某高速公路桥梁施工监控方案.docx
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某高速公路桥梁施工监控方案
XX至XX
高速公路D12合同段XX特大桥
桥梁施工监控方案
XX建设工程质量检测站
20XX年1月
目录
1工程概况3
2施工控制重点分析4
2.1主跨预拱度计算4
2.2合拢施工的控制4
2.3预应力损失的长期效应影响分析5
3施工控制方案6
3.1施工控制的目标和方法6
3.1.1监控目标6
3.1.2监控方法6
3.2施工控制工作计划8
3.3施工控制工作内容9
3.3.1施工控制仿真计算9
3.3.2施工控制现场监测11
3.4提交监测成果形式17
4施工控制实施组织18
4.1施工控制组织机构18
4.2桥梁建设参建单位在施工控制中的职责19
4.3现场施工控制的协作事项要求21
4.4现场施工控制的协作事项要求22
4.4.1现场实施组织22
4.4.2现场施工控制数据信息交流与工作流程22
5施工控制人员及设备配备24
5.1人员及设备配备24
5.2施工监控全过程的软件系统介绍24
6施工监控业绩26
1工程概况
XX特大桥位于宣汉县XX镇，是XX至XX高速公路跨越小河沟的一座特大桥。
主桥平面位于半径为1500米的圆曲线上，小河沟不通航，桥高不受设计洪水位控制，由路线标高决定，桥面至沟底水面约115m。
XX特大桥跨径组合右幅为（2x40m）简支T梁+（95m+180m+95m）连续刚构+（6x40m）简支T梁，桥梁全长707m.；左幅为（2x40m）简支T梁+（95m+180m+95m）连续刚构+（5x40m）简支T梁，桥梁全长667m.。
主桥箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱顶板宽12.1米，底板宽7米。
主墩为空心薄壁墩，截面为7×10m，壁厚1米，墩身采用翻模或滑模施工。
主墩桩基采用5米厚承台下设8根（半幅桥）直径220cm钻孔灌注桩基础，桩尖嵌入弱风化岩层大于16米。
3号主墩墩身高度：
84m，4号主墩墩身高度：
72.3m。
图1-1XX特大桥主桥总体布置图
2施工控制重点分析
大跨径连续刚构、连续梁桥针对此类桥梁结构特点，我方的施工控制工作将从以下几个着重点展开进行。
1）施工过程中主跨预拱度的准确分析计算；
2）多跨连续梁连续刚构组合体系合拢的控制；
3）预应力损失的长期效应影响分析；
2.1主跨预拱度计算
就施工控制而言，传统的方法是通过预抛高（预拱度）的准确计算使成桥线形满足设计线形的要求，同时通过应力监测确保施工过程中桥梁结构的安全性。
这套方法在技术上已基本成熟，但从多年的实践效果看，始终未能克服大跨径混凝土梁桥下挠和开裂的通病。
因此，有必要通过对设计、施工方案的优化，提出施工中合理有效的防范措施，以降低问题出现的风险及程度，并努力实现成桥使用阶段的主动控制。
在施工控制前期计算分析阶段，我单位可以利用在该领域丰富的积累和已取得的成果，针对连续刚构桥的主要问题，对本桥的设计方案提出优化意见，并根据施工方案和具体流程提出有效的防范措施，为出色完成施工控制任务，避免后期使用中出现类似的通病提供保证。
2.2合拢施工的控制
预应力混凝土连续梁连续刚构桥，在悬臂施工过程中结构处于静定状态，结构受力简单明确，合拢过程中发生体系转换，结构受力复杂，合理的组织安排多跨连续梁连续刚构组合体系的合拢施工工艺，是为此类桥梁线形控制成败的关键点。
在合拢施工过程中常出现的问题有以下几个方面：
1）确定的合拢顺序不能随施工进度等因素的影响而进行随意更改；
2）合拢段立模时，普通钢筋对跨中底板混凝土防崩裂的影响；
3）合拢配重、荷载分布及合拢的标高控制；
4）合拢过程温度的控制；
5）合拢后体系转换。
