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1、预应力混凝土梁预制与架设,郑机：教授级高级工程师 中国铁路工程总公司副总工程师 铁道部南京大胜关长江大桥及南京南站项目建设指挥部常务副指挥长兼总工程师 国家一级项目经理、一级建造师联系电话：13912965678网址：邮箱：,课时安排,1 预应力混凝土梁预制与架设 1.1 预应力混凝土梁预制 1.1.1 预制场地布置 1.1.2 底模、侧模与内模 1.1.3 钢筋工程 1.1.4 预应力体系 1.1.5 预埋件 1.1.6 混凝土的灌注与养护 1.1.7 孔道压浆与封端 1.1.8 存梁台座 1.1.9 梁体的运输 1.1.10 长线法与短线法预制技术,1.2 预应力混凝土梁架设 1.2.1
2、支架现浇方法 1.2.2 吊装架设方法 1.2.3 架桥机架设方法 1.2.4 浮运架设方法 1.2.5 悬臂浇注方法 1.2.6 移动模架施工方法 1.2.7 悬臂拼装方法 1.2.8 造桥机拼装方法 1.2.9 顶推施工方法案例：上海洋山深水港工程东海大桥70m箱梁预制及架设技术,2 钻孔桩施工技术 2.1 施工平台布置 2.2 成孔作业 2.3 清孔作业 2.4 钢筋笼工程 2.5 水下混凝土灌注 2.6 桩底压浆 2.7 桩的质量检验 2.8 桩头清理作业 3 土木工程套装软件plan功能概述,1 预应力混凝土梁预制与架设,预应力混凝土被广泛使用于桥梁结构。由于预应力混凝土桥梁大部分是
3、在现场制造，产品质量较难控制。影响产品质量的主要因素：技术人员的技术水平，现场管理水平；装备状况，如混凝土供应能力、模板质量等；原材料、半成品、成品（预埋件）质量控制；混凝土质量控制（配合比）及施工工艺控制；混凝土养护及存放；预应力体系工艺控制（管道、张拉、压浆）；预制场地条件及布局；,1.1 预应力混凝土梁预制 预应力混凝土梁的预制工作内容主要包含：预制场地的选择和建设；模板设计、制造和安装；钢筋绑扎，预应力体系的布置，预埋件的正确埋设；混凝土配合比的选定与报审、混凝土的拌制、输送和灌注；混凝土的养护；预应力孔道的压浆与封端；预制梁体的存放、缺陷修复等。,1.1.1 预制场地布置 预制梁场地
4、选择的基本原则：场地处于硬地基区域以减少基础处理工作量；场地的面积能满足需要；具有良好的预制梁体出运条件；具有良好的材料运输、设备采购、员工生活等条件；具有良好的水电供应、交通、通讯条件；受气候影响小，生产条件好；具有良好的社会治安状况；预制的综合成本低。如图1.1.1a/1.1.1b,图1.1.1a 某大桥70m梁预制场地,图1.1.1b 某大桥70m梁预制场地,1.1.2 底模、侧模与内模 模板的设计、制造、安装质量直接影响预制梁体的生产效率及产品质量。模板应具有足够的总体和局部刚度含非弹性变形合适的分块大小和部位；快捷的安装和拆除速度；安装、拆除损耗少；液压部件活动灵敏，伸展、收缩到位，
5、不漏油；模板表面平整，接缝横平竖直，棱角分明，没有锈斑和污渍；选用合适的脱模剂，脱模剂涂刷纹路美观；模板材质耐腐蚀、防绣能力强；焊缝及连接牢固；不漏浆；配合施工的预留孔位或部件布置合理（如进料孔、振动器）；预埋件能有效固定；见图1.1.2a/b/c。关注预拱度设置。,1.1.2a 台座及底模布置(见东海大桥图册p4551),1.1.2b 某大桥70m梁内模(见东海大桥图册p6469、混凝土梁图册p5371),1.1.2b 某大桥70m梁外模(见东海大桥图册p5263、混凝土梁图册p2852),1.1.3 钢筋工程 钢筋工程可以采用就地绑扎或分块吊装，就地绑扎占用预制台座的时间较长，需要较多的预
6、制台座，整体吊装速度快，可缩短梁体预制周期。钢筋应根据设计要求和施工规范要求进行加工和绑扎；应具有足够的整体性，满足吊装或混凝土灌筑(振捣、作业人员荷载、进料及振捣通道等)需要；符合要求的保护层厚度，为防止扎丝锈蚀，扎丝应背向模板；选用合适的保护层垫块，使预制梁表面更加美观；预应力管道、预埋件等有效定位，有效的措施防止管道漏浆；钢筋接头的质量及布置满足要求。,图1.1.3 顶板钢筋网整体吊装(见东海大桥图册p7097、混凝土梁p7288),1.1.4 预应力体系 预应力体系是预应力混凝土结构的最重要的组成部分，预应力钢筋主要形式有：钢铰线、钢丝、精扎螺纹钢筋，锚具的主要形式有夹片锚、F式锚等，
