上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法适用范围

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》适用现浇施工难度大、高空作业安全防护要求高，且具备一定吊装能力的桥梁盖梁施工。

上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法工艺原理

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的工艺原理叙述如下：

上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工，就是墩柱施工时，在墩柱顶预埋与盖梁连接的预埋件。在预制场将盖梁按照设计的规格尺寸并预留与墩柱连接的预留孔进行预制，待预制完成的盖梁混凝土强度达到设计强度的100%后，采用2009年前已有的缆索吊装设备将盖梁吊装就位，测量并调整高程和轴线偏位，满足要求后将预留孔中的预埋钢筋与墩柱顶预埋件进行焊接连接，然后在预留孔中浇筑高于盖梁混凝土强度等级的微膨胀混凝土并振捣密实，完成盖梁施工。

上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法施工工艺

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

盖梁预制安装工艺流程见图1。

• 操作要点

一、盖梁预制

1.场地准备及底模制作

1）预制场地平整硬化，排水通畅，配备施工电源、水源，同时保证原材料及制成品的运输方便。根据盖梁的重量计算预制基座的承载力，预防不均匀沉降和雨后沉陷，必要时可作级配砾土或碎石垫层提高地基承载力。

2）底模采用钢模板，底模可比设计盖梁每侧宽20-40厘米，以便不同规格的盖梁使用同一套底模，同时沿盖梁长度方向在底模表面每1米焊接挡块一个，用以加固侧模板。底模的制作质量直接影响到盖梁的外观及尺寸，因此要求表面必须平整、光滑，侧模安装几何尺寸控制在允许误差范围内。

2.侧模制作安装

1）侧模制作

模板必须有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承载混凝土的侧压力即施工荷载。侧模板一般选用5毫米厚钢模板做面板，用扁钢或角钢做加劲肋。

2）侧模安装

为避免模板接缝漏浆并保证尺寸准确，模板之间的连接采用螺栓连接，底模侧边粘2毫米厚的泡沫双面胶，将模板与底模侧边紧贴防止漏浆，再通过焊接的挡块及设置拉杆固定紧密，模板上部放置与底模同宽的钢筋或木条做顶杆，确定上口宽度，然后用对拉螺栓将侧模拉紧，端模用螺栓固定于侧模上，锚垫板灌浆口应朝上放置并用螺栓固定于端模上。检查调整顺直度和垂直度等尺寸后，拧紧拉筋，加固支撑。

3.钢筋加工

1）在底模上用墨斗弹出底面各普通钢筋位置的墨线，然后直接涂刷好脱模隔离剂（如黄油等），开始绑扎钢筋及骨架成型。

2）钢筋绑扎首先绑扎焊接盖梁主筋，绑扎完成后设置保护层垫块，采用混凝土垫块，间距1米左右，并按梅花形布置，然后绑扎箍筋和预留孔连接钢筋。

4.预留孔设置

在浇筑盖梁混凝土之前，按照设计图要求，进行预留孔模板的安装和预留孔中预埋件的焊接。预留孔模板加固牢靠，在混凝土浇筑时不能发生变形且便于拆卸。预留孔的尺寸满足两个要求，一是在盖梁就位时要有一定的移动余地，便于轴线调整；二是盖梁在墩柱顶接触面积的大小满足其本身重量的要求。

5.混凝土浇筑

1）混凝土浇筑前检査钢筋规格、数量是否与设计相符，绑扎是否牢靠，垫块数量、位置是否正确，模板尺寸、强度、刚度、稳定性及接缝是否严密，模板内杂物、积水和钢筋上的污垢是否清理干净。

2）水灰比是影响混凝土强度的重要因素，准确测定砂、石含水量，严格按照配合比进行施工。为确保盖梁的使用寿命，水必须经化验达到饮用水标准方可使用，不要轻易使用地下水。

3）混凝土浇筑分层进行，控制好分层厚度。振捣时两侧对称振捣，以防止钢筋骨架左右移位，振捣过程中50型振动棒与模板间距保持5-10厘米，不得直接或间接地通过钢筋施加振动。振捣上层混凝土时，振动棒插入下层混凝土内5-10厘米，需快插慢拔减少混凝土中出现的气泡。施工时，每一块盖梁做不少于3组混凝土试件，并与盖梁同种条件下养护。

