满堂支架及门洞施工方案.docx
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满堂支架及门洞施工方案
DK0+339.5跨S212立交大桥—满堂支架及门洞施工方案
一、本施工组织的编制依据及原则
1.1编制依据
1、TB10203-2002《铁路桥涵施工规范》；
2、TB10101-2009《铁路工程测量规范》；
3、TB10301-2009《铁路工程基本作业施工安全技术规程》；
4、TB10415-2003《铁路桥涵工程施工质量验收标准》；
5、TB10424-2003《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》；
6、TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》；
7、TB10426-2004《铁路工程结构混凝土强度检测规程》；
8、地堪单位提供工程地质勘探报告；
9、本工程总体施工组织设计；
10、工程施工设计图；
11、本工程相关的合同文件。
1.2编制原则
1）以满足本标段工程进度、质量、安全为目的，合理配置施工队伍、机械设备、工程材料等资源。
2）统筹安排，保证重点，科学合理地安排施工进度，组织连续均衡施工生产，做好工序衔接，确保按工期完成全部工程量。
3）突出应用新技术、新设备、新工艺，提高施工的机械化作业水平，积极应用先进的科技成果，确保工程质量创优。
4）运用现代科学技术，采用先进可靠的安全保证措施，确保生产安全，做到文明施工。
5）严格执行铁道部现行的《规范》、《验标》，运用现代科学技术优化施工组织方案、施工工艺和施工方法。
积极推广增产节约，努力降低成本，提高经济效益。
二、工程概况
2.1工程概况
六盘水野玉海山地旅游度假区海坪至托马斯公园旅游观光铁路DK0+339.5跨S212立交大桥，桥梁地形控制，为跨越既有道路而设。
桥梁位于曲线上，采用曲梁曲做，梁体与线路纵坡和平面线型一致。
桥梁上部结构采用现浇预应力混凝土连续梁，孔跨布置为（3×30）m+（4×30）m，梁体为单箱单室、等高度、等截面箱梁，梁高2.0m，梁体顶宽6.72m，梁体底宽3m，梁体顶板厚度为30cm，于支点处渐变至50cm。
底板厚度为25cm，于支点处渐变至50cm。
腹板厚度32cm，于支点处渐变至50cm。
端横梁宽度为1.5m，中横隔板宽度为0.2m，墩顶横梁宽度为2.5m。
梁体在边跨底板处及跨中设中横隔板，墩顶横梁中部设有孔洞，已利检查人通过。
桥墩采用花瓶式独柱墩，墩身尺寸为1.8×3.0m，桥台采用T台。
全桥桩基均采用1.25m桩径，其中0#台、3#墩、5#墩及7#台按柱桩设计桩底标高必须满足设计要求，并保证最小嵌入<3-3W2>地层内的深度不小于2m，1#墩、2#墩、4#墩及6#墩按摩擦桩设计，桩底标高需满足设计要求。
承台高度均为2.5m。
图1跨S212立交大桥总体布置图
图2箱梁等截横断面示意图
2.2地质状况
根据既有资料表明，区内覆盖层为第四系全新统人工填筑土（Q4ml）及坡、残积（Q4dl+el）红黏土，基岩为二叠系下统栖霞组第二段（P1q2）白云质灰岩、灰岩。
分述如下：
1）人工填筑土（Q4ml）：
杂色；松散；稍湿；主要由植物根茎，粘性土及碎块石组成，结构松散，近期堆积。
属II级普通土。
2）白云质灰岩、灰岩（P1q2）：
灰白色、青灰色，块状结构，层状构造，强~中分化，次坚硬，岩溶发育，节理裂隙较发育，充填物为泥质或方解石。
岩芯呈碎块状，局部含泥质较重、局部含方解石脉条带、局部呈网状，偶尔见针状、豆状溶孔及溶缝、晶洞，局部呈蜂窝状。
岩层产状倾向北东，倾角10~16°，节理裂隙发育，场地广泛出露，属IV级软石~V级次坚石。
桥址范围内无不良地质，特殊岩土为红黏土。
三、施工计划
3.1开竣工日期
开工日期：
2016年3月1日
竣工日期：
2016年3月10日
3.2施工设备配置
根据工程的特点和工期安排，计划投入施工以下主要机械设备：
投入本桥施工主要机械设备表
设备名称
设备型号
设备数量
备注
挖掘机
小松300斗容量1m3
1
辅助制作施工平台
破碎锤
小松300
1
辅助制作施工平台
汽车式起重机
30T
2
钢筋吊装
压路机
80T
1
场地压实
自卸车
15m3
3
土石方外运
电焊机
630A
8
钢筋下料、加工
钢筋弯曲机
2.8KW
2
钢筋下料、加工