7、预应力管道的形式主要有：抽拔管道、钢波纹管道、塑料波纹管道。预应力管道应预埋准确、定位有效，安装中应保证不漏浆，无损伤，管道应具有足够的刚度和抗拉强度；喇叭口安装精度应严格控制，使预应力钢筋在喇叭口处不产生折角，防止张拉时出现断丝，不降低有效预应力值；预应力体系中的部件应进行有效的检验。,图1.1.4 钢波纹管道(见混凝土梁89145),1.1.5 预埋件 预埋件包括支座、水电支架、照明系统、通讯系统、信号系统、警示标志系统、防雷击系统、施工需要等，由于混凝土结构的特殊性，灌注混凝土后增设预埋件将对梁体造成局部破坏，影响梁体的质量或外观，因此：灌注混凝土前，预埋件的内容、数量、规格应经过设计、
8、监理单位等的认可；预埋件应在混凝土灌注前列表检查落实，防止漏埋；预埋件应有效定位，防止在混凝土灌注过程中发生移位、损坏等；施工临时使用的预埋件的后期处理应不影响混凝土的外观质量以及耐久性要求。,图1.1.5 支座锚栓预埋,1.1.6 混凝土的灌注与养护 混凝土灌注前，应对混凝土灌注体系进行认真的检查:包括砂、石、水泥、粉煤灰、矿粉、硅粉、外加剂、水的质量和储备数量，施工配合比的调整;供电系统特别是备用供电系统、混凝土搅拌、输送或运输系统、布料系统、振捣系统、人员数量及组织系统、前台与后台通讯系统、后勤保障系统、表面收浆和养护系统、天气预报系统、各方面的应急保障措施等的检查落实;混凝土的灌注工艺
9、影响混凝土产量的需求，混凝土的产量最低应满足下一层混凝土在初凝前能灌注上一层混凝土，一般的分层厚度为30cm。混凝土振捣时应插入下一层混凝土10cm左右，以保证结合面混凝土的质量。,混凝土灌注中，除保证振捣质量外，更应注意不要对预埋部件造成损伤。及时进行混凝土表面的二次收浆是保证混凝土表面不产生龟裂的重要手段，必须安排足够的人力保证二次收浆及时进行，按时完成。混凝土的养护工艺主要有浇水保湿养护、蒸汽养护、喷洒养护液等养护措施。浇水养护中应注意水资源的循环利用；蒸汽养护中应注意蒸汽管的布置，出汽口的朝向，温度场的均匀性，注意混凝土静养、升温、降温、脱模温差的控制等；喷洒养护液养护中应注意养护液喷
10、洒的均匀性、密度等。养护液的选择应注意不造成混凝土颜色、外观的损害。,关于混凝土裂纹裂缝缺陷指肉眼可见的宏观裂缝，其宽度在0.05mm以上。混凝土的微观裂缝为混凝土所固有，水泥浆体硬化后的干缩值较大，而骨料限制了水泥浆体的自由收缩，这种约束等作用使混凝土内部从硬化开始就在骨料与水泥浆体的粘结面上出现了微裂缝。混凝土的收缩变形主要有：1）塑性沉降收缩；骨料下沉，粉煤灰和水上浮而产生沉降、离析、泌水。2）塑性收缩：初凝前水分蒸发，混凝土内部水分不断向表面迁移，形成塑性阶段体积收缩；及时抹压可以愈合；3）自缩水泥水化时消耗水分造成凝胶孔的液面下降，混凝土不失重，发生在早期（模板拆除之前）；及时保水养
11、护；,4）碳化收缩；5）温度收缩“冷缩”，温度上升时，混凝土弹性模量小，产生的预压力松弛释放；随后的冷却过程，弹性模量增大和松弛作用减小导致大得多的拉应力产生。6）干燥收缩混凝土硬化后，湿度0.5，自生收缩与干缩相比小的可以忽略不计，当水灰比0.35，混凝土内相对湿度很快会降到80%以下，自生收缩与干缩则接近各占一半，当水灰比低至0.17时，则自生收缩要占100，而干缩为0。（大致概念）*配筋并不能消除或者减小混凝土里的收缩裂纹，而只能把少而宽的裂纹分散为大量的微细裂纹。正是那些看不见，检测不到的微细裂纹，可能最终成为离子在混凝土与钢筋表面之间迁移的必要通道。,钢筋混凝土结构裂缝产生的主要原因
12、分类：与结构设计及受力荷载有关的原因：1）超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用；2）地震、台风等特殊荷载作用；3）构件断面尺寸不足、钢筋用量不足或配置位置不当；4）结构物的沉降差异；5）次应力作用；6）对温度应力和混凝土收缩应力估计不足；,分类：与使用及环境条件有关的原因：1）环境温度、湿度的变化；2）结构构件各区域温度、湿度差异过大；3）冻融、冻胀；4）内部钢筋锈蚀；5）火灾或表面遭受高温；6）酸、碱、盐类的化学作用；7）冲击、振动影响；,分类：与材料性质和配合比有关的原因：1）水泥非正常凝结（受潮水泥、水泥温度过高）；2）水泥非正常膨胀（游离CaO、游离MgO、含碱量过高）；3）水泥的水化
