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孟家沟南水北调箱梁现浇施工方案郑新快速通道改建工程六标孟家沟南水北调大桥
孟家沟南水北调大桥中心桩号为K29+310.861,桥梁全长198米。左右两幅上部结构均采用(25+4×35+25)m,梁高为2m,共一联,为现浇预应力混凝土连续箱梁。
现浇箱梁的主要工程量为:
DBJ51/T 081-2017标准下载二.施工部署和工期计划
设一支桥梁施工队,承担现浇箱梁左右幅施工任务。
2.3.1人员、机械设备与材料进场
2.3.1.1人员设置
项目经理1人,副经理2人,总工1人,合同部2人,工程部16人,机物部3人,综合办2人,财务部2人,试验室8人,测量组5人,后勤服务8人。
2.3.1.2作业队人员配置
本桥现浇箱梁安排作业队1个,作业队由以下人员组成:
每队配备:队长1人;副队长2人;技术负责人1人;技术人员5人;钢筋工40人;混凝土工30人;模板工30人;电工3人;架子工35人;张拉工8人;电焊工10人;木工20人;专(兼)职安全员4人;各种机械操作工26人;杂工40人。
2.3.1.3拌合站人员由以下人员组成:
站长1人;拌合机主管1人;试验人员1人;专职电工2人;拌和机操作手4人;机械设备管理员1人;专职安全员1人;材料员1人;装载机司机4人;罐车司机8人;泵车司机4人;小车司机1人;生活管理人员1人;合计30人。
项目部投入的机械设备如下:
项目部投入的试验设备如下:
标准养护室全自动控温控湿设备
选取市场信誉好,产量高,质量有保证,销量额大的厂家作为主要料源地,砂采用鲁山产中粗砂,石子采用禹州产石子,水泥采用许昌天瑞P.O42.5水泥,报验材料监理工程师和试验检测监理工程师,对所选料源进行检测,经确认后,报业主审核备案后使用。
选取一到两家备用料源厂家,作为备用,以防主材源在特殊情况下无法供料时,造成生产停顿。
2.3.5施工技术准备
2.3.5.1技术人员准备
技术人员主要由测量人员、试验人员、工程技术人员组成。
2.3.5.2技术管理准备
建立一套完整、高效的技术管理体系,对工程施工各个环节进行有效的管理。及时完善施工技术方案的报批工作,在施工前组织全体施工和技术管理人员认真领会设计意图、掌握设计内容,并进行纵向全面的安全技术方案、施工技术交底工作,并加强对测量放样环节的控制,严格按平面设计曲线放样,确保箱梁外型同设计线型保持一致。
2.3.6.1在新建桥梁左侧设置新修便道,桩基施工过程中老路改建段可作为临时便道。两桥之间属高填方段且挡墙施工后将与南水北调大桥桥台封闭、导致社会车辆无法通行,故此施工便道仅作为施工车辆通行使用,社会车辆绕行问题应提前与交通管理部门协调,在南水北调大桥施工期间此路段实行交通管制。
便道路基面设计宽8m,横向双侧排水,横坡4%,计划全长247米,中间设一会车道,基层由挖方区的废弃土方及碎石填筑,上铺30cm砖渣面层。施工便道设计结合“安全文明标准工地建设”作如下要求:
进入现场,路边设“进入施工现场,请减速慢行”标牌(0.6m×0.6m)和5公里限速牌,道路危险段有“危险地段,注意安全”(0.6m×0.6m)警示标志。
2.3.6.2便道节点平面布置详见“郑新快速通道六标段施工便道节点图”。
2.3.7交通疏导措施
老郑新公路是连接郑州、新郑的重要交通线,车流量大,为确保施工期间的交通安全,结合老黄水河桥周围的地形地貌以及水文特点,南水北调大桥施工时需进行封闭施工,途经此路的过往车辆进行分流绕至107国道。
2.4工期及施工进度安排
按照总工期要求,本工程于2010年11月10日开始施工,计划完工日期为2012年5月31日。