钢筋调直机
5KW
2
钢筋下料、加工
钢筋切断机
3KW
2
钢筋下料、加工
插入式振捣棒
1.5KW
10
混凝土振捣
空压机
3.5m3
3
爆破、凿毛施工
发电机
300KW
2
停电时应急供电
小型手扶振动夯
3.5KW
2
填土夯实
四、施工工艺
4.1地基处理
根据设计及地质勘察文件结合施工现场实际情况，DK0+339.5跨S212立交大桥地面主要为第四系全新统人工填筑土及坡、残积红黏土。
脚手架搭设前先对地表的松土进行清理，去除淤泥及松土，然后进行回填，用挖掘机对地面初步铺平碾压，然后用压路机静压，碾压后压实度不小于90%。
压实后表层浇筑30cm厚C20混凝土，垫层边缘距最外层脚手架不小于1m，桥梁中心设置1%的横坡，并在垫层外侧设置排水边沟，防止积水侵泡地基导致沉降。
4.2支架搭设
插销式支架底托坐落于200×50mm木板上，顶托横向桥、纵桥向均铺设100mm×100mm方木，方木上铺设箱梁底、侧模。
底模、侧模均采用优质竹胶板，保证箱梁外观质量。
插销式支架立杆纵向间距梁端取0.6m，跨中取0.9m，横向间距均为0.9m，立杆步距均为1.2m，顶、底托采用可调撑托。
模板支架在外侧周围从底到顶连续设置竖向剪刀撑，剪刀撑的斜杆采用搭接，钢管搭接长度不应小于1m，应采用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接杆杆端的距离不应小于100mm，以免引起脱扣；剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150mm；剪刀撑应随立杆、纵横向水平杆等同步搭设，各底层斜杆下端必须支撑在垫板上，斜杆与地面的倾角宜在45~60度之间。
五、满堂支架计算书
5.1箱梁结构及计算理念
插销式支架底托坐落于200×50mm木板上，顶托横向桥、纵桥向均铺设100mm×100mm方木，方木上铺设箱梁底、侧模。
插销式支架立杆纵向间距梁端取0.6m，跨中取0.9m，横向间距均为0.9m，立杆步距均为1.2m，顶、底托采用可调撑托。
图3支架搭设立面图（纵桥向）
图4支架搭设横断面图（横桥向）
5.2一般截面箱梁支架设计
1）荷载计算
a.箱梁自重
G=156.825m3×26.5kN/m3=4155.8625kN
偏安全考虑，取安全系数r=1.2，假设梁体全部重量仅作用于底板区域，底板面积为90m2，计算单位面积压力：
q1=G/S=4155.8625÷90=46.176kN/m2
b.模板及附件重统一取q2=1.4kN/m2
c.施工活载取q3=3kN/m2
d.钢管自重：
q4=（9*36*5+10.5*36*10+28.1*8*15+8.4*8*36）*38.4/1000/90=4.775kN/m2
其中插销式构件每米重38.4N/m，查《路桥施工计算手册》可得，
Σq=K*（q1+q2+q3+q4）=1.2*（46.176+1.4+3+4.775）=66.4212kN/m2
式中：
K—安全系数取1.2
2）立杆强度验算
a.立杆承受荷载强度计算
S=0.9*0.6=0.54㎡
N=66.4212*0.54=35.8674kN
σ=N/A=35867.4/489=73.3485MPa<[σ]=140MPa
其中，A=489mm2见扣件式钢管截面特性，查《路桥施工计算手册》表13-4；[σ]=140MPa见钢管性能表，查《路桥施工计算手册》表8-7。
支架承重满足要求。
b.立杆稳定性验算
由于立杆步距为1.2m，i为回转半径，长细比为λ=μL0/i=0.5×1200÷15.78=38.02，查《路桥施工计算手册》，得轴心受压构件的纵向弯曲系数φ=0.893，则
σ=N/（φ×A）
=35867.4÷（0.893×489）
=82.14MPa＜[σw]=145MPa
根据《路桥施工计算手册》表8-7，查得钢管支架弯曲容许应力[σw]=145MPa。
因此，立杆稳定性满足要求。
5.3梁端截面箱身支架设计
1）荷载计算
a.箱梁自重
按最不利因素考虑，取梁高2m作用在单位面积上，计算单位面积压力：
q1=2×1×1×26.5=53kN/㎡
b.模板及附件重统一取q2=1.4kN/㎡
c.施工活载取q3=3kN/㎡
d.钢管自重q4=4.775kN/㎡
Σq=Q=K（q1+q2+q3+q4）
=1.2×（53+1.4+3+4.775）
=74.61kN/㎡
式中，K——安全系数取1.2.