13、热；4）骨料含泥量过大；5）骨料级配不良；6）使用了碱活性骨料或风化岩石；7）混凝土收缩；8）混凝土配合比不当（水泥用量大、用水量大、水胶比大、砂率大等）9）选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当；10）外加剂、硅灰等掺合料掺量过大；,分类：与施工有关的原因：1）拌和不均匀（特别是掺用掺合料的混凝土），搅拌时间不足或过长，拌和后到浇筑时间间隔过长；2）泵送时增加了用水量、水泥用量；3）浇筑顺序有误，浇筑不均匀（振动赶浆、钢筋过密）4）捣实不良，坍落度过大、骨料下沉、泌水，混凝土表面强度过低就进行下一道工序；5）连续浇筑间隔时间过长，接缝处理不当；6）钢筋搭接、锚固不良，钢筋、预埋件被扰动；7
14、）钢筋保护层厚度不够；,8）滑模工艺不当（拉裂或塌陷）；9）模板变形、模板漏浆或渗水;10）模板支撑下沉、过早拆除模板、模板拆除不当；11）硬化前遭受扰动或承受荷载；12）养护措施不当或养护不及时；13）养护初期遭受急剧干燥（日晒、大风）或冻害；14）混凝土表面抹压不及时；15）大体积混凝土内部温度与表面温度或表面温度与环境温度差异过大,混凝土水灰比对早期收缩的影响随着水灰比增大，开裂时间延长,主要原因是低水灰比浆体自收缩大大增加；1）随着水灰比的减小，混凝土早期自收缩与水化温升明显增大。水灰比从0.36减小到0.32时，1d自收缩值从38*e-6增加到180*e-6；15h时出现最大温升，从
15、24.5度增加到25.2度。2）单面干燥条件下，水灰比在0.280.45变化时，混凝土早期质量损失率随着水灰比的增加而增加，但总收缩值随着水灰比的增大而减小。水灰比从0.36减小到0.32时，1d收缩值从110*e-6增加到440*e-6；3d质量损失从0.75%减少到0.7%3）水灰比在0.280.36变化，3d时自收缩占总收缩比例达5843%.*建议水灰比控制在0.350.38,混凝土强度得到提高，其他性能变化适当。,水泥品种对早期收缩的影响水泥品种：(1)硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料(主要成分：硅酸钙，主要原料石灰石、粘土)、0%5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成，分P.I(不掺
16、加混合材料)和P.II(掺加不超过水泥重量5%混合材料),即国外通称的波特兰水泥。(2)普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%15%混合材料，适量石膏磨细制成,代号：P.O。(3)矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成,代号：P.S。(4)火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成,代号：P.P。(5)粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、粉煤灰和适量石膏磨细制成，代号：P.F。(6)复合硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料和适量石膏磨细制成,代号P.C。水泥中混合材料总掺合量按质量百分比计应大于15%，但不得超过50
17、%。,水泥品种对早期收缩的影响水泥环试件的试验结果：1）随着P.O42.5-P.O32.5-P.C32.5的顺序，开裂时间延长，相应的抗裂性能提高。2)对于高标号的水泥品种P.O42.5系列，水泥的开裂时间差异比较大（1h15h）；3）砂浆环试件的试验结果：开裂时间27d；4）混凝土环试件的试验结果：开裂时间720d（定性结论）；5）纯硅酸盐水泥体系的开裂时间影响排序：粉磨细度水灰比养护温度碱含量SO3,6)比表面积影响：随着比表面积增大，纯硅酸盐体系的开裂时间提前，反映出抗裂性能下降。原因是比表面积增加引起水泥早期水化反应加速，徐变松弛能力下降，弹性模量增加，而收缩速度大大提高。7)养护温度
18、的影响：随着养护温度的提高，浆体的水化反应速度大大加快，浆体硬化后的抗裂性能下降。8）SO3的影响：SO3含量增加，抗裂性能逐渐下降；,粉煤灰对早期收缩的影响：a)对粉煤灰胶凝体系的开裂影响排序为：粉煤灰掺量水胶比养护温度粉煤灰比表面积；b)粉煤灰掺量的影响：掺量在060%区间中增加，胶凝体系的开裂时间持续增加，抗裂性能提高。原因：早期粉煤灰不参与水化，弹性模量发展缓慢。c)水胶比的影响：水胶比提高，体系抗裂性能提高；水胶比对于大掺量粉煤灰混凝土的各项性能尤其强度影响很大。d)养护温度的影响：养护温度提高，体系抗裂性能降低。纯硅酸盐水泥体系温度在2030度的时候，开裂时间就开始急剧下降，而粉煤
