短線匹配法節(jié)段梁雙向測量監(jiān)控預制施工工法 - 圖文-

1、短線匹配法節(jié)段梁雙向測量監(jiān)控預制施工工法中交一公局第二工程有限公司李響胡風明蘭勝強胡古月王一霏1. 前言樂清灣1號橋合同段全長4305m,起訖樁號K228+265K232+570。其中K228+265K232+265為樂清灣1號橋,由東側非通航孔+通航孔+西側非通航孔組成,上部結構為預應力混凝土預制拼裝連續(xù)箱梁,標準聯(lián)長5跨一聯(lián)。K228+265K230+965為東側非通航孔,橋跨布臵為9×(5×60=2700m,共9聯(lián); K231+435K232+265為西側非通航孔,橋跨布臵為2×(5×60+(3×60+47=827m,共3聯(lián);K230+9

2、65 K231+435為通航孔,橋跨布臵為85+2×150+85,共一聯(lián)。 圖1-1 箱梁橫斷面圖 圖1-2 連續(xù)梁60m邊跨的節(jié)段劃分示意圖 圖1-3 連續(xù)梁60m中跨的節(jié)段劃分示意圖非通航孔箱梁采用等高度單箱單室斜腹板斷面形式,上下行分幅布臵,全橋共計2524榀。節(jié)段梁全部采用工廠集中預制,運至現(xiàn)場拼裝,采用T構對稱懸拼。節(jié)段拼裝橋梁施工是將梁體劃分為節(jié)段,在工廠或工場預制后進行組拼,并施加預應力使之成為整體結構物的一種橋梁施工方法。這種施工方法在技術上較為合理,產(chǎn)品質量可控,可實現(xiàn)大跨度橋梁工廠化預制。預制節(jié)段梁的澆筑方法主要有短線法及長線法兩種。長線法需要整孔的節(jié)段梁同時澆筑

3、,需要的空間比較大。而短線法利用已經(jīng)澆筑好的節(jié)段梁作為相鄰準備澆筑梁段的匹配模板,大大減少預制場的空間要求。短線匹配法節(jié)段預制拼裝橋梁技術具備預制用地少、施工速度快、控制精度高等特點,實現(xiàn)工廠化作業(yè)后, 成型模具和生產(chǎn)設備可重復使用, 耗材少, 節(jié)約資源和費用, 而預制節(jié)段在工廠內生產(chǎn), 可減少外界環(huán)境影響, 提高了混凝土質量, 增加橋梁結構使用壽命。同時, 預制構件現(xiàn)場裝配可避免或減輕施工對周邊環(huán)境的影響,有利于環(huán)境保護和節(jié)約資源, 經(jīng)濟、社會效益顯著。樂清灣1號橋上部構造設計采用節(jié)段預制橋梁、海上拼裝施工,共計2524榀節(jié)段梁,在預制施工時根據(jù)設計、施工和工期要求采用短線法施工。短線法箱梁

4、節(jié)段預制是橋梁建設的新技術,它是通過已澆梁段來控制待澆梁段,通過調節(jié)匹配梁水平偏轉及高差來控制待澆段結構尺寸,從而達到控制全橋線型精確的目的。為確保工程施工質量,確保本工程預制箱梁施工順利完成和控制精度,在本項目工程中,每一個測量環(huán)節(jié)都要通過業(yè)主、監(jiān)理、顧問等嚴格把關。前期通過多次現(xiàn)場測量和理論數(shù)據(jù)分析、對比,最終根據(jù)本工程實際情況確定使用“六點法”主控,“四點間距”尺量復核,運用雙控進行節(jié)段梁預制測量和監(jiān)控,并改進了常用“六點法”,克服了傳統(tǒng)節(jié)段梁預制測量與監(jiān)控的不足,在匹配功效、預制精度和監(jiān)控效果等方面取得了較大的成效,在此施工過程中取得了一定經(jīng)驗并形成此工法。2. 工法特點2-1 短線匹