3.1现浇箱梁施工工艺框图
使用坐标法,用全站仪现场进行精确测量放线,每五米分别放出箱梁支架、模板的中心点及中轴线(支架及模板外缘第五米则放出二个控制点及四个箱梁角点),报监理工程师复核无误后,方可进行下道工序施工。
3.3现浇预应力箱梁施工方法
本桥桥位全部位于老郑新路及两侧与南水北调工程交叉处,地基情况较好,箱梁现浇采用分阶段满堂支架现浇施工。
全桥六跨共一联,施工时先左幅后右幅,单幅施工分二阶段施工,第一阶段先施工第三、四孔,第二阶段施工两端剩余梁段。
3.3.1满堂支架搭设
满堂支架支撑体系的基础部分要牢固、密实,不能产生不均匀沉降,支撑体系要有足够的刚度、强度和稳定性。
3.3.1.1地基处理
基坑处采用分层回填粘土并整平压实,压实度达到90%以上;
填筑30cm厚4%水泥土。填筑时分两层进行,每层厚度控制在15cm左右,选择最佳含水量时用振动压路机进行辗压,确保压实度达到93%以上;
发现弹簧土及时清除,回填合格水泥土进行整平压实;
在处理好的水泥土上铺设20cm厚C20混凝土,采用人工铺平,用平板振动器振捣密实;
水泥土及混凝土垫层铺设时注意保证垫层顶面平整,并及时养生,确保垫层质量;
基础设置横向横坡,并且基础高于原地面30cm以上,防止雨水浸泡路基,影响基础承载力。
3.3.1.2挖设排水沟
为避免处理好地基受水浸泡,在两侧开挖0.4×0.3m的排水沟,排水沟分段开挖形成坡度,低点开挖集水坑。3.3.1.3支架搭设
箱梁支架搭设见箱梁支架搭设平面布置图和(立面)搭设示意图。
3、跨中部分长度为:35m(边跨长度23.7m),横梁部分长度为:10m.
脚手架结构形式如下:在中横隔梁及腹板位置按间距60×90cm布置,其余按90×90cm间距布置,在高度方向每间隔120cm设置一排纵、横向联接脚手钢管,使所有立杆联成整体。
为确保支架的整体稳定性,搭设支架时支架底托伸入钢管的长度不小于35cm,确保立杆的垂直度,并在每隔三排横向立杆和每隔三排纵向立杆各设置一道剪力撑。
每一跨底托顶部要在同一平面上,这样整个支架所受力能均匀传递到支架基础上,使基础均匀受力。
在脚手架基础上弹线定立杆位置→摆放扫地杆(贴近底面大横杆)→逐根树立立杆(随即与扫地杆扣紧)→装扫地小横杆并与立杆或扫地杆扣紧→用水准仪抄标高→安第一步大横杆→用线锤检校立杆垂直度→第二步小横杆→第二步大横杆→加设临时斜撑杆(上端与第二步大横杆扣紧,在装设两道连墙杆后可拆除)→第三、四步大横杆和小横杆→连墙杆→加设剪刀撑→铺脚手板→挂安全网→验收→搭设下一步……
c.脚手架垂直度、水平度和立杆间具的控制:
在脚手架基础上以0.6m×0.9m(0.9m×0.9m)为单位弹线定点确定立杆位置;用经纬仪检校四大角立杆垂直度,其余立杆用线锤检校;用水准仪确定四大角标高并拉管线以控制大、小横杆水平。
利用可调下托调整支架横杆使之保持整体水平。在支架搭设过程中结合模板、横梁、纵梁厚度,通过跟踪测量调整支架高度,同时确保可调U型顶托螺旋调节幅度不超过25cm。
在地基处理好后,按照施工图纸进行放线,可进行支架搭设。搭设好后,在每跨放出8个高程控制点,然后挂线,对其余的脚手架顶高程进行调整,在修整后的立杆上口安装可调顶托,可调顶托是用来调整支架高度和拆除模板用的,可调范围20cm左右,支架使用的可调顶托深入到脚手架内长度大于30cm,保证顶托深入脚手架长度。
脚手管安装好后,在可调顶托上纵向铺设10×15cm的方木,在顶托方木上横向铺设10×15cm的方木,横向方木间距为:在箱梁中横梁所对应的位置按30cm布置,底板其余位置按45cm布置。
方木布置好铺设完成底板后可进行支架预压。
