连续刚构保温棚架防抛网方案.docx
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连续刚构保温棚架防抛网方案
神府高速神木窟野河特大桥主桥连续刚构
保温棚架实施方案
一、编制说明
窟野河大桥是陕西榆林商州线神木至府谷高速公路上的一座特大桥梁,也是神府高速公路全线的一项控制性工程,是陕西省规模最大的刚构桥。
根据神府高速建设管理处的总体计划安排,窟野河特大桥2011年9月底必须完成主桥桥面系施工,确保神府高速明年实现全线通车。
我项目部根据总体进度计划对工期进行了倒排,最终合拢时间确定为2011年10月30日,工期远远不能满足神府高速明年通车的总体目标。
2010年8月3日,神府高速建设管理处就进度问题约见我单位法人时提出,明年通车的总体目标不会变,要求我单位实施完0、1#块后,2#块悬臂现浇挂篮下部悬挂保温棚架采取蒸汽养生加快施工进度。
一、工程概况
神府高速第1-1合同段为项目起始段,主线K0+000~K3+058,全长3.058公里,主要工程包括路基挖方174.9万m3,填方27.1万m3,桥梁2座,其中乔家梁大桥为15×30m预制箱梁桥,窟野河特大桥为23×30m箱梁+9×40m箱梁+(88+4×165+88)m连续刚构,该桥依次跨越S204、神延铁路老龙池大桥、神木火车站进站公路。
窟野河特大桥主桥88+4×165+88m连续刚构为本标段的控制性工程。
该桥高墩、大跨,最高墩74.282m,最大跨165m,该桥上部结构设计为挂篮法悬臂现浇C55预应力单箱单室变截面连续箱梁。
主墩顶梁高9.8米,跨中梁高3.6米,箱顶宽15.5米,单侧悬臂长靠近线路中心处3.85米、远离线路中心侧3.75米,箱底宽7.9米。
梁体分为0号块、1~21悬浇节段和合拢段。
其中0号块长度为5.5米,1节段长为2.5米,2~5号节段长度为3.0米,6~10号节段长度为3.5米,11~16号节段长度为4.0米,17~21号节段长度为4.5米。
桥梁边跨合拢段4处,中跨合拢段8处,每处长度为2.5米。
最重节段为6号节段219.7T。
本箱梁采用三向预应力结构,竖向为精轧螺纹钢、横向和纵向为Фs15.2钢绞线。
二、保温棚架施工技术方案
(一)保温棚架(防抛网)设计
窟野河主桥连续刚构第九联依次跨越S204、神延铁路老龙池大桥、神木火车站进站公路。
根据西安铁路局在建项目上跨铁路既有线的要求及铁路局批复的《窟野河特大桥连续刚构上跨神延铁路施工防护方案》的批复意见,要求悬臂法挂篮现浇连续刚构上跨既有神延铁路必须采取全封闭的防抛网进行防护,确保施工期间神延铁路的正常运营。
根据我单位郑西客专十三标采用全封闭保温棚架(防抛网)成功跨越货运北环线的冬季施工经验,本次窟野河特大桥连续刚构冬季施工及上跨神延铁路决定采用保温棚架(防抛网)方案进行实施。
1、保温棚架(防抛网)构造
保温棚架最底部横桥向布设两排24a工字钢,每排工字钢均为两根24a工字钢并排中间留4.5cm,顶、底面采用274*274*10mm缀板,间距2m焊接为整体。
两排工字钢与挂篮底部前后托梁位置对应采用3根Ф32精轧螺纹钢连接至前后托梁顶部。
24a工字钢顶顺桥向每80cm焊接铺设一根10号槽钢,10号槽钢顶满铺7cm厚彩钢板(保温作用),彩钢板顶满铺1mm铁皮(防火)。
安全棚架正面(横桥向)及侧面(顺桥向)采用10号槽钢,每间隔80cm底部与24a工字钢顶顺桥向10号槽钢焊接,顶部与挂篮翼缘板模板焊接,形成一个独立的封闭体。
顺桥向、横桥向防抛网沿梁高方向,每隔1.6m采用10号槽钢通长进行加固,使其防抛网形成1.6*1.6m框架体。
防抛网10号槽钢内侧挂设密目网进行封闭,密目网内侧采用Ф16钢筋对拉,防抛网防止挂篮施工作业中小型工具及杂物坠落至桥下,影响铁路及公路行车和人员安全。
保温棚架顺桥向布置图
保温棚架横桥向布置图
保温棚架构造图
防抛网是一个独立的封闭体系,保温棚架只需在防抛网内侧安装防火、保温材料便可成为保温棚架。
