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顶推法施工
顶推法施工
1工艺概述
顶推法施工是预先在桥台后面的路堤(或引道)上、亦可在桥梁中部设置预制平台逐段拼装或浇筑
桥跨结构,待达到预定强度的设计强度后,安装临时预应力索,用顶推装置逐段通过墩顶滑移装置将梁
顶出,安装一段,拼接一段,直至全部就位,全部顶推就位后拆除临时预应力束,安装永久预应力束,
拆除滑移装置,安装永久支座,完成预应力连续梁的安装施工。
由于不需要使用膺架,可不中断桥下交
通,省去大量施工脚手支架,减少高空作业,便于集中管理和指挥,施工安全可靠。
顶推法适用于跨越
城市、深谷、较大河流、公路、铁路的预应力连续梁结构施工。
多用于跨径30~60m预应力混凝土等截
面连续梁架设,顶推法可架设直桥、弯桥,坡桥。
采用顶推法架梁时,梁前端呈悬臂状态,与后部相比断面受力较大。
为降低梁前端这种临时架设的
断面力,可在梁前端安装导梁,还可以根据现场条件,在桥墩间设置临时支墩以降低架设时梁的断面受
力。
在中间跨度大,又不能设置临时支墩时,也可用导梁从两侧相对顶推,在跨中连结。
顶推方法主要分为单点顶推和多点顶推两种:
单点顶推方法是把千斤顶等顶推设备设置于1处——桥台或桥墩上。
其它墩上布置滑道,边顶推边
使梁滑动的方式,这种方式有用水平、竖向两台千斤顶和用穿心式水平千斤顶配以拉杆两种方法。
多点顶推是在各墩上均设置千斤顶等顶推设备的顶推方式,这种方式可将水平力分散作用于各墩
上,对长大桥尤为有利。
目前大多使用此种方法。
2作业内容
顶推施工作业内容主要如下:
1.施工准备;
2.箱梁节段预制及早期预应力张拉;
3.箱梁节段顶推、导梁拆除;
4.预应力箱梁后期预应力束安装及张拉压浆、前期预应力束拆除;
5.体系转换,包括滑道拆除以及支座安装等。
3质量标准及检验方法
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415-2003)
《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10752-2010)
《铁路混凝土工程施工质量验收标准》(TB10424-2010)
4工艺流程图
施工准备
节段预制
节段预应力施工
顶推施工
解除临时预应力,张拉后期预应力
正式支座安装
5工艺步骤及质量控制
一、施工准备
1.施工场地
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预制场是预制箱梁并把它推向主跨的过渡场地。
所以,预制场施工场地布置的合理与否,直接影响
顶推法施工的效果、速度和质量。
(1)顶推平台位置的确定根据桥梁结构及线路特点,顶推平台的位置一般布置于桥台后的引线上,
桥台台后设置有困难时亦设于第一孔跨内。
顶推平台沿顺桥向的长度至少不小于一个最长节段的长度,
同时平台后方应留有作业平台,作业平台长度10~20m以上。
如图5-1a、5-1b。
图5-1a预制厂施工平面布置
导梁
图5-1b顶推施工立面布置图
(2)顶推法施工场地除预制平台外,还包括钢筋车间、模板整修车间、预应力材料下料车间、混凝
土工厂等,另外还需布置固定或移动式起吊材料设备,如塔吊或龙门吊等。
这些施工场地的设置位置应
根据实际情况进行布置,可设于预制平台的后方,也可以设于桥位两侧。