19、灰胶凝体系的转折点在3040度；,e)粉煤灰比表面积的影响：粉煤灰的细度对于胶凝体系的抗裂性能影响很小。可能是粉煤灰颗粒磨细前后都不参与水泥水化，在早期只是物理填充的作用；f)粉煤灰的掺入显著提高胶凝材料体系的抗裂性能；,矿渣粉对早期收缩的影响：a)对掺有矿渣粉的胶凝体系的开裂影响排序为：水胶比养护温度矿渣粉掺量矿渣粉比表面积；b)矿渣粉掺量的影响：胶凝体系的开裂时间推迟，抗裂性能提高。掺量达60%后，此作用减小。c）养护温度的影响：随着养护温度的增加，胶凝体系的抗裂性能几乎直线下降；d)水胶比的影响：水胶比降低，抗裂性能下降；e)矿渣细度的影响：影响作用相对较小（在比表面积为219438m2
20、/kg范围）f)矿渣粉对胶凝材料体系的抗裂性能有改善作用，矿渣粉体系的影响作用受到水胶比和养护温度的影响很大。,硅灰对早期收缩的影响：对掺有硅灰的胶凝体系的开裂影响排序为：水胶比养护温度硅灰掺量。a)本组试验的开裂时间远远小于参有粉煤灰和矿渣粉的胶凝体系。b)水胶比的影响：水胶比降低，胶凝体系的抗裂性能减小；c)养护温度的影响：养护温度提高，胶凝体系的抗裂性能降低；d)硅粉掺量的影响：影响程度较小，但是可以看出硅粉的掺加不能改善胶凝体系抗裂性能，硅灰胶凝体系的开裂时间都小于不掺硅灰的体系。,外加剂对早期收缩的影响减水剂对胶凝体系开裂时间是有影响的，不同减水剂的作用情况不同。,骨料对早期收缩的影
21、响1）骨料：集料的表面特征对混凝土的抗裂性的影响比集料的颗粒形状更为敏感，碎卵石集料与胶结料之间的粘结性能较碎石与胶结料之间的粘结性差，因此表现出更大的开裂趋势；2）砂率：砂率增大时，出现裂缝的机会增加；当砂率分别为38%、40%、43%时，混凝土平板在第7天时单位面积平板的裂缝面积分别为50.84mm2、1653.75mm2、2209.32mm2混凝土配合比实例(kg)：水泥:细骨料:粗骨料:水:粉煤灰:外加剂 240 790 1005 140 160 3.2 水灰比：0.35；含砂率：44；容重：2338.2kg,某大桥第一片混凝土梁裂纹原因分析分析产生裂纹的主要原因有：a)水灰比小，达到
22、0.32（有文献表明水灰比对氯离子渗透影响大，）混凝土自收缩增大；b)水泥细度小：实际水泥比表面积421m2/kg(初凝1h37m，终凝2h22m)，加快水化热过程，温度收缩加大。(现为356m2/kg,初凝2h13m，终凝2h48m）、c)入模温度高：入模温度达到32，加快水化热过程，温度收缩加大。长距离的泵送，提高混凝土的入模温度；d）混凝土灌注和养护环境温度高：灌注日期2003.7.18，环境温度2733，灌注时间为14:0005:00，加快水化热过程，温度收缩加大。,e）硅粉的掺加：硅粉在混凝土中的较大的水化活性及硅灰高强混凝土早期致密的微结构使混凝土早期的粗毛细孔含量少，细毛细孔含量
23、多，致使混凝土内部早期的自干燥作用明显；硅灰混凝土弹性模量高，应力松弛能力小，增加了收缩开裂趋势；f)钢筋间距偏大：原腹板、翼板、顶板钢筋设计间距为14200；g)石子直径偏小：增加胶凝材料用量；h)胶凝材料用量大：为480kg，增加水化热；从设计配合比看，混凝土5d的强度约为40MPa,而实际达58MPa,终凝时间为11h，而实际约7h。i)蒸汽养护工艺下降温时间短，脱模时温差大。j)受海岛、海风影响，昼夜温差大。,钢筋混凝土梁裂纹预防的主要措施1)合适的配合比设计(外加剂与水泥匹配)；2)原材料质量控制(水泥安定性)；3)混凝土拌合(时间)、运输(温度)、灌注(落差)、振捣(赶浆？)工艺控
24、制；4)混凝土表面收浆与养护工艺控制；避风；5)合理的结构设计和钢筋布置；合理的保护层厚度；6)入模温度控制及各类温差控制(蒸汽养护温度场、升降温时间)；7)采用预张拉工艺！,图1.1.6某大桥70m箱梁混凝土浇注(见东海大桥图册p98111、混凝土梁图册p149225),1.1.7 孔道压浆与封端 孔道的压浆和封端质量直接影响预应力混凝土的耐久性。孔道压浆主要有普通孔道压浆和真空孔道压浆工艺，普通孔道压浆的压力约为0.7Kpa。真空压浆增加管道的抽真空设备，使管道内空气产生-0.7Mpa的压力，真空压浆可以使管道内的压浆更加密实，更有效的保护预应力钢筋。封端一般有压浆前进行封端和压浆同时进行
