深圳XX大桥施工技术总结.doc

深圳XX大桥施工技术总结一、工程概况: 、工程概况:XX大桥位于深圳市火车北站，是连接八卦三路与田贝四路的一座城市跨线桥，其主桥为跨度150m的下承式钢管砼系杆拱，与火车北站站场线路相交，一跨跨越站场29股铁路，桥宽23.5m，为双向四车道。两端引桥为等高度预应力砼连续箱梁，全桥起讫桩号为1+079.4301+465.800，全长386.37m。属深圳市次干道建设中“三横两纵”的重难点项目之一。1、桥型布置及主要结构:全桥共8跨，其中主跨为150m的门构式(下承)钢管砼无铰系杆拱，矢跨比为14.5，引桥为预应力砼连续箱梁，桥跨布置为30.03+30+30+28+150+28+30+30+28m。、主桥、主桥下部结构:主桥主墩为N4、N5号墩，每个主墩下设2根3.0m的大直径灌注桩，桩长为2937.5m，桩身为40号砼，桩顶设横向系梁，桩位承台上的横向中心距为18.5m，与拱肋中心线一致，墩身直径为2.8m，墩顶由2.8m变化至3.4m，两个墩身之间用帽梁连接，且在墩顶设防震挡块，主墩为预应力钢管砼组合柱结构。、上部结构: 主桥上部结构包括主拱结构和桥面系两大部分，而主拱结构包括钢管砼拱肋、横向联结系、吊杆、纵向水平系杆；桥面系则包括横梁、纵梁、空心板梁、桥面及附属工程。 主桥竖向拱肋共2片，横向中心距离为18.5m，每片拱肋由4根75012mm的上下弦钢管和40010mm的上下平联及24510mm的腹杆焊接成四肢格构桁式截面，截面高度3.0m，宽2.0m。在拱脚实腹段取消上、下平联与腹杆，用钢板连接上下弦钢管，并在靠近拱脚附近设剪刀形联结以增加拱肋的横向刚度，另在与拱脚相连处设拱脚支撑钢管。上下弦钢管和拱脚实腹腔内泵送50号微膨胀砼，横向联结系包括2道由横、斜撑组成的形横向联结系和4道横撑组成的一字形横向联结系。横撑和斜撑均由50010mm的钢管组成，上下横撑和上下斜撑由2998mm的热轧无缝钢管连接。 吊杆为双吊杆，纵向间距为8m，全桥共68根，吊杆钢索采用挤包双层大节距扭绞型，每根吊杆由61根7mm镀锌高强度低松弛预应力钢丝组成，其标准强度R1670MP，吊杆钢束采用PE双护层防护。吊杆上端锚于拱肋上，锚具为可调式镦头锚；下端锚于横梁内，锚具为不可调式镦头锚。 纵向水平系杆用于平衡拱肋传至拱脚处的强大水平推力，每片拱肋各设16根1275的高强度低松弛预应力钢绞线束，其标准强度R1860MP。系杆钢束设置在拱肋下防撞护栏外侧，在拱脚处穿过拱肋锚固于帽梁外侧。系杆的防护为PE双护层，在直线段系杆处设系杆盒，在拱脚处设波纹管。系杆两端锚具为OVM1512型，并设防滑丝装置。 桥面系为悬浮体系，端部简支在桥墩帽梁的牛腿上。桥面系由与吊杆相连的预应力钢高托座砼组合横梁支承，在拱肋中心线正下方，每两根横梁间设2片箱形加劲纵梁，加劲纵梁与横梁连接成整体结构。 横梁共17片，为箱形截面，其中端横梁2片，梁长28.0m，中横梁15片，梁长23.8m。横梁宽均为0.98m，其两端各伸出牛腿，以放置人行道板，每片横梁内设置2根PE防护的j32冷拉粗钢筋，锚具为LM32型螺丝端杆锚具。横梁顶设抗剪栓钉。 纵梁为箱形加劲钢梁，共36片，其中标准纵梁32片，两端焊于中横梁上；端纵梁4片，一端简支于墩柱帽梁上，另一端与端横梁焊接。 部分预应力砼空心板梁的两端支承于横梁上，通过抗剪钢筋与后浇50号砼结构层形成纵向连接，而横梁通过抗剪栓钉与后浇50号砼结构层形成横向连接，后浇层采用整体浇注。 桥面整体化层为3m厚水密性40号防水砼，内设钢筋网，桥面层为5m厚的沥青砼。 