5、配法節(jié)段梁預制,具備節(jié)能、環(huán)保、高效、耐久特點,可真正實現(xiàn)工程設計標準化、梁段預制工廠化、現(xiàn)場施工裝配化。2.2 將橋梁空間線形轉化為地面控制,測量控制簡易、準確,節(jié)段梁預制精度好。2.3 明確了測量監(jiān)控系統(tǒng)精度等級,增加了節(jié)段梁成品驗收標準項:控制點坐標偏差、高程偏差。2.4創(chuàng)新“四點尺量法”,用以對傳統(tǒng)“六點全站儀法”的復核,通過“雙向”監(jiān)控,減少了人為等因素對測量誤差的累積,根本上保證了測量精度的有效控制,從而實現(xiàn)節(jié)段梁線型的精確預控。2.5明確了配套測量系統(tǒng)的相關測量構件、測量放樣精度控制要求、匹配工藝中對模板調整的精度控制要求。2.6 綜合短線法預制梁段的施工特點,結合梁段情況,對梁

6、段實現(xiàn)批量工廠化預制,產(chǎn)品質量可靠,工效高。預制后可獲得足夠的養(yǎng)生時間和材齡,在拼裝完成后混凝土的收縮徐變小,對測量數(shù)據(jù)影響小。2.7 通過對測量、數(shù)據(jù)分析、匹配等各個環(huán)節(jié)的精雕細琢,最大程度上減小了數(shù)據(jù)誤差對線型控制的影響,并建立起整個新型測量監(jiān)控系統(tǒng),大大提高了成品節(jié)段梁的預制精度,根本上保證了橋梁線型。3. 適用范圍施工工期緊、梁段數(shù)量多、精度要求高,有縱向和橫向曲線、彎橋上行車道有超高過渡段、大規(guī)模連續(xù)梁、連續(xù)剛構等類型橋梁節(jié)段梁預制施工。4. 工藝原理4.1 短線匹配法節(jié)段梁預制原理根據(jù)箱梁的結構型式及成橋的線形特點,在預制廠設臵多個專用短線法預制臺座,各臺座同時作業(yè),所有梁段都在預

7、制臺座上進行澆筑,澆筑時,待澆梁段一端設固定端模,另一端則為已澆好的前一梁段端面(除每個“T”的第一塊梁段外,該梁段一端為固定端模,另一端為移動端模,以形成匹配接縫來確保相鄰塊體拼接精度,當后一梁段澆筑完成并初步養(yǎng)生、拆模后,前一節(jié)段即運走存放,而把新澆梁段轉移到其位臵上作為匹配梁段,循環(huán)預制完成各跨箱梁節(jié)段。4.2 六點法節(jié)段預制線形控制原理一般情況下,梁體的設計線形(即梁體的實際空間位臵為整體坐標系,而在節(jié)段預制時,匹配節(jié)段的方位是相對于待澆節(jié)段的相對坐標,屬于待澆節(jié)段的局部坐標系。為了得到匹配節(jié)段的正確相對位臵,需將匹配節(jié)段上兩個中線標和四個水準釘?shù)淖陨砭植孔鴺宿D換成待澆節(jié)段的局部坐標。

8、匹配節(jié)段位臵的確定其實就是從一個局部坐標系到另一個局部坐標系的坐標轉換過程,這就是短線法節(jié)段預制線形控制的原理。4.2-1 六點法坐標系統(tǒng)的建立短線匹配法預制的主要作用就是通過控制各預制節(jié)段匹配的空間位臵,從而達到節(jié)段拼裝后梁體的線型滿足設計線型的要求。為此需建立兩個參考數(shù)據(jù)系統(tǒng)作為預制單元定位的運算:1、總體參考系統(tǒng)總體參考系統(tǒng)把整個橋梁的外形變化確定,每一段橋跨內每一節(jié)段縫都有確定的三維坐標數(shù)據(jù),稱之為橋梁總體坐標系統(tǒng)。2、預制單元參考系統(tǒng)預制單元參考系統(tǒng)描述每一節(jié)段從“澆筑節(jié)段”到“匹配節(jié)段”的三維數(shù)據(jù)變化,稱之為預制局部坐標系統(tǒng),是以固定端模上部的中心為坐標原點的參考系統(tǒng)(圖4.2-1

