曲线建筑施工测量技术

曲线建筑施工测量技术（精选七篇）

曲线建筑施工测量技术 篇1

1 连续箱梁概况

在该工程施工中, 施工人员为了提高螺旋桥工程基础的稳定性和可靠性, 就采用人工挖孔桩施工技术对其进行施工。根据工程施工要求在该螺旋桥梁基础上, 设置了16个人工挖孔桩基承台以及9个扩大基础。为了保证螺旋桥梁结构的稳定性, 技术人员还要在桥梁的下部结构上设计桥梁墩台, 在上部结构采用预应力混凝土连续箱梁。而且安装工程施工的标准施工人员采用分离式双箱单式结构对其进行施工。

在工程施工前, 施工人员应该根据工程施工的实际情况和相关要求, 对其桥梁结构的预应力连续箱梁、盖梁以及单支座部位的横隔梁按部分预应力构件进行设计, 对其结构和预应力结构的强度进行准确的计算, 以确保在工程的顺利施工。

根据相关调查我们发现, 在该工程施工中, 连续箱梁的预应力束纵向是由多个曲线延桥梁弧形设置而成的, 而且按照工程施工的标准, 对其预应力束的长度进行确定。

目前, 在我国桥梁工程施工中, 这种双层同心螺旋式的施工方法十分的少见, 怎么保证桥梁结构的预应力强度符合工程施工的标准, 满足钢结构张拉延伸量的要求, 成为了该施工工程的难点。

2 超长空间曲线预应力张拉施工技术

2.1 管道定位与穿束工艺

每孔箱梁上布直有12束预应力筋, 预应力曲线孔道依据图示的曲率半径呈空间圆弧形布置。根据设计提供的中线虚拟束坐标值, 通过计算机投影计算出每束孔道坐标和箱梁体内外侧的X坐标值和管道的竖向坐标值 (以波纹管底为准) 。模板安装后, 在钢筋绑扎之前, 沿梁体内侧和外侧的模板放出X坐标;钢筋绑扎完后, 用1根标记有横向孔道位置的放样线连接梁体内外侧X坐标, 然后按照放样线上的标记用刚性尺依次在钢筋骨架的箍筋上用油漆标记出每个孔道的竖向坐标位置;依据放样的坐标焊接管道的一字形定位钢筋和侧向防崩钢筋。

本工程采用的波纹管规格有Φ90, Φ100的铁皮波纹管和Φ85, Φ100的塑料波纹管。为保证波纹管的穿管质量, 防止波纹管折断和接头脱落, 决定采取分段穿入波纹管的方式, 即以3040 m为一段, 首先从梁端沿焊接好的一字形定位钢筋穿入1520 m波纹管, 中间进行接头连接;在纵坐标40 m的位置取下3根箍筋, 穿入15~20 m波纹管并与前而穿入的波纹管对接上;反向穿入相同长度的波纹管, 再在纵坐标80 m的位置取下3根箍筋, 穿入波纹管对接;依次类推直至整联跨的波纹管全部穿入;最后将取下箍筋部位的波纹管用接头管连接上, 箍筋复原。根据X坐标点, 以0.5 m的间距焊接U形定位钢筋。

2.2 超长预应力束孔道摩阻试验

本工程箱梁内幅桥内侧钢束的平而曲率半径仅为48.2 m, 均为超长钢束空间曲线, 张拉时按照规范选取摩擦系数理论计算的摩阻与实际的摩阻差别可能会较大。因此, 为避免出现较大的预应力损失, 根据设计要求进行了孔道的摩阻测试。

摩阻测试分两部分进行:一部分为0~4号箱梁四联跨内幅外侧顶上1束, 该跨采用VLM15-9孔锚具, 预埋内径90 mm的铁皮波纹管成孔, 平而曲率半径为52.3m;另一部分为4~13号箱梁五联跨内幅内侧顶上1束, 该跨采用VLM15-12孔锚具, 预埋内径100 mm的高密度聚乙烯塑料波纹管成孔。

2.3 小工位超长束预应力筋张拉

本工程箱梁预应力束张拉力在17 58~2 929 k N之间, 预应力束长度在90176 m之间, 但梁与梁之间的操作空间狭小, 相邻箱梁之间的净间距, 即张拉方向长度只有900 mm, 且两片相邻箱梁的预应力束在槽口处正好对应, 实际张拉空间不到800 mm, 采用常规的YDC, YCW穿心式千斤顶无法进行双向张拉。

若采用单端张拉工艺张拉预应力超长束, 管道摩阻损失大, 难以满足设计要求。为此, 选用专用轻量化穿心式千斤顶进行张拉, 这种千斤顶通过高压自增强原理使重量减轻30%~45%, 通过采用新型的格来圈和斯特封在行程不变的条件卜, 长度减短30%完全能够满足800 mm张拉空间的要求。

2.4 真空辅助灌浆工艺

真空辅助灌浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术, 其基木原理是, 在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空, 使之产生-0.1 MPa左右的真空度, 然后用灌浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端灌入, 直至充满整条孔道, 并加以蕊0.7 MPa的正压力, 以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度, 使孔道质量和灌浆质量均上一个新台阶, 它与普通灌浆相比具有以下优点:

第一, 采用真空辅助灌浆工艺对其进行施工可以很好的保证灌浆管道的密封性, 使得浆液内部的压力处于一个稳定的状态, 这样就可以保证在工程施工的质量不会受到外界环境的影响。这也很好的解决了传统灌浆工艺中, 灌浆孔道密封性不足和浆液压力不稳定的问题。

第二, 由于在工程施工中, 其孔道内部存在着一定的水分, 而且企业水泥浆液中也有一些的气泡, 因此在水泥浆液凝固以后, 其孔桩结构上就会出现一些孔隙, 在外界雨水的作用下, 就很容易使得工程结构的质量受到影响。采用真空辅助的施工方法, 不仅可以将浆液中的气体以及孔道中的水分排出去, 还可以有效的减少孔隙泌水现象的发生, 保障了工程施工的质量。

第三, 利用传统的灌注桩施工方法, 很容易导致水泥浆液出现离析的现象, 这严重影响桩基的强度, 使得工程施工的质量无法满足施工的要求, 为工程施工留下一定的安全隐患, 因此为了提高桩基的强度和饱满性, 施工人员就采用真空灌浆工艺对其浆液进行优化处理。

第四, 利用真空灌注桩施工技术, 可以有效的隆解灌注浆液的水灰比, 增加水泥浆液的密实性。

2.5 螺旋式灰浆泵的应用

在工程施工中, 施工人员为了方便工程施工, 配合真空灌浆, 施工人员就采用G40-3型的螺杆式压浆泵对其进行施工, 其螺杆式灰浆的工程应用中具有以下几个特点:

第一, 设备结构简单, 该泵结构的构件十分的简单, 其中最为主要的两个部件就是螺杆和螺套。在使用过程中, 施工人员不需要采用任何的阀类设施, 就可以很好的完成整套的施工工序, 这也大大的提高了工程施工的可靠性, 保障了工程施工的质量。

第二, 压力高, 螺杆式灰浆泵属于3级螺杆, 其出口压力为1.8MPa, 在运行的过程中, 该泵可以保证期压力的正常传递。

第三, 自吸力强。该泵可以很好的和真空灌浆技术结合, 其泥浆的吸附能力可以达到9m, 可以防止浆内气泡的产生, 提高水泥浆的密实性。

结束语

大吨位曲线钢箱梁安装施工技术 篇2

太原市南中环太榆路立交为快速路与加强型主干路相交, 节点的功能定位为:解决太榆路主线与南中环的快速转换、火车南站与太榆路南北两向的沟通, 另外, 解决晋阳街对外出入, 立交按全互通设置。共有2条主线, 9条匝道, 匝道总长3606.648m。

钢箱梁共计13联, 43个吊装段, 主要结构形式为倒梯形单箱单室结构, 主要分为梁宽10.5m (ES匝道) 、梁宽9.5m (其他) 和变宽 (WNU08联、SWU03联) 三种形式, 太原南中环太榆路立交桥钢箱梁为全焊结构, 采用单箱单室截面, 根据跨径的不同, 梁高分别为2-2.6m、2m和1.6m。