、引桥: 、下部结构: 引桥基础采用1.2m钻孔灌注桩，群桩基础，共60根，其中0桥台12根，其余每个墩均为8根，上设承台；墩柱为独柱墩，其中2和7共用墩墩柱分别为1.5m和1.8m的圆柱，中间墩东引桥为1.6m圆柱，西引桥用1.5m圆柱，共用墩处设半隐式部分预应力砼盖梁。 、上部结构: 引桥总长234m，其中西引桥长118m，东引桥长116m，西引桥桥面和引道挡墙相接，桥宽20.5m，东和主桥相接，与主桥相接处宽度为23.5m；2联4跨，第一联为230m，南北桥宽均为10.25m，第二联为30+28m，南北桥宽由10.25渐变至11.25m。西与主桥相接，东与芙蓉大桥相接，桥宽23.5m，跨越布吉河和北站路，第一联南桥桥跨为:28+30.808m，北桥为28+29.214m；第二联南桥桥跨为30.802+28.748m，北桥桥跨为29.198+27.252m，南北桥宽均为11.75m。东西引桥的南北桥均为二跨连续预应力砼箱形梁，断面形式为单箱双室，梁高1.5m，箱梁两侧悬臂各2.5m。 、附属工程: 桥面铺装由两层组成，上层为4m厚沥青砼，下层为7m30号水泥砼，下层铺装层中设冷拉焊接钢筋网。 桥上栏杆均采用不锈钢栏杆，人行道板采用7m厚的预制板，人行道面层采用2m厚的广场砖，桥中央分隔带采用波形防撞护栏。 在3号、7号墩两侧各设置一普通钢筋砼连续板梁结构的行人梯道，宽度2m，梯道基础为1.0m和1.2m的钻孔灌注桩；墩柱采用0.5m和0.8m的圆形钢筋砼柱。 2、主要工程数量:砼:11172.6m3，钢筋:2766.1t，钢绞线338.1t；钢结构:857.1t，PEST-61镀锌钢丝32t。 3、水文地质情况: 、桥址附近钻孔均遇地下水，属第四系孔隙潜水及基岩裂隙潜水。其中孔隙潜水主要富存于第四系冲积砾砂层中，砂层标高0.314.01m，深5.49.1m，该层上伏及下伏大部分为亚粘土，含水量少透水性微弱，地下水补给来源为大气降水及布吉河地表水。裂隙潜水主要富存于强弱风化基岩裂隙中，主要补给来源为上层孔隙潜水。 、桥址处原始地貌为坡洪积、冲洪积台地及湖区，后经改造。地面高程5.315.92，最大高差10.53m。场地地层岩性自上而下为: 人工填土:层厚0.18.4m，结构疏松、稍湿；第四系湖相沉积层:为淤积，分布于洪湖水域及左岸人工填土层下；第四系坡洪积层:主要为可塑硬塑和软塑可塑的亚粘土、含少量粉细砂；第四系冲积层:上部为粗砾砂，下部为砾砂，底部有卵、砾石；第四系残积层:由花岩片麻岩风化残积而成的亚粘土，长石矿物风化而成的高岭土组成；震旦系变质岩:由强风化、弱风化及微风化花岗片麻岩构成，广布于桥位处的场地内；岩脉:包括石英脉和细粒花岗岩。 、工程特点: 1、主跨为150m的大跨度下承式钢管砼系杆拱桥，是目前深圳市跨度最大、技术最新、结构最复杂、施工难度最大的市政工程； 2、设计上采用大直径钢管砼组合柱、大间距竖直双吊杆、预应力钢高托座砼叠合板组合梁等多项新技术、新工艺，其设计及研究已列入深圳市科技开发项目； 3、安全威胁大:主跨结构全部位于深圳火车北站上方，桥下广九、广深电气化高速列车，客车、货车和站内调车频繁通过，行车密度相当大，主桥施工全部在既有线上、既有线旁作业，安全威胁相当大； 4、施工干扰大：包括拆迁:八卦三路一侧的西引桥全部位于要拆迁房屋的位置，东侧包括铁路行车公寓在内也有不少要拆除，同时还涉及到铁路运输设备器材的迁移；场地分散、狭窄，火车北站30余股道、北站路、布吉河把本工程分隔成很多段，施工道路和管线布置不易安排，给施工组织带来很大困难；地形起伏高差大，给施工场地平整、场内运输带来诸多困难；作业场地周围住房等建筑物密集，行人、行车多； 5、交通组织和文明施工：本标段结构加工件多，数量大，且部分构件如钢拱肋、钢横梁属超长大构件，如何运输并顺利进入工地，交通组织十分重要。