跨既有大流量高速公路高位现浇PLC顶升落梁施工工法.pdf

1、1跨既有大流量高速公路高位现浇PLC 顶升落梁施工工法跨既有大流量高速公路高位现浇PLC 顶升落梁施工工法1 前言1 前言现浇箱梁是桥梁施工常用结构形式，适用于线型及桥梁结构尺寸变化较大的桥梁施工。现有技术中，现浇箱梁通常采用满堂支架形式施工，而当现浇箱梁跨越既有线路时则采用门洞式支架施工，在实际施工与运营中反映出以下不足之处：若采用满堂支架形式，则必须进行断流施工，而现浇箱梁施工工期较长，对车辆通行造成影响较大；若采用门洞式支架形式，则门洞搭设高度受箱梁梁底标高及既有道路标高影响，门洞搭设后通车净空可能无法满足要求；若将线路整体设计标高抬高，则会增加巨大的工程费用。鉴于此，本项目研发了一种先

2、高位现浇、后落梁成桥的新型施工工艺，该施工工艺具有安全可靠、施工便捷、经济效益高等优点。该技术已应用于钱江通道及接线项目北接线段工程 PPP 项目，并取得了良好效果，总结编制成了本工法。经查新，国内尚无此工艺和工法，已申请实用新型专利一项：一种跨高速公路高位现浇 PLC 顶升落梁限位装置（专利号：202120979891.5）。22 工法特点2 工法特点高位现浇 PLC 顶升落梁技术作为一种新工艺，与传统施工方式相比，高位现浇 PLC 顶升落梁技术具有以下优点：2.0.1 保证安全性。该工法对行车净空及行车舒适性影响小，减少对驾驶员注意力的分散，保证行车安全性；2.0.2 施工效率高。由于施工

3、平台在交通转换时搭设完成，平台搭设完成后便可不间断连续安全施工，不受交通通行的影响，能显著加提高工作效率；2.0.3 节约成本。该工法采用行车、施工同时进行的方式作业，避免了高速公路长时间封道带来的损失，成本大幅降低；2.0.4 交通压力降低。沪杭高速为交通要道，此工法无需长时间封道施工，避免了让邻线干道分担沪杭高速的车流量，造成邻线不必要的交通压力。3 适用范围3 适用范围本工法适用于上跨既有道路施工净空不足的现浇箱梁。4 工艺原理4 工艺原理该现浇箱梁施工工艺与常规现浇箱梁施工工艺基本一致，不同点在于本箱梁先抬高立模标高高位浇筑箱梁，再通过 24 台 400 吨千斤顶同步交替落梁，最后采用

4、敞口灌浆法浇筑支座垫石，同时施工全过程对梁体进行监测。3图 4-1 高位现浇及 PLC 顶升落梁一般横断面图5 施工工艺流程及操作要点5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程本工法的施工工艺流程图如图 5.1-1图 5.1-1 施工工艺流程图图 5.1-2 支架设计图45.2 操作要点5.2.1 施工准备1 施工前全员认真熟悉图纸、施工规范及专项施工方案，对操作人员进行技术培训及交底，并进行质量安全教育。2 按照专项施工方案采购相应的材料并组织检验进场，检查维修机械设备。3 材料设备进场后在规定地方分类、分批整齐摆放。图 5.2.1-1 桌面推演会图 5.2.1-2 原材料堆放整齐5.2

5、.2 地基处理1 对箱梁正投影外 1.5m 范围内原有地基进行开挖，并对原地基做承载力试验。2 原地基承载力符合要求，回填60cm 优质宕渣并压实，再次做承载力试验。3 对面层浇筑 15cm 厚 C25 混凝土封水，同时设置双向 1横坡，两侧浇筑水沟集中排水。图 5.2.2-1 地基处理55.2.3 条形基础施工1 施工前准确测量条形基础位置并浇筑混凝土条形基础；条形基础内预埋钢管支墩法兰盘。2 高速公路上条形基础均分成若干块，之间预留真缝，块与块之间采用门字筋连接，形成临时固结，每块基础浇筑时预埋吊装装置。底部采用彩条布铺垫，防止污染原路面。5.2.4 支墩施工1 将480mm8mm 钢管吊