25、封端的工艺，压浆同时实现封端的工艺具有更好的完整性。,图1.1.7 真空压浆示意(见东海大桥图册p112118、混凝土梁图册p226234),1.1.8 存梁台座在有条件的情况下，应采用三点支撑方式存放预应力混凝土箱型节段，这种节段长度一般在35m左右。一般的预制预应力混凝土箱型梁长度在1640m，采用三点支撑方式不易实现，由于预应力混凝土箱型梁抗扭强度一般较弱，因此在四点支撑的情况下应特别注意支撑点的不均匀沉降问题，过大的不均匀沉降将造成梁体的损伤。存梁台座的数量应与制梁速度、养护周期、架梁速度相匹配。,图1.1.8 存梁台座,1.1.9 梁体的运输重物移动的可能方案有空中运输方案，如利用直
26、升飞机起吊、运输；水中运输方案，如利用船舶装载运输；陆地运输方案，如龙门吊机起吊、运输等。对于预应力混凝土箱梁，重量大，目前条件下采用空中运输方案无实现的可能。垂直移动方案有：龙门吊机起重提升、汽车或履带吊机等起重提升、千斤顶起重提升、抽水注水或涨潮或落朝升降等。水平移动方案有：轮式台车运输，如轮胎式台车、轮轨式台车；滚辊式台车运输，如气囊，钢滚筒；滑移式台车运输等；水上船舶运输等。,图1.1.9重达2000t的70m箱梁陆地滑移运输(东海大桥p129201、混凝土梁p242260),1.1.10 长线法与短线法预制技术 在悬拼施工中，需进行预应力混凝土节段的预制，预应力混凝土节段的预制一般采
27、用长线法和短线法预制工艺。长线法预制有利于节段匹配质量的控制，由于底模线形不宜进行频繁调整，底模的线形一般采用综合的预拱度进行布置。长线法占地面积大，地基处理工作量大，模板投入大，成本相对较高。见图1.1.10a。短线法预制需加强节段匹配质量的控制，线形调整相对容易实现。短线法占地面积小，模板投入小，在国外被广泛使用。见图1.1.10b预制节段的存放一般采用三点支撑方式，对支点地基不需进行严格的沉降处理，其运输一般采用轮胎式运输车进行运输。,图1.1.10a 长线法预制场景(混凝土梁p261p335),1.1.10b 短线法预制场景(混凝土梁p336p404),1.2 预应力混凝土梁架设 预应
28、力混凝土梁一般采用现场浇注和预制安装的方法进行施工。现场浇注一般采用支架法、悬臂浇注法、移动模架法、顶推施工法进行施工；预制安装方法一般采用吊装架设法、架桥机架设法、浮运架设法、悬臂拼装法、造桥机拼装法等进行施工；预应力混凝土梁的施工方法与设计的各工况计算假定紧密关联。,1.2.1 支架现浇方法支架现浇是矮墩桥梁施工中常用的施工方法。施工中应注意支架地基的处理，防止地基沉降，除必要的地基加固外，良好的排水条件是防止地基沉降的重要手段。由于支架拼装后各连接部分存在间隙，在调整底模线形前应对支架进行预压重以消除非弹性变形，预压时间根据沉降量的最终指标进行确定。支架应具有较小的弹性变形，防止混凝土浇
29、注过程中出现裂纹，在混凝土初凝时间内完成混凝土浇注工作可以减少混凝土出现支架变形产生裂纹的可能性。,底模的标高应考虑支架弹性变形的影响。支架设计应考虑其拆除工作，在梁体混凝土浇注完成后，支架承受强大的压力，支架的设计应考虑此压力能被顺利释放。,图1.2.1支架现浇(见梁式桥p8097),1.2.2 吊装架设方法预制箱梁在条件允许的情况下可以采用龙门吊机吊装、陆地汽车或履带等吊机吊装、水上浮吊等方式进行吊装。采用千斤顶提升也是其一种安装方式。吊具应精心设计，吊机的选型应满足需要，运梁就位的位置及吊机的位置应进行详细布置。在梁体精确定位困难的情况下，应考虑梁体精确定位的方案，必要时设置梁体的纵横移
30、设施以加快梁体的架设速度。梁体就位时的起落速度应缓慢，防止造成梁体或支座的损伤。,图1.2.2 龙门吊机架设32m梁(见梁式桥p98133),1.2.3 架桥机架设方法架桥机架设方案的前期投入较大，一般使用于需架设的梁体数量多，运距长的情况下。架桥机架设效率高，一般每天可以完成2片梁的架设；架桥机架设施工中，应注意架桥机安装完成后应进行试吊并保存试吊记录；架设中各工序的步骤应严格按要求进行，防止架桥机倾覆；架桥机应进行必要的保养和维修，确保设备处于良好的工作状态；架桥机施工方案研究中应特别重视起点和终点的架设条件，选择合适的架桥机结构形式；待架设的梁体一般通过已架设的梁体进行运输，对梁体的承载
31、能力应进行设计检算，确保梁体的安全。,图1.2.3架桥机工作场景(见梁式桥p136p176),1.2.4 浮运架设方法在水域或海域中，根据施工条件，可以使用浮运架设的方法。在浮运架设方案中应充分考虑梁体的下水施工方案(支架等的影响)，应考虑梁体运输过程中的倾覆稳定性，应考虑运输线路的选择，由于梁体运输属大件运输，应征得海事等部门的同意和协助。浮运架设方案应考虑涨潮或落潮引起的水位标高变化的影响，应考虑加载或卸载对浮体吃水深度变化的影响，由于水位变化和吃水深度变化，在锚碇系统受力变化的影响下，浮体还可能产生平面位置的变化。潮水变化、过往船舶、风力等因素产生的波浪或涌浪对浮体会产生影响。风力影响也
