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1、郑州市郑东新区龙子湖新建邢庄桥工程 模板支撑系统施工方案郑东新区邢庄桥工程模板支撑系统施工方案一、工程概况邢庄桥位于郑东新区东部，东四环路跨东风渠处。规划河道上口宽210米，设计桥梁长为200米，桥梁面积为12200m2。本工程跨东风渠桥宽为80m，具体由人行道、行车道、隔离带、绿化带组成，设计宽度总体为5+15+10+16+8+16+10=80m。拟建桥下为东风渠，现水深约为1m，河水主要为郑州市生活污水及雨水，设计防洪按50年一遇85.08m设计，经勘测雨季水深2.5m左右。为进行邢庄桥桥体结构施工，需搭设模板支撑系统。拟施工桥体箱梁结构在东风渠横截面方向河道以内为3个40m跨，顺东风渠水
2、流方向为三幅桥体，每幅桥体均为两端带悬挑部分的4个箱体结构，每幅总宽度为20m。拟建位置东风渠河底标高约80.1m，现东风渠水面标高81.5m，2009年观测东风渠雨季最大水面标高为83m，结构箱梁底标高为87.1m87.8m不等。平面和剖面示意图如下图所示： 二、方案设计思路2.1、设计思路：邢庄桥位置桥体结构施工需搭设模板支撑系统，由于桥体结构施工时间为2010年6月至10月，恰逢每年东风渠雨季排洪量最大的季节，必须保证桥下东风渠在雨季的正常泄洪和模板支撑系统的搭设安全，故必须搭设出一个在东风渠水面以上的受力平台。受力平台的上部结构可采用三种方式。第一种：以钢筋混凝土梁柱结构生成一个框架结
3、构，在框架梁之间按照拟设置结构支撑架立杆间距设工字钢，所有结构支撑架立杆均作用于框架梁和工字钢上，立杆顶部采用升降头与上部方木和模板共同形成模板支撑系统；第二种：采用型钢格构柱和型钢梁形成钢框架结构，型钢格构柱与基础采用预埋螺栓连接，型钢梁之间采用工字钢构成次梁，保证所有结构支撑架立杆均作用于型钢梁和工字钢次梁上，上部同样为普通钢管立杆支撑系统；第三种：在所有对应箱梁腹板位置采用贝雷架拼装形成钢结构平台，垂直贝雷架方向依立杆间距布设20号工字钢，所有的立杆均作用于贝雷架桁架杆件和布设的工字钢上，上部按结构受力设置普通钢管立杆支撑系统（如下图所示），各跨均相同，以单跨为例。贝雷架平台支撑系统示意
4、图整个支撑平台的下部结构有两种考虑。第一种：采用基础梁结合钻孔灌注桩形成基础，上部采用钢柱或钢筋混凝土柱与受力平台连接。第二种：直接采用钢管静压桩压至受力平台设计标高处，桩头加强处理后焊接厚钢板与受力平台连接。明显第二种方案施工更为快捷，可保证施工进度。2.2、设计的分析与选择：根据指挥部的有关要求，因工程需跨汛期施工，主汛期原则上保障现状河道泄洪畅通，并且保障施工安全，确保工程建设顺利实施。方案设计必须保证支架受力安全和泄洪要求。综合分析了以上方案，最终决定在东风渠河道内箱梁结构施工范围内采用静压钢管桩做为基础，桩顶采用贝雷架拼装钢桥形成受力平台，贝雷架上布设20号工字钢作为分配梁，上部按结
5、构受力设置普通钢管立杆支撑系统的施工方案。在东风渠河道两侧箱梁结构施工范围内采用地基处理和垫层施工落地脚手架。在每40m跨两边与柱相邻处设置钢管柱与承台结构连接作为每跨的边支点。方案的平面示意图和剖面示意图如下图所示：贝雷架也称为“装配式公路钢桥”，原名叫“321”公路钢桥。是我国的战备公路钢桥。我国生产的“321”公路钢桥与英国的“贝雷桥”相似，主结构相同，但是尺寸不一样，贝雷桥为英制，“321”公路钢桥为公制。本工程采用的HD200型装配式公路钢桥是“321”钢桥的升级产品，是由中铁七局设计的定型产品（见下图），钢桥桁架允许应力和惯性矩远大于“321”钢桥，其性能对比见下表。贝雷架性能对照
6、表贝雷片构造示意图三、编制依据2.1、邢庄桥设计建筑施工图和结构施工图。2.2、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（2002年版）2.3、建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）2.4、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）2.5、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）2.6、钢结构设计规范（GB50017-2003）2.7、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）2.8、建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）2.5、结构工程师实务手册2.6、结构工程师计算手册2.7、建筑施工计算手册（江正荣著）2.8、建筑结构工程师手册2.9、建设工程安全生产管理条例2.