铺设纵向方木时确保两方木接头位于U型顶托内;铺设横向方木时用水准仪检查横向方木标高,使用木楔配合可调支撑调整模板标高,调整后经检查无误后方可拼装箱梁底模。
为保证方木强度,选用方木要求无缺口、裂纹。
模板安装时设置预拱度,根据跨径不同按按1/1600设置预拱度。
外模采用厚度为20mm的竹胶板,安装使用吊机配合人工运输上架进行安装。
支架根据设计标高搭设完成,经检验合格后,铺设箱梁底模。调整符合要求后,在其上按规定要求进行加载预压,预压完成并卸载后,重新调整模板。
底模铺设完成后即由技术人员放出箱梁中心线及边线,然后安装侧模及翼模;预压调整后经检验合格后进行底板钢筋、箱室腹板钢筋及预应力波纹管的安装,接着完成浇筑底、腹板砼,然后安装顶板钢筋、预埋筋、浇筑砼。
底模、侧模安装时拼缝必须严密、平整,调整好后用透明胶纸粘贴,保证不漏浆。
内模安装必须使用内撑,内撑使用预埋塑料管穿拉丝内撑或钢筋拉丝内撑,内撑必须牢固、合理,保证箱梁施工时模板牢固稳定。
芯模采用木芯模,芯模支架为定型钢支架,一米一片,片与片之间采用方木支撑,使内模稳固。内模紧密不漏浆,由于砼分二次浇捣,芯模顶板模板必须二次安装,在安装中要保持模板紧密,防止因模板安装导致顶板漏浆引起混凝土缺陷。骨架与底模之间设置拉杆,以便控制内模上浮。
内模与外模一样,需要根据砼箱梁曲线变化调整其平面位置。
模板制作前必须先熟悉设计图纸,核对结构的各细部尺寸,复杂的结构应通过放大样,以确保制作精确。
立模时保证箱梁横截面等高、中腹板垂直、边腹板保持设计斜度和坡度。
模板接缝必须严密、平整,安装后在接缝处以透明胶贴封。
箱室腹板模板必须使用牢固的内撑、腰撑,砼施工中有专人检查。
为便于拆模等工作而预留的工作口必须严格按照设计及有关规定进行施工。
模板支架预压:a.预压目的和预压砂袋厚度计算:
安装模板后,要对支架进行压预。
a1.支架预压的目的:
检查支架的安全性,确保施工安全,并测定在施工状态下模架在恒载作用下所产生的变形量,本支架的预压主要要取得两个变形参数,一是在预定荷载作用下支架及模板的弹性变形,二是模架的塑性变形(安装过程中的间隙),以备施工过程中设置预拱使用。
a2.预压砂(袋)厚度计算:
钢筋混凝土密度按2.6T/m3计算,由于砂袋与砂袋之间有空隙,砂密度按1.3T/m3计算,跨中部分箱室宽3.2×4+3.1×2米(最小值),腹板按0.65米计算,换算出预压时沙袋高度为:
中横梁位置:1.2×2.6×2÷1.3=4.8m;
1.2×(0.65×2×7+0.85×3.1×2+0.85×3.2×4)×2.6÷23.55÷1.3=2.57m
模架采用一次预压,预压实施1.2倍梁重预压,根据箱梁载面分布,荷载配置分节。荷载横向也实行1.2倍梁重分布。由于端部荷载对模架挠度影响很小,若空间不足,则可以减少,如空间能满足配载要求,则尽量加载。砂袋用磅称过磅,散砂则用料斗量砂,砂由试验室测定容重。
预压采用混合配载,在曲线段,模板要适当调整,故采取先加载后调模板,混合配载以砂和砂袋为主,在模板缝处用砂袋堵缝,用砂袋垒墙,如荷载不足,则以钢筋配重。
本桥支架在砼基础上,变形相对会小,加载变形以弹性变形和支架的间隙引起的塑性变形为主,这两种变形非常容易稳定,观测点设在模板间隙处,中间加密观测,逐渐远离支座中心线,两头对称,横向布置则每断面4个点,如下测点位置示意图。
跨中位置和其他位置用水准仪置于墩顶进行观测,如墩顶高程不够则可用砂包堆高,以保证观测高度。观测标尺采用钢尺钉在5×5cm方木上制作而成。
观测时间分别安排在加载前、加载结束第1天、第2天、第3天,卸载后。预压过程中每天观测两次,早晚各一次。
日平均沉降量小于等于2mm.