2）立杆强度验算
a.立杆承受荷载强度计算
S=0.6×0.6=0.36㎡
N=74.61×0.36=28.86kN
σ=N/A=26860÷489=54.928MPa＜[σ]=140MPa
支架承重满足要求。
b.立杆稳定性验算
σ=N/（φ×A）
=28.86×1000÷（0.750×489）
=78.691MPa＜[σw]=145MPa
立杆稳定性满足要求。
3）横杆稳定验算
因为荷载全部由立杆上部的顶托承担，传递给立杆，所以横向杆基本不承担外荷载，因横杆两端为铰接，水平推力为零，只在施工时承担部分施工荷载及自身重力。
q1为施工人群荷载，取1.5kN/㎡，
q2为钢管自身重力，q2=38.4*0.6*4/（0.6*0.6）/1000=0.256
q=q1+q2=1.5+0.256=1.756kN/㎡
弯矩Mmax=qL2/8=1.756×0.62÷8=0.07902kN·m
横向杆的容许弯矩：
[M]=[fc]W
式中：
[fc]——钢管设计抗弯强度，取205kN/㎡
W——钢管截面抵抗矩
W=3.14×（D4-d4）/（32d）
=3.14×（484-414）/（32×41）=5944.7mm3
[M]=205×5944.7=1218663.5N·mm=1.2187kN·m
Mmax=0.07902kN·m＜[M]=1.2187kN·m
因此，横向杆抗弯强度满足要求。
5.4支架刚度（挠度）验算
ωmax=5qL4/384EI
式中：
ωmax——最大挠度
E——钢管弹性模量，取E=210×103N/mm；
q——均布荷载，取q=1.756kN/m=1.756N/mm
I——钢管截面惯性矩，取I=1.215×105mm4
ωmax=5qL4/384EI
=5×1.756×9004/（384×210×103×1.215×105）
=0.588mm
容许挠度[ω]=L/400=900/400=2.25mm＞ωmax=0.588mm
因此，支架刚度满足要求。
5.5支架稳定性验算
轴心受压构件的稳定性计算：
N——轴心压力；
——轴心受压构件的稳定系数；
A——构件的毛截面面积；
fc——钢材的抗压强度设计值，取205N/mm2；
——材料强度附加分项系数，根据有关规定当支架搭设高度小于25m时取1.35。
（1）立杆长细比计算：
钢管外径D=48mm，内径d=41mm，壁厚3.5mm。
回转半径计算：
长细比λ计算：
λ=μL0/i=0.5×1200÷15.78=38.02＜[λ]=150
其中，长度因数μ因受压杆两端固定，取0.5，
（2）由长细比可查得，轴心受压构件的纵向弯曲系数φ=0.893
（3）立杆稳定性验算：
=
N/mm2≤
=205÷1.35=152N/mm2
由以上计算可得，支架稳定性满足要求。
综上，插销支架受力满足要求。
5.6底模强度计算
箱梁底模采用竹胶板，板厚15mm，竹胶板方木背肋间距为20cm，所以验算模板强度采用宽200mm平面竹胶板，荷载按最不利因素计算。
1）模板力学性能
（1）弹性模量：
E=1.04×104MPa
（2）截面惯性矩：
I=bh3/12=20×1.53/12=5.625cm4
（3）截面抵抗矩：
W=bh2/6=20×1.52/6=7.5cm3
（4）截面积：
A=bh=20×1.5=30cm2
2）模板受力计算：
方木布置如下图所示：
图5梁底方木布置图
（1）底模板均布荷载：
F=1.2×（F1+F2+F3+F4）=1.2×（53+1.4+3+4.775）
=74.61kN/㎡
q=F×b=74.61×0.2=14.922kN/m