2 适用范围

本施工技术适用于城市桥梁建设项目中的大吨位 (通常吊装节段不小于200吨) 、小曲线半径的钢箱梁 (一般曲线半径不大于50米) , 在短期内的大批量安装作业。

3 主要工程施工工艺

3.1 钢箱梁现场二次拼装

二次拼装场地设置在南中环跨太榆路立交沿太榆路南北各一个, 利用既有道路路面作为拼装场地的基础, 在路面上布置临时拼装胎架, 在每个拼装场地道路两侧布置龙门吊机轨道, 每个拼装场设置2台50t龙门吊 (钢箱梁拼装使用) , 2台120t龙门吊 (成品梁下胎、出场、装车使用) 。钢箱梁半成品在工厂加工完成后, 使用汽车运输至现场拼装场内, 在拼装胎具上进行总拼装。

3.2 非固接式模块化支架体系安装

由于本工程所有钢箱梁均为连续梁。钢箱梁分段时必须避开墩顶部位, 因此在吊装前必须在分段部位搭设临时支架, 以确保钢箱梁吊装就位后的整体稳定性, 并提供节段对接焊缝的作业平台。同时考虑到施工工期紧、经济性等因素, 通过对临时支架体系方案的不断优化, 最终选择钢梁安装的临时支架体系采用非固接式模块化支架体系, 有效提高支架的安拆效率及周转次数, 满足了大批量梁段吊装需求。

3.2.1 临时支架结构及布置

因钢箱梁分段不能在桥墩处进行分段, 计划将13联钢箱梁共计43个吊装段, 于每个分段接口处下部设置一组钢管柱支架, 支架采用框架式支架:结构形式见下图示意:

3.2.2 支架基础

基础采用2.3m*2.3m C30混凝土扩大基础, 基础顶部设置预埋钢板, 钢立柱直接焊接在钢板上。

3.2.3 钢立柱

钢立柱采用φ630*8螺旋焊管, 每处平台设置4根, 高度按照比每跨钢箱梁的梁底标高低500mm设置。钢管柱纵向采用法兰螺栓形式进行连接, 钢管柱之间采用钢管支撑进行连接。

3.2.4 柱顶横梁

钢立柱柱顶横桥向设置双拼工字钢横梁, 用以支撑钢箱梁。工字钢采用工50b型, 拼装横梁按钢梁宽度+4m布置 (预留宽度铺设人工作业平台) , 采用双拼结构形式为一组, 用以承载钢箱梁箱体。

3.2.5 柱间支撑

柱间支撑采用φ325*5直缝焊管制作, 环绕钢立柱进行布置。

3.2.6 临时支架搭设

非固接式模块化支架, 即将钢管柱支架预制成标准段, 按所需采用螺栓连接进行搭配组装, 直接放置于钢梁分段位置。

(1) 支架标准段制作。将钢管柱加工成6m、3m、1m、0.5m的标准节段, 加工时采用数控钻机进行顶底板螺栓孔的钻制, 并采用预拼装的方法将6m、3m钢管柱进行组装焊接。首先做出一个标准框架, 其余钢管柱拼装时都以此为基础来调节4根钢管柱法兰盘位置, 确保任意节段支架可以进行随机组装。1m、0.5m钢管柱待6m、3m钢管柱框架安装完毕后根据需要单独组配。

(2) 组装搭配。支架组装前, 平整支架组装处的地面, 实地测量该处地面标高, 计算出所需支架高度, 按需求挑选标准节段进行搭配组装, 组装完成后, 支架顶部与钢梁底部的非标准高差采用圆管垫块补足。为了临时支架拆除方便, 临时墩预埋钢板上, 焊接0.3m单侧法兰盘钢管与标准框架螺栓连接, 避免拆除时损坏标准框架。

3.3 梁段运输就位

钢箱梁在现场拼装场拼装成吊装节段后, 吊装段宽度约10m, 长度约40m。针对吊装段尺寸, 设计专用的炮车, 使用平板拖车作为机头, 进行钢箱梁吊装段的倒运。炮车采用2排24轮形式, 宽度7m, 车顶平台两侧设置限位挡块用以保持运输时钢箱梁的稳固。

3.4 梁段吊装

钢梁安装位置处地面构造物较为杂乱, 吊装前根据地形布设吊机位置, 根据每台吊机的性能参数确定其作业半径及负荷量, 并结合梁段的外形尺寸, 重心位置计算出每台吊机所对应的吊耳布设位置, 选用合理的钢丝绳及卡具, 确保吊装过程的安全。

3.4.1 吊机选择

由于桥位吊装位置多数为匝道交汇处, 平板车运至适当的桥位吊装位置比较难, 因此在保证吊机能合理站位后, 采用汽车吊 (固定位置吊装) 和履带吊 (移动位置吊装) 相互配合抬吊和空中接力进行桥位吊装作业, 最大限度地实现了重型钢梁的空间直线移动和曲线吊装就位。

钢箱梁吊装难度最大工况为梁重200吨, 起吊高度22m。在构件起吊22m高度, 构件与吊车臂保持必要安全距离的前提下, 吊车最大作业半径12m, 臂长42m, 根据此工况, 选择两台500吨汽车吊进行抬吊。

该工况吊装参数:500吨汽车吊+180吨超起配重, 支腿全伸, 最大作业半径12m, 主臂长42.1m, 额定起重量为108.3吨, 梁重200吨, 108.3×2=216.6>200吨, 满足吊装要求。

3.4.2 吊耳布置

吊耳布置在每个吊装段实腹隔板处, 钢梁两端各布置4个吊耳, 每个吊耳受力25吨, 考虑安全储备, 每个吊耳按起吊能力50吨进行设计, 吊耳结构形式如图2:

3.4.3 卡具及钢丝绳选择

钢绳选用∮64mm钢丝绳扣二对。

钢丝绳的选择计算:

钢梁单件重约200吨。

初步选用6*37+1的钢丝绳, d=64mm, ψ修=0.82

P破=500d2=500*64*64=2040000N

查表, 做机械起重吊索用K=5, 则

即单根该钢丝绳的容许拉力为334.56KN (33.4t) 。

用8根6*37+1, d=64mm钢丝绳吊装, 起吊能力为33.4*8=267.2t>200t, 能满足钢梁吊装需要。

每片钢箱梁设置8个吊点, 钢箱梁200吨, 每个卡具受力25吨。考虑2倍安全系数, 采用50吨U型卡。

3.4.4 吊装指挥系统

起吊过程由一名起重工作为起重总指挥, 负责指挥起重机;两台吊机分别配备一名司索工作为副指挥, 负责向总指挥提供各自监控吊机的走位信息;两台吊机的操作员根据起重总指挥的指挥进行操作。

以上人员根据专业起重口哨及手势信号进行指挥, 并各自配备一台对讲机辅助交流使用。

3.5 梁段测量定位

安装精度标准执行表2: (《城市桥梁工程施工与质量验收规范》 (CJJ2-2008) )

梁段吊装至预定位置后, 需对钢梁线型进行精调, 调梁全程采用全站仪进行三维坐标测量进行定位。针对城市立交桥的结构特点, 及钢箱梁的制作工艺, 确定测量定位以钢箱梁顶板的道路中心线为基准进行。

3.5.1 建立模型

根据设计院提供的测量控制点及桥梁线型参数图, 建立本桥的坐标网, 以东西方向为X轴、南北方向为Y轴、高程为Z轴。

模型建立后, 将钢箱梁按照道路中心线 (即钢梁结构中心线) 布置在坐标网内。

3.5.2 测控点布置

梁段顶板接口部位和桥梁支座设置测控点, 在坐标网内算出该点的三维坐标。在实际调梁过程中检测该点的三维坐标作为钢梁的定位依据。由于全桥坐标模型的建立, 在测量过程中如遇置镜点与目标点不能通视的情况, 可随机选取顶板处任意点进行测量, 同样可以达到定位调整的效果。避免了重新置镜、后视甚至挪移吊车而降低效率。

3.5.3 横坡测量

钢梁结构中心线定位完成后, 测量钢梁顶板支座处内外弧所设置的两个点的高差, 参照设计坡度, 反算出设计高差, 通过比较, 调整钢梁横坡。

3.5.4 钢梁桥位调整就位

采用50-100吨电动倒链和千斤顶组合根据测量监控数据进行微调梁体的理论设计线型和支座固定位置。

4 结束语

以上就是非固接式模块化支架体系安装法在南中环太榆路互通立交桥钢箱梁架设中的应用, 证明了支架拼装法在钢箱梁架设中的可行性和实用性。支架拼装法的高效、快捷、安全可靠的特点满足目前不断加快的城市立交桥建设步伐的需要, 只是该项施工技术还是有一定的局限性, 不太适用于跨越既有铁路的钢桥, 但还是有很好的应用推广前景。

摘要：随着近年来城市道路建设的大幅度发展, 钢桥在公路上的应用逐渐广泛, 钢桥形式向大跨度、结构多样化发展。文章以太原市南中环太榆路互通立交桥为例, 简述非固接式模块化支架拼装法在钢箱梁桥架设中的应用。

关键词：城市道路,钢箱梁桥,非固接式模块化支架拼装,架设

参考文献

[1]建筑钢结构施工手册.