6、装至法兰盘上安装，并采用线锤测量垂直度，保证钢管垂直度不大于 0.1。安装完成后在钢管中部位置设置“X”型交叉平联，增强稳定性。最终吊装双拼 I25 工字钢至墩帽作为横向支撑。2 临时封闭沪杭高速第四车道（最外侧策划的），通过 50t 吊机将三层贝雷依次吊装至条形基础上（吊装时使用牵引绳引导，防止旋转），同时用膨胀螺栓将第一层贝雷与条形基础固定，层与层之间采用上下连接螺栓连接；全部完成后、使用缆风绳将贝雷支墩固定。图 5.2.4-1 钢管支墩安装图 5.2.4-2 贝雷支墩安装图 5.2.3-1 条形基础浇筑65.2.5 纵向分配梁安装1 临时封闭沪向或杭向车道，施工前准确测量出纵向贝雷安装位

7、置。使用 100t 吊机于线外依次将 21m 及 30m 纵向贝雷吊装至贝雷支墩上，就位后通过上下连接螺栓将纵向贝雷与贝雷支墩连成整体。2 吊装纵向双拼 I45 工字钢至贝雷支墩及钢管支墩上并点焊固定。3 在上跨高速的纵向贝雷上满铺 4mm 钢板，钢板由低到高单向错位搭接，缝隙之间填充玻璃胶，两侧粘贴止水条集中排水。图 5.2.5-1 纵向贝雷安装图图 5.2.5-2 钢板安装5.2.6 模板支架安装1 线外采用盘扣支架按照 9090150cm 形式搭设，支架施工前采用弹线方式定位支架的排布位置；测量箱梁四角下对应盘扣支架顶托标高并通过拉线方式调整盘扣顶托。2 线内在钢板上间距以 90cm 一

8、道横铺 I10 工字钢，顶托倒扣并将中心对准 I10 工字钢搭设满堂支架。3 支架上满布纵向 I10 工字钢，横向以 30cm 一道的间距满铺方木，最后安装竹胶板模板，模板之间填充止浆条。75.2.7 支座及千斤顶安装1支座安装前，根据支座及千斤顶设计位置在墩顶安装临时垫块，在垫块之间设置“#”字型横向连接，增强稳定性。2 支座及千斤顶采用“组合块”方式连接成整体，根据盆式支座4 个上螺栓在钢板上位置打孔，将盆式支座与钢板相连。千斤顶倒扣，采用螺栓将底座与千斤顶相连，安装完成后整体吊装至垫块上；使用全站仪测量轴线并测量找平钢板四角高程，四角高差2mm，保证预埋钢板处于水平状态，最后根据找平钢板

9、尺寸施工楔形块模板。（注：每个边墩设置 2 台 400t 千斤顶，每个中墩设置 4 台 400t 千斤顶，共计 24 台千斤顶，总顶升力为 4800t，冗余系数为 4.3。）图 5.2.7-1 支座、千斤顶吊装图 5.2.7-2 支座、千斤顶安装5.2.8 预压调模为消除支架及纵梁的非弹性形变、测量支架及纵梁的弹性形变、设置预拱度。采用 800 个单个重 2.5t 标准预压块模拟箱梁质量分布情况预压，分 0、60、80、110、卸载五级预压，当每一级预压 24h 沉降量2mm 或 72h 沉降量5mm 视为稳定，方可进行下一级预压。预压完成后计算预拱度，调整模板标高。8图 5.2.9-1 钢筋

10、绑扎5.2.9 钢筋绑扎1 钢筋半成品的制作在钢筋加工棚集中预制，现场绑扎；钢筋绑扎完后，对规格、数量、排距、尺寸、标高、绑扎方式、保护层厚度进行检查，确保符合设计及规范要求。2 钢筋绑扎完成后在每跨 0L、1/2L、L 断面底板埋设 3 个应力应变计，在各腹板的 1/2 梁高处埋设一个应力应变计，监测梁体应力应变情况。3 预应力波纹管坐标按图纸设计精确定位，波纹管接头采用专用热缩套管连接。安装完成后再次检查波纹管坐标偏差、波纹管接头密封性及钢绞线数量。5.2.10 混凝土浇筑1 检查箱室预埋件安装数量及位置，符合要求即安装内衬芯模，加固模板支撑。混凝土采用汽车泵分两次浇筑。2 混凝土第一次浇