我监控方会通过对施工过程的模拟计算分析，对于合拢工艺提出合理优化建议，并在施工过程中进行跟踪观测服务，及时对上述各类施工中常出现的影响合拢的关键问题提出处理措施意见。
2.3预应力损失的长期效应影响分析
由长期变形计算理论可知，长期挠度计算与两个因素有关：
结构内力状态以及徐变特性。
对于徐变特性而言，国内外学者均开展了大量的基础性研究工作，虽然离散性较高，但是各种理论的总体规律基本是一致的。
因此，计算可信度可以控制在一定的范围内。
监理工程师论坛
对于结构内力状态，主要与结构自重、二期恒载、预应力效应以及其他附加作用有关。
而根据目前的结构计算理论水平，结构在自重、二期恒载以及其他附加作用的内力计算精度具有相当高的可信度，存在疑问的则主要是用来平衡结构内力的预应力效应。
随着预应力的损失，箱梁每个截面自重和预应力产生的弯矩差会变大，从而使徐变造成的挠度也增大。
因此，根据我方对预应力损失影响分析的经验，建议在本桥施工及使用阶段，对预应力效应进行长期跟踪监测，根据实测的预应力效应判断桥梁的健康状况。
3施工控制方案
3.1施工控制的目标和方法
3.1.1监控目标
通过对桥梁施工中的结构标高，关键截面温度、应力进行跟踪测量，对施工支架等进行复核计算，掌握施工中结构受力情况，对事故起到预警作用，以保证施工过程中的安全。
本监控最终目标是使成桥后的线形与设计线形在各测点的误差均控制在规范规定和设计要求的范围之内。
根据这一目标，按交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—98）和《公路桥涵施工技术规范》（JTGD60—2004）要求，在施工中制定如下的误差控制水平：
全桥建成后在15°C基准温度下：
1）施工监测总目标是成桥后梁底曲线与设计值误差控制在±3.0cm以内；
2）最大悬臂时合拢段两端高差控制在±2.0cm以内；
3）主梁竖向线形误差：
控制在±2.0cm以内，且线形匀顺；
4）桥面中线偏位：
1.0cm；
5）桥面宽偏差：
±1.0cm；
6）桥头高程衔接误差：
±2.0cm。
根据以上总目标，每个施工循环阶段分目标为：
1）挂篮定位标高与预报标高之差控制在＜＋1.0cm以内；
2）预应力索张拉完后，如梁端测点标高与控制小组预报标高之差超过±2.0cm，需经施工监控单位研究分析误差原因，以确定下一步的调整措施；
如有其它异常情况发生影响到标高和应力控制，其调整方案也应经施工监控单位分析研究，提出控制意见。
3.1.2监控方法
目前同济大学桥梁工程系经过多年的施工控制实践，在节段施工桥梁的施工控制方面提出了自适应控制的思路。
对于预应力混凝土桥梁，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题。
主要是以下几个因素：
1）混凝土弹性模量；
2）材料的容重；
3）混凝土收缩、徐变系数；
4）永存预应力等。
与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。
要得到比较准确的控制调整措施，必须先根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律，当计算模型与实际结构相吻合后，再用计算模型来指导以后的施工，这就是自适应控制的基本原理。
在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。
见图3-1所示。
工程监理
图3-1自适应施工控制基本原理
当结构测量到的受力状态与模型计算结果不相符时，通过将误差输入到参数辩识算法中去调节计算模型的参数，使模型的输出结果与实际测量到的结果一致，得到了修正的计算模型参数后，重新计算各施工阶段的理想状态。