[2]城市桥梁工程施工与质量验收规范.

曲线建筑施工测量技术 篇3

“建桥容易拆桥难”, 旧桥拆除是一项比新建桥梁具有更多未知因素、更加危险的任务, 而曲线桥梁的拆除尤为危险。为满足云南省昆明市昆明东二环及滇东北交通连接通道的需要, 小庄立交上下昆明-曲靖高速公路的三条匝道 (XZ2、XZ3、XZ6) 桥梁需要进行部分拆除改建, 其中拆除难度最大为XZ2号匝道, XZ2号匝道旧桥为钢筋混凝土连续箱梁, 桥面宽度9.5米, 梁底宽度4.53米。拆除范围共8孔, 孔跨布置1联:26+6*30+26, 长度:L=232m, 拆除桥梁净高为2m~10.5m, 曲线半径仅200m。

2 桥梁拆除难点

(1) 文明施工要求高。XZ2匝道与建筑物间距离较窄, XZ2匝道最近端离居民楼仅30m, 必须保证文明施工质量, 拆桥时的混凝土渣、粉尘及噪声等不会对周边居民产生大的影响。 (2) 对保留老桥的保护。XZ2匝道与保留老桥XZ8匝道最近端距离仅20m, 拆除时必须保证其有一定的安全距离, 同时要确保拆除与保留部分伸缩缝处桥墩的安全。 (3) 对地下管网的保护。桥梁拆除周围地下有电信、煤气、自来水等多条管网, 纵横交错, 十分密集, 要确保拆除时的震动等不会损毁管网。 (4) 工期制约大。昆明东二环扩建工程小庄立交改扩建工程量大, 工期紧, 身处交通要道, 制约因素繁多, 工期任务急迫。根据工期要求和施工组织设计的安排, 桥梁拆除在工期关键路线上, 是一个关键节点。前后都受到工序的制约, 必须在临时便道施工到一定程度, 封闭交通后才能进行桥梁拆除, 必须在新建XZ2匝道桥梁桩基施工前拆除完毕, 争取在尽可能短的时间内拆除完成, 为阶段工期目标实现增添一份保证。 (5) 安全防护要求高。拆桥期间, 如何保证施工中人身、设备安全, 如何确保做到统一的行动指挥, 严明纪律, 及时制止不安全行为的发生。 (6) 交通组织困难。二环路是昆明城市交通的主干道, 而小庄立交二环路的一部分, 同时又是昆曲高速连接滇东北的主要出入口通道。桥梁必须进行交通分流, 交通组织困难。

3 拆除方案的确定

目前我国桥梁拆除主要有静态爆破法、控制爆破法、切割爆破法、水压爆破法、机械拆除法、大型机械移除法、采用液压胀裂工具拆除、热熔拆除以及综合拆除法等, 鉴于这几种拆除法各自的适用范围和条件, 主要对控制爆破法、机械拆除法和静态爆破法进行方案比选。

3.1 拆除方案比选

根据表一中几种方案的优缺点进行综合考虑、反复比较, 最终决定采用方案采用机械配合人工拆除小庄立交, 优点在于能保证工期的同时, 通过合理施工技术方案保证施工安全, 对周围环境和地下管网的影响进行有效地控制。

3.2 拆除方案确定

鉴于该桥的现场实际情况, 施工前对原既定拆除方案进行了数次专家论证和拆除顺序调整, 确定了拆除的原则:从高到低, 先桥梁附属, 再箱梁, 后墩柱的总体施工顺序进行拆除作业。

4 拆桥前准备工作

4.1 交通封闭, 道路断交

交通分流方案上报交警部门, 并召开了交通分流协调会。通过现场勘查、召开协调会研究, 认为交通分流方案可行, 实施了二环路及昆曲高速道路断交。

4.2 管网调研

对拆除桥梁范围内地下管线进行调查探明, 并在地面标明管网埋设深度、走向、类型及具体位置, 以便及时防护, 方便检查。

4.3 安全警戒

设置安全防护网, 设置警示标志, 布设安全警戒线及多名安全防护人员, 安全警戒防护与桥梁正投影线距离不小于8米。

4.4 成立监测小组

对保留结构物及周边建筑物布设变形观测点位, 成立监测小组随时观察桥梁拆除对原保留桥梁及周边建筑物的影响。具体操作为:在原保留桥面与拆除段接头部分左、中、右设置3个点位, 每墩柱侧面设置1个测量点位。观测分拆除前、拆除中与拆除后三个阶段进行观测, 及时准确掌握其拆除对原有桥面、墩柱的震动影响。及时动态监控桥梁变化, 以便指导施工现场, 对危险预警。

4.5 设置防护

考虑拆除时梁体下落对地下管网的破坏及周边建筑物的影响, 桥梁高度在4米以上时在桥梁下堆减震土 (高度为1/2桥跨高度) 。堆积土沿桥梁横桥向成条形布置, 长度15m。同时布设一台洒水车进行全程洒水, 以消除灰尘对周边环境的影响。

4.6 临时支墩布设

为了减轻桥梁下落产生的震动, 让梁体下落缓慢, 布设了临时木支墩。搭设前对搭设支墩处软基层进行挖除换填, 换填采用已拆除的砼废渣, 并进行分层夯实回填。夯填范围承载力不小于150MPa。临时支墩沿拆除桥梁横向宽度超出梁底宽度两侧各0.5m, 纵向紧靠桥墩, 搭设纵向长度2m。支墩搭设时支墩竖向与梁底的间隙不大于1cm。

4.7 设立应急救援小组

根据应急预案, 成立应急救援小组, 配备足够的应急救援物资。

4.8 安全技术交底

对主要管理人员和全部施工人员进行安全技术交底, 提高所有人员的安全意识, 做到以下要求: (1) 技术交底拆桥顺序落实到位。 (2) 按要求配带个人防护用品。 (3) 做到眼耳口鼻聪, 信息及时畅通。 (4) 所有作业人员做到听从统一指挥, 纪律严明。

5 旧桥拆除

具体的操作步骤为:防撞墙→翼缘板→面板→腹板→伸缩缝外3m范围内的底板砼→梁体自由落下→大面积拆除→清渣及运输。

5.1 上部结构拆除

桥梁拆除以每一跨为一单元, 流水作业, 前一单元完成之后方可进行下一单元作业。

5.1.1 桥上作业。

(1) 机械上桥从高到低, 拆除隔音屏, 对称破除防撞墙及翼缘板, 以减轻桥体重量。 (2) 由高到低破除桥面板砼。 (3) 考虑桥梁拆除部分对保留部分的影响, 人工解除第七孔梁支座处约束。

5.1.2 桥下作业。

(1) 机械设备位于两侧堆积土上, 破除腹板砼进一步减轻桥体重量。 (2) 待解除第七孔梁东端支座约束后, 拆除第七孔梁伸缩缝外3m范围内的梁体砼。然后对称割除已拆除梁体砼范围内的钢筋。必要时拆除第七孔梁西端支座外2~3m范围内的梁体砼。使第七孔梁能缓慢下落于减震土上。 (3) 然后进行大面积砼破除, 同时注意施工检查, 若周边管网及监测建筑物等发现异常, 即时上报处理。 (4) 按此顺序, 依次循环至下一孔, 直至桥体全部下落。

5.2 桥墩拆除

在大面积梁体砼拆除后进行桥墩拆除, 拆除采用破碎机自上而下的顺序进行凿除。

5.3 清渣外运

所拆除梁体与墩身砼逐孔及时进行清理、外运。同时进行拆除场地平整, 为下一工序桩基施工的开展提供平台。

6 结束语

本次小庄立交拆除施工中, 拆除方法、减震措施及支撑方式得当, 并通过合理的组织, 精心的准备, 人工配合机械有效的在10天内将XZ2匝道旧桥顺序拆除, 做到了兼顾增加安全性、保证作业工期及减小对周围环境影响的预期效果。目前, 对旧桥的拆除方法尚未形成一个完整的体系, 希望通过本文的介绍, 给同类桥梁机械拆除以借鉴。

参考文献

[1]李元福.控制爆破拆除结构复杂的钢筋混凝土桥梁[J].石家庄铁道学院学报, 1996, 9 (4) :112-115.