2.顶推平台
(1)预制平台的要求:
顶推法施工对箱梁预制平台要求严格,以保证箱梁的制作质量,为顶推架设
创造顺利条件。
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①严格控制纵横梁的下挠、节点的压缩、临时支墩的沉降。
要求平台总下沉量不超过5mm。
②严格控制底模板的平整度。
梁底滑道部位差值不能超过±1mm,其它部位不超过5mm。
顶升底模
时,用精密水准仪严格操平。
③平台底座的联结,要求牢固可靠,整体性好,使平台受力均匀,并避免多次升降而受破坏。
④要求台底底模重量大于底模与梁底混凝土的粘着力,以便支点下降时,底模能自动脱离。
从而避
免因敲击脱模而损伤混凝土,影响箱梁底部的平整。
(2)顶推平台构造由支墩及其基础、平台、活动底模及升降设备、支墩顶活动底模或滑道等组成。
由于节段预制集中在一个场地进行,可按照工厂化作业的方式在平台顶面搭设雨棚,使施工时可不受天
气变化的影响。
平台结构见图5-2。
图5-2预制平台横断面图
①平台支墩及基础:
顶推平台支墩基础应根据桥位地质条件采用扩大基础或桩基础,设计时应特别
注意控制基础的沉降量满足要求。
平台支墩根据平台高度可采用混凝土或钢管材料。
支墩分为支撑平台
和支撑梁体两种,两种支墩可分离亦可共用。
②平台的作用主要是支撑底模和侧模,平台包括纵梁和横梁。
③底模顶推平台上的底模分为两部分,箱梁中间部分整块大底模是可以升降的,底模一般用钢模,
钢模下设纵梁,底模升降通过纵梁与平台之间的千斤顶来完成,为保证箱梁底板的平整度,且便于顶推,
底模面板厚度用得较大,一般在8~10mm以上。
底模箱梁腹板下方每个支墩处为小块活动底模,此处底模的设置方法有两种方法大致有两种:
一是
大底模在此处开口设一活动底模,在箱梁节段顶推前,先拆除此活动底模,安装顶推滑道,顶紧梁体后
再降落整体底模,开始顶推;另一种方法是直接将支墩上的滑道当底模使用,并在其上方铺设滑板,滑
板顶面与底模相平,在顶推节段前直接降落底模即可进行顶推,采用此种方法主要要注意滑板与底模接
口之间的平整。
3.预制梁模板
预制梁的模板除前述的底模外,主要还有外侧模、内模。
外侧钢模板为固定式,每节长可为6~8m,
由钢支撑固定,大螺杆调整侧面坡度,见图5-1b所示,钢内模分顶模侧模两种,顶模呈“冂”形,
安装及拆除均靠轮子预纵向驱动,侧模呈片状,靠内、外模间对拉螺栓及与的栓接以固定位置。
见图
5-3。
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箱梁下层内模板图
箱梁上层内模板图
图5-3箱梁内模布置示意图
4.纵向顶推设施
顶推作业的核心是纵向牵引。
牵引设施主要有墩顶水平液压千斤顶、精轧螺纹钢筋或钢绞线、梁
体锚固座等。
纵向牵引可分为单点牵引和双点牵引,单点牵引即在梁中心线上设一个牵引设备,双点牵
引为在梁体中心线两侧平行设置两套牵引设施进行牵引,目前一般用双点牵引较普遍。
牵引设施优先采用连续千斤顶和钢绞线,可保证顶推作业连续不间断进行,可缩短顶推时间,加快
施工进度,同时减少劳动强度。
采用双牵引顶推时,每墩上沿梁体中心线对称设置两台牵引千斤顶,牵
引千斤顶安装于固定在墩顶的托架上。
梁体上牵引锚固点的设置方法,有以下三种方法:
(a)在箱梁顶底板预留垂直孔,插入钢制锚柱,锚柱下设钢横梁与牵引拉杆相连。