这样，经过几个工况的反复辩识后，计算模型就基本上与实际结构相一致了，在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。
图3-2为常采用的施工控制框图。
图3-2连续刚构施工控制框图
桥梁的施工控制是一个预告-施工-量测-识别-修正-预告的循环过程。
3.2施工控制工作计划
施工控制单位将根据建设单位的要求及桥梁施工进度情况安排进驻施工现场的时间，控制工作计划如下：
1）签订合同后，收集资料，编写大纲及细则；
2）施工控制前期结构计算；
3）设计、施工方案的优化建议；
4）施工控制方案确定后结构计算；
5）从上部结构施工开始，监测控制人员进驻现场，进行现场施工监测；
6）全桥合拢后现场施工控制人员撤离现场；
7）桥面铺装期间监测人员不定期到现场进行监测；
8）桥面铺装后一个月内提供施工控制监测报告。
严格按照施工控制方案的要求进行各方面的工作，保证技术人员的投入，努力与各参建单位保持良好的协作与沟通，及时向建设单位汇报工程进展情况及工程问题的处理方案建议，确保大桥安全竣工通车，施工协作中出现的其它未尽事宜，通过施工控制工作小组讨论解决。
3.3施工控制工作内容
3.3.1施工控制仿真计算
（1）施工控制参数的选取
施工控制计算参数主要来源两方面：
1）来源施工设计图纸，对施工设计图纸进行深入的分析，把握桥梁结构计算模型的坐标、依据图纸对桥梁结构构件进行面积和重量计算；
2）另一方面来源于设计、施工（加工）、监理等单位，通过对设计图纸的深入理解，向有关单位收集计算的实际参数。
影响施工控制计算的参数有：
1）混凝土主梁重量的误差；
2）混凝土配合比及弹性模量等的不准确；
3）桥面施工荷载重量的误差；
4）混凝土徐变及收缩参数的不确定引起的应力重分布；
5）永存预应力；
6）临时荷载的不确定性影响；
7）环境温度的影响因素等。
在实际施工过程中，如果以上参数与前期计算取用参数不同，需要对前期计算得到的控制参数结果进行修正，以保证结构施工的结果能够与设计吻合。
上述参数拟通过试件或试块试验、现场测试等手段选取。
为了保证施工监控仿真计算的准确，在施工监控工作正式开展前和施工时进行必要的数据收集与对数据的分析计算。
当出现误差时，分析误差出现的原因，确定调整误差的措施、调整以后的施工要求。
（2）设计施工图复核计算分析
在施工控制开始前，根据施工图及施工方案（考虑分阶段挂篮悬臂浇筑、预应力张拉、体系转换等工况），对结构进行全施工过程模拟计算，计算采用我们自编的桥梁综合分析程序进行，并用Ansys建模复核。
主要计算分析内容包括以下几个方面：
1）全施工过程模拟计算；
2）临时结构复核计算；
3）主跨预拱度设置计算；
4）预应力损失长期效应影响计算分析；
5）对桥梁结构在施工过程中的应力按规范要求进行验算；
6）对使用阶段桥梁结构的应力、变形以及承载能力进行验算；
7）从构造方面来检查其预应力钢筋和普通钢筋的布置是否满足规范要求。
（3）施工过程仿真模拟计算
根据施工单位提供的施工技术方案对结构进行全施工过程模拟计算，主要内容有：
1）各梁段挂篮前移定位的结构内力、应力和挠度；
2）各梁段浇筑梁段混凝土后的结构内力、应力和挠度；
3）各梁段张拉预应力后的结构内力、应力和挠度；
4）合拢段临时连接后的结构内力、应力和挠度；
5）合拢段浇筑混凝土后（假定为荷载）的结构内力、应力和挠度；
6）合拢段浇筑混凝土后（已成为结构）的结构内力、应力和挠度；
7）桥面铺装完成后的结构内力、应力和挠度。
（4）立模标高的确定及调整
在本桥的悬臂施工过程中，梁段立模标高的合理确定是关系到主梁的线形是否平顺、是否符合设计的一个重要问题。
如果在确定立模标高时考虑的因素比较符合实际，而且加以正确的控制，则最终成桥线形一般是较为良好的；相反，如果考虑的因素和实际情况不符合，控制不力，则最终成桥线形会与设计线形有较大的偏差。