32、是不可忽略的因素。锚碇设备的设置方案对架梁就位质量和架梁工作效率会产生影响。,图1.2.4 浮运架设(见梁式桥p177185),1.2.5 悬臂浇注方法悬臂浇注施工是预应力混凝土连续箱梁施工的一种比较常用的方式，80年代后在我国被广泛应用。悬臂浇注一般采用挂篮施工，节段长度一般为35m，混凝土重量在150t以内。在斜拉桥施工中，一般采用牵索挂篮，节段长度可以达到8m左右。由于挂篮在混凝土重量作用下产生变形，应此挂篮在灌注混凝土前应消除非弹性变形外，还需根据计算设置预拱度，梁体的线形应根据设计计算要求在施工中进行调整，以保证顺利合龙和成桥线形。,宜在混凝土初凝时间内完成混凝土灌注，精心筹划混凝土
33、灌注顺序，防止由于挂篮的变形造成混凝土开裂。挂篮结构设计和施工中应防止挂篮倾覆，后锚固点是挂篮结构的重要部分，应进行充分的检验。挂篮的结构方式也影响施工效率，应进行精心的选型和细节设计优化。挂篮应具有足够的刚度，一般挂篮自重为节段重量的0.50.8。悬臂浇注施工周期应考虑混凝土强度增长和弹性模量增长所需的技术间隙时间，应考虑混凝土收缩、徐变对预应力损失的影响，为保证施工质量，在目前技术条件下，建议的施工周期为68天。,图1.2.5悬臂浇注施工(见梁式桥p186267),1.2.6 移动模架施工方法在我国，移动模架施工工艺于90年代逐步推广使用。移动模架前期投入大，相对于支架现浇施工，移动模架不
34、需进行地基处理。在软弱地基、水域、高墩、山区等施工条件下，移动模架具有明显的优越性能。移动模架跨度一般在50m以内，少量的达到60m，节段施工周期一般在1215天。移动模架结构有上导梁和下导梁方式，下导梁结构更加简洁,有利于钢筋骨架的吊装。下导梁移动模架过桥墩的方式有导梁开启和底模开启方式，国内常见的为导梁开启方式。,图1.2.6 移动模架施工(见梁式桥p318346),1.2.7 悬臂拼装方法相对于悬臂浇注，悬臂拼装速度更快，相对于造桥机拼装，悬臂拼装设备投入较少，但使用悬臂拼装方案时必须实现将悬臂拼装节段运输到悬臂吊点下，因此在运输困难的山区、不能满足船舶运行的浅水湖泊、受涨落潮水影响的浅
35、滩区域，不宜使用悬臂拼装方案。在悬臂拼装中应及时调整梁体线形。作为拼接面胶接的材料应具有耐久性能，搅拌应均匀，填充应饱满但不对预应力管道的畅通造成影响。拼接面在拼接前应进行适当处理，清除污渍和预制时涂刷的隔离材料。预制节段在拼接面处的损伤宜在拼接完成后进行修补，防止对匹配面的匹配产生影响，造成局部应力过大。,胶接材料应在一定的压力作用下凝固以保证拼接质量。为保证压力的均匀，对施加的预应力应进行合理的布置。在拼接作业中，对胶接面施加压力后，胶接材料必然会被挤出，为美化外观，应及时将挤出的胶接材料清除，清除过程中，应不损害梁体外观。,图1.2.7悬臂拼装施工(见梁式桥p346354),1.2.8
36、造桥机拼装方法造桥机施工方案的设备投入大，但能克服悬臂拼装的局限性，因此使用更广泛。节段预制后在预制场地存放28天以上才进行节段拼接，减少了混凝土后期收缩和徐变对预应力损失的影响。,图1.2.8 造桥机进行节段拼装(见梁式桥p355p424),1.2.9 顶推施工方法指在一个固定的台座浇注混凝土节段，节段混凝土达到强度后顶推出混凝土浇注台座再进行下节段混凝土浇注，不断的循环来完成预应力混凝土梁的施工方法。顶推梁导梁的刚度应与梁体的刚度相匹配，导梁刚度越大，导梁与混凝土梁体连接面内力越大，导梁刚度越小，混凝土梁体受力越大。节段的顶推中由滑动面支撑，滑动面标高相对固定，为防止梁体受扭损坏、局部的支
37、撑面受力过大，滑动面的平整度宜控制在1mm/m的范围内。,图1.2.9顶推梁施工(见梁式桥p473p530),2 钻孔桩施工技术2.1 施工平台布置水上钻孔桩施工平台的主要形式有：移动式平台、导管架平台、单栈桥平台、双栈桥平台、整体安装平台、就地建设平台、围堰或筑岛式平台、浮运安装式平台、独立桩平台等。,2.1.1移动式平台水上移动式平台的特点是海上定位准确，浮运就位后，利用支腿使平台提升出海面，平台荷载通过支腿直接传递到海床支撑面，平台顶标高不受潮汐的影响，可作业时间长、效率高。该平台具有水下炸礁、钻孔桩施工等项功能。利用水上移动平台可实现对钢护筒的精确定位、插打以及钻孔作业等，操作简便，临