7、10、装配式公路钢桥多用途使用手册四、结构设计概况4.1 钢管桩基础设计钢管桩采用400钢管桩，单根原长为13m。钢管桩外径为406.4mm，内径为388.4mm，壁厚为9mm，断面积为112.3cm2。钢管桩顶焊接30mm厚钢板宽出桩截面200mm。钢板穿孔通过螺栓固定上面的贝雷架。在承台上的钢柱与预埋螺栓连接。由于东风渠渠底标高约为80m，钢管桩外露3.5m，入土深度9.5m，钢管桩顶标高为83.5m。经观测2009年雨季东风渠最大水位为83m，可保证钢管桩上部结构不受水流作用影响。桩顶端设置加强箍，并按具体需要焊接钢板以保证与贝雷梁之间的螺栓连接。钢管桩在东风渠水流方向设置位置对应箱梁腹
8、板位置，最大间距为3920mm。钢管桩在东风渠横截面方向设置间距为12.460m，即40m跨中间产生两个支点，以尽量减少在顺水流方向支柱对泄洪的不利影响。对应承台位置柱两侧在承台上生根设置钢管柱，该位置若不在承台上仍设置进入地基中的13m原长钢管桩。4.2 贝雷梁平台结构设计贝雷梁采用HD200型钢桥或321型钢桥不加强双排单层贝雷片组合而成，HD200型钢桥每榀贝雷片其允许内力M=2027.2KNm，V= 435.3KN，每节重量按57.4KN考虑。321型钢桥每榀贝雷片其允许内力M=1576.4KNm，V= 490.5KN，每节重量也按57.4KN考虑。贝雷梁在东风渠横截面方向设置，每两根
9、钢管桩之间12.460m范围内为4榀长3115mm的贝雷片拼接而成。在每幅20m箱梁范围内设置7榀贝雷梁，位置对应四箱箱梁的5个腹板位置和两悬挑翼缘边沿，各榀贝雷梁的最大间距为3920mm。贝雷梁平台布置剖面示意图贝雷梁上部垂直贝雷梁方向布设20号工字钢，工字钢与贝雷梁采用螺栓连接。工字钢布设排距为900mm，保证每根支架立杆作用于工字钢上。工字钢采用两根原长12m的构件，并且端头对应焊接成整体，且焊接位置在正中间腹板位置，下有贝雷梁作为支点，长度正好满足每幅箱梁斜线距21.560m的要求。由于支点最大间距为3920mm，可确保单根12m工字钢实际上可按照多跨连续梁进行设计，计算中单根工字钢采
10、用简支梁设计，从而大大增加了设计的安全系数。为了加强各贝雷架之间的横向连接，在每一片贝雷片中部下杆上顺横向连接12号槽钢，用短槽钢将横向槽钢焊接卡住贝雷架（片）。支撑脚手架的工字钢如下图，按简支计算时明显M2大于M1。工字钢布置简图单根工字钢实际受力简图单根工字钢计算受力简图单跨脚手架的排距和间距之间关系的示意图见下图：4.3 上部模板支撑系统结构设计在每根20号工字钢上布设钢管脚手架立杆，立杆横向间距依次为900、900、900、442.5、442.5（腹板1）、1011、1011、1011、442.5、442.5（腹板2）、1011、1011、1011、442.5、442.5（腹板3）、1
11、011、1011、1011、442.5、442.5（腹板4）、1011、1011、1011、442.5、442.5（腹板5）、900、900、900（如下页图所示）。其中最外一根立杆超出结构外边沿206mm，以保证模板支撑系统最外边沿牢固可靠。立杆纵向间距按照工字钢布设排距900mm控制，但腹板处立杆纵向间距按排距450mm控制。为计算和施工控制方便，将箱梁截面等面积代换为梁板截面，代换后截面如图所示。立杆高度约为1.52m，在立杆底部100mm处设置横向扫地杆。模板均采用12mm厚木胶合板，次楞采用50100方木，次楞间距250mm，且在腹板位置次楞不少于3根。主楞采用483.5双钢管依工字