[2]李英勇, 崔吉旺.高速公路上连续梁桥的拆除[J].华东公路, 2000, 6:50-51, 61.

[3]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社, 2000.

[4]王善波, 高萍, 许俊.宁波通途桥施工控制的组织与实施[J].中国市政工程, 2000, 2:23-25.

[5]刘小林, 崔清强等.大跨度旧、危桥梁的智能预警非爆破拆除法[J].中国市政工程, 2006, 6.

曲线建筑施工测量技术 篇4

南宁大桥位于南宁市东南, 毗邻青秀山风景区, 由跨越邕江的主桥、南北两岸引桥、引道及附属工程组成, 桥梁总长734.502 m, 其中主桥为大跨径曲线梁非对称外倾拱桥, 单孔跨度300 m, 桥面宽度35 m, 由两条倾斜的钢箱肋拱、曲线钢箱梁、倾斜的吊杆及桥面系杆组成, 按双向六车道设置 (见图1) 。

南宁大桥钢箱梁架设采用“缆索吊机吊装, 拱肋支承”方案。由于永久系杆设置在钢箱梁内, 主梁未合龙前, 永久系杆无法安装张拉, 钢箱梁吊装期间拱肋推力由设置在东西拱脚位置的临时系杆索平衡。由于东西拱肋外倾、不对称且钢箱梁位于半径1 500 m曲线上, 如何平衡因箱梁两侧的吊杆呈非对称形式布置对箱梁节段产生的横向水平力, 以及曲线节段钢箱梁吊装过程中的空间线形控制, 是该桥施工需解决的关键技术。

1 曲线钢箱梁吊装总体方案

南宁大桥主桥受下游“西津船闸”最大通航宽度15.0 m限制, 全桥钢箱梁划分为30个吊装节段, 标准梁段长9.0 m, 重136.6 t。通过对钢箱梁结构和节段吊装过程主体结构和塔架结构受力分析研究, 钢箱梁吊装方案采用“9 m节段制造运输, 9 m节段吊装”方案。节段工厂制造时进行了“10+1”匹配预拼装, 钢箱梁竖曲线由18 m节段顶、底板不等长的方式形成梯形, 以折代曲。

由于9 m节段吊装后单节段上只有1组永久吊杆和临时吊杆, 无法维持节段空中稳定。钢箱梁节段空中稳定和线形调整是利用两个相邻9 m节段上的2组永久吊杆和临时吊杆来维持。采用9 m节段“空中二拼一”方案, 两个9 m节段吊装就位后进行“空中二拼一”焊接, 这样全部梁节段吊装合龙后, 主梁为15个18 m梁节段。9 m钢箱梁节段吊装顺序为由中间向两边连续吊装 (见图2) 。

2 曲线钢箱梁吊装关键施工技术

2.1 节段空中精确对位技术

钢箱梁位于R=1 500 m平曲线和R=9 000 m竖曲线上, 每个9 m节段空间位置都不一样。钢箱梁节段采用2组索道4吊点抬吊, 运用PLC电气集中控制技术, 既保证节段4吊点同步吊装, 又方便节段对位前单吊点微调。节段吊装前, 横移索鞍至每个9 m吊装节段所对应的位置, 以确保节段横桥向位置准确。

当被吊钢箱梁顶面高于前一钢箱梁段顶面约30 cm高时, 暂停吊运进入调梁阶段。安装钢箱梁上的永久吊杆和“×”形临时吊索, 通过缓慢运行牵引索来控制前后走行小车、收放前后起重索来调整钢箱梁纵桥向的位置、倾斜角度 (见图3) 。

如果箱梁平面位置有小量偏差可用链条葫芦将梁端缓慢收拢, 使两相邻梁段上、下接口对正 (缝隙误差5 mm以内) , 相邻钢箱梁节段就位后, 通过在钢箱梁顶、底面安装临时匹配件, 进行节段连接。

钢箱梁匹配连接后, 张拉永久吊杆和临时吊杆, 同步缓慢松开吊钩。测量钢箱梁空间线形, 调整吊杆索力直至节段线形符合设计要求。

2.2 节段空中稳定技术

钢箱梁节段在连接成整体形成稳定结构前, 要经历9 m节段连接成18 m节段、18 m节段自身空中悬浮等不稳定结构状态。在钢箱梁吊装过程节段稳定空中通过外侧永久吊杆、“×”字形临时吊杆及箱梁节段间的临时匹配件来实现 (见图4) , 具体实施方案如下:

钢箱梁吊装顺序为先吊装跨中15号梁段, 由于15号节段只在梁段中间设有一组永久吊杆及临时吊杆, 松吊后, 仅靠一组永久吊杆及临时吊杆无法维持空中稳定。因此在15号梁段上增设一组临时吊杆。15'号吊装就位与15号节段匹配连接后, 形成18 m梁段。张拉调整18 m节段上的2组外侧永久吊杆和“×”形临时吊索, 同步拆除15号节段上的临时钢绞线拉索。

吊装14号、14'号节段的空中稳定则是通过分别与15号、15'号节段匹配连接成整体, 然后张拉14号、14'号节段上的一组外侧永久吊杆和“×”临时吊索来实现节段的临时稳定。13号、13'号节段吊装分别与14号、14'号节段匹配连接形成18 m梁段后, 解除14号与15号、14'号与15'号之间的临时匹配件, 形成独立的18 m梁段, 通过2组外侧永久吊杆和“×”临时吊索维持节段空间平衡。

2.3 空间线形控制与调整技术

2.3.1 线形控制与调整难题

曲线钢箱梁吊装过程采用外侧永久吊杆和“×”字形临时吊索维持节段空间稳定和线形调整。线形控制与调整存在以下难题:

1) 节段空间定位无法采用吊杆定长法施工。每个18 m节段通过8根吊索进行调整, 每调整一根吊索, 其他吊索索力均会发生变化。

2) 18 m梁段合龙后全桥104根吊杆为多次超静定结构, 索力调整尤为复杂。

3) 钢箱梁合龙前, 受体系温差的影响, 钢拱肋线形不断变化且跨中与边跨呈非线性变化, 钢箱梁节段定位空间坐标难以确定。

2.3.2 安装过程线形控制目标

主梁合龙线形达到设计理论线形;体系转换完成, 成桥状态下拱肋线形和主梁线形与设计理论线形一致或误差很小;吊杆、系杆索力与设计索力整体偏差控制在5%以内, 单根吊杆索力与设计索力最大偏差在10%以内。单束系杆索与设计索力最大偏差在10%以内。

2.3.3 过程控制与调整

为保证主梁安装线形达到控制目标, 分以下几个过程进行控制调整。

1) 9 m形成18 m节段线形调整。

通过施工仿真分析, 计算出每个18 m钢箱梁吊装定位空间坐标及永久吊杆和临时吊索索力, 用于指导钢箱梁安装施工。18 m节段吊装就位后依靠外侧永久吊杆、临时吊索来控制三维坐标。主梁合龙后还须完成二期恒载, 结构体系转换后实现成桥状态。因此, 在主梁吊装就位、节段连接之前需要设置预拱度来保证最终的成桥线形。同时主梁吊装节段标高还需考虑体系温差和拱肋受力不断增加, 主拱肋下挠的影响。

理论上分析, 采用永久吊杆和临时吊索定长法进行主梁节段空间坐标控制最为方便、准确。但由于现场无法准确测量出吊杆张拉端坐标, 且每根吊杆索长存在制造误差。因此18 m节段空间线形调整采用以下方法:

9 m节段匹配时先张拉外侧永久吊杆至设计索力, 张拉部分临时吊索索力。18 m节段形成后, 测量18 m节段空间线形, 根据空间三维坐标实测结果反复调整临时吊杆索索力和永久吊杆索索力直至达到设计状态。18 m节段线形调整必须解除与其他节段之间的临时连接。

2) 主梁合龙前18 m节段线形调整。

为方便节段线形的调整, 合龙前如果18 m节段全部临时连接, 全桥共需52根永久吊杆和52根临时吊索, 为一庞大的超静定体系, 每根吊杆的调整都会造成其他吊杆索索力和梁节段线形的变化, 难以实现主梁线形调整效果。因此合龙前18 m节段线形调整必须解除与其他节段之间的临时连接。