文明施工:深圳市是国家卫生模范城市，对施工现场的环境有很严格的要求，施工中必须采取诸多措施来达到这一目标； 6、主桥施工技术上有相当多的难点和重点:基础是直径达3m的砼灌注桩，桩基又位于铁路既有线旁，桩基的开挖和支护必须采取有效的技术措施；承台及钢管墩柱砼浇注时要解决水化热高，砼易产生裂纹的问题；帽梁受力复杂，预埋件相当多，断面高，钢筋密集，如何确保砼灌注质量是关键；本桥施工拟采用的大吨位缆索吊装系统，要在标段长度范围内，拆迁量大，周围建筑物多，跨越铁路、公路、河道，且起吊重量大、构件多，起吊覆盖范围宽等诸多不利因素下，索道吊装的设计和施工相当重要；跨越铁路的内栈桥和支架架设、拆除，所有构件的吊装，全部在既有线上作业，安全威胁相当大，需要制定确保铁路运营绝对安全的施工和技术措施；各种钢构件的加工和防腐，特别是钢拱肋的制作工艺，技术标准和要求相当高，需要由专业实力很强的制造单位组织加工，吊装单位则要结合现场起吊，在工厂加工时即进行有效监督、检查，确保工厂和现场的有机衔接、配合；此外，钢拱肋的崐分段吊装、稳定及合拢；施工各阶段的平衡加载；高标号泵送砼的配合比设计和施工；长大钢横梁的吊装就位；施工过程中相当多崐项目的监测、监控等亦是施工中要解决的关键工序。二、施工组织总体设计: 本工程以系统工程理论进行总体规划，工期以网络计划技术进行动态管理，质量以全面质量管理体系进行工序控制。 1、根据工程规模，工期要求，工程特点，施工工艺及地质条件，按“统一指挥、网络管理、分工负责、全面推进”的组织原则，先主桥后引桥，在施工主桥的同时，兼顾引桥的施工。2、主桥上部结构采用缆索吊装结合内栈桥防护铁路的方案进行施工。3、东引桥跨越布吉河部分采用架设栈桥，然后在其上搭设支架的方案施工。4、引桥现浇箱梁混凝土采用搭设满堂支架的方案进行施工。本桥各分部、分项工程施工实施过程如下A、主桥3.0m桩基施工本桥主墩4、5墩共有4根桩基，直径为3.0m，其设计长度为2937.5m，每个墩帽2根，桩间横桥向间距为18.5m，桩长在3237.5m之间，每根桩均需莰入微风化岩层3m以上，因靠近铁路既有线（最近才2.5m），故无法采用钻孔成桩的方法施工，而改为人工挖孔。桩的最下端3m长的部份在施工中需进行扩大头处理。一、施工方案根据设计提供的地质资料表明，桩位下具有很丰富的地下水，在桩位下1216m之间为流砂层，2023m之间又有淤泥层，同时桩位靠近铁路既有线，故施工方案的选定遵循以下的条件：a、 孔过程中必须保证铁路的正常运行，确保钢轨下沉量不大于9mm，不得污染铁路既有线。b、 保施工人员及桩身的安全。针对以上要求，施工方案按照以下的思路进行选定：（1）采用在桩基靠近铁路侧先插打一排工字钢或槽钢，以防止挖孔而造成铁路路基的垮塌。（2）在每根桩的两侧各30m的铁路轨道上每隔2m布设一个沉降观测点，以观测挖孔过程中钢轨的沉降量，指导开挖的防护措施。（3）桩基的开挖采用短进尺，快掘进，强支护的施工方法。（4）对于流沙层及淤泥层，采用超前进行压注双液浆（水泥浆及水玻璃）以固结流沙层（淤泥层）后再开挖的施工方法。（5）莰岩及扩大头部分采用微差爆破法施工，每次爆破以能松动基岩为准则。