6.养护、拆模

盖梁的养护采用铺设养护布覆盖进行洒水养护，使盖梁顶面及侧面始终保持湿润状态。由于盖梁为实心构造，体积较大并且构造配筋较少，如果昼夜温差较大热胀冷缩有可能引起表面开裂，因此露天作业时通过搭遮阳篷等措施减少混凝土昼夜温差。外模板拆模时混凝土强度需达到2.5兆帕，以拆模不粘模板，混凝土不缺棱掉角为宜。

二、盖梁吊装受力分析

1.地锚、塔架系统受力分析

按照对吊装系统受力最不利考虑，最大吊重为70吨（盖梁），拱肋吊装时最大吊装重量90吨，此时地锚系统、塔架系统的受力及安全性均能满足要求，故只对主吊起重索进行受力分析。

2.主吊系统主索、起重索、牵引索受力分析

主吊起重索受力分析

主吊起重牵引选用ф22钢丝绳（6x37-155型），单卷扬机布置，走8绳，起重采用40千瓦5吨中速（40米/分钟）卷扬机，如图3所示。

起重绳线绕过卷扬机上的张力及应力受力分析：

起重卷扬机收紧拉力按下式计算:

式中P——吊重；

α——滑轮组系数；

μ——考虑拱肋两点起吊的不均匀受力和起吊的冲击影响。

起重索接触应力按下式计算：

式中

3.千斤绳受力分析

千斤绳选用ф43.5钢丝绳（6x37 1），两点起吊，走2绳。

钢丝绳内力根据下式受力分析：

式中Q——构件重力；

n——钢丝绳根数；

α——吊索与水平面夹角；

S_b——钢丝绳破断拉力；

K——安全系数，取K=6。

三、盖梁吊装（图4）

1.盖梁吊装前对吊装设备进行全面检查，并对吊装施工按规范要求进行详细计算，确保吊装施工满足要求。

2.盖梁吊装就位前，对墩柱顶混凝土进行凿毛并清理干净表面浮浆，用水湿润后敷设厚度为1厘米左右的高强度砂浆，以便与预留孔新浇筑的混凝土更好的连接。

3.施工时盖梁钢筋与预埋件干扰处，先作截断处理，待安装就位后再焊接，与斜筋干扰时处，调整斜筋横向位置。

4.盖梁起吊时采用捆绑方式，对于钢丝绳与盖梁接触处进行必要的防护处理，防止钢丝绳损坏盖梁棱角。

5.预埋槽钢插入盖梁预留孔实施就位过程中，人工采用撬杠等工具调整盖梁纵、横轴线，符合要求后缓慢放松起吊索，将起吊索承担的重量逐步由墩柱承担，完成盖梁就位。

6.盖梁就位后，焊接连接预留千中钢筋和钢筋与柱顶预理槽钢，填寒预留孔与柱顶间的空隙。

7.在盖梁预留孔中浇筑高于盖梁混凝土强度等级的微膨胀混凝土并振捣密实，完成盖梁施工，进入下道工序。

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的主要材料及机具仪器明细如下：

• 主要材料名称、规格及主要技术指标（表1）

• 主要机具、仪器、仪表等名称、型号、性能及数量（表2）

参考资料：

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的工法特点是：

1.就地利用2009年前已有的缆索吊装设备，施工成本低。

2.无需搭设高空脚手架，减少了高空作业及劳动强度。

3.施工工艺简单，操作简便安全，施工速度快。

4.采用预制吊装方法施工盖梁，减少了混凝土浆液对立柱、拱圈和河流的污染，有利于环境保护。

常规的盖梁施工，通常采用抱箍法现浇。桥墩较低时也可采用满堂脚手架法现浇施工。而在国道213线祁家黄河大桥15片盖梁施工时，由于立柱较高且设有人行爬梯，施工难度极大，受现场施工条件限制，如采用现浇施工方案，则存在高空作业量大、安全隐患多，对拱肋、立柱和水库水体造成一定的污染等问题。