此时除拱脚处合龙段主梁未吊装外, 全部主梁自重荷载已经施加在拱肋上, 拱肋空间线形只受体系温差的影响。主梁设计合龙温度18℃~20℃, 因此合龙前主梁18 m节段线形调整均安排在夜间或无日照时间段进行。

3) 内侧永久吊杆安装及二期恒载后主梁线形控制。

主梁合龙后, 拆除临时横向联结系和侧向缆风索, 安装张拉永久系杆索, 同步拆除临时系杆索;安装张拉内侧永久吊杆, 拆除“×”临时吊杆索, 同步调整外侧永久吊杆索索力。

此时钢箱梁受力体系发生了大的改变, 由永久吊杆和弯曲系杆维持结构的空间几何位置和受力平衡。但此时在结构体系未转换前的吊杆索力作用下, 主梁空间线形可能会产生变化, 因此有必要在这个阶段根据实测拱、梁线形和吊杆、系杆索力值进行修正, 以保证主梁线形达到设计状态。

此时吊杆和系杆索力可以用千斤顶和“频率法”进行精确量测, 吊杆索力的调整可采用“拔出量”法进行, 以避免多次超静定结构调索造成的困难。“拔出量”法的具体操作如下:根据实测的吊杆、系杆索力, 拱、梁实测线形进行修正模型计算, 计算出满足成桥目标状态下的吊杆、系杆索力值。

计算出吊杆索力实测与修正值差值, 反算出吊杆张拉端锚杯拔出量。考虑到张拉拔出量较小, 采用将长度转换到锚杯螺母的转动角度, 此法可保证拔出量精度控制在1 mm之内。

从跨中向两边依次用“拔出量”法对需要调整的吊杆索索力进行调整 (见图5) 。

3 结语

南宁大桥曲线钢箱梁合龙后横向和竖向线形误差都在允许范围内, 梁线形误差均为0.029/300=L/10 345;吊杆索力均匀且达到设计索力, 平均误差2.3%, 系杆索力平均误差4.6%, 满足设计要求, 成桥状态良好。钢箱梁采用“9 m节段加工运输, 9 m节段吊装, 空中匹配成18 m梁段”的吊装方案。吊装过程中, 独具匠心地设计了“×”形临时吊杆, 利用外侧永久吊杆和“×”形临时吊杆实现了节段空间平衡和线形调整。该技术成功攻克了大跨径曲线节段钢箱梁吊装及线形控制难题, 为类似工程施工提供了有益的借鉴。

参考文献

[1]张数仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[2]孙晓红.钢管混凝土拱桥施工监控与拱肋吊装控制[D].福州:福州大学硕士论文, 2004.

[3]唐君宏.匝道高架桥连续箱梁切割拆除吊架法施工技术[J].山西建筑, 2013, 39 (10) :183-185.

曲线建筑施工测量技术 篇5

关键词：独塔小半径,曲线,斜拉桥,关键技术

1 工程特点和施工的主要难点

1.1 工程特点

1) 独特的塔梁索结构。其塔身呈仙鹤形状, 桥的截面为空心不规则矩形, 偏向于重心的设计方式;而在主梁设方面的设计主要采用半径以及宽都不相等的两段曲线单箱三室箱梁结构;而桥梁斜拉索方面也要设计出不对称的单索面, 并且在塔的侧面还要加设锚墩和背索设计;

2) 桥梁设计的几何结构较为复杂。根据塔梁索在结构设计方面具有其独特性, 且主梁的位置处于整个桥梁的曲线上面, 因此使得整个斜拉桥的结构处在了一个三维的空间当中, 且对于它的坐标在计算也控制方面也是非常复杂的;

3) 结构受力体系复杂。由于斜拉桥在结构方面的几何是非常复杂的, 因此, 整个主梁与异形的重心都偏向于塔柱, 再由斜拉以及背索在水平方向的力的作用下, 使得整个桥梁在维空间的受力情况下处于复杂且平衡的状态。

1.2 施工难点

1) 桥梁的主边上的主梁是处在小半径曲线的位置上, 由于桥梁在空间上的受力情况不同, 因此对于桥梁的整体线形的有效控制的关键就是对于施工方案的选择以及对于施工工况的监控;

2) 在桥梁施工的过程中, 由于侧重主梁会对于主跨主梁造成纵向与横向的偏移情况, 并导致斜拉索的支座受到一定程度的扭转, 因此确定侧重主梁的施工方案就显得尤为重要了。

2 总体施工方案及主要施工流程

1) 对于主边的跨主梁来讲, 主要采用的是预偏位移支架的方法来对其进行施工, 具体将其分成三段来全方位的实施现浇施工;对于配跨主梁来讲, 主要采用的是端头悬挑支架的方式来对其进行现浇施工;对于主塔来讲, 主要采用的是塔吊配合翻模的方法, 来逐段进行浇筑施工;对于斜拉索来讲, 主要采用的是分别挂设和单根不对称张拉有机结合的方式来进行施工;

2) 从主要的施工流程上来看, 首先施工的是32号主墩;其次施工的是0号主墩;第三施工的是索塔各个节段;第四施工的是锚墩;第五施工的是边跨的主梁;第六施工的是主跨的主梁;第七施工的是斜拉索第M01至M09以及S01至S09索;第八施工的是锚墩横梁合龙段;第九施工的是斜拉索第M10至M11以及S10至S11索;第十施工的是斜拉索B01、B02, M10至M11, 以及S10至S11索;最后一步施工就是支架的拆除。

3 施工过程中的关键技术

3.1 主梁施工

小半径曲线的主梁在预应力与斜拉索的拉力共同的作用下, 出现纵向压缩和横向方向的水平位移因此, 在桥梁设计中所采用的支架以及模板等等结构会对于主梁的纵向与横向方面的变形与位移产生一定的约束力, 如果在这方面处理不当, 将会对于整体的线形以及应力方面产生直接的影响。

1) 支架的设计与施工

在对曲线斜拉桥进行施工的这一过程当中, 其主梁的成功与否直接取决于支架, 它作为到整个桥梁的主承重结构, 不但要做到能够满足桥梁对于承载力的要求以及桥梁线型的流畅性, 而且采取一定的措施使支架与模板在预应力与斜拉索张拉时主梁所受到的横向与纵向的位移情况。在支架的设计这一方面, 应该把分段也考虑在内, 我们知道, 在具体的过程当中, 曲率以及不等半径等等因素的存在, 主梁底板渐变现象的存在, 以及顺桥方向上2%纵坡高差和地势高差等问题的存在, 使得顺桥这一方向在每一个横隔梁的地方都比较容易出现支架的断开现象。所以, 在这样的情况下, 我们就需要对横隔梁支架的集中受力情况进行分析, 在此基础上来对断开地方的支架进行加密, 在横断面上把剪刀撑设置上, 在顺桥方向采用十字扣件的方法来和钢管有机的配合起来, 并严格按照相关的规范和要求来做出加固处理。尽可能的做到在对主梁线型进行保证的情况下, 还能够和支架的承载力要求相满足。

2) 解除纵向约束

我们知道, 对于主梁的两端来讲, 都是变截面的加厚节段, 所以, 在具体的设计过程当中, 我们就需要充分对支架的加密这一措施进行考虑;另外, 由于其刚度比较大, 所以, 为了使得支架对主梁纵向位移以及模板对主梁纵向位移的影响最大限度的减少, 可以采用支架拆除的方式。

3) 解除横向约束

为了使得支架能够在分段的地方断开, 从而使得支架整体刚度下降, 可以采取的措施就是把支架当中的横向剪刀撑纵向剪刀撑都拆除掉, 同时把用来加固的扣件予以拆除。

3.2 主梁配重设计的优化及施工

1) 在重跨端采用端头悬挑支架的方式

这一方式主要分成两个部分, 第一, 把端头支架进行加密处理, 具体来讲, 就是把配重跨悬和牛腿之上的长度设置为0.97m, 把高度设置为2m, 把宽度设置为9.856m, 把重量设置成为50t, 在经过了计算之后, 我们就可以得到在端头2m范围之内需要增设4排支架, 并且每一排的支架应该设置16个。

第二, 临时支撑。对于这一方式来讲, 也就是采用方木以及槽钢来在悬挑部分的底板和牛腿之间垫上, 这样一来就起到了临时支撑的作用。

2) 对支座以及销棒采用后浇施工的方式

这一方式也就是加大支座在牛腿上面的螺栓孔, 之后将其和支座一起放在主梁张拉完成之后实行浇筑施工, 需要注意的是, 螺栓和孔壁之间的距离应该要比主梁横向位移的实际尺寸来得大。另外, 采用直径为200毫米的PVC管罩来把销棒罩住, 这样一来, 位移起来就比较方便了。

4结论

总之, 对于小半径曲线斜拉桥来讲, 其最主要的特点就是结构以及受力都比较复杂, 所以, 在具体的施工过程当中, 我们必须要对各个施工阶段的工况做好实时的监控, 通过此, 来及时的把异常情况发现, 从而及时采取有效的措施来尽可能的把施工误差减小, 从而对斜拉桥的耐久安全性进行保证。

参考文献

[1]阮欣, 陈艾荣, 欧阳效勇, 张建军.超大跨径斜拉桥索塔施工期间风险评估与风险管理[J].桥梁建设, 2008 (2) .