根据陕北的气候条件(大风天气多、冬季寒冷),保温棚架设计为防抛网内悬挂防水、保温军用篷布封闭。
篷布设计为方便收放的手轮控制,当遇大风时,桥面作业人员及时将帐篷收起,减小保温棚架的风荷载,从而确保挂篮的稳定性。
保温棚架与挂篮底部前后托梁拴接连接,可以与挂篮同步前进、后退,便于施工操作。
保温棚架既可以对已浇梁段进行蒸汽养生、防止高处物体坠落确保上跨施工的行车、人员安全,也可作为施工平台使用。
2、保温棚架蒸汽养生
为了加快施工进度,确保2011年神府项目全线通车的目标,
根据我单位郑西客专十三标悬臂挂篮法现浇连续梁冬季施工经验,窟野河连续刚构保温棚架内采取蒸汽养生。
1蒸汽养生设计
窟野河特大桥连续刚构蒸汽养生设计为每墩位左右幅设1T的电子蒸汽锅炉1台,锅炉设置于右幅0#块翼缘板上,从锅炉出气口接出的Ф50送汽主管道,通过法兰三通向左右幅四个保温棚架同时送汽,每个三通处设截止阀,控制锅炉的送气量大小和送汽时间。
通往块段保温棚的主送气阀通过法兰三通连接Ф32的分气阀,块段内分气阀按照顶板、箱室内、腹板、底板四个部位布设,每个部位布设2根蒸汽管道,确保节段砼浇筑完成后,达到最佳的养生条件,从而减少节段砼张拉前的等强时间,加快施工进度。
顶板:
节段顶板Ф32蒸汽管道与锅炉Ф50主管道,通过法兰三通连接后,沿箱梁中心线侧护栏内侧纵向接长至距已浇筑节段前端距离50Cm处,采用三通布设于节段箱梁翼缘板与挂篮翼缘板模板之间。
右幅
左幅
顶板蒸汽管道布设图
箱室内:
锅炉主送气管道通过箱梁0#块中心提前预埋的Ф70预留孔进入箱室。
节段养生时通过主管道接长至已浇筑节段前端距离50Cm处,采用三通管布设2根Ф32的分气阀,分气阀分别布设于节段箱梁内腹板模板上,距离20CM,确保蒸汽养护时管道对模板整体加热,从而确保砼蒸汽养生的效果。
箱室蒸汽管道布设图
底腹板:
箱室内送气主管道通过底板通气孔或挂篮模板后锚的预留孔(具体根据根保温棚架范围内后侧闲置的预留孔加以利用)进入底板,在箱梁底板下设3通管,一根顺桥向布设于箱梁底板中间,其余2根沿腹板高度接长至腹板1/2高处,采用90度弯管接长至需养生阶段。
底腹板养生管道采用铁丝绑扎固定于底腹板模板上,距模板距离10~15Cm为宜,蒸养时管道排出的蒸汽对底腹板模板整体加热,从而确保了蒸汽养生的最佳效果。
底、腹板蒸汽管道布设图
三、存在问题
1、挂篮自重问题
我标段挂篮设计为三角无平衡重挂篮,挂篮自身重量84.762T,因该桥依次跨越S204、神延铁路老龙池大桥、神木火车站进站公路,根据神府高速窟野河特大桥连续刚构跨越神延线评审会的要求,主桥连续刚构跨越神延铁路悬臂法挂篮施工时,需采用全封闭防抛网的防护方式通过,每个防抛网的自重为14T。
挂篮其他附属构件重6T。
挂篮加设防抛网后的总重量104.76T,与最重节段(6#块段219T)的质量比0.48,未计入为保温加设的保温材料重量。
设计施工图说明中也明确规定悬臂浇注时,挂篮自重按照110吨控制。
根据公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000要求挂篮的质量与梁段混凝土的质量比宜控制在0.3~0.5之间,特殊情况下也不应超过0.7。
神府高速管理处下发的连续刚构作业指导书规定挂篮总重量不应大于总重梁段重量的0.4倍。
本桥连续刚构挂篮加设保温材料后,受风荷载的作用下挂篮自重能否满足施工要求。
2、保温棚架(防抛网)风荷载问题
设计全封闭保温棚架(防抛网)横桥向尺寸15.84*12.1m,顺桥向尺寸8.1*11m,受风面积分别为192m2和89.1m2,按照神木县城历年来最大瞬时风力11级计算,风速32.6m/s,风荷载q=1.409KN/m2,则横桥向最大风荷载270KN(27T);顺桥向最大风荷载126KN(12.6T),挂篮设计检算中施工阶段抗风设计不小于8级,非工作风速12级。
大风天气条件下挂篮施工阶段能否承受?
