及预压钢筋绑扎、预应力波纹管及预埋件安装混凝土浇筑及养护图5.1-1总体施工工艺流程图本桥主墩位于水中，从岸边搭设栈桥至墩位，作为通道。墩位处设塔吊，作为垂直提升机具。混凝土采用输送泵泵送至施工现场。0#块采用墩顶托架法施工，混凝土分两次浇筑。悬浇施工采用三角挂篮，合龙顺序为先中跨后边跨，合龙段两侧设水箱配重，利用挂篮主桁架形成合龙段井字形吊架。5.1总体施工工艺五、施工工艺流程及操作要点0#块采用墩顶托架法施工，单片三角托架在地面采用型钢焊制，塔吊安装，与墩身顶部预埋钢板相连，0#块托架结构检算见图5.2-1。图5.2-10#块托架结构计算图5.20#块施工工艺及技术五、施工工艺流程及操作要点图5.2-20#块施工图五、施工工艺流程及操作要点0#块托架采用钢绞线张拉法预压，从托架顶安装钢绞线与承台预埋钢绞线相连，在托架顶采用千斤顶按设计荷载进行张拉。0#块托架预压荷载等于承受最大荷载的1.1倍，见5.2-3。图5.2-30#块托架预压五、施工工艺流程及操作要点图5.2-40#块托架预压施加荷载五、施工工艺流程及操作要点悬灌梁施工工序为：挂篮就位→调整底模、外侧模标高→绑扎底板、腹板钢筋→安装竖向预应力钢筋→内模系统滑出就位→安装纵向、横向预应力管道→绑扎顶板钢筋→浇筑混凝土→养护→穿钢绞线→张拉→压浆→前移挂篮→下一节段施工。如此循环施工，每节段施工周期平均为8-10天。5.3悬臂浇筑施工工艺及技术五、施工工艺流程及操作要点本桥连续梁设计为单箱单室，最重悬浇节段286t，节段长度3m～4m。大吨位梁段挂篮一般采用菱形或三角形特制挂篮，本桥采用LM-300型三角挂篮。5.3.1挂篮设计与施工五、施工工艺流程及操作要点1.挂篮结构设计图5.3.1-1LM-300三角挂篮设计挂篮主要由三角主桁架、前后横向联结系、顶横梁、前后下横梁、底纵梁、模板系统、吊带锚固系统、走行滑移系统及张拉平台等组成，见图5.3.1-1。五、施工工艺流程及操作要点后下横梁与吊带采用铰结，有利于调整梁底线形和保证两次接缝严密。挂篮行走采用无配重后锚固自行系统，减轻了挂篮自重，每只挂篮自重115t。挂篮主桁架前斜吊带设计可以采用精轧钢和千斤顶进行预紧，大大降低了挂篮总体施工挠度，确保了施工安全和施工质量。挂篮内模系统与内滑梁采用滚轮连接，可以方便内模系统滑移抽出。五、施工工艺流程及操作要点挂篮检算采用SAP2000建模进行整体分析，经检算，主桁架结构稳定，刚度大，变形量小，挂篮满载状态下最大挠度为16.7mm。参见图5.3.1-2。图5.3.1-2挂篮3D模型及模型受力后的变形五、施工工艺流程及操作要点挂篮预压在地面进行，首先在平地上平铺3条顶横梁作为调平架，采用水准仪调平。然后在调平架上拼装主桁架，两片主桁架相对，支点O处将前支座上好，后端A点用3条扁担梁和6条Φ32精轧螺纹钢锚固。在前端B节点处放置2条扁担梁，采用4根Φ32精轧螺纹钢穿过扁担梁连接，利用两台YCW80B-200型千斤顶分别分级张拉。最大荷载按最不利状态下挂篮主桁架受力的1.20倍，。预压按10%、25%、50%、75%、100%、120%的级差分级加载，加载完毕后每6小时观测一次，应力和挠度值稳定后，分50%、10%、0%三级卸载。在加载前，在主桁架OB、AC、OC杆和BC的两条吊带分别贴应变计，分级加载和卸载时分别读取应力值。在A、O、B点分别安装位移计，以测量分级加载和卸载时的主桁架各点挠度值，参见图5.3.1-3、4。2.挂篮预压五、施工工艺流程及操作要点图5.3.1-3挂篮预压示意图五、施工工艺流程及操作要点图5.3.1-4挂篮主梁预压五、施工工艺流程及操作要点T构的0#梁段施工结束后，首先清理梁段顶面，并用1：2水泥砂浆将铺枕部位找平，用塔吊将杆件吊至0#块顶面，然后按下列程序对称拼装挂篮：铺设钢枕→安装轨道→安装前、后支座→吊装主桁架→吊装前上横梁→安装后吊带→吊装底模架及底模板→吊装内模架走行梁→安装外侧模→调整立模标高。3.挂篮拼装五、施工工艺流程及操作要点①挂篮移动流程：箱梁张拉→松侧模和底模→安装轨道→移篮到位→安装后锚→调整模板→验收合格→下一道工序。4.