见图5-1d
图5-4锚杆牵引布置图
(b)在箱梁腹板外侧面预埋锚板,并在锚板上设有螺母套,以便于安装牵引锚固装置。
见图
5-1e。
锚座侧面
锚座正面
图5-5牵引锚座示意图
(c)箱梁顶推拖拉采用钢绞线时,将锚固点设于箱梁的底板上,在箱内底板上设一锯齿块,并沿
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桥纵向设预留孔至梁底,钢绞线通过预留孔自梁底穿入梁内锚固于锯齿块端部,达到牵引锚固的作用。
安装大样图
图5-6锯齿块锚固示意图
纵向顶推设备的牵引力计算:
顶推总水平力一般按梁体重量的8%加梁体重量在纵坡的水平分力。
5.横向导向设备
整个梁体在顶推过程中的方向由靠墩顶旁的导向架控制,正如有轨车辆靠轨道导向一样。
每个墩顶
两旁都安装此种导向架,此导向架需能承受最大的横向推挤向一侧导向架时,可将梁体渐渐推向他侧,
故导向架与墩顶的连接应有足够的强度。
导向架于梁体之间一般和滑倒设置方法一样,采用不锈钢板和
滑板,亦可采用在导向架上安装滚轮作为导向。
导向架主要控制梁体的前端和尾部,根据顶推进度可以
拆下倒用。
铰链垫板
滑块
8T螺旋千斤顶
反力支架
垫木
锚固螺栓
箱梁
滑道
垫石
图5-7
导向结构示意图
6.临时滑动支座
梁体在顶推过程中,各墩顶及平台支撑梁体的支墩顶均要设临时滑动支座,临时滑动支座在永久支
座未安装之前不但起到传递水平力和竖向力的支座作用,同时还起到墩顶滑道的作用。
滑动支座一般由
型钢座、厚钢板和不锈钢滑板组成,其上固定带弧形的不锈钢板,在不锈钢板与梁体之间填塞滑板。
墩
顶滑动支座一般为不可调临时滑移支座,墩顶临时滑动支座布置在支承垫石上,位于箱梁腹板底下,底
部为框架式型钢梁,上面布置δ=30mm厚钢板,钢板前端作成坡角形式坡角与导梁前端相吻合,以便钢
导梁及梁体容易滑移上墩,其上固定不锈钢滑板,临时支座固定在已浇筑完成的支座垫石上,防止顶推
过程中水平力使其移位。
7.钢导梁
推顶法的梁前端应设置导梁,导梁的长度一般为顶推跨度的0.6~0.7。
为了使推顶时的挠度小,则
采用钢板梁,同时导梁的刚度一般为主梁刚度的1/15~1/9,由于推顶时其下翼底面在滑动支座上通过,
所以在设计时应保证它的平滑性和对支点反力有足够的强度。
为了使导梁的前端在推顶时能在各滑动支
座上顺利地推出,则需装滑履,导梁与混凝土梁的连接,一般用预应力精扎螺纹钢筋筋连接,并且将导
梁埋入梁端一部分,作为连接处承受抗剪应力。
8.墩顶导梁接引千斤顶
钢导梁端部一般有较大的挠度,顶推时不能够直接上前方墩顶滑道,因此,导梁端部除前述说的设
置滑履外,在顶推接近墩顶时,以千斤顶接应之,设计制作导梁时需在导梁前端设置接引牛腿。
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9.临时墩
设置临时墩的目的是较小顶推跨径,改善主梁受力,或在预制厂范围内增设过渡孔。
是否设置临时
墩需在总体设计中考虑。
临时墩由于仅在施工中使用,在符合要求的前提下,造价要低,且便于拆除。
临时墩上可考虑设置或不设置顶推装置,通常不设置顶推装置而设置滑移装置,为减少临时墩承受的水
平力和增加临时墩的稳定性,在顶推前用粗钢筋或钢绞线将临时墩与永久墩拉紧,效果较好,且施工方
便。
二、节段预制施工
同一联箱梁梁体节段由于预应力束道位置,块件受力部位,长度等因素一般分为三种类型,节段缝