12、钢平行布置，主楞间距按照工字钢布设排距900mm控制，腹板处主楞间距按照排距450mm控制。钢管立杆顶部采用升降头扣住双钢管主楞，从而共同形成模板支撑系统。支架立杆布置位置示意图代换成梁板截面后支架立杆布置位置示意图五、施工组织5.1 施工准备施工准备工作的基本任务是为施工作好必要的技术和物资基础，也是施工得以顺利进行的基本保证。施工准备包括技术准备、劳动和物资材料准备、现场准备等。5.1.1 劳动力准备根据施工方案及工程规模形式，按合理的比例组织劳动力，制定出劳动力需要量计划。现场进行人员安排，贝雷架安装和静压钢管桩作业人员已全部安排到位，且已调集100人随后可以投入架体施工，工地安排住宿，
13、不影响整体施工的工期安排，组织上切实可行。5.1.2 物资材料准备物资材料准备工作内容主要包括：工程材料的准备（钢筋、方木、模板、工字钢、钢管、扣件、贝雷架、钢管桩等），工程施工设备的准备（吊车、焊机、切割机等）及其它各种小型生产工具、小型配件等的准备。施工所需材料和机械已全部安排就绪，随时可以开始施工。5.1.3 技术准备（1）已对结构受力进行了计算，保证承载力满足施工需要。（2）施工现场进行了认真的测量复核、施工放线等。（3）脚手架、贝雷架、钢管桩施工人员具备作业许可证。（4）专项施工方案已审批。技术人员熟悉本脚手架设计图，掌握技术要领，组织有关人员进行技术交底。（5）按照设计备齐材料，材
14、料在现场按品种、规格分类，堆放场地进行杂物清理，保证平整和场地排水通畅。5.2 组织机构为保证本工程施工顺利进行，我们组成了以项目经理王增恩同志为首的领导小组，委任了执行安全技术总负责人李海洋，把责任明确到人。为确保工程的安全顺利进行，项目部将严格按照安全管理体系组织施工，安全管理体系如图3-1所示：图3-1 安全管理体系图5.3 施工安排在向东风渠内推土形成土围堰的基础上，对围起的部分利用目前东风区内水量较少的有利条件，留出导流渠，在5月份突击清淤至原渠底条石三合土层，上大型压路机对原渠底压实后浇筑混凝土垫层。在邢庄桥渠内3跨共120m范围内按方案位置进行静压钢管桩施工，此部分工作计划15天
15、完工。桩顶标高留在83.5m处，桩头加固处理后布设贝雷架作为主梁，垂直贝雷架布设20号工字钢，用于上部模架支撑系统的结构承重。此部分工作计划1520天完工。在6月份郑州地区降水量增大之前，扒开两端挡水土围堰，不影响东风渠的泄洪流量。按上部施工进度安排，分段搭设施工结构支撑系统架体。四、施工难点与重点4.1 施工难点分析邢庄桥支撑模架系统施工存在以下几个难点：（1）支撑模架体系是在东风渠上完成，不同于在地面上搭设普通落地式支撑模架系统。当6、7月份郑州地区降水量达到最大时，东风渠内水位高度可能达到83.5m，同时水中杂物将对架杆产生难以估计的冲击力。为保证支撑体系的安全性，必须采取一种方式使支撑体系跨过东风渠，满足过水断面的要求。（2）由于东风渠为郑州市雨季泄洪主通道，在施工中必须保证污水顺利从施工现场通过。东风渠河底标高约80m，设计导流渠最大水面高度83.5m，过水截面面积为420m2，水流速度按1米/秒考虑，单位时间过水量为420m3/秒。东风渠沿线7座桥梁均要在渠内施工桥梁，不可避免的要减少过流面积，如果对导流渠的过水流量考虑不周，在暴雨造成的渠水通过时将会造成灾难性的后果。（3）东风渠内条件比较复杂，冬季渠水深1.5m，夏季降水量大的情况下水深可瞬时涨至3.5m。同时原东风渠底基础为三合土和网状条石基础，经长期渠水浸泡基础的强度较差。