9、-1。 圖4.2-1-1 預制單元參考系統(tǒng)在每個節(jié)段的前、后兩端分別設臵3個線形測試點,即每個測試斷面應設臵路中線及左右3個測點。形成3條控制線,即連接位于節(jié)段頂面中心線上BH 、FH 的線確定節(jié)段平面線形,稱為水平控制線。連接位于腹板頂部BL 、FL 和BR 、FR 的兩條線確定節(jié)段立面線形和接縫橫坡,稱為高程控制線。詳見圖水平控制預埋件高程控制預埋件澆筑段匹配段固定水準點測量塔目標塔BR FR FH BH FL BL X YZ O 固定端模梁段預制過程中產(chǎn)生的誤差可以分為兩種:梁長誤差和偏角誤差。(1 梁長誤差。梁段在預制過程中,由于多種因素影響,會使梁段的實際軸線長度與理論軸線長度不一致

10、。(2 角度誤差。梁段實際澆筑后匹配梁段的位臵發(fā)生改變,造成了現(xiàn)澆梁段與匹配梁段之間的夾角發(fā)生改變,導致了角度誤差的產(chǎn)生。在預制過程中平面、立面都會產(chǎn)生角度誤差。 4.3短線預制“四點間距”控制原理 圖4.3-1 短線預制“四點間距”控制系統(tǒng)平面示意圖1至4號點為現(xiàn)澆梁段終凝前布臵的定位點,5至8號點為匹配段在其現(xiàn)澆階段布臵的定位點。其中定位點1、2用螺栓固定在端模上,定位點3、4分別用螺栓與匹配段上的定位點相接。由架設在穩(wěn)定平臺上的精密水準儀測得1至8號點的高程(其中固定端模中點作為高程水準點;由鋼卷尺測得1至8號點的兩兩間距(鋼卷尺的測量值需進行溫度改正,垂曲改正,尺長改正。通過間距計算得

11、出1至8號點的平面相對位臵關系,并計算L12的中點O1,L34的中點O2。由測得的坐標,分別構成:1、4所在的左側高程控制線;2、3所在的右側高程控制線;O1、O2所在的中軸偏位控制線,以3條控制線的空間位臵確定橋梁的線形與姿態(tài)。5. 施工工藝流程及操作要點5.1 短線匹配法節(jié)段梁預制 整個鋼模板系統(tǒng)委托專業(yè)廠家制造。模板系統(tǒng)包括底模、側模、固定端模和內模。模板的安裝順序為:底模安裝、側模安裝、(吊入鋼筋骨架、內模安裝。 1、端模(1固定端模 (2匹配梁段的定位:現(xiàn)場施工技術人員根據(jù)測量人員提供的數(shù)據(jù),對匹配梁段實行初步定位。底模臺車縱向長距離移動通過5t卷揚機牽引,細步移動則通過10t手拉葫

12、蘆進行移動。橫向則通過底模臺車上的橫向千斤頂進行調整。測量人員觀測匹配梁段,指揮人員對操作底模臺車上的油壓千斤頂和及掛設的10t手拉葫蘆進行縱、橫向及水平標高精確定位。定位后旋下底模上的四個螺旋撐腳,并使其受力,卸落底模臺車千斤頂,完成受力支點的轉換。測量對匹配梁段再次測量,并輸入數(shù)據(jù)至監(jiān)控程序,精度達到要求并通過誤差校核則合攏側模,如達不到要求,則頂升千斤頂重新定位。 4、內模 ,在鋼筋骨架吊放入模后,以兩5、脫模劑選擇液壓油作為箱梁預制脫模劑。涂刷時,現(xiàn)在模板表面涂刷一層液壓油,再將表面多余的液壓油用新土工布擦拭均勻,要求模板清潔干凈且涂刷均勻。對安裝好鋼筋的模板,要經(jīng)常性進行清潔,確保模