一般设于1/4跨弯矩最小位置,端部及尾部节段长为1/4跨长,中间节段均为1/2跨长。
箱梁节段浇筑
方法分为一次浇筑和两次浇筑。
一次浇筑即在钢筋模板全部安装完成后一次性浇筑梁体混凝土,两次浇
筑即先绑扎安装底板和腹板钢筋后,第一次浇筑底板和腹板混凝土,待其达到一定强度后安装内顶模,
绑扎顶板钢筋,浇筑顶板混凝土。
1.模板安装
(1)顶升底模板底模是一大块整体模板,用螺旋千斤顶顶至设计高程,并精确测量、调平,千
斤顶的升降可将底模和支撑托起或下降,起落幅度在20cm以上。
底模各块钢板间不允许有错台和凹凸不平处,尤其腹板下方更要做到光滑平整。
(2)安装侧模板侧模一般用6~8mm钢板铺在型钢焊成的框架上。
侧模板通过内侧的一排铰固定
在平台上,外脚的下部为一排可升降的丝杆,通过下端的铰固定在平台上。
安装或拆卸模板时,只需将
丝杆旋转,侧模即以内脚的铰为中心,产生一个转角,就可以达到拆装模板的目的。
为使侧模加紧底模,
在两个侧模之间上下设置拉杆,将相对的侧模拉紧。
(3)安装内模内模为拼装式钢模,内模支撑在与底板混凝土土通后的混凝土垫块上,调整就位
后,与外侧模永福班拉杆螺栓拉紧,内外侧模中间用混凝土短柱顶撑,保证腹板混凝土的厚度。
2.第一节段与导梁相连,为保证导梁的下翼缘平面与箱梁底面同处在同一纵坡上,施工中将梁体钢
筋编扎与导梁的尾段拼装同步进行,以导梁的端面作为梁体腹板的端模。
确保了拼装接面的密贴和相对
应的锚固孔道的一致性。
导梁前段则在梁体顶推之前安装好,两段导梁之间一般用高强螺栓及拼装板等
强拼装。
3.采用工厂化生产方式来编扎梁体钢筋。
即在钢筋车间将各节段腹板及上翼缘钢筋予扎成形,待底、
外模调正后,即行吊装腹板筋,散扎底板筋与安置波纹管锚具等,待内模装好,顶板底层筋散扎好即行
吊装上翼缘钢筋,从而缩短每道工序时间,加速了流水作业。
4.节段混凝土的灌筑:
①梁体采用水平分层全断面一次浇筑,针对腹板钢筋波纹管孔道密集底版面层敝口无模板情况,
对于外侧模上附着式震捣器使用的次数严格进行控制,主要依靠插入式震动棒来振捣,并增添插竹签工
序,在浇筑腹板施工时注意控制浇筑速度和振捣时间,操作不当亦使腹板内混凝土向底板流动上翻,导
致腹板内侧面混凝土脱空不密实产生蜂窝麻面现象。
高出底板顶面的混凝土在灌筑顶板时及时清除。
②混凝土供应由混凝土工厂供应,用搅拌运输车运送至工地,现场浇筑可采用泵送和布料机配合
进行浇筑,亦可在用吊机吊斗吊装混凝土浇筑。
5.顶推梁节段生产工艺流程:
整体式底模、外模标高调整→滑动支座窗的封闭→刷脱模剂→前节段梁的后端面凿毛→整体吊装腹
板钢筋→现场绑扎底板底层钢筋→安装底板纵预应力管道及钢筋→安装竖向蹬筋→安装→绑扎底板面
层钢筋→安装预拼好的内钢模→调整内钢模位置,装腹板通风孔上的拉杆螺丝→底板锯齿块预应力锚板
的定位与安装→立底板锯齿块模板→扎顶板的底层钢筋→整体吊装顶板上翼缘向钢筋→安装顶板上纵
横向预应力管道及钢筋→扎顶板上翼缘纵向钢筋→隐蔽工程检查,监理签证→浇筑梁体混凝土→钢铰线
波纹管通孔,梁体养护至设计张拉强度→拆除钢内模→检查缺陷及修补→早期或临时预应力钢筋张拉、
压浆→将梁底活动底板改为四氟板后滑动支座,并安装后导向架→松底模下千斤顶,使梁体与底外模脱
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