[2]罗承斌, 游新鹏, 张永涛.超大跨斜拉桥索塔施工误差影响研究[J].公路交通科技, 2009 (7) .

曲线建筑施工测量技术 篇6

1. 工程概况

青岛地铁是国内首次将双护盾TBM运用至地铁施工, 青岛地铁2号线一标03工区利津路站~台东站区间包括2段小半径曲线, 曲线半径分别为350m、320m。利台区间由利津路站出发左转进入半径为350m的小半径曲线, 起讫里程为YSK26+048.349~YSK26+102.963, 总长54.614m。然后通过左转缓和曲线、直线、缓和曲线右转进入半径为320m的小半径曲线, 起讫里程为YSK26+249.070~YSK26+589.028, 小半径曲线总长339.958m。

区间隧道采用双护盾TBM施工, 结构装配式钢筋混凝土管片, 管片内、外直径分别为5.4m和6.0m, 管片厚度300mm。

2. 施工难点

2.1 隧道整体向弧线外侧偏移, 轴线难以控制

双护盾TBM在小半径曲线隧道掘进施工中, 管片横向与线路的法线方向在水平方向上形成一定的角度, 在辅推油缸的推力下向外产生一个侧向分力。管片脱盾尾后, 受到侧向分力的影响, 管片衬砌发生向曲线外侧偏移的趋势。

另外, 由于双护盾TBM盾体外壳与管片外侧存在15cm空隙, 在施工过程中, 豆粒石不能做到同步回填, 管片衬砌外侧空隙与填充回填方量不一致。如果存在空隙或豆粒石与水泥浆凝结体强度较低的现象, 则小曲线半径的管片衬砌将在侧向分力作用下将向曲线外侧发生偏移。

2.2 地层损失增加

双护盾TBM在掘进线路为连续的折线, 且掘进方向的外侧出渣量较大, 这样造成掘进轴线外侧岩体损失, 并形成不均匀受力空间。

在施工中调整设备结构形式和正常掘进参数的条件下, 小半径曲线隧道掘进也会增大不均匀受力空间。曲线地铁隧道的底层应力损失的大小与双护盾TBM主机的长度密切相关;与直线隧道相比, 双护盾TBM在曲线隧道施工中的地层应力损失, 可能随着曲线半径的变小而增大。

2.3 纠偏量工作量大, 对土体扰动的增加

由于双护盾TBM主机为2段直线形刚体, 小半径曲线隧道施工中, 盾体不能与线路曲线完全拟合。双护盾TBM掘进形成的小半径段隧道由一段段连续的折线组成, 为了让连续折线与小半径段隧道轴线充分拟合, TBM掘进施工时需连续纠偏。曲线半径越小, TBM主机长度就显的越长, 则纠偏量越大, 纠偏效果越低。

掘进中的纠偏频率和纠偏量的变大, 增加了对地层扰动, 其结果就是延长了围岩的后期沉降时间。在小半径曲线隧道掘进时, 如果地层的刚度和隧道的纵向刚度偏小, 可能引起管片衬砌和外侧地层产生的较大位移, 甚至发生较大范围的地层土体的扰动变形。

2.4 容易造成管片破损

双护盾TBM换步过程中需要辅推油缸对管片施加压力, 以固定管片姿态, 在一个换步过程中, 尤其是在小半径曲线段上施工时, TBM盾体的姿态曲线变化较大, 这就在辅推油缸靴板与管片之间产生一个向外的微小滑移趋势, 在换步过程中导致管片局部受力过大而产生裂纹或破碎。

同时管片外侧豆粒石松散, 可向外侧偏移挤压地层, 使管片姿态和结构稳定受到影响, 极易造成TBM的尾盾与管片卡壳及管片碎碎现象发生。

2.5 纠偏不及时极易造成TBM卡盾

小半径曲线隧道均处于向左或向右转弯状态, 鉴于TBM盾体的长度和隧道曲线半径, 需要持续地保持掘进行良好地程差掘进施工, 掘进司机如不能控制好掘进参数, 需要频繁地纠偏, 如果纠偏不及时, 极有可能造成卡盾现象。

3. 技术措施

3.1 掘进前起始状态

3.1.1 前盾的起始姿态

前盾到转弯处要由设计直线轴线过渡到曲线轴线。正常状态刀盘开挖直径为6300mm, 前盾外径6240mm, 前盾与洞壁单侧间隙为30mm, 尾盾外径6150mm, 盾尾与洞壁单侧间隙为75mm, 经过计算不超挖的最小转弯半径为600m, 如果涉及开挖曲线最小半径为320m, 则前盾姿态调整有以下两种方法:①使用超挖刀, 一次性调整好支撑盾与前盾间夹角;曲率半径为固定的320m。②不使用超挖刀, 而曲率半径依次从600m递减到320m。

3.1.2 支撑盾的起始姿态

此时主推进缸处于收缩状态, 内外伸缩盾处于重叠状态, 此时前盾与支撑盾的夹角为θ。

θ=2×arcsin (w+t/R)

式中:

W——支撑盾起始测量点到撑靴中心距离 (此数值为固定值由盾体结构决定) ;

L——在直线推进时前盾与支撑盾的初始测量长度 (此数值为固定值由操作人员确定) ;

R——隧道的设计轴线曲率半径;

以向左转为例

此时的测定左侧距离传感器的测量长度为Lb:

Lb= (R+a) sinθ-W

a——左侧传感器到盾体中心的距离

此时测定右侧距离传感器的测量长度值为Lr:

Lr= (R+b) sinθ-W

b——右侧传感器到盾体中心的距离

左右传感器测量长度差△L:

△L=Lb-Lr+ (R+b) sinθ-W- ( (R-a) sinθ-W) = (a+b) sinθ

结论:TBM换步时首先把前盾测量端面姿态与隧道的设计轴线垂直, 中心与隧道的设计轴线相切, 固定前度。然后调节盾尾姿态, 盾尾姿态要以左右两侧传感器的位移差为依据。可采用主推油缸快速同步移动和慢速差动微调来保证两侧传感器的差值;按此差值可以保证在主推油缸初始状态下盾尾位置正确。

3.1.3 伸缩盾的初始姿态

外伸缩盾:外伸缩盾与前盾固定连接, 姿态随刀盘和前盾变化。

内伸缩盾:与支撑盾铰接, 通常状态下铰接油缸前后腔都有一定压力, 这是内伸缩与支撑盾处于平行状态, 由于内外伸缩盾间隙10mm, 在小曲率半径条件下前盾与支撑盾由夹角θ, 所以外伸缩盾与内伸缩盾会产生干涉。因此此时应对铰接油缸的工况进行调整, 释放铰接油缸前后腔压力使内伸缩盾外伸缩盾浮动, 消除相互干涉。

3.2 施工参数设定

3.2.1 掘进轴线预偏设置

在TBM掘进过程中, 要加强对推进轴线的控制。曲线推进时TBM实际上应处于曲线的切线上, 因此推进的关键是确保对TBM姿态的控制。

管片在承受侧向压力后, 将向弧线外侧偏移。为了确保隧道轴线最终偏差控制在规范允许的范围内, TBM掘进时给隧道预留一定的偏移量。根据理论计算和相关施工实践经验的综合分析, 同时需考虑掘进区域所处的地质情况, 在小半径曲线隧道掘进过程中, 将设置使其向曲线内侧 (圆心侧) 预偏移30mm~50mm。施工中通过对小半径段隧道偏移监测, 适当调整预偏量, 预偏量如图1所示。

