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小桥施工方案
DK42+593框构小桥施工方案
一、工程概况
津秦铁路客运专线工程的一标段一工区,本框构小桥中心里程位于DK42+593处,本桥为1-14.1m钢筋砼框构小桥与铁路斜交,并与铁路左线成58.9度交角,该桥坐落在由海相沉积软土层上,地表为软质土含水量大,地质构造从上到下为:
褐色种植土、褐黄色粉土、褐灰色粉质粘土。
1、基础工程:
主体结构基础为预应力高强砼管桩,型号PHCA500100,管桩设计长度32米,桩顶高程为-5.77米,桩间距纵横向均为1.8m。
管桩上碎石垫层厚50cm,碎石垫层上为20cm厚C20砼垫层。
2、主体部分:
挡墙采用C30混凝土,添加高效抗腐蚀剂,底板与边墙钢筋采用环氧涂层钢筋。
框构主体为C50高性能混凝土,抗渗等级不低于P10。
3、防水部分:
框构顶及边墙被土掩埋部分设高聚物改性沥青防水卷材防水层,框构顶设排水坡。
二、主要工程量
主要工程量:
直径25mm二级钢98710.69kg,直径22mm二级钢6571.4kg,直径16mm二级钢29240.8kg,直径12mm二级钢19139.9kg;C50混凝土817.59m3
三、施工方案
(一)主体结构各主要工序施工顺序
1、各主要工序施工顺序
测量放线---管桩施工---钢板桩围护施工---开挖基坑---监理验槽---基础支模板---基础绑扎钢筋---监理验筋---基础混凝土浇筑---混凝土养护---基础模板拆除---墙身绑扎钢筋---监理验筋---墙身支模板---监理验模---墙身混凝土浇筑---混凝土养护---拆除墙身模板---顶板绑扎钢筋---监理验筋---顶板支模板---监理验模---顶板混凝土浇筑---混凝土养护---拆除顶板模板---成品保护
(二)主要机械配备:
序号
机械名称
数量(台)
1
挖掘机
1
2
推土机
1
3
振动压路机
1
4
插入式振捣棒
4
5
钢筋弯曲机
2
6
钢筋切断机
2
7
闪光对焊机
2
8
混凝土布料机
2
9
全站仪
1
10
水平仪
1
(三)主要人员配备:
序号
工种
数量(人)
1
电焊工
10
2
木工
20
3
钢筋工
30
4
普工(含振捣工4人)
15
5
技术员
2
6
管理人员
1
(四)管桩基础施工
预应力管桩采用打入式施工。
在施工前,严格按照设计对管桩进行桩位控制,采用木桩定出桩位,保证桩位准确。
施工时,要随时检查管桩的垂直度和稳定性及桩头部重锤击实部位混凝土或钢板的的完好性,保证施工质量。
避免出现施工质量及安全事故。
施工工艺:
(五)基坑支护
本桥基坑深度3m,结合现场地形及土质情况,采用放坡开挖方案,坡度1:
1,坡面采用混凝土加钢筋网片锚固。
降水采用明排法降水,在基坑两侧挖设排水沟,四角设置集水坑,随时将积水排除。
(六)碎石垫层铺筑
在施工现场附近临时征用5亩地作为碎石料的存放地,施工采用进占法,按横断面全幅纵向水平分层填筑。
填筑完毕后用推土机进行整平,用小型压路机进行碾压6遍。
(七)框构主体施工
1、钢筋工程
1)普通钢筋(顶板)
钢筋切断使用切割机,钢筋弯制使用弯筋机,主筋接头采用闪光对焊,并进行纵向打磨。
结构中钢筋骨架采用双面搭接焊,焊缝长度不小于10d。
钢筋在加工场集中进行下料弯制,弯制后编号分类堆码。
2)环氧涂层钢筋(底板、侧墙)
钢筋进场后,首先到相关单位进行环氧处理,试验合格后,进行钢筋加工,剪切与冷弯环氧涂层钢筋时,所有接触环氧涂层钢筋的支座和芯轴等接触区配设尼龙套筒。
主筋接头采用闪光对焊,并进行纵向打磨。
结构中钢筋骨架采用双面搭接焊,焊缝长度不小于10d。
钢筋在加工场集中进行下料弯制,堆放时,环氧涂层与地面之间用垫木隔开,各捆环氧涂层钢筋之间也用垫木隔开并用五彩布覆盖。