38、时设施投入较少，该平台抗风浪能力较强，待钻孔桩施工完毕后平台可快捷迅速移位、准确定位。移动式平台的主要施工步骤：移动式平台的精确定位；钢护筒的制造、插打和固定；钻机就位，进行钻孔桩施工。,图2.1.1 移动式平台(见钻孔桩p42p57),2.1.2导管架平台导管架平台具有工厂化加工、制造精度高、整体下放速度快、安装快捷等特点。针对风高浪急、施工条件恶劣的海域，可缩短施工工期。特别适用于无覆盖层裸岩海床或无稳定独立桩能力的浅覆盖层海床的地质条件。导管架平台的主要施工步骤：导管架结构的加工制造；选择较好的时机浮运到位，借助吊船进行导管架的下放，定位钢管桩的插打；平台上部结构的安装，必要时进行锚桩的
39、施工；钢护筒的制造、精确定位钢护筒，钢护筒插打和固定；钻机就位，钻孔桩的施工。存在钢结构用料较多，周转率较低的缺点，同时在施工过程中需要大型浮吊、船机配合作业。,图2.1.2 导管架平台,2.1.3单栈桥平台单栈桥平台施工方案主要是在平台一侧布设临时栈桥通道，用以满足人员的上下、材料的运输等。图2.1.3栈桥的施工方案为：使用栈桥上的吊机逐步延伸施工栈桥，栈桥施工过程中受海浪、海流、涌潮、潮差等不利因素的影响较小，可增加有效作业时间。特别适用于涨潮有水，落潮无水的岸边区域（船舶不能到达的施工区域）。在覆盖层具有稳桩能力的区域，栈桥施工速度较快。,图2.1.3 单栈桥平台,2.1.4双栈桥平台双
40、栈桥平台指在平台两侧布设临时栈桥通道，用以满足人员的上下、材料的运输等。在钢护筒未插打之前，栈桥作为施工平台的主要受力支撑体系，待钢护筒插打到位后增设平台与护筒之间的支撑体系，把平台上部结构及钻机的重量传递到护筒上。双栈桥平台主要施工步骤：双侧栈桥钢管桩基础、桥面及上部结构施工；栈桥上龙门吊机的拼装；利用龙门吊机进行平台的拼装和架设；钢护筒的精确定位、插打、固定；平台支撑体系转换；钻孔桩的施工；栈桥的施工可采用类似2.1.3单栈桥平台栈桥的施工方法，在栈桥上布置吊机逐步延伸施工栈桥。可移动的作业平台缩短平台建设周期，提高作业平台的重复利用率。,图2.1.4双栈桥平台,2.1.5整体安装平台整体
41、安装平台方案适用于水深流急，海床岩面倾斜裸露的海域的基础施工。平台制造成本较大。整体安装平台制造前宜先安排“多波束”测深船对施工区域海床面标高进行精确测量，然后根据测量出的海床标高，确定整体平台各套管及护筒的长度，进行放样制作。预制场地应选择在大型浮吊可以靠泊起吊的码头附近。整体安装平台制造完成后，采用大型起重船起吊浮运至施工墩位处。采用GPS定位系统指导浮吊的定位、抛锚。为克服由于水流力作用下整体平台的倾斜或失稳，整体平台四角处定位桩应与整体平台临时固定，随平台一起下放，整体平台下放后，解开四个定位角桩，立即进行插打、调平、纠偏。必要时，在下放的过程中整体平台的四个角点处各抛设混凝土锚，通过
42、锚绳调整平台位置及保持平台的稳定。,整体平台下放到位后，在已插打定位桩内填充混凝土，以增加整体平台的稳定性，然后进行整体平台封底混凝土的灌注，使平台与基岩粘结成整体，增强整体平台的抗风浪能力并利于钻孔及灌注桩孔混凝土作业。整体安装平台的下放作业时间应尽量避开涨落潮、涌潮及天文大潮等流速较快的时间段，宜选择在低平潮时下放导管架。整体平台安装完成后，搭设施工平台，进行钻孔桩施工。整体安装平台利用正式钢护筒作为平台的一部分，要求安装精度高。整体安装平台重量大，图2.1.5采用的是2600t吊船，起重由4根直径4m正式钢护筒（正式桩直径3m，考虑海中高流速区域安装误差0.5，因此正式钢护筒直径为4m）
43、及8根直径1.5m用于支撑定位调平平台的辅助钢套筒组成的高度约26m的重达700t的整体安装平台。,图2.1.5 整体平台吊装,2.1.6就地建设平台就地建设平台施工方案适用于海床覆盖层较厚，钢桩或混凝土桩插打后可自身稳定的施工区域，该方案水上作业工序较多，受海浪、涌潮等影响，吊船作业效率低，平台施工周期较长。主要的施工步骤：定位桩插打完毕后，进行桩间连接系拼焊；安装分配梁，分配梁上安装桁架梁等形成施工平台，或采用吊船分块分片安装预先组拼好的平台；钻机就位，钻孔桩的施工。定位桩、分配梁、桁架梁必须连接牢靠，以保证平台的整体性。,图2.1.6 就地建设平台,2.1.7钢围堰或筑岛式平台钢围堰平台
44、适用于深水基础孤墩施工，钢围堰制造成本较大。根据基础的大小和海床地质情况，确定钢围堰的尺寸、高度和刃脚是否制造成高低腿形式。钢围堰首先在工厂分节分块制造，在施工现场附近的码头组拼成整体后，进行浮运、抛锚定位，通过调整锚绳进行钢围堰精确定位，在钢围堰双壁之间的隔仓内填充混凝土或注水使围堰下沉，待钢围堰精确下放就位后将定位锚绳收紧，通过吸泥继续下沉钢围堰，到位后灌注水下封底混凝土，安装施工平台，进行钻孔桩施工。,钢围堰平台阻水面积大，在水流、涌浪作用下，深海中钢围堰的稳定不易保证，一般用于大跨度的桥梁基础。见图2.1.7。筑岛围堰施工方案适用于水深在3.0米以内，水流流速较小的基础施工，围堰外坡面