国道213线祁家黄河大桥，为净跨180米无皎推力式拱，全长248.06米，拱上结构为梁柱式，立柱采用C50微膨胀钢管混凝土，盖梁与立柱顶直接连接，盖梁顶距水面平均距离60米，为保证施工安全，降低施工难度，节约工程费用，积极开展“QC”技术攻关活动，在施工中通过对盖梁的连接形式及受力分析，确定了将盖梁进行预制吊装的施工方案，将15片盖梁全部在岸上预制，利用2009年前已有的缆索吊装设备进行吊装，加快了施工进度，减少了高空湿作业，符合“四节一环保”的绿色施工标准。通过对施工过程的总结和完善，形成《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》。

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的质量控制要求如下：

• 质量控制标准及规范

《公路工程技术标准》JTGB 01-2003；

《公路桥涵施工技术规范》JTG 041-2000；

《公路工程岩石试验规程》JTGE 41-2005；

《公路工程质量检验评定标准》JTGF 80/1-2004；

《公路工程集料试验规程》JTGE 42-2005；

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204。

• 钢筋的质量控制

所有钢筋进场必须有出厂合格证，并进行外观检查；钢筋以同批号不超过60吨为一个检验批，经检验合格后方可使用，其机械性能分别按《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB 13013、《热轧光圆钢筋》GB 1499和《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224执行。进场时按规定进行外观检査、硬度检验，经检验合格后方可使用。

• 混凝土质量控制

混凝土运到现场后，必须进行坍落度试验，符合要求后方可浇筑，混凝土严格按程序分层、连续浇筑，一次完成；振捣时按操作规程进行，确保振捣均匀、密实，不漏振也不过振；混凝土初凝后用养护布覆盖，终凝后再洒水养护，洒水频率以混凝土表面经常处于湿润状态为准，连续养护7天。

• 盖梁安装质量控制

盖梁就位时，要严格控制好纵、横向的轴线偏位和盖梁顶面高程，具体项目见表3。

参考资料：

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的效益分析是：

截至2009年，利用已有缆索设备进行吊装，节约了施工辅助材料，减少高空作业及劳动强度，降低了施工成本。上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工，就地利用已有缆索吊装系统，减少了空中施工作业量，有效降低了施工过程中的安全风险，盖梁预制吊装施工缩短工期20天，节约成本10万元。施工中严格按相关规程、规范操作施工，工序衔接有序，施工过程未发生安全责任事故。同时降低了管理费、人工费、机械费等成本，经济效益显著。

采用该工法施工，防止了因现浇混凝土而造成的对河流的污染，节约了社会资源，利于环保，环境效益和社会效益显著。

积累了在高墩位盖梁预制吊装方面的施工经验。

注：施工费用以2009-2010年施工材料价格计算

采用《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.现场设置盖梁安装场地警界线，非施工人员严禁入内。高空作业悬挂安全警示标志牌。

2.每片盖梁安装结束，即时清理现场、机具，准备下一个工作循环。

3.高空作业人员应佩戴安全帽和安全绳，不得向下乱抛东西以免伤人。缆索吊装人员必须持证上岗，配戴安全帽、安全带及安全绳，并安排专人负责施工安全。

4.对进场工人在开工前进行安全教育，严把各工种工人进场关，严禁带病和素质低下的工人进场。

5.在整个施工过程中，施工区内设立施工警示牌，白天挂警示旗，晚间挂警示灯。施工人员和机械应注意安全，严禁违章指挥，违规操作。

6.缆索吊装设备必须由相关单位进行鉴定并出具其证书，操作人员必须熟悉和熟练操作起重设备作业，每次吊装前详细检査各紧固件连接是否可靠，开机前进行空载，试运转无异常才可正式工作。专职安全员必须在场，负责安全协调。

7.加强机械设备管理，确保安全。对机械设备的使用和维修人员进行岗位培训，熟悉机械设备性能，掌握机械设备的作用和维护性能，杜绝重大机损、机械伤人事故的发生。

8.定期检查各种吊索、吊具，发现问题立即报告并处理。吊装时注意吊索、吊具的布置、使用要安全可靠。

9.现场所使用的各种机具设备、电器设备要有专人管理、专人操作；现场吊运施工时，设专人指挥，所有操作人员必须接受指挥人员的指挥。严禁违章指挥、违章施工。

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》的应用实例如下：

1.工程名称：祁家黄河大桥。

2.工程地点：甘肃省临夏回族自治州永靖县刘家峡库区祁家渡口上游1千米处。

3.开、竣工日期：2006年8月开工，2009年9月19日交工通车。

4.工程造价：3293万元。

5.工程概况：桥梁结构为主跨180米的上承式钢管混凝土无饺拱桥，净矢跨比采用1/5，拱圈采用截面高度相等的悬链线，拱轴系数m=1.543，起拱线标高1741.826米。跨径组合为：20米简支梁 净跨180米拱 20米简支梁，全长248.06米。技术标准：公路等级二级，双车道，桥面宽12米，两侧设防撞墙，设计荷载：公路-I级。