（2）跨中最大弯矩：
=14.922×0.2×0.2÷8=0.075kN·m
（3）弯拉应力：
=0.075×106÷7.5×10-6
=0.007MPa＜[σ]=11MPa
得，竹胶板弯拉应力满足要求。
（4）挠度：
从板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。
根据《建筑施工计算手册》计算公式为：
f——挠度值；
q——连续梁上均布荷载；
l——跨度；
E——弹性模量；
I——截面惯性矩；
Kw——挠度系数，三等跨均布荷载作用连续梁按活载最大，取0.677.
=（0.677×14.922×2004）÷（100×1.04×104×9.72×104）
=0.160mm＜L/400=0.5mm
因此，挠度满足要求。
5.6横梁强度计算
横梁为10×10方木，横梁标准截面跨径为0.6m，按照跨径为0.6m进行计算，间距为0.9m。
1）方木（落叶松）的力学性能
落叶松容许抗弯应力[σ]=14.5MPa，弹性模量E=11×103MPa
截面抵抗矩：
W=bh2/6=0.10×0.102/6=1.67×10-4m3
截面惯性矩：
I=bh3/12=0.10×0.103/12=0.83×10-5m4
2）方木受力计算
（1）作用在横梁上的均布荷载为：
q=0.9×q1+q2+q3+q4=0.9×（33.8+1.4+3+1.085）=35.357kN/m
（2）跨中最大弯矩：
M=ql2/8=35.357×0.92/8=3.58kN·m
（3）横梁弯拉应力：
σ=M/W=3.58×103/5.63×10-4
=6.359MPa＜[σ]=14.5MPa
横梁弯拉应力满足要求。
（4）横梁挠度：
f=5qL4/384EI=（5×35.357×103×0.94）÷（384×11×109×4.22×10-5）
=0.65mm＜L/400=900/400=2.25mm
横梁弯曲挠度满足要求。
由此可得，横梁强度满足要求。
5.7支架抗风荷载计算
支架上的荷载除以上计算外，还应考虑风荷载的作用。
计算桥梁的强度和稳定性时，应考虑作用在桥梁上的风力。
在风力较大的地方应按照季节性进行风荷载计算。
根据相关规范计算方法为：
横向风力为横向风压乘以迎风面积。
横向风压按照下公式计算：
W=K1K2K3K4W0
K1=1，设计风速频率换算系数
K2=1.3，风载体形系数
K3=1.0，风压高度系数
K4=1.5，地形、地理条件系数
W0=0.50kN/m2，基本风压（查全国风压分布图）
则：
W=0.975kN/m2，纵向风压为横向的40%。
且纵向受力面积较小，因此计算时仅考虑横向风荷载。
风荷载按中心集中力加载在立杆上，立杆均按两端铰接计算。
立杆受力稳定性按组合风荷载计算：
水平荷载计算风荷载标准值：
Wk=0.7μZμSW
μZ——风压高度变化系数，取1.1
μS——脚手架风荷载体形系数，取1.3
W——脚手架挡风系数，取0.087
Wk=0.7×1.1×1.3×0.087=0.087kN/㎡
La——纵杆间距0.9m
h——步距1.2m
风荷载产生的弯矩：
M=0.85×1.4×Wk×Lah2/10=0.85×1.4×0.087×1000×0.9×1.22/10
=13.42N·m
插销式支架钢管的抵抗矩W=5.078×103mm3
立杆所受最大竖向荷载为28.86kN，截面积A=4.89×102mm2
σ=N/A+M/W=28.86×103/4.89×10-2+13.42/5.078×10-6
=59.02MPa≤容许应力[σ]=205MPa
综上，支架抗风荷载验算满足要求。