3、连续刚构保温棚架(防抛网)蒸养无法确保砼质量
陕北气候条件恶劣,冬季大风天气多且风速高,为了防止由于风荷载作用造成挂篮失稳,项目部考虑在保温棚架(防抛网)上悬挂便于收放的保温材料,桥面悬挂风速测定仪,当风度达五级时,施工人员及时将保温材料收起,减少挂篮风荷载的受力面积,从而减小挂篮的受力,确保挂篮的稳定性。
但同时由于保温措施采取的是蒸汽养生,蒸汽养生对于温度控制相当严格,分为静停、升温、恒温、降温四个阶段,当挂篮悬臂浇注完成养生过程中遇大风需及时将保温材料收起,蒸汽养生温度无法严格按照四个阶段控制。
冬季温度较低时遇大风天气,保温材料收起后,砼的保温及温差过大问题无法解决。
4、预应力管道压浆
节段砼强度达到90%张拉完成后,立刻进行封锚,待封锚达到一定强度后进行预应力压浆。
当连续5天外界平均气温低于5℃时,属冬季施工。
水泥浆搅拌及注浆工作可在当前节段保温棚内实施。
但预应力压浆工作中当前节段以后的其他节段,预应力注浆的温度需求无法保证,可能造成水泥浆在预应力管道中冻结。
四、进度对比
连续刚构挂篮悬臂现浇法施工,根据以上存在问题第4条可以确定,采取保温棚架法施工也只能坚持到气温≥5℃时实施,当外界气温低于5℃时,保温棚架也无法确保连续刚构的施工质量。
陕北地区气候恶劣,大风天气多,由于风荷载的作用,保温棚架实施可能造成挂篮模板的失稳。
为了详细分析保温棚架实施的可行性,以下对于连续刚构挂篮悬臂法现浇施工采取保温棚架施工和正常施工的进度进行了对比。
1、常规施工
常规施工中0#、1#块浇筑完成,预应力张拉及压浆完毕即可进行挂篮模板拼装,挂篮模板拼装及预压周期为15天,期中挂篮拼装12天,挂篮预压3天。
按照实验室近期同条件试件可得等强时间为6天。
2、加设保温棚架后的施工
加设保温棚架后,挂篮拼装完毕需进行保温棚架(防抛网)的拼装工作。
保温棚架均为型钢焊接而成,焊接工作量较大且保温棚架拼装属高空作业,施工进度缓慢。
按照我单位郑西客专十三标北环连续梁保温棚架(防抛网)安装的工作经验判断,本次保温棚架拼装至少需要10天时间。
按照我标段实施最快的34#右幅连续刚构进行进度对比,34#右幅T构按照进度计划今年最快实施至4#节段。
按照管理处的要求我标段从2#节段开始即实行保温棚架养生。
今年可实施保温棚架养生的节段为3个,按照蒸汽养生最佳效果等强时间缩短为4天,每节段较正常施工节约2天等强时间,3个节段共节约6天时间。
但采用保温棚架施工,挂篮拼装周期较正常施工多10天,以此来进行比较采用保温棚架进行挂篮悬臂现浇连续刚构,今年连续刚构的总工期将滞后4个工作日。
综上所述,挂篮悬臂现浇连续刚构采用保温棚架进行施工,施工进度没有提前反而滞后;保温棚架整体封闭,大风天气风荷载大,不利于挂篮模板的稳定;连续刚构冬季静停,悬臂过冬时,保温棚架存在较大安全隐患;加设保温棚架后挂篮模板自重接近规范要求极限。
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