13、板表面干凈、無垃圾。 6、隔離劑 7、模板安裝驗收模板進場需進行驗收。在節(jié)段梁開始生產(chǎn)后,模板要進行質檢驗收,驗收合格后,方可進行下道工序施工。本工序的主要工作內容有:鋼筋骨架綁扎、預應力管道的安裝及定位、預埋件的安裝及定位、混凝土墊塊的布臵、鋼筋骨架吊點的設臵。1、鋼筋半成品下料 2、鋼筋骨架綁扎鋼筋綁扎在鋼筋胎架上進行。鋼筋綁扎全部采用滿扎,鋼筋骨架在綁扎臺座上綁扎。箱梁節(jié)段鋼筋綁扎的順序為:底板鋼筋綁扎腹板及橫隔板鋼筋綁扎(預埋頂板(含翼板鋼筋綁扎。 3、預埋管件的安裝、定位在鋼筋綁扎的同時,進行所有預埋管件的埋設。主要包括:體內預應力波紋管(錨墊板的埋設、預制節(jié)段臨時吊點預埋件、預制節(jié)

14、段臨時預應力預埋件、體外預應力束在轉向塊和墩頂塊的預埋鋼管、體外預應力束限位裝臵預埋件、中跨合攏段勁性骨架預埋件、邊跨濕接縫臨時定位裝臵預埋件、墩頂梁段(0#段臨時固結預埋件、通風孔、泄水孔、其它附屬設施預埋件。(1預埋管(如波紋管等進場時,核對其類別、型號、規(guī)格及數(shù)量,并對其外觀、尺寸、集中荷載下的徑向剛度、荷載作用后的抗?jié)B漏及抗彎曲滲漏等進行檢驗。安裝時,要準確定位,管道要平順,按設計給定的曲線要素安設采用“#”字型鋼筋定位,定位筋在直線段按0.8m的間距設臵,曲線段按0.5m 的間距設臵。錨墊板要與管道中心線垂直。墊板與波紋管接頭處用膠帶嚴密包纏防止混凝土澆注時漏漿堵塞管道。當預埋管(特

15、別是預應力管道位臵與鋼筋位臵發(fā)生沖突時,可以適當移動普通鋼筋。 (4臨時吊點,在每個吊孔底預埋一塊鍍鋅45*45*2cm鋼板,采用已加工好的鋼管預埋,待混凝土終 4、保護層墊塊的布臵 綁扎成型的鋼筋骨架經(jīng)驗收合格后即可吊裝,吊裝由10t龍門吊完成。為防止變形,鋼筋骨架吊裝時,采用專用吊具多點(20個吊點起吊,每個吊點處設臵一個花籃螺絲,可以調節(jié)松緊。鋼筋骨架上的吊耳用20的圓鋼彎制而成,吊耳與鋼筋骨架的主筋焊接,焊縫長度不小于16cm,并對吊耳四周60cm范圍內的主筋交叉點進行點焊。吊裝時,保護好各種預埋管件不受損傷。 砼澆筑程序:填寫混凝土澆筑申請單,報監(jiān)理簽字通知試驗室開盤試驗室填寫混凝土

16、澆筑通知單給拌合站拌合監(jiān)理見證現(xiàn)場檢測混凝土性能,合格砼料入模?；炷翝仓樞驗?先澆筑底板倒角處,再用溜槽及竄桶澆筑底板,而后澆筑腹板,最后澆筑頂板。底齒板錨墊板后方因鋼筋密,振搗困難,在該處模板上開布料和振搗孔,振搗完成后用匹配的鋼板封堵,為確保該部位混凝土密實,用50振搗棒振搗后用30振搗棒復振一遍。腹板靠內模側因氣泡排出困難也需用30棒復振一遍,振搗時嚴禁振動棒直接碰撞模板、波紋管、預埋管件等。需特別注意加強錨墊板位臵混凝土的振搗,確保該位臵混凝土密實。 混凝土強度達到60%后,可以拆模。拆除前試壓同步養(yǎng)生試塊。 待混凝土強度達到40MPa進行梁段移存。5.2 六點法預制測量控制5.2