预压加载采用吊车提升,砂袋则集中在一吊篮内提升。卸载按相反顺序进行,标尺在安装好后观测前先用砂袋将其围好,加载时不加其周围,卸载时其周围砂袋不卸载,以保证其位置及高度不受加卸载的扰动。
预压时注意进行均匀预压,防止出现偏载,使支架发生偏压,防止由于预压加载不当造成支架倾覆。
本次预压目的在于取得两个变形参数,一个是弹性变形,另一个是塑性变形,这两个变形在每一跨施工中均存在。计算公式是:
弹性变形=卸载后高程-卸载前的高程
塑性变形=加载前高程-卸载后高程
附:变形预压记录计算表(格式)
卸载完成后进行调整箱梁底模板高程,调整根据以下公式进行:
底模板顶高程=设计高程+支架的弹性变形+预拱度
对于跨南水北调河大桥为保证设计净高,施工时适当增加施工误差+5mm。
为确保箱梁美观,箱梁底板设置预拱度,翼缘板不设置预拱度。
3.3.1.4模板支架受力验算:
箱梁砼浇注方法:采用分两次浇注完成(荷载计算按一次浇注计算);
模板支架使用材料、规格及其力学性能。
a.中隔梁底模板和方木受力验算;
b.跨中部分间距为0.45m的模板和方木受力验算;
c.顶托横梁方木强度验算;
d.立杆的强度和稳定性检算;
e.翼缘板模板、支架受力计算;
f.立杆的地基承载力。
方木按照市场上最普遍的红松考虑,弹性模量0.1*105Mpa,抗弯强度[10]Mpa;抗剪强度[1.9]MPa,容重取木材最大容重7.5KN/m3;
检算要求所有方木的弯曲最大正应力均小于其容许应力[10]MPa;
立柱杆件容许应力按[215]MPa进行计算;
所有杆件的挠度变形量均小于[L/400];
底模下脚手管立杆的横向间距为0.9m,纵向间距根据箱梁对应位置分别设为0.6和0.9m。
次梁方木按横桥向布置,横隔梁对应位置按间距0.3m布置,跨中部分对应位置按间距0.45m布置。
验算时按简支梁受力考虑,分别验算底模下中隔梁对应位置和底板中间位置:a.中隔梁底模板和方木受力验算:
底模处砼箱梁荷载:P1=2×26=52kN/m2(按2m钢筋砼厚度计算) 模板荷载:P2=0.35kN/m2 设备及人工荷载:P3=2.5kN/m2 砼浇注冲击及振捣荷载:P4=5kN/m2 静载安全系数取1.2,动载安全系数取1.4。
则有组合后的设计荷载为P=1.2×(P1+P2)+1.4×(P3+P4)=73.32kN/m2a1.中隔梁对应间距为0.3m的模板厚度验算:
模板跨径L1=0.9m,模板宽度b=0.2m
模板每米上的荷载为:q=73.32×0.2=14.664KN/m。
模板跨中弯距计算:M1/2=qL12/8=14.664×0.92/8=1.320KN•m。
竹胶板其容许弯应力[σw]=90Mpa,并可提高1.2,模板需要的截面模量:
故选择采用20mm厚竹胶板满足要求。
a2.中隔梁对应间距为0.3m的方木受力验算:
净截面抵抗矩:W=bh2/6=15×102/6=250cm3
=8.91Mpa<[σ]=10Mpa强度满足要求; 由矩形梁弯曲剪应力计算公式得最大剪切力位于支座处:
=0.9898Mpa<[τ]=1.9Mpa(参考一般木质)强度满足要求; 由矩形简支梁挠度计算公式得: 弹性模量E=0.1×105Mpa;
截面惯性矩:I=bh3/12=15×103/12=1250cm4
挠度fmax=5qL4/384EI=5×73.32×0.3×103×0.94/384×0.1×105×1250×
撑和内模模板自重,为安全起见按0.9m进行受力验算,方木间距0.45m,则有: 底模处砼箱梁荷载:P1=0.9×26=23.4kN/m2 内模支撑和模板荷载:P2=0.5kN/m2 设备及人工荷载:P3=2.5kN/m2 砼浇注冲击及振捣荷载:P4=5kN/m2 静载安全系数取1.2,动载安全系数取1.4。
则有组合后的设计荷载为P=1.2×(P1+P2)+1.4×(P3+P4)=39.18kN/m2