二、挖孔桩施工 a、施工工艺根据本桥的实际情况，其施工程序为:场地平整,定桩位 挖桩帽锁口（梁高80cm，宽60cm） 挖第一节桩位土方 支模浇灌第一节砼护壁 在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线 设置垂直运输架，安装电动葫芦、潜水泵、鼓风机、照明设施等清理桩孔四周，校核桩孔垂直度和直径 第二节桩身挖土 拆上节模板支第二节模板，浇灌第二节护壁 重复第二节挖土支模、浇灌砼护壁工序，循环作业直至岩层 采用微差爆破法施工莰岩部分及扩大头部分至设计要求 检查持力层 对桩孔直径深度、持力层进行全面检查验收 清理松碴等 吊放钢筋笼就位 浇灌桩身混凝土。b、实施过程根据制订的施工方案及施工工艺，每根桩施工前均在靠近铁路侧间隔30cm插打一根长6m的工字钢或槽钢，每根桩插打深度为桩径的2倍，即6m，同时作好沉降观测网格点后才开始施工挖孔桩，在施工过程中主要出现及解决了以下的问题：（1）每天一早一晚对铁路进行沉降观测，做好每次的沉降量及累计沉降量记录，若一次沉降量过大或总的沉降量接近最大允许值时，则必须采取有效措施进行处理。在施工中，当开挖至510m范围时，由于地下水损失比较大，有根桩旁（4#墩南桩）的轨顶标高最大下沉量达到了8mm，经过采取在铁路线旁插打钢管进行压水，保持地下水位的正常，最后钢轨的下沉量最大不超过6mm。（2）在开挖4#北桩的流沙层时，发生了管涌现象，经过采取优化双液浆的配合比及增加超前密布大钢筋，同时每次注浆固结大体积流沙层，而开挖一小段桩身（每次开挖深度仅为15cm）后即进行支模浇灌护壁砼等措施，终于安全顺利的渡过了流沙层及淤泥层。（3）进行爆破微风化岩及扩大头处理时，采取在井口盖上钢筋网格及在其上堆砂包的方法，防止飞石伤及人员及影响铁路既有线。（4）由于地下水较大，每孔均采用一根300mm的导管进行灌注水下混凝土。 B、承台及横向系梁施工主桥共有承台4个，并通过横向系梁相联。承台尺寸为4.04.02.5m，系梁尺寸为13.22.02.5m。 承台及横向系梁均属于普通施工，按常规方法进行挖基、施作垫层、绑扎钢筋、安装模型、浇灌混凝土、洒水养护的工艺进行施工。 由于承台及系梁一次浇注的砼达106m3，为保证浇注质量，避免在砼内部产生裂纹，施工中采取如下措施: a.选用中低热水泥品种，如矿碴硅酸盐水泥等，以降低水泥的水化热，减少砼的升温。 b.改用粗骨料级配，尽量使用级配连续的粗骨料，并掺加外加剂，如粉煤灰、减水剂等，以减少水泥及水的用量。 c.砼的浇筑应选在温度较低的时间进行。 d.由于承台经系梁相联，一次连续浇筑的面积达42.4m3，浇砼时宜分层进行，浇注方向为承台系梁另一承台，并控制分层厚度，有利水化热的散失。C、钢管墩柱及帽梁施工一、钢管墩柱施工: 为适应大跨度拱桥的受力要求，本桥主墩柱N4、N5采用大直径钢管砼组合柱，共设有2800mm的钢管砼柱4根，并在柱上端设扩大头，以使其传力均匀。 、吊安:在承台砼强度达到设计要求后，即可进行钢管柱的吊安。吊装前先检查承台顶处墩身顶埋件、无粘结预应力束埋设是否准确，在承台上准确放出墩身的直径周线及柱中心线，并画出中心十字线，以便吊装时定位准确，同时调整、校正预埋筋，凿毛承台柱脚部位砼面，并清洗干净。 钢管柱吊装采用双机抬吊，吊车选用两台20吨汽车吊，在吊离地面到墩柱位置处利用上吊点上升，下吊点下降在空中使柱身回直，并使其慢慢靠拢承台墩位，按所放线位使钢管柱准确就位。就位后采用四周对称加拉索使其稳固，调整钢柱的垂直度、轴线和标高，符合设计要求后，立即进行钢管柱脚与承台预埋筋的焊接，焊接采用单面焊。