17、-1 六點法測量控制流程六點法預制測量控制流程圖見圖5.2-1-1。 圖5.2-1-1 六點法節(jié)段梁預制全過程流程圖放樣前,調整固定端模,使其與(測量塔目標塔兩點所構成的直線垂直。以固定端模中點為局部坐標原點I1,測量塔目標塔所在直線為X 軸,按右手螺旋定則,相應構建Y 軸,Z 軸。見圖 澆筑過程中,匹配段其梁體自身發(fā)生的變形忽略不計。5.3 四點尺量法預制測量控制 澆筑前,放臵定位點1、2、3、4。其中定位點1、2是以固定端模為參考系,在現(xiàn)澆段上表面位臵投影放臵(由精密構件確保1、2號點相對固定端模的位臵始終不發(fā)生變化。匹配段放樣:放樣前,由程序計算出定位點間水平距L15、L26、L16、L

18、25以及定位點5、6、7、8相對固定端模的高差。由兩條鋼卷尺同時放出L15、L25,由此確定5號定位點的水平位臵;同時放出L16、L26以此確定6號定位點的水平位臵。由圖示可知,L15、L26控制了現(xiàn)澆段的梁長,L16、L25控制了現(xiàn)澆段與匹配段水平面的夾角,至此完成了匹配段水平位臵的定位。最后,由精密水準儀放出定位 節(jié)段梁預制時,匹配梁段均采用“六點坐標”控制系統(tǒng)進行放樣(即用全站儀進行定位點坐標放樣。節(jié)段梁澆筑完成后,由“六點坐標”控制系統(tǒng),“四點間距”控制系統(tǒng),分別進行回測數(shù)據(jù)采集。將各自的回測數(shù)據(jù)分別帶入代入節(jié)段預制線形控制軟件,進行下一階段的理論計算,確定后續(xù)澆筑梁段的調整值來修正已

19、澆筑梁段的誤差。6. 材料與設備6.1 主要材料鋼筋、水泥、外加劑等均為常規(guī)材料,無需特別說明。采用節(jié)段梁新型測量預埋構件,此構件設計合理,從加工到安裝均簡便快捷,既可同時運用四點尺量法、全站儀六點法又提高了測量精度,更易于控制成橋線形。見圖6.1-1圖6.1-4。 圖6.1-1 全站儀六點法放樣 圖6.1-2 尺量法采集數(shù)據(jù) 圖6.1-3 澆筑在匹配梁內的構件圖 圖6.1-4 待澆段構件安裝效果6.2 主要機具設備采用的主要機具設備見表6.2。表6.2 單條生產(chǎn)線主要機具設備表 6.3 測量儀器設備測量儀器設備見表6.3。表6.3 測量儀器設備表 7. 質量控制7.1 短線法施工測量注意事項

20、1、不妨礙節(jié)段生產(chǎn)運作;2、不受任何引起或影響節(jié)段之間的幾何關系的沖擊。而固定水準點也必須相互連接,并分布于預制廠的四周以便定期檢查水準點的固定性。此外,在地面上也需附加由鍍鋅螺栓所組成的起標點。如果觀測到測量塔或目標塔有任何偏移,應及時糾正。每次測量都必須通過固定水準點校核沉降,當沉降穩(wěn)定或已經(jīng)小于測試誤差時方可不測試,但需要至少每個預制節(jié)段澆筑前后各校核一次。7.2 短線法匹配精度控制標準根據(jù)樂清灣大橋施工監(jiān)控實施細則專家會專家意見,結合公路橋涵施工技術規(guī)范JTG/T F502011和預應力混凝土橋梁預制節(jié)段逐跨拼裝施工技術規(guī)程CJJ/T 1112006等規(guī)范,對預制階段的預制臺座、模板安