钢筋绑扎采用电力绑线进行绑扎。
考虑方便施工、保证钢筋安装质量,在顶板与底板钢筋安装前在现场首先设置架力筋,架力筋采用二级22钢筋,纵横间距均为1m。
保护层垫块采用定型塑料垫块,每平方米4块,用以保证保护层厚度。
2、模板工程
(1)模板及支架方案
1)底板模板支立:
底板采用竹胶板支护,木楞采用100×100@250方木,支模比较简单,倒角模高宽均为30㎝,用作支顶体模板之用。
同时在此处设置施工缝。
做成整体模板,用钢筋架立焊接在主筋上。
2)侧墙及顶板支立:
内模均采用满堂脚手架支立模板。
脚手架横杆步距1.2米,支架组合方式主要为60(框长)×60(框宽)×120cm(框高)框架单元,侧墙3米范围内框高加密为0.6米。
支撑顶板底模的主梁为80×80@600方木,次梁为80×80@200方木,支承侧墙模板的竖向次梁为80×80@200方木,水平主梁为2Φ48×3.5@600钢管。
上述模板体系中,竖向荷载直接由满堂脚手架支撑,水平荷载在脚手架侧端用可调顶托支顶,模板采用15mm竹胶板。
为了保证脚手架的稳定,满堂脚手架在纵横两方向都要安装通长剪力撑,纵向在两侧每5米左右设一组。
同时,在纵向每间隔5米左右的隧道横截面上安装2组剪力撑。
3、主体模板计算
(1)、侧墙模板验算
1)、荷载设计值计算
混凝土侧压力计算
新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值,采用内部振捣时,新浇注混凝土作用于模板的最大侧压力,可以按下面两个公式计算,取其最小值。
F=0.22γctoβ1β2V½
(1)
F=γcH
(2)
试中:
F:
新浇注混凝土对模板的最大侧压力(KN/m2)
γc:
混凝土的重力密度。
γc=24KN/m3
to:
新浇注混凝土的初凝时间(h),可按to=200/T+15进行计算,当T=25o时,to=200/T+15=200/25+15=5(h)
V:
混凝土的浇注速度(m/h)取V=2m/h
β1:
外加剂影响修正系数,掺外加剂时取β1=1.2
β2:
混凝土坍落度影响修正系数,设坍落度为180mm,则β2=1.15
H:
混凝土侧压力计算位置处于新浇注混凝土顶面的总厚度(m)
h:
混凝土的有效压头高度(m),既侧压力达到最大值的浇注高度h=F/γc
把数据代入公式
(1)F=0.22γctoβ1β2V½得:
F=0.22×24×5×1.2×1.15×2½
F=51.51KN/m2
按公式
(2)计算F=γcH=24×8.5=204KN/m2
则取最小值F=51.51KN/m2(标准值)
承载力计算时,荷载分项系数γ=1.2折减系数0.85则侧压力设计值F=51.51×1.2×0.85=52.54KN/m2
有效高度h=52.54/24=2.19m
倾倒混凝土时产生的水平荷载取2KN/m2,分项系数1.4,折减系数0.9,荷载设计值为2×1.4×0.9=2.52KN/m2。
荷载组合:
荷载设计值为F′=52.54+2.52=55.06KN/m2
2)、模板验算(竹胶板15mm厚)
换算为线均匀荷载:
q1=F′×1=55.06×1=55.06KN/m(用于承载力计算)
q2=F×1=52.54×1=52.54KN/m(用于承载力计算)
抗弯强度计算:
按简支计算:
M=1/10×q1L2=1/10×55.06×0.22=0.22KN•m=2.2×105N·mm
截面抵抗矩:
W=bh2/6=1000×152/6=37500mm3
模板截面强度:
б=M/W=2.2×105/3.75×104=5.9N/mm2<16N/mm2抗弯强度满足施工要求。
抗剪验算:
V=0.6q1l=0.6×55.06×0.2=6.6KN