该桥拱圈截面由哑铃形桁式双肋组成；拱脚段将腹杆改成缀板，内填充C50微膨胀混凝土形成实腹段。每肋由4根直径ф700，壁厚12毫米的16Mnq钢组成，内灌C50微膨胀混凝土作为弦杆；上弦和下弦横向两根钢管之间用缀板连接，内灌C50微膨胀混凝土。拱上结构采用梁柱式；桥面板为13米预应力混凝土空心板；拱脚处跨度16米，两侧各设一孔20米预应力混凝土空心板梁与路基相接；普通重力式拱座；U形桥台，明挖扩大基础。

6.施工过程简介

在盖梁预制前，通过对各立柱顶面高程的反复测量，根据立柱顶高程误差确定盖梁预制高度。预制时，严格控制盖梁的结构尺寸，特别要精确控制预留孔的位置和尺寸，以便吊装时能准确就位。盖梁吊装前必须对吊装设备进行全面检查，并对吊装施工按规范要求进行受力分析计算，确保吊装施工满足要求。

盖梁吊装时，就地利用2009年前已有的缆索吊装设备，从两岸相向进行对称吊装。吊装就位后，测量调整纵、横向轴线偏位，符合要求时将盖梁钢筋与预埋件进行焊接连接，然后在预留孔中浇筑高于盖梁混凝土强度等级的微膨胀混凝土并振捣密实，完成盖梁吊装。吊装就位后，完成盖梁预制吊装施工。

7.应用效果

该工法充分利用2009年前已有的缆索系统，完成了盖梁吊装，施工期间未发生一起安全事故；防止了现浇混凝土因高空作业而造成对拱肋、立柱和水库水体的污染，利于环保。缩短工期20天，节约成本10万元。

《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》在施工过程中，按照国家和地方的相关法律法规和行业要求，采取措施控制施工现场的粉尘、废水、废气、固体废弃物等对环境的污染和危害，同时要防止混凝土浆液直接排入黄河对水源造成污染，保护和改善施工环境，保证施工人员身体健康，消除外部干扰，保证施工顺利进行。

• 管理措施

1.环境保护管理机构

建立环境保护管理机构，定期进行环保检查，明确施工人员各自的环保责任，建立健全环境保护奖惩制度，把环境保护同经济利益挂钩。

2.环境保护教育

将环境保护管理方针、管理体系的有关要求、环境知识通过各种形式传达到每一个施工人员，增强环保意识。

• 技术措施

1.在运输和储存施工材料时，采取覆盖、仓储等措施，防止材料漏失，生活、生产垃圾集中堆放、处理。

2.施工中产生的污水和废水，集中处理，不能随意排放。

3.施工期间修建足够断面的临时排水设施，不形成淤积和冲刷。做到工完、料尽、场地清。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《上承式钢管混凝土拱桥盖梁预制吊装施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

本申请涉及一种盖梁分节预制拼装湿接缝施工结构及其施工方法，包括底部封堵结构、侧面封堵结构以及缝隙内加固结构；所述底部封堵结构预安装在预制拼装盖梁下端的墩柱之间，所述底部封堵结构用于对两个预制拼装盖梁之间的缝隙底部进行封堵；所述侧面封堵结构安装在底部封堵结构上，所述侧面封堵结构用于对两个预制拼装盖梁之间的缝隙侧面进行封堵；所述缝隙内加固结构安装在两个预制拼装盖梁之间的缝隙内，且用于对浇筑混凝土后的缝隙进行加固；所述底部封堵结构的下端还安装有支撑加固结构，所述支撑加固结构用于对底部封堵结构进行支撑。本申请具有改善施工质量的效果。 2100433B