21、裝和節(jié)段預制施工提出以下精度要求,由施工單位自檢和監(jiān)理復檢,以確保預制質量。用于軸線偏位的測點BH、FH,位臵設臵精度要求控制在1cm以內,以防止測試誤差過大導致發(fā)生不可控的軸線偏位。固定端模在固定端模的安裝時,固定端模模面須保持豎向垂直并與預制單元中線成90°,端模上緣須保持水平。端模標高應以靠近腹板處的兩測量點進行。標高誤差和與中線誤差必須控制在2mm之內。底模底模須水平安臵并與固定端模下緣良好閉合。底模沿中心線的立面必須在水平與固定端模模面成90°,底模模面與固定端模的閉合接觸處應保持90°。外側模要檢查它和固定端模,匹配梁段及底模的閉合的空隙不超過2mm。

22、模板安裝完畢后,應按以下的標準進行驗收,達到標準后方可開始箱梁的預制。見表7.2-1。表7.2-1 節(jié)段預制模板安裝允許誤差范圍 注:H為節(jié)段高度。模板拆除后應及時對節(jié)段進行檢查驗收,測量其外形尺寸,并標出梁高及縱橫軸線。節(jié)段預制混凝土施工質量應符合表7.2-2的規(guī)定。表7.2-2 節(jié)段預制施工允許誤差范圍 控制網(wǎng)(平面、高程的布設嚴格按精密工程測量要求施測,精度滿足+0.3mm要求。在制梁臺座上應對3個高程點的進行觀測,竣工測量精度應達到+0.3mm。節(jié)段梁移出預制臺座后,作為匹配梁進行調整時,其觀測精度應達到+0.5mm。見表7.2-3,表7.2-4。表7.2-3 現(xiàn)場測量與放樣精度 表7

23、.2-4 現(xiàn)場模板系統(tǒng)調整精度 對于定位點預埋件,其埋臵精度(即其實際坐標與理論坐標的差值1cm以內;對于基準點監(jiān)測根據(jù)短線法原理,澆筑場地的整體沉降對梁段的預制無明顯影響。但在澆筑過程中需測量場地不均勻沉降,以便對測量數(shù)據(jù)進行校核。7.2 質量保證措施數(shù)據(jù)采集是通過各類業(yè)務軟件進行數(shù)據(jù)錄入、使用各種工具軟件進行數(shù)據(jù)導入的數(shù)據(jù)收集、整理的行為。數(shù)據(jù)采集制度的原則是:“誰登記、誰錄入,誰檢查、誰錄入,誰處罰”。數(shù)據(jù)采集制度的規(guī)定如下:1、現(xiàn)場測量人員應及時了解大橋的施工工況,當施工工況發(fā)生改變后在溫度相對穩(wěn)定后對變形、標高、溫度及時進行測量。現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)記錄不得涂改且保留存檔,保證數(shù)據(jù)采集的真實

24、有效。2、測試時間應嚴格按照測量方案中確定的時間執(zhí)行。所有觀測記錄必須注明工況(施工狀態(tài)、日期、時間、天氣、氣溫、和其它突變因素。殊工種必須持安全考核證上崗，嚴禁無證操作、違章作業(yè)。 8.5 施工區(qū)設立警示牌和圍欄，非工作人員嚴禁進入，防止受到物體打擊、高空墜物等傷害。 8.6 規(guī)范便道管理，對形式車輛嚴格限速，避免交通傷害。 8.7 規(guī)范高空作業(yè)，設臵高空操作平臺，配臵安全繩，確保工人高空作業(yè)安全。 8.8 重點控制起重吊裝作業(yè)，嚴格執(zhí)行“十不吊” ，配備專職安全員負責其中作業(yè)。 8.9 應經(jīng)常檢查和維修相關機械設備，并建立安全員負責制，對設備、電路等進行全面的檢查，確 保機械設備的正常使用工況。 9. 環(huán)保措施 9.1 成立對應的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保 護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、廢水、泥漿等的控制與治理。 9.2 各種機械設備的廢棄物及使用剩余混凝土、廢材料等，按相規(guī)范及要求集