2“建-桥合一”站端承重体系转换施工工法

“建-桥合一”站端承重体系转换施工工法中铁十五局集团第一工程有限公司武鹏燕李伟沈灵友1前言西安地铁三号线试验段双寨车站（YDK47+382.182～YDK47+501.232）设计采用“建-桥合一”地上三层侧式高架车站，现浇钢筋混凝土框架结构。主体总长度为118m，标准段宽度为21.6m，车站总高度为22.9m，车站下道路净高为5.2m。车站基础采用钻孔灌注桩基础，墩柱采用实心矩形墩，结构梁、板、墙采用普通钢筋混凝土结构。车站顶棚采用全钢结构顶棚，整体型钢焊接、螺栓连接整体成型。由于架桥机及运梁车通过“建-桥合一”的车站站端时的最大荷载约800吨，原设计承重体系1无法满足架梁需要，且原设计体系1所处位置与高架车站框架梁上的牛腿位置冲突，牛腿无法施工，为了确保架桥机和运梁车的过站安全、解决牛腿无法施工的问题，将原设计的一排9根Ф60cm的钢管支撑承重体系1进行调整，改为2排10根Ф60cm的钢管支撑承重体系3，由于双寨车站承重体系1已施工，需要换至承重体系2，再由2换至承重体系3，共进行2次承重体系转换施工。该站端承重体系转换施工工法满足了现场施工和运架梁车的通过。该工法成功应用于双寨车站、新筑车站的施工，取得了显著的成效。2工法特点1.承重体系坐落在车站承台上，承载力满足要求，且不会发生沉降。2.该承重体系施工速度快，节约工期。3.该承重体系用过的钢管、工字钢等拆除后可进行二次利用，节约成本。3适用范围本工法适用于“建桥一体”车站站端承重体系转换施工；适用于需多次转换支撑施工的特殊工程。4工艺原理首先，承重体系2施工：在距离车站端头5m处设置钢支撑换撑支点，采用2根直径为60cm、壁厚为16mm的钢管作为换撑支柱，下设直径为1m、长度为40m（与车站桩长相同）的桩基础，桩基顶面设钢筋混凝土承台，承台内预埋法兰连接预埋件，钢管顶面加工字钢，体系2施工到这时，承重体系1利用4台200t千斤顶将梁体顶升，承重体系2安装临时支座，梁体回落完成第1次承重体系转换。接着，承重体系3施工：拆除承重体系1，并破除原有条形基础，开挖至车站承台顶部，在车站承台顶部浇筑1m×1.5m×5m的条形基础，基础内预埋法兰连接预埋件，然后安装2排共10根直径为60cm、壁厚为16mm的钢管，钢管顶采用45#、63#工字钢作为横梁，横梁上放置临时支座（调高沙箱），安装4台200t千斤顶将梁体顶升，拆除承重体系2，梁体回落至承重体系3，完成第2次承重体系转换。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程承重体系2基础施工→安装、固定预埋件→钢管立柱安装→钢管立柱校正、固定→钢管立柱与钢抱箍焊接→钢垫板、工字钢梁安装、焊接→承重体系1安装千斤顶、顶升梁体→承重体系2支座安装→梁体回落→承重体系1拆除→承重体系3施工→安装至工字钢顶梁、安装临时支座→安装千斤顶、顶升梁体→拆除承重体系2。5.2操作要点5.2.1施工工艺操作要点5.2.1.1测量定位根据设计方案和平面布置图，采用全站仪和钢尺放出承重体系2基础及钢管柱位置。5.2.1.2承重体系2基础施工桩基础桩径1m，桩长及配筋与临近车站主体结构桩相同，钻孔采用反循环钻机，采用导管进行水下混凝土灌注。基础采用C40钢筋砼，每个基础长度为1.8m，宽度0.8m，高0.6m。基础钢管立柱位置预埋700×700×20mm钢板底座，钢板底座平面要求处于同一水平面上。每个钢板底座和换撑基础采用12根0.6m长M24锚栓固结。基础混凝土在钢板底座和锚栓预埋固定后进行浇筑。基础混凝土浇筑完成后应覆盖，洒水养护。5.2.1.3承重体系2钢管立柱及工字钢钢梁安装钢管立柱采用Φ600mm，壁厚16mm螺旋钢管。钢管柱底部与基础预埋钢板底座采用法兰盘连接，同时在法兰上加焊三角形耳板以加强钢管柱稳定性（见图1）。钢管柱共设置2根，高度约为12m。钢管柱横向与纵向都采用L10×90角钢焊接成整体抱箍，垂直方向每隔3m设置一道抱箍。