11、筑至翼缘板根部以上 1-2cm。采用水平分层，斜向分段，横桥向全断面对称浇筑，顺桥向从低端向高端推进式连续浇筑，同时采用振捣棒振捣，以加强混凝土的密实，箱室底板通过人工收面。3混凝土第二次浇筑时在初凝前采用两台手持式磨光机对面板进行初次收面，达到初整平效果，完成后再进行二次精收面，并使用图 5.2.10-1 混凝土浇筑93m 直尺测量平整度，符合要求后使用钢丝耙拉毛，统一横桥向倒退式施工，拉毛效果要求刻痕明显，方向平顺，间距均匀；最后覆盖土工布洒水养护 7 天。浇筑过程中混凝土坍落度控制在 160-180mm。5.2.11 张拉、压浆待混凝土达到 7 天龄期并且混凝土强度不小于设计的 95后进

12、行张拉压浆。施工过程符合规范要求。5.2.12 护栏施工钢筋半成品的制作在钢筋加工棚集中预制，在现场与护栏预埋筋焊接，焊接长度不小于图纸及规范要求。护栏模板采用定型钢模，安装前对模板进行打磨并均匀涂抹脱模剂，安装完成后检查模板螺栓牢固稳定性及接缝有无缝隙；混凝土分层浇筑振捣，顶面通过人工收面，待混凝土强度达到不小于 2.5MPa 时拆除模板并覆盖土工布洒水养生，养护时间不小于 7 天。5.2.13 落梁准备1 落梁前，在梁端墩顶安装限位桁架、梁顶布置监测测点及设备检查。限位桁架分两部分，一部分锚固在梁端墩顶，限位桁架由 1006mm 方钢，L756 角钢组合焊接而成；限位桁架之间设置“X 型”

13、平联，增强稳定性，基座采用 20020020mm 法兰调平；另一部以牛腿形式安装至梁顶，牛腿与限位桁架间距 3mm，安装完成后检查限位桁架垂直度，要求小于 0.5；测点采用不锈钢十字水准点。图 5.2.12-1 护栏浇筑102 检查液压油的清洁度，液压油需严格采用厂家配置的专用液压油；连接软管在工厂进行严格冲洗，封口后移至现场，现场安装完毕进行10次空载运行，以排除现场装配过程中，可能意外混入的污垢。检查无误后，以70-90%的顶升力在现场保压5小时，确认密封的可靠性。5.2.14 试顶升准备工作完成后，以3mm/min的速度进行试顶升，顶升高度5mm，立即锁定千斤顶。再次检查油泵是否漏油，千

14、斤顶压力是否稳定。5.2.15 正式顶升以3mm/min的速度进行顶升，顶升高度50mm，立即锁定千斤顶。拆除跨中十米处支架模板，检查梁体是否出现裂缝、油泵是否漏油及千斤顶压力是否稳定；测量各断面高程及偏位情况，检查是否同步顶升，若出现异常，应立即停止操作，分析原因；若各项指标均符合要求，拆除全部支架模板。5.2.16 落梁1 降落过程中，先由 A 组千斤顶支撑受力，B 组千斤顶悬空作跟随使用，以防止千斤顶失效时梁体突然坠落；拆除 B 组千斤顶下 1 个垫块（10cm），通过控制台控制液压泵站驱动 B 组千斤顶进行伸缸受图 5.2.14-1 PLC 千斤顶控制、监测台图 5.2.13-1 限位

15、架安装11力。2 控制 A 组千斤顶回油收顶，拆除 A 组千斤顶下 2 个垫块（20cm），驱动 A 组千斤顶支撑受力。3 控制 B 组千斤顶回油收顶，拆除 B 组千斤顶下 2 个垫块（20cm），驱动 B 组千斤顶支撑受力。4 重复 2、3 步骤直至梁体下落至比设计标高高 23cm 后锁定千斤顶，检查调整支座至水平状态；支座下螺栓对准支座预留孔后下落至设计标高锁定千斤顶。过程中梁体每降落一次行程测量一次桥梁偏位，当日落梁完毕测量一次桥梁标高。图 5.2.16-1 垫块拆除图 5.2.16-2 千斤顶伸缸5.2.17 支座灌浆1 对墩顶表面凿毛，清理预埋空洞，在支座四周安装“回”型模板，模板与