可以说，连续刚构、连续梁桥的线性控制主要是立模标高的确定。
众所周知，立模标高并不等于设计中桥梁建成后的标高，总要设一定的预抛高，以抵消施工中产生的各种变形（挠度）。
其计算公式如下：
式中：
—i位置的立模标高（主梁上某确定位置）；
—i位置的设计标高；
—由梁段自重在i位置产生的挠度总和；
—由张拉各预应力在i位置产生的挠度总和；
—混凝土收缩、徐变在i位置引起的挠度；
—施工临时荷载在i位置引起的挠度；
—二期恒载在i位置引起的挠度；
—支架变形值。
其中支架变形值是根据支架加载试验，综合各项测试结果而得。
而
、
、
、
、
五项在前进计算分析的结果中可以得到。
初始的几个节段立模标高按理论值确定，当理论值与实测值基本一致后按理论值及测量结果调整立模定位标高。
3.3.2施工控制现场监测
施工控制主要有两方面内容，变形监测和应力监测。
对于本项目施工控制现场监测的内容有：
1）线形监测；
2）关键截面应力监测；
3）结构温度场监测。
（1）线形监测
1）测量控制网
监测人员进场后，施工单位提供施工测量控制网点布置资料，监测人员根据现场情况建立的各桥平面控制网，依托施工单位已建立的高程控制网点，设立监控高程控制点。
在施工过程中，线形控制测量数据由施工单位提供，现存监测人员在下述情况下对高程控制的基准点进行复测：
a）结构体系转换前后；
b）基础发生较大的沉降变化时；
c）施工控制小组经分析后认为有必要进行复测时。
2）基础沉降监测
图3-1基础沉降测点布置示意图
a）测量目的：
测量各施工工况中基础的累计沉降和不均匀沉降值。
b）测点布设方法：
每个承台4个观测点，埋设位置见图3-5所示。
由施工单位按要求设置，Φ20测点钢筋头出承台顶3cm左右，端部加工磨圆并涂上红油漆，或预埋钢筋弯出承台，如下图示。
图3-2基础沉降测点图例
c）测量方法：
采用精密水准仪进行测量，测量精度在±2mm以内，在各测点放置标尺，观测各沉降观测点的高程变化。
3）主梁标高
主梁每个节段上下游梁底各设一个测点，梁底测点供底板定位使用，在主梁浇筑完成后，将测点引至梁顶，梁顶测点采用φ20钢筋伸至入腹板内1.5m～2.0m，焊接在腹板内竖向钢筋上并伸出梁顶表面3.0cm左右，在以后的施工过程中必须认真保护。
以下工况的施工测量人员须对梁顶、底的全部标高测点的标高进行测量：
a）挂篮的定位；
b）浇筑本节段混凝土后在梁顶预埋短钢筋，第二天日出前测量本节段的梁底标高和所有已浇筑梁段梁顶（预埋短钢筋头部）的标高；
c）张拉本节段预应力钢筋后测量所有已浇筑梁段梁顶（预埋短钢筋头部）的标高。
图3-3标高测点布置示意图
a）测点布置：
每节段四个测点，见图3-3；
b）测量仪器：
精密水准仪，测量精度在±2.0mm以内；
c）测点制作：
采用Φ20钢筋，露出端上部加工磨圆并涂上红漆，高出梁顶表面混凝土面约3.0cm。
图3-4测点布设、标高测量图例
4）横坡测量
图3-5主梁横坡、轴线记录测点布置示意图
a）测量目的：
检测各梁段施工完成后梁顶横坡是否满足设计要求；
b）测点布设方法：
每个梁段同一断面的梁顶，距两侧翼缘边缘70cm处，梁中位置，共布置3个观测点，埋设位置见图3-4所示。
由施工单位按要求设置，混凝土凝固前在测点位置插入铁钉，并涂红油漆；
c）测量方法：
采用精密水准仪进行测量，测量精度在±2mm以内，在各测点放置标尺，观测记录各观测点的高程。
5）轴线
在箱梁施工节段前端的横向中心位置设置测点，采用铁钉做标记。
每个梁段完成后，施工测量人员对所有轴线测点坐标进行测量，并做好记录。
6）线形监测工况
根据施工顺序，确定各施工节段进行主梁应力监测的工况为：
1各梁段悬臂浇筑阶段：
节段预应力钢筋张拉完成后；