b1.跨中间距为0.45m的模板厚度验算:
跨径L1=0.9m,模板宽度b=0.35
模板每米上的荷载为:q=39.18×0.35=13.713KN/m。
模板跨中弯距计算:M1/2=qL12/8=13.713×0.92/8=1.388KN*m。
竹胶板其容许弯应力[σw]=90Mpa,并可提高1.2,模板需要的截面模量:
故选择采用20mm厚竹胶板满足要求。
b2.跨中间距为0.45m的方木受力验算:
每根方木受力q=39.18×0.45=17.631KN/m<73.32×0.3=21.996KN/m 表明底板下间距为0.45m的方木受的力比中隔梁对应的间距为0.3m的同规格方
木所受的力要小,底板下间距为0.45m的方木受力安全。
以上各数据均未考虑模板强度影响,若考虑模板刚度作用,则以上各个实际值应
c.顶托横梁方木强度验算:
c1.中隔梁底顶托横梁方木:
脚手架立杆纵向间距为0.9米,横向间距为0.6米,顶托横梁按横向布置,间距
0.6米,计算跨径为0.6米。为简化计算,按简支梁受力进行验算,实际为多跨
连续梁受力,计算结果偏于安全,仅验算底模下中横梁对应位置即可:
平均荷载大小:q=73.32×0.6=43.992KN/m
净截面抵抗矩:W=bh2/6=10×152/6=375cm3
截面惯性矩:I=bh3/12=10×153/12=2812cm4
跨内最大弯矩:Mmax=ql2/8=43.992×0.62/8=1.980KN·m
由梁正应力计算公式得:
挠度计算按简支梁考虑,得:
弹性模量E=0.1×105Mpa;
c2.跨中梁顶托横梁方木:
脚手架立杆纵向间距为0.9米,横向间距为0.9米,顶托横梁按横向布置,间距
0.9米,计算跨径为0.9米。为简化计算,按简支梁受力进行验算,实际为多跨
连续梁受力,计算结果偏于安全:
平均荷载大小:q=39.18×0.9=35.262KN/m。
净截面抵抗矩:W=bh2/6=10×152/6=375cm3
截面惯性矩:I=bh3/12=10×153/12=2812cm4
跨内最大弯矩:Mmax=ql2/8=35.262×0.92/8=3.57KN·m
由梁正应力计算公式得:
挠度计算按简支梁考虑,得:
弹性模量E=0.1×105Mpa;
d.立杆强度和稳定性验算: 脚手管(φ48×3.5)立杆的纵向间距为0.9m,横向间距为0.9m和0.6m,因此
单根立杆承受区域即为底板0.9m×0.9m或0.6m×0.9m箱梁均布荷载。
根据以上受力分析,不难发现斜腹板对应的间距为0.6m×0.9m立杆受力比其余
位置间距为0.9m×0.9m的立杆受力大,为保险起见,立杆均按间距为0.9m×0.9m
进行受力验算。 则有P=73.32kN/m2
由于支撑立杆步距为1.2m,长细比λ=ι/i=1200/15.78=76.05,查表得弯曲系数φ=0.67,杆件极限容许应力[σ]=215Mpa,则有:
可见[N]>Nmax,抗压强度满足要求。 强度验算:σa=N/A=59.39×103/489=121.45MPa<σa]=215MPa;
稳定性验算:σa=N/φA0=59.39×103/(0.67*489)=181.272MPa<σa]=215MPa,强度和稳定性满足要求。
另由压杆弹性变形计算公式得:(按最大高度6m计算) 弹性变形量△L=NL/EA=59.39×103×6×103/2.05×105×4.89×102=3.56mm压
缩变形很小,满足要求。 根据以上验算,得支架其余立杆受力均能满足要求,本处计算过程从略。
同理,斜腹板对应的模板和方木受力状况介于中隔梁与跨中位置之间,不再重复
e.翼缘板模板、支架受力计算:
翼缘板部分底板位置砼厚度为0.45~0.15m,