τ=3V/(2bh)=3×6.6×103/2×1000×15=0.66N/mm2<1.5N/mm2
抗剪强度满足要求。
挠度验算:
f=q2L4/150EI=52.54×2004/150×9500×1000×153/12=0.20mm
f=0.21mm 饶度满足施工要求。 3)、内木楞验算(木方80×80) 线荷载计算: q3=F′×0.2=55.06×0.2=11KN/m q4=F×0.2=52.54×0.2=10.5KN/m 抗弯强度验算 跨中弯矩: M=1/10×q3L2 =1/10×11×0.62=0.4KN·m=4×105N·mm 截面抵抗矩: W=1/6bh2=1/6×803=85333mm3 跨中截面应力: б=M/W=4×105/8.5333×104=4.7N/mm2<fm=13N/mm2 抗弯强度满足要求。 抗剪验算: V=0.6q3l=0.6×11×0.2=1.32KN τ=3V/(2bh)=3×1.32×103/2×80×80=0.31N/mm2<1.5N/mm2 抗剪强度满足要求 饶度验算: f=q4L4/150EI=10.5×6004/150×9500×804/12=0.28mm 饶度满足施工要求。 4)、外钢楞验算 外钢楞采用Φ48×3.0mm的钢管。 几何特征为: 截面最小抵抗矩W=2×4.49×103mm3 弹性模量E=2.06×105N/mm2 截面惯性矩I=10.78×104mm4 均布线荷载计算: P1=F′×0.6=11×0.6=6.6KN/m(用于承载力计算) P2=F×0.6=10.5×0.6=6.3KN/m(用于饶度计算) 抗弯强度计算 跨中最大弯矩: M=0.267P1L=0.267×6.6×0.6=1.06KN•m=10.6×105N•mm 跨中截面验算: б=M/W=10.6×105/2×4.49×103=118MPa 抗弯强度满足要求。 饶度计算 f=1.883P2L3/100EI=1.883×6.3×6003/100×2.06×105×10.78×104=0.0012mm 挠度满足要求. 5)对拉螺栓验算 侧墙厚度为120cm。 F′=55.06KN/m2 对拉螺栓按N≤Anf验算,其中: N: 对拉螺栓承载受拉力设计值.N=0.3m2 An: 对拉螺栓的净截面面积(mm2) f: 对拉螺栓折拉强度设计值.穿墙螺栓f=170N/mm2 则N=55.06×0.3=16.51KN Ф16螺栓截面面积: An=144mm2 Anf=144×170=24.48KN>16.51KN 强度满足要求. (2)顶板模板计算(顶板按100cm厚计算) 1)模板验算 荷载计算 a、模板结构自重: 0.75KN/m2 b、新浇砼自重: 24KN/m3×1.0m=24KN/m2 c、钢筋自重: 2.52KN/m3×1.0m=2.52KN/m2 d、施工人员及设备荷载: 2.5KN/m2 e、振捣混凝土时产生荷载: 2.0KN/m2 荷载标准值: 31.77KN/m2 抗弯强度验算 荷载设计值q=(0.75+24+2.52)×1×1.2+(2.5+2.0)×1×1.4=32.72+6.3=39.02KN/m 跨中弯矩: M=1/10×39.02×0.252=0.243KN•m=2.43×105N•mm 截面抵抗矩: W=1/6bh2=1/6×1000×152=37500mm3 跨中应力: б=M/W=2.43×105/37500=6.48N/mm2<16N/mm2 强度满足要求. 抗剪验算: V=0.6ql=0.6×39.02×0.25=5.9KN τ=3V/(2bh)=3×5.9×103/2×1000×15=0.59N/mm2<1.5N/mm2 抗剪强度满足要求。 