立柱横桥方向主梁采用3根并排工字钢，工字钢型号采用I45b。工字钢通过柱顶调平钢板与钢柱连成整体，并保证工字钢中心线与钢管立柱中心重合。钢管立柱施工过程中严格控制竖向垂直度。图1陌生体系法兰连接示意图5.2.1.4千斤顶顶升钢管柱及工字钢钢梁施工完成后，顶部设置钢垫板，安装千斤顶。工字钢梁、钢垫板和临时支座采用角焊缝焊接，以保证整体稳定性。在工字钢梁上安装4台200t千斤顶进行顶升，为了保证起梁均衡和位移的一致，采用油泵控制千斤顶的顶升高度，达到千斤顶的同步作业。千斤顶安装完毕，即可开始试顶；试顶主要是为了消除钢管柱和工字钢梁本身的非弹性变形或沉降，使千斤顶达到同步的状态，在梁板还没有正式顶起时即可停止，并停放一定时间进行观察无任何变化后才能开始整体顶升。试顶完成后，在专业人员的统一指挥下两个千斤顶同步缓慢分级顶升，在梁体脱离支座前每2MP分一级，梁体脱空后每上升2mm一级，整体顶起梁体使其离开原支座约1cm立刻停止，在顶升过程中及时加垫钢板作为临时支撑点。顶升到位后，统一在梁底安放预先准备的预制钢板进行临时支垫，支垫要求牢固可靠，支垫过程不可放松千斤顶。顶升完成后对顶升系统进行加固，使临时支撑受力均匀，确保桥梁整体稳定安全。5.2.1.5承重体系1钢管柱及基础的拆除现浇梁顶升到位并且加固稳定后，对承重体系1钢管柱进行拆除。完成第1次承重体系转换。5.2.1.6承重体系3基础施工基础浇筑在车站承台上。基础采用C40钢筋砼，基础长度为6.6m，宽度2.8m，高1m。承重体系3钢管立柱位置预埋5100×1800×20mm钢板，钢板平面要求处于同一水平面上。钢板和基础采用M24锚栓固结。基础在钢板和锚栓预埋完成后进行浇筑。5.2.1.7承重体系3钢管立柱及工字钢钢梁施工钢管立柱采用Φ600mm，壁厚16mm螺旋钢管，钢管柱底部与基础预埋钢板采用法兰盘连接，同时在法兰上加焊12×12cm三角形耳板以加强钢管柱稳定性。钢管柱共设置2排，每排支撑设置5根，高度为15米。钢管柱横向与纵向之间都采用L10×90角钢焊接成整体，每隔3米设置一道，并且每道与车站柱抱箍采用角钢进行有效连接。立柱横桥方向主梁采用工字钢，工字钢型号为工45b和工60b两种型号。工字钢通过柱顶调平钢板与钢柱顶法兰盘焊接成整体，并保证工字钢中心与钢管立柱中心重合。钢管立柱施工过程中严格控制竖向垂直度。5.2.1.8安装砂筒钢管柱及工字钢钢梁施工完成后，顶部设置钢垫板，安装沙筒。安装前根据设计的螺旋焊管安装高度及砂筒筒体高度，计算出砂筒筒体内装砂高度，使砂筒安装完毕后顶部标高与梁底标高-模板高度-纵梁-横梁的高度一致（见图2）。图2承重体系3安装示意图5.2.1.9千斤顶顶升、承重体系2拆除承重体系3安装4台200t千斤顶并顶升梁体，拆除承重体系2并落梁于承重体系3。完成第2次承重体系转换。5.2.1.10承重体系3预压承重体系3在运梁车过站时承受荷载为480t，采用混凝土块和钢材作为配重进行加载预压。加载预压分三级进行，第一级加载至总荷载的60%，第二级加载至总荷载的100%，第三级加载至总荷载的120%。每级加载完毕以及全部加载完毕后均对钢支撑体系进行沉降观测、竖直度观测和焊缝外观检查。通过对体系3的加载预压，现场检验了体系3的承载能力和稳定性，确保运梁车和架桥机可安全通过。5.2.1.11承重体系3结构计算说明根据运梁车过站，以及架桥机的工作原理图，结合本次体系设计的具体情况，综合考虑，计算原则如下：⑴承重体系3承受的荷载工况，包括运梁车行驶至架设在承重体系3的区间梁上，以及过站后，拆掉一排支撑钢管，施工支撑区间梁的牛腿这两种。⑵对于上述第一种工况，考虑到区间梁承受竖向荷载时有微小变形，远离车站端头的这一排钢管撑，承受的竖向荷载较大；上述第二种工况，靠近车站端头的一排钢管撑已拆除，区间梁自重完全由远离车站端头的钢管撑承担。⑶计算时，取上述两种工况中最不利的情况进行计算。钢管撑截面参数(Q235B)：A=14871mm2;W=2171965mm3.L0=15m.i=209.32mm.