3.2.2 TBM掘进参数选择

(1) 严格控制TBM的推进速度

推进时速度应控制在3cm/min~4cm/min, 降低因掘进推力过大而引起的向外分力的增大, 减小TBM推进过程中对地层的扰动和纠偏量。另外, 在小半径曲线段为避免辅推千斤顶对管片造成破损, 可采取短行程多循环的掘进换步方式, 可按照每30cm~50cm收缩主推千斤顶进行换步, 使得辅推油缸对管片的侧向压力滑移的趋势降低, 同时有助于TBM在掘进过程中的纠偏调向。

(2) 严格控制TBM正面掘进力

必须严格控制掘进过程中的相关施工参数, 推进贯入度、刀盘转速等。防止发生大方量的超挖, 尽量减少掘进参数的大幅跳动。

(3) 严格控制豆粒石的填充密度和浆液回填量

由于双护盾TBM在小半径曲线段隧道施工中, 管片会受到向外侧的一个挤压分力, 因此在小半径曲线段施工时应严格控制浆液回填量, 确保盾尾段管片浆液回填总量到位。通过及时灌注水泥浆液, 减少施工过程中的管片轴线偏移量。注浆量未达到施工要求时暂停推进, 以降低管片轴线偏移。

根据施工中的变形监测情况, 可增加盾尾段双液浆止浆环, 从而有效地控制管片拼装轴线。

3.2.3 严格控制TBM纠偏量

TBM的曲线掘进实际上是处于线路的切线上, 掘进的重点是确保对TBM的刀盘姿态控制, 由于TBM曲线掘进时都在纠偏, 必须跟踪测量, 保证掘进行程差的前提下缩小纠偏量, 确保转弯环的端面始终处于线路轴线的径向竖直面内。

通过计算得出在半径320m曲线转弯下每环TBM左右主推油缸的行程差需控制在28mm~33mm, 通过利用TBM主推油缸行程差来控制其纠偏量。同时, 分析管片的选型, 针对不同的管片类型选用不同的行程差。在小半径曲线隧道掘进中, 双护盾TBM的纠偏量控制在3mm~5mm/环。

3.2.4 盾尾与管片间的间隙控制

小半径曲线隧道的管片拼装质量尤为重要, 而管片拼装质量的一个重要因素是管片的盾尾间隙。控制好盾尾间隙有助于管片拼装, 也利于TBM姿态纠偏。

(1) 在管片选型时, 应根据盾尾间隙进行合理选择, 使管片与盾尾间隙得以调整, 便于下环管片的拼装, 有助于管片隧道的成型效果拟合隧道设计轴线。

(2) 根据盾尾与管片间的间隙, 合理选择转弯环管片。小半径曲线段时, 双护盾TBM的管片盾尾间隙变化主要出现在水平方向, 管片转弯趋势跟随主机掘进方向, 当主机转弯过快时, 曲线外侧的管片盾尾间隙就相对较小;当管片因楔形量等原因大于掘进转弯形成差时, 曲线内侧的盾尾间隙就相对较小。因此, 当无法通过主推油缸行程差和管片拼装来调整盾尾间隙时, 可考虑采用转弯环和标准环管片组合的方式适应盾尾间隙变化。另外, 在小半径曲线隧道掘进过程中, 将管片向曲线内侧预偏移20mm~40mm, 增加管片拼装对盾尾间隙的适应性。

3.3 管片选型

本工程管片采用平板型单层管片衬砌、错缝拼装 (局部通缝拼装) , 管片外径6.0m, 厚0.3m, 环宽1.5m, 每环管片分6块, 由封顶块 (F) , 邻接块 (L1、L2) , 标准块 (B1、B2、B3) 构成, 管片分块组装方式采用3B+2L+1F。为满足直线段和曲线段施工和纠偏的需要, 设计了有标准环和左、右转弯环, 转弯环楔形量38mm, 通过标准环与转弯环的各种组合来拟合不同的线路。

以320m半径为例计算转弯管片选型, 主要依据是线路轴线, 可计算出转弯时的管片排版如下:

转弯环偏转角的计算公式:

θ=2γ=2arctgδ/D

式中:

θ——转弯环的偏转角;

δ——转弯环的最大楔形量的一半;

D——管片直径。

将数据代入, 得出θ=0.2864

根据圆心角的计算公式:

α=180L/πR

式中:

L——一段线路中心线的长度;

R——曲线半径, 取320m;

而θ=α, 将之代入, 得出:

L=1.60m。

上式表明, 在320m的圆曲线上, 每隔1.60m要用一环转弯环。青岛地铁采用的管片长度为1.5m, 即在320m的圆曲线上, 加上纠偏, 标准环与转弯环的拼装关系为:1环标准环+15环转弯环。

3.4 扩挖刀垫厚措施

TBM刀盘上安装有19寸扩挖刀, 在进行扩挖施工时在边刀刀座与滚刀之间增加垫片, 使边刀外伸以达到扩挖的目的。通过加垫法把边刀垫高, 推动C型嵌入座外移, 来实现超挖, 边刀垫后尺寸见表1。

在进行扩挖施工时, 首先将刀盘适当后退, 在已经开挖的掌子面洞壁处用风镐或其他工具开挖出安装新刀空间, 安装扩挖施工的刀具。利用电机驱动系统缓慢转动刀盘, 以较慢速度转动刀盘, 利用新安装的刀具扩挖洞壁, 扩挖完成后开始进行推进作业。推进时, 要用小推力缓慢推进, 直到新刀已扩挖出一定距离, 设备运行平稳后, 方可正常操作掘进。在安装新刀扩挖时, 刀盘转速和推进力不要过大, 防止新刀的损坏。

扩挖施工时要注意启动和推进作业, 严格按照扩挖施工程序进行, 避免启动过猛或推进过快造成新安装刀具的损坏。

3.5 及时注浆

管片背后回填注浆对减少地层变形和维持管片稳定起着重要的作用, 也是控制地面建筑物和管线沉降变形的有效措施。因此小曲线半径隧道掘进施工时, 应密切关注TBM掘进和注浆的综合影响, 按比例拌合水泥单液浆, 并在合适位置进行管片背后注浆, 同时加强地面监控量测。

3.6 TBM测量与姿态控制

TBM的测量是确保隧道轴线的根本, 在小曲率半径段对TBM的测量尤为重要。

在小半径曲线段掘进时, 应适当提高隧道测量的频率, 通过多次测量来确保导向系统数据的准确性。同时, 可以通过测量数据来反馈TBM的掘进姿态和纠偏。

由于隧道转弯半径较小, 隧道内的通视条件相对较差, 因此必须多次转站、设置新的控制点和后视点。在设置新的全站仪控制点后, 应严格加以复测, 确保测量点的准确性, 防止造成误测。同时, 由于管片小半径转弯的侧向分力较大, 可能造成管片衬砌的水平移动, 所以必须定期复测后视点, 保证其准确性。

由于线路的急转弯, 间距5-15环布置测量支架, 每推进5环复测一次导线点。TBM掘进进采用自动导向系统, 推进时每30s自动记录一次TBM姿态。

TBM主机组装后, 应进行TBM纵向轴线和径向轴线测量, 其主要测量内容包括刀盘、前盾、中盾和盾尾姿态测量;TBM外壳长度测量;TBM刀盘、盾尾的直径测量;以及盾尾的椭圆度测量。TBM掘进时姿态测量应包括其与线路中线的水平方向、高程、纵向坡度、滚动角的测量。

3.7 监控量测及信息反馈

(1) 跟踪监测

在小半径曲线段施工时加大人工监测频率, 在TBM后配套通过后对隧道管片姿态随时跟踪监测, 把信息及时反映给TBM操作人员, 以便根据管片变形程度调整掘进参数。

(2) 针对该区间隧道沿线的建 (构) 筑物及地下管线设施, 结合TBM掘进施工中引起地面沉降的机理采用如下监测内容:①地表环境沉降监测:地表沉降地下管线沉降和建 (构) 筑物沉降;②在建隧道沉降监测。

4. 施工效果

本段双护盾TBM施工的小曲线半径隧道, 在国内地铁施工中尚属首例, 该段小曲线半径隧道对设备的适应性和施工技术管理水平提出了严苛的考验, 在采取了本文所述的措施后, 利津路站~台东站区间隧道贯通后, 整条隧道轴线均控制在-50mm~50mm范围之内, TBM小半径曲线施工成型隧道符合验收标准, 平均错台控制在1cm以内, 管片破损和漏水部分较少, 地表沉降控制在-15mm~0mm范围之内, 各项指标达到优良工程标准, 很好地完成了这一重难点的施工任务。

5. 结论与建议

(1) 在双护盾TBM小半径曲线隧道施工中, 既有和一般的隧道掘进相同的一面, 又有其特殊性, 我们要着重研究和控制它差异的一面。

(2) 在双护盾TBM小半径曲线隧道施工中, 要抓住隧道轴线曲率大半径小、盾体姿态难以控制的特点, 选择好盾体掘进姿态, 使用好扩挖刀, 要在更小更严的纠偏幅度中进行各种参数优化。

(3) 在双护盾TBM小半径曲线隧道施工中, 针对TBM管片易向隧道轴线外侧偏移的特征, 最好使用双液浆作为同步注浆。当采用惰性浆时, 要做好轴线预偏及二次注浆工作, 加强监测, 进行动态管理, 信息化施工。

参考文献

[1]陈强.小半径曲线地铁隧道盾构施工技术[J].隧道建设, 2009 (8) :98-99.