考虑内模支撑和内模模板自重,方木间距0.45m,则有: 底模处砼箱梁荷载:P1=(0.45+0.15)/2×26=7.8kN/m2 内模支撑和模板荷载:P2=0.5kN/m2 设备及人工荷载:P3=2.5kN/m2 砼浇注冲击及振捣荷载:P4=5kN/m2 静载安全系数取1.2,动载安全系数取1.4。
则组合后的设计荷载为P=1.2×(P1+P2)+1.4×(P3+P4)=20.46kN/m2
f.立杆的地基承载力:
立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求:p≤fg 地基承载力设计值:fg=fgk×kc=220.000KPa; 其中,地基承载力标准值(粉质土):fgk=220.000KPa(经附近同类型地基基础验证); 脚手架地基承载力调整系数(砼硬化):kc=1.000; 其中,上部结构传至基础顶面的最大轴向力设计值:N=73.32kN;基础底面面积 :Amax=0.6×0.9=0.54m2 。立杆基础底面的平均压力:
p=N/Amax=73.32/0.54=135.78 kpa 故地基承载力满足要求。 3.3.1.5支架施工注意事项 地基处理前需要对承台基坑进行特殊处理,处理时注意分层压实,必要时添加石灰增加基础承载力。泥浆池处理时需要清除泥浆池内泥浆,再进行基础分层处理。 基础处理时,在水泥土及混凝土垫层施工时确保基础处理平整均匀。 基础处理完成后,及时挖好排水沟,防止雨水浸泡支架基础。 支架上下底均需要增加可调支撑,下支撑保证支架与基础有足够大的接触面积,较小的压强;上支撑为调整模板高度及拆卸模板做好准备。 为增强支架整体抗倾覆性,用钢管及钢管卡将支架与已完成的立柱和桥台盖梁连接。 支架预压时,分阶段进行预压并及时检查支架情况,出现问题及时停止加载并处理,确保支架稳定。 支架预压完成后,及时调整模板标高,确保模板高程符合设计要求。 支架预压时专职安全人员进行24小时值班,发现问题及时处理,确保支架安全 混凝土浇注完成后在养生期间养生用水注意不得随意流淌,防止浸泡地基,造成地基承载力下降。 3.3.2钢筋砼箱梁现浇 3.3.2.1底模安装 底模安装在钢支架搭设完成后,钢支架预压前完成。底模采用高强模板,模板安装时严格控制模板中心线及边缘线,预压完成后及时调整模板标高。相临两块模板表面高差不大于2mm,表面平整度不大于5mm,为确保接缝严密不漏浆在模板接缝处增加软塑双面胶,模板安装完成后均匀涂刷脱模剂。 底模按设计值预设反拱值,并据沉降、张拉上拱度及时调整反拱值。底模与底模之间连接缝调整错台后,铲除多余双面胶,可达到接缝处平整、严密不透光,效果良好。 底模安装注意预埋排水孔,在箱梁每个室的底板四角各设一个φ10cm的排水孔,注意排水孔位置安装准确固定牢固。 3.3.2.2腹板模板安装 箱梁内外模板均采用高强模板XPS挤塑板外墙保温施工方案,以保证结构物拆模时棱角处不受损坏。 模板安装前需要在底板焊接内膜定位钢筋,定位钢筋选用不小于直径16mmⅡ级钢,焊接前需要根据设计轴线准确定位,每段模板下焊接定位钢筋不少于3道,定位钢筋下垫垫块与周围钢筋焊接固定。 模板采用分段安装,安装时上下段间接头位置采用板条固定后增加一横向木撑,以增加接头刚度。 为防止内膜在混凝土浇注过程中上浮,采用铁丝固定后与定位钢筋连接。模板安装完成后,调整模板使其顺直并进一步加固内膜。 模板初次使用时须对接触混凝土面上的废弃物清除干净。不得采用对混凝土表面有污染、对混凝土有腐蚀的废机油、肥皂水、洗衣粉等材料代替脱模剂。必须严格控制各梁断面尺寸。 施工时注意预留通风孔,腹板和底板上顺桥向每七米设一个φ10cm通风孔,距顶板与腹板的倒角根部20cm;若孔位与普通钢筋矛盾可适当调整孔位。通气孔在浇筑砼时用木塞堵住,砼初凝后拔出木塞,并清理孔道,通风孔位置要安装位置正确,固定牢固。 彩钢板安装施工工艺_secret3.3.2.3现浇箱梁钢筋的加工制作、安装