16、墩顶接触面填充玻璃胶。2 灌浆料在现场按照设计配合严格控制比例，充分搅拌均匀无结块成流浆状；搅拌时间在 4 分钟内完成；采用高速搅拌机拌料，搅拌机及容器在使用图 5.2.17-1 支座灌浆12前，应先预湿并擦干拌料机及容器内明水。3 采用溜槽由支座底四周灌注到预留孔和支座底面，灌浆料应高出支座底面约 1cm 左右；每次配制好的料应在 30min 内用完，灌浆过程应连续进行，每次灌浆间隔不得超过 10min。应切忌硬化后第二次再加水搅拌使用。待砂浆达到 2.5MPa 即可拆除模板，并覆盖土工布洒水养护至少 72h。5.2.18 千斤顶拆除待垫石达到设计强度后进行体系转换，由操控室控制油泵进行回油

17、收顶，收顶同时检查各垫石完整情况。6 材料与设备6 材料与设备6.1 主要材料本工法施工所需的材料见表 6.1-1 所示。表 6.1-1 施工材料一览表序号名称规格单位数量备注序号名称规格单位数量备注1混凝土C50m755.2现浇箱梁顶板、底腹板2钢筋HRB400吨175现浇箱梁箱体钢筋3盘扣支架A 型60根19700支撑模架4钢管40010mm根10横向支墩5贝雷“321”型贝雷片537横向支墩、纵向分配梁6方木6m0.1m0.1m根1600分配梁7竹胶板1220mm2440mm10mm片540模板8工字钢I10根530分配梁9钢板2000mm2000mm20mm块8用作支座、千斤顶组合块1

18、3本工法施工所需的设备见表 6.2-1 所示。表 6.2-1 施工机械一览表序号机械名称单位数量备注序号机械名称单位数量备注1挖掘机台1地基处理2压路机台13吊机台1材料吊装4二保焊电焊台4钢筋焊接5千斤顶台24顶升设备6泵站台4顶升设备7砼罐车台5砼运输8汽车泵台1砼浇筑7 质量控制7 质量控制7.1 质量标准7.1.1公路交通安全设施设计规范JTG-D81-20067.1.2公路桥涵施工技术规范JTG/T 3650-20207.1.3公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-20177.1.4建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术教程JGJ-231-20107.2 质量控制措施7.2.1

19、地基承载力应达到最低设计标准，并压实，局部弹簧处需进行换填处理，保证地基承载力需求。7.2.2 对盘扣支架的插销逐一敲紧，达到规范要求；斜杆搭设位置参照规范及方案检查，确保位置正确；立杆垂直度满足需求。7.2.3 模板表面应平整无变形，模板与模板间的间隙采填充止浆14条，以防漏浆。7.2.4 钢筋型号数量应满足设计要求，绑扎牢固，同排钢筋接头率应满足规范要求，焊接长度符合设计及规范要求，扎丝头向内弯曲，砼保护层厚度要符合设计要求。7.2.5 混凝土浇筑时严格检查模板、支架是否有变形，并及时加固或更换。7.2.6 混凝土浇筑过程中应保证连续性，避免产生冷缝，浇筑完成后覆盖土工布洒水养护。7.2.

20、7 张拉完成后，立即进行张拉力检测，如张拉力不足或超张需立即进行补拉或放张。7.2.9 落梁前，检查油管、油泵的完整状况及密封性，如有破损需立即修复；并检查程序能否正常运行。7.2.10 落梁时时刻检测各千斤顶的受力状况，保证各千斤顶力值与设计相同。梁体下落速度统一，整体同步下落，如有不同步下落需立即停止落梁并采取纠正措施。7.2.11 落梁时监测梁体偏位情况并检查限位架垂直度，偏位超限时立即停止落梁，进行位置纠正。8 安全措施8 安全措施8.0.1 对现场工作人员施工前进行三级安全教育培训，培训合格后方可上岗。设备进场应进行相应的报检，并提供相应的检测合格证。158.0.2 支架搭设特种作业