挠度验算: f=qL4/150EI=39.02×2504/150×9500×1000×153/12=0.38mm f=0.38mm 钢度满足要求。 2)次梁80×80方木验算 荷载设计值及标准值验算 荷载设计值: q=(0.75+24+2.52)×0.25×1.2+(2.5+2)×0.25×1.4 =10.307KN/m 抗弯强度验算 跨中弯矩: M=1/10×qL2=10.307×0.62×1/10=0.47KN•m 跨中截面应力: б=M/W=4.6×105/1.07×105=4.3N/mm<13N/mm 强度满足要求。 抗剪强度验算 V=0.6ql=0.6×10.307×0.2=1.24KN τ=3V/(2bh)=3×1.24×103/2×80×80=0.29N/mm2<1.5N/mm2 抗剪强度满足要求。 挠度验算 荷载标准值: q=31.77KN/m2×0.2m=6.354N/mm f=qL4/150EI=6.354×6004/150×9500×100×803/12=0.135mm f=0.135mm 钢度满足要求。 3)主梁80×80方木验算 荷载设计值及标准值验算 荷载设计值: P3=10.307×0.6=6.18KN P4=6.354×0.6=3.81KN 抗弯强度验算(按两个集中荷载计算) 跨中弯矩: M=0.267×P3L=0.267×6.18×0.6=0.99KN•m 跨中截面应力: б=M/W=9.9×105/1.07×105=9.3N/mm<13N/mm 强度满足要求。 抗剪强度验算 V=1.267P=1.267×6.18=7.83KN τ=3V/(2bh)=3×7.83×103/1.07×105=0.21N/mm2<1.5N/mm2 抗剪强度满足要求。 挠度验算 荷载标准值: q=31.77KN/m2×0.2m=6.354N/mm f=qL4/150EI=6.354×6004/150×9500×100×803/12=0.135mm f=0.135mm 钢度满足要求。 4)支架受力计算(碗扣脚手架) 主要参数 Φ48×3.0mm截面积A=424mm2 Φ48×3.0mm回转半径i=1.59cm Φ48×3.0mm钢管抗拉抗压及抗弯设计强度б=205N/mm2 立杆承载力计算 每根立杆承受荷载的面积: 0.6×0.6=0.36m2 每根立杆承受荷载: N=(0.75+24+2.52)×0.36×1.2+(2.5+2)×0.36×1.4=14.1KN б=N/A=14.1×103/424=33.2N/mm2<205N/mm2 强度满足要求。 水平杆验算同立杆验算,满足要求。 稳定性计算 l0: 立杆计算长度 h: 立杆步距1.2米 a: 模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度,本支撑体系为0.35米 长细比: λ=l0/i=1.9×100/1.59=119.5 查《钢结构设计规范》附表得φ=0.497 [N]=φA[σ]=0.497×424×205=43.2KN>N=18.22KN 稳定性满足要求 4、施工接缝处理 施工接缝处设置分布钢筋,施工接缝以上1.0m、以下0.5m范围内布置加强双筋。 具体形式见下图: 四、施工准备 1、预应力混凝土管桩基础施工完成,基坑围护工程施工完毕,土方开挖到设计基底高程。 2、对预应力钢筋混凝土管桩进行验收,对预应力混凝土管桩的承载力及桩身完整性进行检测。 3、按设计要求确定C50、C35、C20耐久性并参加高效防腐蚀剂混凝土的配合比,并上报审批通过,搅拌站做好混凝土的供应准备。 4、对进场钢材检查质量证明文件,并对其进行二次复试,合格后使用。 环氧涂层钢筋已经加工完毕并经检测合格。 加工机械及配件进场并检修,具备钢筋加工的条件。 