45、应有措施防止水流冲刷。在有覆盖层区域，也可用钢板桩、钢管桩筑岛围堰平台。,图2.1.7 钢围堰平台,2.1.8浮运安装式平台浮运安装式平台利用导向船浮运平台，导向船在墩位处抛锚定位，在平台内插打定位桩，将平台支撑于定位桩，退出导向船，完善施工平台，进行钻孔桩施工。将平台支点从导向船转换到定位桩的体系转换过程中，不能有较大的水位、水流向变化，防止导向船的移位造成定位桩的损坏。,图2.1.8浮运安装式平台,2.1.9独立桩平台独立桩平台施工方案适用于海床覆盖层较厚，水流流速较小，钢护筒插打后可自身稳定的施工区域。先用打桩船将钢护筒施打到位，钢护筒插打完毕后，用浮吊安装施工平台。施工平台安装完后，进
46、行钻孔桩施工。,图2.1.9 独立桩平台,2.2 成孔作业钻孔桩成孔方法一般有：螺旋钻机成孔、正/反循环迴转法成孔、套管钻机成孔、冲抓钻机成孔、冲击钻机成孔等。钻孔桩成孔工艺一般采用正循环和反循环施工工艺。正循环工艺为：泥浆从钻杆泵入，从钻杆底部流出，混杂钻渣从孔底向孔口流出，泥浆进入沉渣池，钻渣沉淀或分离，泥浆再循环，一般钻孔深度在30m以内，成孔效率较低，由于采用的泥浆比重较大，孔壁泥皮较厚。反循环工艺为：泥浆从桩的孔口进入，在气举作用下，混杂钻渣从钻杆流出进入沉渣池，钻渣沉淀或分离，泥浆再循环，钻孔深度已达到135m。,正循环钻孔设备主要有钻机、泥浆泵、泥浆池、沉渣池或分离器、当深度较大
47、时还需配备取渣桶。反循环钻孔设备主要有钻机、空气压缩机、风包、泥浆池、沉渣池或分离器。泥浆质量和标高是保障孔壁不致坍孔、钻渣及时排出的重要措施。成孔后应进行孔径、孔深、孔的倾斜度测量。孔深以钻孔长度为准，测锤复核。由于正循环钻孔采用的泥浆比重大，影响摩擦桩的承载力，在重要结构中不宜采用。,图2.2 反循环迴转法成孔施工(见钻孔桩p95p396),2.3 清孔作业清孔质量直接影响钻孔桩的沉渣厚度，影响桩的承载能力，一般采用取渣或换浆清孔，采用气举配合泥浆分离器进行清孔可以达到良好的效果。沉渣厚度指成孔拆除钻机后，用带小钢丝绳的测锤测量的孔深，减去安装钢筋笼及水下混凝土灌注导管后开始水下混凝土灌注
48、前在同一测点用同一测量系统测量的孔深的差值。测点尽量靠近桩中心。清孔作业不应造成泥浆的离淅，离淅的泥浆会增加沉渣和浮浆的厚度，可能造成导管堵管事故。当沉渣厚度不能满足规范要求时，应进行二此清孔。,图2.3 清孔作业,2.4 钢筋笼工程钢筋笼应具有足够的加劲，防止装吊过程中损坏。钢筋笼装吊过程中应注意声测管的保护。钢筋笼的保护层定位一般采用钢筋、混凝土圈、工程塑料圈，从钢筋腐蚀通道考虑，不宜采用钢筋定位。进入承台的钢筋宜采用泡沫塑料进行隔离，以便进行桩头清除作业。钢筋笼的接头一般采用搭接、焊接、挤压接头、螺纹接头等，搭接接头使接头处钢筋更加密集，在钢筋间距较小的情况下，为使混凝土流动畅通，不宜采
49、用搭接接头；焊接接头需要较长的钢筋焊接时间，钢筋笼安装时间长，可能带来坍孔的事故；挤压接头质量不易控制；为保证钢筋能对接，螺纹接头方式常用长线法加工钢筋笼，对号入座；在条件许可的情况下，建议采用搭接接头。,钢筋笼吊装入孔后，应良好固定，固定点、支撑点应具有足够的强度，建议的设计安全系数应大于2，对于长钢筋笼，应尽量减少分节数量以加快钢筋笼安装速度，对于钢筋笼固定点、支撑点的强度，应考虑上一节钢筋笼安装时可能对其产生的作用力。,图2.4 钢筋笼吊装(见钻孔桩p401p478),2.5 水下混凝土灌注在水下混凝土灌注作业中，应确保设备的完好，建议配置备用供电系统，采用两套混凝土生产、供应系统，混凝
50、土应具有良好的和易性，每盘混凝土质量都应严格监控。导管应进行水密试验，水密压力根据钻孔桩深度确定并不小于1Mpa。导管长度应严格核算，导管宜触底后提起30cm，用测锤进行通过试验然后才能进行混凝土灌注作业。拔球或砍球作业时，混凝土的储量应满足导管埋入混凝土1.5m以上，混凝土的储量计算除考虑孔底混凝土数量外，应考虑导管内含有的混凝土数量。拔球或砍球作业后，混凝土应连续不断的灌注，此过程中，小储料斗应储有混凝土。,拔球或砍球作业完成后，应往灌注导管内抛小石块或其他方法观测导管内是否进水，如果进水应及时清除灌注的混凝土，再次进行拔球或砍球作业。灌注混凝土过程中，应及时测量混凝土顶面标高，及时拆除导