21、人员持证上岗，施工时严格按要求佩戴安全帽、安全带、防滑鞋。加强现场安全巡查和施工现场安全管理。8.0.3 临时用电系统必须严格按照“三相五线”和“三级配电二级保护”规定执行。8.0.4 材料吊装时，设置专人指挥，安全旋转半径内及下方严禁站人。8.0.5 箱梁翼板操作平台设置踢脚板并设置 2m 高防抛网，严禁高空抛物。8.0.6 预应力张拉过程中，设置安全作业区域，工作人员站于两侧。8.0.7 落梁施工时设置警戒线封闭桥梁，严禁任何人员进入。9 环保措施9 环保措施9.0.1 配备洒水设施，每天定时给施工道路洒水。在施工高峰期、施工道路、临时生活办公区和临近居民区等的道路，视道路扬尘情况，增加洒

22、水次数，避免扬尘对周围环境空气的污染。9.0.2所有建筑物周围及设施均设有排水沟或污、废水排放系统，污、废水通过排水管(沟)汇集进入污水处理池进行处理，达到环保标准后排放。9.0.3 保护好施工征地地界外的生态环境和自然地貌，在所利用的土地上采取相应的水土保持措施，避免土壤侵蚀，造成水土流失。10 资源节约10 资源节约与常规的现浇箱梁相比，高位现浇及 PLC 顶升落梁施工工法的应16用加快了施工进度，提高了高速公路的空间利用率，降低了对高速公路的影响，将封道的施工方式转变成边通车的施工方式，降低了对高速公路的影响。同时 PLC 系统的高精度提高了高位现浇精确就位的质量及安全性。11 效益分析

23、11 效益分析11.1 社会效益本工法为现浇箱梁的标高设计提供了借鉴思路，节约资源成本，成功地加快了现浇箱梁的施工速度，提高了工作效率，为后续工序的施工乃至整个项目的顺利按时完工提供了保障。2020 年 7 月 22 日，钱江通道及接线项目北接线段工程 PPP 项目部举办了跨既有大流量高速高位现浇及 PLC 顶升落梁施工记者会，期间重点对高位现浇及PLC 顶升落梁施工工艺进行了推广，受到参会各方高度评价，社会效益显著。图 11.1-1 高位现浇顶升落梁启动仪式图 11.1-2 现场记者会11.2 经济效益具体效益分析见表 11.2-1 所示17表 11.2-1 经济效益分析表分项单价数量时间顶

24、升落梁枢纽设计标高变更改道人工250 元124 个月12250430=36万元/机械220 元244 个月24210430=61万元/材料/205 万元/205 万元变更/1000 万元1200万元合计/302 万元10001405对比由计算结果可知方案顶升落梁及比枢纽设计标高抬高价格节约 698 万元；比改道节约 1103 万元。通过对比钱江通道PPP项目骑塘枢纽F匝道第三联顶升落梁方案与枢纽设计标高抬高方案，共可节约 698 万元；与改道方案相比较，共可节约 1103 万元。12 应用实例12 应用实例浙江省嘉兴市钱江通道及接线项目北接线段工程 PPP 项目，项目起于沪杭高速公路 K0+0

25、00，终于杭浦高速 K11+415，全长 11.415km,合同价为 11.9 亿元。高位现浇及 PLC 顶升落梁开工日期为 2020 年 4月 20 日，完工时间为 2020 年 8 月 20 日。骑塘枢纽 F 匝道 2 号桥第三联上部采用 332m 现浇箱梁且上跨沪杭高速，且设计采用现浇混凝土方案，又因在施工过程中必须保证沪杭高速的正常运行，梁底距离沪杭高速路面最低处约 6.18 米，高速交警及沪杭高速嘉兴管理处等部门要求，需保证 5.5m 净高，16.5m净宽，因门洞搭设跨径较大，需采用贝雷作为门洞纵向梁，从而导致18桥下施工空间受限，无法完成搭设满堂支架现浇工作。故采用“高位现浇 PLC 顶升落梁”技术，极大地加快了施工速度并保证了工程质量，产生了不可估量的经济效益，受到社会、业主、监理等方一致好评。本工艺的成功实施为超低行车净空下施工现浇箱梁提供了解决思路及借鉴，后续设计单位对跨线施工的桥梁高程设计更加灵活。