2结构合拢阶段：
需对合拢各工况全程监测；
3成桥状态各监测点的线形监测。
另外几种需进行监测的特殊工况有：
10临时支架拆除；
2桥面上施工荷载有较大变化。
为了防止结构在施工过程中产生非正常的变形和应力，对桥梁另外进行实时跟踪监测。
（2）应力监测
考虑最优化应力控制方案，对XX特大桥应力监测断面进行布置，具体断面数见表3.1，断面位置分布图见图3-4。
主梁、墩应力测试断面数
桥名
跨径组合（m）
梁断面数
墩断面数
测点总数
XX特大桥左幅
95+180+95
9
4
52
XX特大桥右幅
9
4
52
图3-6XX特大桥主墩、主梁应力控制截面布置示意图
1）应力监测方法
本桥梁采用智能型温度振弦式砼应变计配合振弦式数据采集仪进行测试。
2）应力测点埋置方法、要求和保护
按照拟定的应力测点位置，将埋置式应变计按预定的测试方向用细匝丝绑扎固定在结构钢筋的下面或侧面，要保证其在混凝土施工中不松动，在混凝土浇注过程中，振捣棒应避开传感器，以免振捣时传感器方向改变或将测试导管损坏。
在施工现场的人员应特别注意不要踩踏测试导线。
现场施工人员若发现有应变计、传感器和导线损坏情况，应尽快通知施工控制小组人员，以便采取补救措施。
对结构各部位应变计导线绑扎及引出结构要求如下：
a）主梁下缘的应变计沿结构竖向钢筋向上每隔0.5米绑扎一道，在转弯处需绑扎牢固，至引出桥面板顶面，露在外混凝土外面的测试导线用护套保护；
b）主梁上缘的应变计沿结构钢筋向上引出桥面板顶面，在转弯处需绑扎牢固，露在混凝土外面的测试导线用护套保护。
3）控制截面应变监测
b）典型断面的测点位置见图3-5，图3-6。
图3-7主梁应力测点布置示意图
图3-8桥墩应力测点布置示意图
c）监测工况
根据施工顺序，确定各施工节段进行主梁应力监测的工况为：
10＃块：
立模钢筋绑扎完成、混凝土浇注后及预应力钢筋张拉完成后；
2各梁段悬臂浇筑阶段：
节段预应力钢筋张拉完成后；
3结构合拢阶段：
需对合拢各工况全程监测。
另外几种需进行监测的特殊工况有：
30＃梁段支架拆除；
4桥面上施工荷载有较大变化。
为了防止结构在施工过程中产生非正常的变形和应力，对桥梁另外进行实时跟踪监测。
3.4提交监测成果形式
报告提交形式汇总表
序号
报告提交形式
说明
1
施工监控细则
根据施工监控方案的会审意见，组织方案修改和完善，并据此编制
2
施工监控全
过程仿真分析
建立施工监控计算分析模型，对施工设计图进行复核计算，弄清设计意图
3
施工监控预报
在安装挂蓝前、挂篮前移前提供
4
预警通知书
在出现数据不正常并可能会对结构产生不利影响时，由监控小组分析原因后，及时向施工和监理发出预警通知，并立即通报建设单位
5
监控月报
每月一份，详细说明与监控工作有关的所有情况，包括测量结果分析等
6
监控补充文件
如设计或施工方案有变化而导致监控方案的改变，在各方协商一致后提供
7
最终报告
在主桥合拢后一个月内完成
根据实际施工进程，监控单位按以上要求提交七大类报告，如表3.2所示。
4施工控制实施组织
4.1施工控制组织机构
1）施工控制领导小组
a）由建设单位、设计单位、监理单位、施工单位和施工控制单位参加。
包括建设单位、设计单位、监理单位、施工单位、施工控制单位的领导同志或技术负责人，各单位一人，其中建设单位任组长单位。
b）施工控制领导小组不定期开会，由组长召集，讨论施工控制中出现的重大问题，并提出修正方案。
施工控制领导小组组织机构图见图6-1。
图4-1施工控制领导小组组织机构图
2）施工控制工作小组
a）由施工控制单位、施工单位、监理单位、设计单位和建设单位参加。
包括：
1施工控制单位的现场负责人一人，测量员数人；
2施工单位的现场施工技术负责人一人；
3监理单位的现场代表一人；
4设计单位的设计代表一人；