曲线建筑施工测量技术 篇7

1 工程概况

某市某道路排水系统处于城市的繁华地段, 地下管道的走向比较复杂, 大多沿交通繁忙道路而建, 其中污水管为2 400的钢筋混凝土管道, 接口主要为“F”型, 管道的全长达到了1 077.3 m, 采用的是曲线顶管的施工技术, 该工程共分为7个部分顶进, 其中曲线顶管有4段, 分别为:A路段曲线顶管132.4 m (R=300, α=11.7°) , B路段曲线顶管225.4 m (R=600, α=7.5°) , C路段曲线顶管117.6 m (R=300, α=11.7°) , D路段曲线顶管287.6 m (R=600, α=8.1°) , 对工程的地质情况分析可以得到:埋管的底标高为-5.0 m~-7.0 m, 并且管道基本位于淤泥质的粘土层中, 部分管段位于粉土层和灰色淤泥质的粉质粘土层中。

2 曲线顶管的施工技术在工程中的应用

首先是曲线顶管设备的选择。由于该工程土质比较柔软, 并且含水率比较高, 因此选用的是适合本地区土质并且易于控制沉降量的顶管挖掘机2 400机械平衡式顶管机, 纠偏系统中主要关注的是以下数据:机头总推力F应该控制在6 800 k N, 选取8台D=200 mm的双作用油缸, 每一组中设置2台同时满足了推力的要求;另外机头长径比取值为1∶1, 机头最大的纠偏角度控制在2°, 同时纠偏特殊管设计时也应该满足设计确定的缝隙值和θ值。

然后是成品管的设计。顶管的型号一般可分为三种, 分别为:F型钢套接口管、T型钢套接口管、企口管, 在本次的研究中采用的是F型成品管, 管节接缝的集合关系满足:

其中, θ为两管节之间的转角;L为标准长度 (2.5 m) ;R为曲线的半径;D为外径。R=600时, X=12 mm, θ=0.23°;R=300时, X=24 mm, θ=0.48°。为了保障曲线段接口良好的密封性, 需要将钢套管的伸出部分增加到18 cm;成品管的木衬垫也是其中重要的问题之一, 由于进入曲线段之后管道的内侧会被压缩, 因此选择材料的过程中需要考虑到材料的性能, 厚度不能太薄, 一般选择30 mm的松木衬垫[3]。

其次是曲线顶管施工过程分析。施工过程主要可以分为四个阶段:出洞前的准备阶段、正常顶进阶段、曲线段顶进阶段、后期的收尾工作阶段。出洞前的准备主要包括起重设备的就位、顶管设备的安装及进场, 轴线的放样工作完成, 导轨、油缸的组成和测量安装系统就位, 操作平台和控制线路的布置, 各个运行设备的调适工作完成, 联机总调试状态正常;正常顶进阶段主要包括割除钢筋、凿除混凝土机头部分顶入洞口, 之后电缆和油管等设备继续顶进, 油缸到位后将水泥管和电缆拆除, 第一节管下井之后将设备段和第一节管合龙, 不断的重复上述的工作, 直到到达预定的长度, 每一个环节进行的过程中, 都需要对轴线做1次~2次的测量, 出现问题时要及时的采取措施;曲线段的顶进阶段主要包括将机头纠偏油缸一侧伸展形成曲线, 为了保证弯曲均匀, 必须用千斤顶调整接口的张开量, 并且要用木垫进行固定;后期的收尾工作主要是对洞口安装止水装置, 井位和机头偏差都要进行复测, 机头进洞并吊运, 对管道进行清洗并且做好管节间的连接工作, 记录管节的偏差数据。

最后是曲线顶管控制的技术措施及纠偏技术。1) 触变泥浆的配比根据不同的土质进行试验确定, 经过研究发现适合该泥浆配比如下:纯碱40 kg、水7 000 kg、膨润土1 000 kg, 浆液的性能主要包括失水量8.24 m L, 粘度为S26, 触变性能比较好, 并且处于粘稠的状态;2) 曲线段的注浆方法, 由于法向分力作用的存在, 土壤的摩阻力和扰动会比较大, 掘进机进入到曲线段时, 曲线外侧的注浆量就会增加, 并且形成完整的泥浆套;3) 中继环的布置, 当顶力达到工作井最大承受力的60%时, 需要进行中继环的设置, 对A, B, C, D路段分析之后均为长距离曲线顶管, 因此需要加入中继环, 其中中继环顶距、间距的汇总如表1所示。

除了机头的纠偏装置以外需要将最前3节的管子设计成纠偏特殊管, 主要的做法是在普通管的尾部放置起曲油缸, 木松垫要垫到设计要求的高度, 与此同时前8节的管子上设置拉杆, 以防线性失控, 顶进从曲线恢复到直线的过程中主要通过机头纠偏油缸实现, 调整木垫的位置达到设计的厚度, 通过研究沉降状况对其进行必要的沉降控制, 以达到良好的纠偏效果。

3 对构筑物、道路的保护措施

为了确保顶管施工沿线道路和构筑物的安全, 在该工程实施之前需要对沿线的道路上水, 上煤管线进行搬迁, 对原来的雨水管道进行改排, 施工结束之后进行恢复, 需要采用的具体措施有沉降的监测、精心施工、水泥浆置换触变泥浆、顶管进出洞口注浆保护等等, 在沿线的路口设置沉降监测点, 间距一般为5.0 m, 其中构筑物的沉降点一般布置在四角的位置, 在管道轴线附近要适当的加密处理, 提高监测的效果;在施工的过程中一定要严格的复核、勤纠偏;在顶管结束之后要置换触变泥浆填充空隙;另外由于开洞的时间比较长, 为了避免水土流失产生的地面沉降危及到公共的管线, 需要在顶管工作井洞口的位置采取注浆加固的措施, 通过以上的施工安全监测和保护措施, 该工程施工各阶段的安全有了良好的保障, 缩短了施工的工期, 曲线顶管施工技术的应用也会越来越广泛[4]。

4 结语

曲线顶管的施工技术对城市道路、交通和环境的影响较小, 不会影响到人们的正常生活, 在地下施工的过程中噪声比较小, 泥浆及废弃物排放比较集中, 施工的进度比较快, 在当今市政工程的应用中也越来越广泛, 提高了顶管设计和施工技术的水平, 并且取得了良好的经济效益和社会效益[5]。

摘要：以某道路排水系统改造工程为例, 阐述了曲线顶管的施工过程和技术控制措施, 并探讨了顶管施工中对建筑物、道路和公用管线的保护方法, 对提高顶管施工管理质量水平有一定的意义[1]。

关键词：曲线顶管,排水系统,道路,构筑物

参考文献

[1]宋勇.曲线顶管施工技术在市政工程中的应用[J].城市道桥与防洪, 2009 (12209) :88-93, 232.

[2]吴荣荣.泥水平衡式曲线顶管施工技术在电力改造工程中的应用[D].厦门:华侨大学, 2013.

[3]肖鹏.顶管施工技术在市政工程中的应用[J].中国城市经济, 2011 (15217) :308-309.

[4]蒙新宇.曲线顶管施工在市政给排水工程中的应用[J].门窗, 2014 (8501) :67.