荷载参数：运梁车自重：2000KN。箱梁自重：5060KN。单跨区间梁自重：6400KN。架桥机后支腿传至临时支撑力：600KN。动力系数：按1.2考虑。竖向荷载设计值合计：1.2×6400+1.4×1.2×(2000+5060)=19540KN承重体系3支座反力：19540/2+1.4×1.2×600=10780KN.⑷主要计算内容替代牛腿体系3强度及稳定性、替代牛腿体系3下基础板抗冲切验算、车站原边柱下桩基础及承台验算、体系3地脚螺栓验算、牛腿处体系3面外支撑验算、倒换承重体系强度及稳定性、倒换承重体系承台冲切验算、倒换承重体系桩基础验算，经计算均满足要求。6材料、设备和劳动力6.1材料Ф600螺旋钢管50t，I60b工字钢和角钢10t，20mm钢板6t，其它材料约10t。6.2主要设备6.2.1主要机械设备表编号机械类型数量备注125t吊车2台垂直吊装2拖板车1倒运350装载机1台4挖掘机1台5电焊机5台6氧气乙炔2套6.3劳动力生产、技术管理人员：3人；设备操作人员：7人；焊工：10人；电工：2人；普工：6人；测量工：2人，共计30人。7质量控制7.1质量保证体系根据我公司的《程序文件》，针对本工程建立起完善的质量保证体系。质量保证体系见“质量保证体系框图”。7.1.1质量保证体系框图质量目标事后检测事中检测纠编、持续人人健康文明施工安全生产三通一平检测记录运行情况正式采用新设备试用规范操作持续改进信息反馈数据联网信息化手段大面积推广应用总结工艺标准检测、记录参数新技术新工艺试验成熟技术工艺用前复检定货采购抽样检测市场调查群众性活动工作培训激励机制施工环境施工方法施工材料改善卫生条件符合国家/行业/地方要求，做到三同时遵规守纪，预防为主安全和谐的环境职业卫生健康信息反馈外部质量控制每道工序的质量合格标识标牌施工图优化科学化组织标准化操作纠编改正图纸审核成熟设备环保水土保护内部质量三检制检测双检制事前检测检验测量施工设备业主代表监理工程师参建人员组织机构资格资质管理人员学历、资格质检员、安全员持证上岗特殊工种持证上岗质检员、安全员持证上岗特殊工种持证上岗部室及专家组技术比武QC小组质量责任制规章制度管理层材料合格高层次的质量追求操作规程技术交底制7.2质量管理措施7.2.1加强施工前的质量管理措施开工前，组织有关人员学习项目设计文件、施工规范、验评标准和相关质量文件。认真会审设计文件和图纸，了解和掌握工程的要求和施工技术标准。做好各部位、各工序的技术交底工作，使施工人员掌握施工工艺、技术规范要求，对特殊和重点部位做到心中有数，确保施工操作的准确性和规范性。设计文件、施工图纸经审核无误后才能报送开工报告，申请开工。7.2.2做好施工过程中的质量管理工程施工实行现场标牌管理，标示牌上注明分项工程作业内容、简要工艺和质量要求、施工及质量负责人姓名等。严格执行复核制度、交底签认制度、向监理工程师报批制度，确保测量工作准确无误。并做好测量原始资料保存归档工作。对已经认可的施工方案、方法、工艺技术参数和指标进行严密监视和控制，尤其是对工程的特殊部位和工序要专门制定施工方案，并加强监督的力度和控制的手段，使工程的各个部位、工序均达到优良标准。严把过程检验和试验关，保证工程施工的每一段、每个部位的质量在施工过程中受到控制。质检员对各工序进行自检，对出现的问题，订出纠正和预防措施。并及时通知业主和监理单位，经现场认可后才能进行下一工序的施工。积极开展全面质量管理活动，把工程的质量重点、难点和特殊点列为“QC小组”活动课题或技术攻关项目，由工程管理部组织有关人员进行攻关。7.2.3做好施工材料的质量管理材料采购必须在供货质量、信誉和供货能力方面进行评价，在有保证持续供货能力的供货商处采购。做好材料进货的检验和标识工作，从采购的第一程序开始，层层把关，确保材料质量。做好各种材料的质量记录和资料的整理与保存工作，做到合格证、试验单据齐全，确保其可追溯性和完整性。7.2.4加强施工过程的