六、门洞施工方案
DK0+339.5跨S212立交大桥门洞的位置为第二跨、第三跨分别上跨景区道路、S212省道，车流量均较大。
为保证箱梁施工同时，来往车辆通行顺畅，箱梁满堂支架搭设至第二跨、第三跨原有道路时，搭设门洞。
门洞设计形式为单向单车道，景区道路宽7m，为不影响车辆通行，门洞净宽设为5m，高8.9m。
箱梁宽度6.72m，基础浇注8m长。
为保证承载力要求，门洞两侧基础采用钢筋混凝土条形基础，宽1m，高为1m，配筋图见《条形基础配筋图》。
原有道路纵坡较大，条形基础施工时必须保证顶部水平，以利于钢管桩受力。
条形基础预埋3cm厚60*60cm钢板，钢板上预留四个15mm螺栓孔，与立柱法兰连接后再焊接。
钢管桩顶部焊接2cm厚40*40钢板，钢板上安装两根并焊的I40b工字钢作为横梁，并焊接牢固。
横梁上自箱梁中心向两侧分别每60cm安装I45a工字钢作为分配梁。
分配梁上按正常满堂支架搭设。
图6门洞立面图
图7门洞横断面图
6.1荷载计算
为偏于安全考虑，假设箱梁自重全部作用于底腹板上，不考虑翼板重量。
模板、施工人员、机具堆放、振捣荷载：
q1=5.5kN/m2
箱梁自重:
q2=156.825*26.5/3/30=46.18kN/m2
门架上部箱梁底板处分配梁自重，6.6m的I45a工字钢6根：
q3=87.42×6.6×6×9.8/1000=33.93kN
立柱上横梁采用I40b工字钢自重计算：
q3=73.878×9×2×9.8/1000=13.06kN
6.2门洞立柱稳定性计算
每个立柱承受的荷载为：
N=（（5.5*1.4+46.18*1.2）*3*6+（33.93+13.06）*1.2）/6=198.75kN
立柱高度根据现场实际情况，取8.0m
回转半径
长细比λ计算：
λ=μL0/i=0.5×8000÷129.8=30.8<[λ]=150
其中，长度因数μ因受压杆两端固定，取0.5。
查《路桥施工计算手册》钢管桩的稳定系数为φ=0.947
立柱稳定性验算：
=18.2N/mm2≤fc=190N/mm2
由以上计算可得，立柱稳定性满足要求。
6.3门架立柱上横梁抗弯计算
横梁采用两根I40b工字钢并焊成格构式组合杆件。
荷载计算：
q=（（5.5*1.4+46.18*1.2）*3*6+33.93*1.2）/2/3=196.13kN/m
Mmax=47.28kN·m
立柱顶横梁受力简图
立柱顶横梁弯矩图
查材料手册得：
I40b工字钢抗弯截面模量W=1139cm3
弯矩验算：
σ=M/W=47.28*106/（1139*103）=41.5N/mm2≤[σ]=205N/mm2
立柱横梁抗弯承载力满足要求。
6.4门架分配梁抗弯计算
荷载计算:
q=（5.5*1.4+46.18*1.2）*0.6+87.42/1000=38.0kN/m
分配梁受力简图
分配梁弯矩图
Mmax=169.29kN·m
查材料手册得：
I40b工字钢抗弯截面模量W=1432.9cm3
弯矩验算：
σ=M/W=169.29*106/（1432.9*103）=118N/mm2≤[σ]=205N/mm2
立柱横梁抗弯承载力满足要求。
综上计算，门架施工方案满足要求。
七、插销式支架的其它要求和规定
7.1材料选用和质量要求
1、插销支架钢管规格为φ48×3.5mm，且有产品合格证。
钢管的端部切口应平整，禁止使用有明显变形、裂纹和严重绣蚀的钢管。
钢管应涂刷防锈漆作防腐处理，并定期复涂以保持其完好。
2、扣件应按现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定选用，且与钢管管径相配套的可锻铸铁扣件，严禁使用不合格的扣件。