5、施工队伍已到位,技术、管理人员齐全,技术工人和劳力数量满足当前的施工任务。 五、施工方法 (一)、管桩施工方法及技术措施 1、施工方法及技术措施 1.1管桩的吊运及堆放 1.1.1管桩出厂前检查规格、批号,制作日期符合验收要求; 1.1.2管桩起吊时,用专用吊钩钩住桩两端内壁直接进行水平起吊;在吊运过程中轻放,严禁发生碰撞; 1.1.3场地条件许可时,宜单层堆放,叠层堆放时,不超过4层; 1.1.4叠层堆放时,宜在垂直于管桩长度方向的地面上设置2道垫木,垫木应分别位于距桩端0.2倍桩长处; 1.2、打入式施工 1.2.1、测量放线 沉桩前先放出定位轴线和控制点,控制点尽量设置在远离沉桩区域不受干扰的地方,并加以固定保护。 群桩点位误差应小于20mm。 在沉桩过程中,要经常对控制点进行复核,根据控制点测放出桩的中心点,在桩位中心点插入木桩,对放出的轴线和桩位,经自检后报请监理工程师复核检查,并作好定位记录和技术复核记录。 1.2.2、打桩顺序 1.2.2.1当桩较密集时,应从中间向四周对称施打,或由中间向两边对称施打。 当桩较稀疏时可采用由一侧向另一侧单一方向施打。 即逐排施打。 1.2.2.2根据桩的规格、入土深度、长度的不同,应先大后小、先深后浅、先长后短。 1.2.3、吊桩 先将管桩从堆放点用吊车,水平吊运到桩架附近,再利用桩机上专门设置的起桩重钩及卷扬机吊桩就位。 管桩吊起时要控制其速度,严禁快速吊起使管桩与桩机碰撞,损坏管桩。 吊车平吊运移管桩采用两头勾头法。 机架上附设起重钩吊桩就位时,采用一点绑扎法,其邦扎起吊点位置离桩端0.3L(L: 桩管长度)。 1.2.4、插桩(植桩) 桩起吊提升到垂直状态后,将桩上头套入锤头下部固有送桩器,然后将桩尖准确的放在桩位上,缓缓施工将桩插入土中1.5m左右位置,停止施压。 在机架前,侧呈90°的两个方向,各距机架25m左右处,架设经纬仪,检查调直桩身垂直度。 控制植桩桩身垂直度偏差在1%以内;桩位(纵横向)允许偏差为d/4。 1.2.5、沉桩 沉桩前应选用15cm厚的直纹木垫作为锤垫,桩垫用麻袋、木夹板,压缩后厚度不小于12cm,锤击过程中经常检查及时更换。 沉桩时,继续用两台经纬仪交叉检查桩身垂直度,边校正桩身垂直度边往下沉桩,避免由于桩身倾斜产生管桩损坏。 不得采用顶拉桩头、桩身等强行纠偏方法。 桩身倾斜率超过1%时,应找出原因并进行纠正。 初打时关闭供油泵油门,使锤冷打。 当贯入度小于100mm/击时,再开启油门正常打桩,正常打桩采用重锤轻击。 锤落距控制在1.5m以内。 打桩应连续施打不宜停歇时间过长,防止桩周土固结,增大沉桩阻力。 打桩过程中,遇到下列情况应该停止打桩,经分析研究并采取措施后,方可以继续施工: (1)贯入度发生急剧变化或者震动打桩机的振幅异常; (2)桩身突然倾斜移位或者锤击时有严重回弹: (3)桩头破碎或桩身开裂; (4)附近地面有严重隆起现象; (5)打桩架发生倾斜或晃动。 1.2.6、接桩 将下段桩顶距离地面0.5~1.0m处(但应避免桩尖接近硬持力层或桩尖处于硬持力层中),可进行接桩,采用焊接法。 因本工程场地上部地基土较为松软,第一节桩压沉时,原起吊桩时邦扎在桩身上的钢丝绳不宜拆解,以防止桩在自重作用下下滑。 当桩沉入到接桩位置(顶端高出地面1.0m左右)仍有下滑趋势时,则采用钢夹板将桩夹持住后再进行下道接桩工序。 在接桩前一定要将上下段桩端用钢刷清洗干净,加上定位板,同时利用经纬仪使上下节桩轴线一致。 下桩段的中心线偏差不大于5mm,节点弯曲矢高不得大于桩段的0.1%。 所用电焊条要有出厂检验单和合格证。 如果上下桩接头处间隙较大,则先用楔形铁片填实,然后进行焊接。 焊接时在坡口周围对称点焊4-6点,待上下桩节固定后再分层施焊,施焊由两个焊工对称进行。 