5建设单位的施工现场代表一人。
其中施工控制单位的现场负责人任组长。
b）施工控制小组定期开会，由组长召集。
讨论施工控制中存在的问题，并提出修正方案。
如碰到重大施工问题，或需要修改设计的，提交施工控制领导小组讨论。
施工控制小组组织机构图见图6-2。
图4-2施工监控小组组织机构图
4.2桥梁建设参建单位在施工控制中的职责
1）建设单位
a）制定桥梁施工总体计划及分阶段工作计划；
b）负责施工、控制过程中重大技术方案、施工工艺的审定；
c）定期召开五方协调会议，协调相互间的工作，研究、解决存在的问题；
d）督促各参建单位履行各自的职责，对各方的工作质量进行考核；
e）对控制单位提交的监控报告进行审定；
f）履行与各方签订的合同中规定的各项权利和义务。
2）设计单位
a）现场派驻有经验的设计代表，做好设计技术交底，参与施工组织设计、控制方案的审查和重大技术方案的决策，及时解决施工过程中出现的设计问题；
b）提供结构计算数据文件、图纸、各施工工况结构内力状况和线形，具体为：
1成桥状态下控制截面内力和应力
2成桥线形的高程要求
3设计中采用的主要设计参数
4理论设计标高
c）对施工方提出的施工工序，关键临时设备进行确认；
d）对施工控制方全桥施工过程的模拟计算的计算模型、计算参数等进行复核确认；
e）关键工况及有较大调整时会签控制项目组签发的控制指令；
f）在征得建设单位同意的情况下进行重大设计修改；
g）对控制单位布设测点的合理性提出意见，根据监控数据判断其是否属于受控状态，当超过允许误差控制范围时，应及时与监控单位协调，并在48小时内达成以设计方意见为主导的答复意见，送交监理单位，并抄送各参建单位；
h）履行与建设单位签订的合同中规定的各项权利和义务。
3）施工单位
a）根据总监批准的施工组织设计和分阶段工作计划，制定各个工序更详细的计划安排和施工方案，并及时将施工进度情况通知监理单位，由监理单位通知控制单位到场以便监测，如变更原定施工方案应尽早提出；
b）提供龄期为7、28d的混凝土强度试验及其它规范规定或监理工程师认为需要的试验，当原材料发生变化时需重新进行试验；
c）提供各构件预制、现浇尺寸和混凝土数量，提供其它施工荷载的位置和数量，对桥面施工荷载进行控制；
d）为控制单位提供现场测试的便利条件和必要的安全保护措施，并保护测量组件，具体内容以监理指令为准，发现损坏应及时报告；
e）控制截面所在位置浇筑前应通知控制单位到场预埋混凝土应变计；
f）履行与建设单位签订的合同中规定的各项权利和义务。
4）监理单位
a）向控制单位提供经批准的施工组织设计、施工方案和各工序时间安排表，并根据施工进度情况及时通知控制单位到现场进行相关的准备；
b）对施工单位提供的原始数据如预应力张拉记录、构件尺寸、混凝土浇筑数量、现场各种材料试验数据和其他自检数据进行监督复核，现场检查其质量，监督其对监测监控单位预埋的测试组件进行有效保护；
c）对控制单位的计算进行必要的校核，对其测试工作如测试组件预埋位置、数量、测试方法和数据进行监理；
d）对监测结果进行签收，对施工单位提供的各项数据进行签认；
e）参与控制方案的审查和重大技术方案的决策；
f）履行与建设单位签订的合同中规定的各项权利和义务。
5）施工控制单位
a）负责控制方案的编制，按批准的方案对施工进行全面有效的监测和监控；
b）在现场监控开始前，对设计施工图进行复核计算，根据设计施工图及施工单位提供的施工方案及资料，对结构进行全施工过程模拟计算，得出各施工节段的理论预报值；
c）提醒并监督施工单位对测试组件的预埋，以保证对控制截面的跟踪监测准确有效；
d）在各施工阶段，对主梁的控制标高、基础沉降、各控制截面挠度、控制截面应力值和温度进行
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