挂篮移动图5.3.1-5挂篮迁移五、施工工艺流程及操作要点首先在梁段顶面找平并测量好轨道位置，铺设垫枕和轨道，然后脱模，将底模用倒链滑车吊挂在外模走行梁上，松开主构架后锚，用倒链牵引前支座使挂篮、底模架、外侧模一起向前移动至下一节段预定位置并重新锚固在轨道上。安装后吊带，将底模架吊起。其次在该梁段上安装外侧模走行梁后吊架，然后解除一个前一梁段上的后吊架，移至该梁段预留孔道安装好，再解除另一个。走行梁就位后调整好外模板和底模标高，内模在底板和腹板钢筋绑扎完成后才拖出，最后封端模。五、施工工艺流程及操作要点②挂篮前移注意事项A.下放、前移、提升等操作应设专人统一指挥，各控制点派专人负责监控。B.松底篮前，应检查模板对拉螺杆是否全部清除，防止下放、移机时卡阻；移挂篮前，设一组保险钢丝绳，拉住挂篮后部，防止突然滑行。C.下放底篮时，操作千斤顶应同步平衡下放；操作千斤顶正下方不准有人停留，防止手柄掉落伤害；吊杆需划标记。D.轨道要铺设牢固、平整、顺直，不得偏移。E.在轨道上划出标尺刻度，以控制前移速度；挂篮行走时，要缓慢进行，速度应控制在每分钟行程10cm左右，左右必须同步前移。F.T构两侧挂篮应同步对称进行，其前移距离差值不得大于梁段长度一半。G.前移时应注意挂篮各杆件变形情况，加强对各受力部位（如吊带、保险绳等）牢固情况的检查，发现隐患及时处理。H.移机到位，调整标高，锚固可靠，待验收合格之后才可进入下道工序施工。五、施工工艺流程及操作要点拆除顺序如下：全桥合拢后，挂篮外侧模及底模利用钢绞线进行下放至河道中间运输船上，船只接收后移至码头解体拆除。挂篮主桁架、轨道钢枕及其它构件退至塔吊处进行拆除；合龙段不用的内模、内走行梁，在合龙段施工前拆除。5.挂篮拆除五、施工工艺流程及操作要点图5.3.1-6挂篮模板拆除五、施工工艺流程及操作要点5.3.2钢筋、混凝土和预应力施工工艺及技术主要包括以下内容：钢筋施工、混凝土施工、预应力施工、孔道压浆、封锚。五、施工工艺流程及操作要点⑴钢筋施工1)钢筋加工制作①钢筋加工前调直并清理干净，不得有油渍、漆污、水泥浆等。②下料时，根据梁体钢筋编号和供料尺寸的长短，统筹安排，采用连续配料法下料以减少钢筋的损耗。③弯制钢筋宜从中部开始，逐步弯向两端，弯钩应一次完成。④钢筋接头采用闪光对焊、电弧焊等焊接形式。在正式施焊之前先进行试焊，掌握好各项技术参数，试焊合格后进行批量生产。五、施工工艺流程及操作要点2)钢筋绑扎①绑扎顺序为：底板钢筋→腹板钢筋→顶板钢筋。绑扎钢筋的同时安装相应部位的波纹管。②钢筋在车间加工为半成品，运至现场后绑扎成型。③钢筋绑扎过程中要合理安排不同钢筋的绑扎顺序。④保护层采用细石砼垫块，强度≧60MPa，梅花形布置，每平方米不少于4个。五、施工工艺流程及操作要点⑵混凝土施工1）悬臂施工的两个对称节段及其断面对称平衡灌注。2）混凝土灌注方法是分段分层灌注，分层厚度宜为30cm。灌注顺序：先底腹板倒角，再底板中部，然后灌注腹板，最后灌注顶板，3）灌注混凝土的自由落高不得大于2m，当超过2m时，应采用滑槽、串筒、漏斗等器具。4）混凝土灌注要连续进行，上、下层间隔时间不能超过初凝时间。5）混凝土灌注过程中，要防止碰撞模板、钢筋、预埋件及预应力钢束管道。6）混凝土振捣以插入式振捣器为主，要防止漏振，也要避免过振。施工时要设专人对模板、锚垫板等关键部位进行振捣和检查。五、施工工艺流程及操作要点⑶预应力施工1）预应力孔道①预应力孔道采用塑料波纹管，波纹管的接头应用比被接长的波纹管直径大一个号的波纹管旋入套接。②为保证预留孔道畅通，对纵向波纹管内宜插入比波纹管内径小3~6mm的厚壁胶管或塑料管，并在混凝土灌注过程中直到初凝前要经常往返抽动或旋转，当混凝土初凝后及时拔出。③为保证波纹管与混凝土及水泥浆粘结良好，波纹管外面不得有油污、泥土等。波纹管与锚下垫板应保持同心，支承板面应垂直于管道轴线。五、施工工艺流程及操作要点图5.3.2-1预应力孔道安装五、施工工艺流程及操作要点2）预应钢绞线下料和穿束①切割后的钢绞线应进行梳理顺后穿束，然后用扎丝每隔2～3m绑扎一道，其扎丝扣应置于纲绞线的空隙里，编束后分类存放。②穿束前，应用压缩空气清除管道内积水及污物。③根据钢束长度可选用人工或卷扬机配合穿束。五、施