拼接处坡口槽电焊分三次对称焊接,焊缝连续饱满(满足二级焊缝),焊后清除焊渣,检查焊缝饱满程度,施焊完毕,自检合格后,请监理有关人员进行检查。 合格后,自然冷却8分钟以上再施打。 待桩沉入到距地面1.0米左右时,停止沉桩,吊上第三节桩,采用同样工艺将上下段桩焊接完毕后,继续沉桩至桩身设计标高。 1.2.7收锤标准 打入桩采用桩长和贯入度双控制,以设计桩长为主,贯入度为辅。 最后贯入度的确定需根据试验桩的结果,用水准仪测量桩顶标高,确定最后1m每10击的下沉量和总锤击数。 1.2.8沉桩施工记录 沉桩时详细、准确地填写沉桩记录。 记录每米的锤击数,距设计标高2~3m时则以30cm为单位记录锤击数、最后连续锤击3阵每阵10击的贯入度及桩顶标高。 1.3质量保证措施 1.3.1控制点的测量,采用有红外线测距装置的全站仪施测,桩位宜采用J2经纬仪及钢尺进行测量定位。 控制桩顶标高的仪器,用水准仪监测即可。 测量仪器应有相应的检定证明文件。 1.3.2检查生产企业是否具有准予其生产预应力管桩的批准文件。 1.3.3检查管桩砼的强度、钢筋力学性能、管桩的出厂合格证及管桩结构性能检测报告。 1.3.4对预应力管桩在现场进行全数检查: a.检查管桩的外观,有无蜂窝、露筋、裂缝;色感均匀、桩顶处无孔隙。 b.对管桩尺寸进行检查: 桩径(±5mm)、管壁厚度(±5mm)、桩尖中心线(<2mm)、顶面平整度(10mm)、桩体弯曲(<1/1000L)。 c.管桩强度等级必须达到设计强度的100%,并且要达到龄期。 d.管桩堆放场地应坚实、平整,以防不均匀沉降造成损桩,并采取可靠的防滚、防滑措施。 e.管桩现场堆放不宜超过四层。 5、管桩桩位的测量定位: 1.3.5管桩桩位的定位工作,宜采用J2经纬仪及钢尺进行,其桩位的放样误差,对单排桩≤10mm,群桩≤20mm(数据暂定)。 1.3.6管桩桩位,应在施工图中对其逐一编号,做到不重号,不漏号。 1.3.7管桩桩位经测量定位后,桩位处钉入木桩,并撒白灰点标识应按设计图进行复核。 1.3.8雨季施工预应力管桩,其场地内宜设置排水沟,并在场地外适当位置设集水井,随时排出地表水。 使场地内不集水、不软化、无泥浆。 操作人员应有相应的防雨用具。 各种用电设施,要检查其用电安全装置的可靠性、有效性,防止漏电或感应电荷可能危及操作人员的安全。 1.3.9预应力管桩施工结束后,对地基基本承载力进行检测,主体地基基本承载力不低于250kpa,挡墙地基基本承载力不低于300kpa;之后对全部管桩做低应变桩基检测。 符合要求后方可进入框构主体施工。 (二)碎石垫层: 1、碎石填筑前应对预应力混凝土管桩进行验收,符合设计要求后施工。 2、测量放线: 碎石填筑时采用挂线法施工,分别在中线及两侧边线挂线以确定虚铺厚度,保证厚度不小于设计值,按断面全宽水平分层整体一次性填筑,不留纵向接缝。 3、摊铺整平: 先用挖掘机从两侧向中间纵向整平,再从中间向两侧整平,最后人工修补坑洼不平地段。 4、整修: 碎石垫层压实到设计标高后,先恢复中线,并对其顶面高程进行实测,实测高程要满足设计要求,同时按设计要求修补低洼不平地段。 (三)钢筋工程 1、钢材质量检验 1)采购入库钢材应为业主指定钢筋厂家生产,有原材料制造厂的质量证明书或产品合格证,并按不同厂家分批存放。 环氧涂层钢筋应采用具有抗紫外线照射性能的塑料布进行包装。 2)进行外观检查,如有无裂纹、机械损伤、氧化浮锈,然后进行机械性能检验。 环氧涂层钢筋表面不得有尖角、毛刺或其他影响涂层质量的缺陷,并应避免油、脂或漆等的污染。 3)按规定做抽样检查,其技术要求应符合现行有关规范规定,试验不合格的钢材不得使用。 2、钢筋加工 1)钢筋下
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