新扣件应有出厂合格证、法定检测单位的测试报告和产品质量合格证，当对扣件质量有怀疑时，应按现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定抽样检测。
旧扣件使用前应进行质量检查，有裂缝、变形、锈蚀的严禁使用，出现滑丝的螺栓必须更换。
7.2技术要求
1、搭设支架前，必须在地面测设出桥梁各跨的纵轴线和桥墩横轴线，放出设计箱梁中心线。
按支架平面布置图及梁底标高测设支架高度，搭设支架，采用测设四角点标高，拉线法调节支架顶托。
2、必须保证可调底座与地基的密贴，必要时可用砂浆坐底。
安放可调底座时，调整好可调底座螺帽位置，使螺帽位置位于同一水平面上。
可调底座螺杆调节高度不得超过20cm，若在实际施工中调节高度必须超过20cm时，采用方木进行调整。
3、检查脚手架有无弯曲、接头开焊、断裂等现象，无误后可实施拼装。
4、拼装时，脚手架立杆必须保证垂直度。
尤其重要的是必须在第一层所有立杆和横杆均拼装调整完成无误后方可继续向上拼装。
5、拼装到顶层立杆后，装上顶层可调顶托，并依设计标高将各顶托顶面调至设计标高位置，可调顶托螺杆调节高度不得超过20cm，必要时用方木进行调整。
6、满堂支架搭设至桥墩时，采用钢管与桥墩四周牢固环抱形式与支架相连接，以达到满堂支架与桥墩整体受力作用。
7、铺设纵、横向方木和竹胶板时要确保其连接牢固，另外将纵向方木和横向方木接触面刨平,保证其密贴。
横向方木顶面刨平，保证竹胶板与其密贴。
8、为确保支架整体稳定，支架每隔四排设一道横向剪刀撑，纵向在支架边缘设置剪刀撑，且在剪刀撑钢管与立杆连接处用扣件连接紧固。
八、安全措施
8.1支架使用规定：
1）严禁上架人员在架面上奔跑、退行；
2）严禁在架上戏闹或坐在栏杆上等不安全处休息；
3）严禁攀援脚手架上下，发现异常情况时，架上人员应立即撤离；
4）脚手架上垃圾应及时清除，以减轻自重。
5）脚手架使用中应定期检查下列项目：
a扣件螺栓是否松动；
b立杆的沉降与垂直度的偏差是否符合要求；
c安全防护措施是否符合要求；
d是否超载。
8.2拆除规定：
1）拆除顺序：
护栏→脚手板→剪刀撑→横杆→立杆；
2）拆除前应先拆除脚手架上杂物及地面障碍物；
3）拆除作业必须由上而下逐层拆除，严禁上下同时作业；
4）拆除过程中，凡已松开连接的杆、配件应及时拆除运走，避免误扶、误靠；
5）拆下的杆件应以安全方式吊走或运出，严禁向下抛掷。
8.3支架安全措施：
1）禁止任意改变构架结构及其尺寸；
2）禁止架体倾斜或连接点松驰；
3）禁止不按规定的程序和要求进行搭设和拆除作业；
4）搭拆作业中应采取安全防护措施，设置防护和使用防护用品；
5）禁止随意增加上架的人员和材料，引起超载；
6）禁止在架面上任意采取加高措施，增加荷载或加高部分无可靠固定，防护设施也未相应加高；
7）不得将模板支架、缆风绳、泵送混凝土输送管等固定在脚手架上，严禁悬挂起重设备；
8）不得在架上搬运重物；
9）不得在六级以上大风、雷雨和雪天下继续施工；
10）支架长期搁置以后未作检查的情况下不得重新使用；
11）在支架上进行电气焊作业时，必须有防火措施和专人看守；
12）搭拆支架时，地面应设围栏和警示标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内；
13）支架搭拆时应制止和杜绝违章指挥、违章作业；
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