焊缝长度为28m；管柱脚焊接工作完成后，方可摘除吊钩，并在外周用钢管搭井字架作为柱身固定和上部施工平台。将柱身用井架固定后，拆除临时定位拉索，进行柱顶部帽梁预埋件的施焊，并按设计要求准确定位管柱内波纹管无粘结预应力束，确保其顺直，并利用钢筋网间隔1.0m与管身进行焊接定位。 、砼浇注:由于钢管内有无粘结预应力钢束，且其直径大，为保证砼的浇注质量和保护预应力束，钢管砼的浇注采用立式手工浇捣法。砼采用微膨胀商品砼，罐车运送，吊车起吊，串筒下料，捣固用插入式捣固器，捣固时应尽量减少对管壁的碰撞和对波纹管的碰撞，浇注时分层进行，振动时间不得少于30S，振点均匀，以确保砼的密实度。砼初凝后要连续在柱顶及墩身浇水，及时散发水化热，减少砼的收缩量。 、注意事项: 因钢管柱为大直径柱体，一次浇注的砼数量大，为保证浇注质量，避免在砼内部产生裂纹，施工中采用了如下措施: a.选用中低热的水泥品种，如大坝水泥，矿碴硅酸盐水泥等以降低水化热，减少砼的升温。 b.改善粗骨料级配，尽量使用级配连续的粗骨料。掺加外加剂如减水剂等，以减少水的用量，改善砼的工作性能，降低水灰比； c.原料及外加剂配合比必须准确，搅拌均匀； d.砼的浇筑应选在温度较低的时间进行，并在浇筑时控制分层厚度，以加快砼水化热的散失；二、帽梁施工:主墩帽梁为一箱四窒结构，单个帽梁长28.00m,宽6.60m,高4.605m，钢纤维砼体积达390m3，钢材150多T。帽梁内在竖直方向南北侧各由十束无粘结钢绞线从帽梁顶延伸到桩基顶以下2.5m处,水平方向由南北两侧各16束1215.24mm高强度预应力系杆束平衡拱的推力。帽梁内各种预埋件数量多，且精度要求高，特别是拱脚预埋钢板（3400240030mm），由于面积大、重量重、加之靠近铁路既有线，下无支撑固定点，故安装极其困难。施工过程：1、地基处理：由于帽梁砼方量大、荷载集中，一个帽梁施工时地基需要承受1200多t的压力，所以，地基处理时，必须进行分层回填碾压密实，然后在面上铺一层30cm厚的6%水泥石粉碴，并用压路机压实、碾平，周围作好排水沟。2、支架搭设：主桥帽梁支架用门式支架或碗扣式支架搭设。门式支架间距采用30cm，其纵横向及剪刀撑采用48的钢管来连结，以增强支架的整体稳定性。碗扣式支架则采用内插法以增大其密度。3、模板铺设加固：模板采用熊猫板，模板接缝平顺，侧模需对转角处进行加固，以防止砼灌注过程因侧向压力过大而发生模型变形或爆裂。4、因帽梁结构非常复杂，预埋件、预留孔洞特别多，且要求精度非常高，为避免实际操作中帽梁结构和各部位尺寸发生错误，在施工前，除认真审图外，还用1cm厚的泡沫板按1：10的比例制作了一个模型，经与监理、设计院检查认可后，方可制模。5、普通钢筋与预应力筋的绑扎和定位：按照设计要求，严格准确地对各种规格型号的钢筋进行下料，并按要求编号、分类、绑扎钢筋，按照先预应力筋，后普通钢筋的原则绑扎钢筋，对于预应力筋与普通钢筋发生交错的地方，移动或切断普通钢筋再采取补强措施，对于水平系杆的预埋波纹管和无粘结钢绞线的定位采用U型卡固定在钢筋上。6、C50钢纤维砼的配置：首先通过多次试验，选定砼配合比，要求砼的坍落度在1820cm之间，初凝时间控制在810小时，钢纤维含量按设计体积比1.5%来配置，其长度最好为2030mm，砼要保证其和易性，易泵送，同时又要避免因运输或停留时间稍长而造成钢纤维产生离析、下沉。7、拱脚钢板预埋：（1）拱脚预埋钢板为3400240030mm，重约2吨，钢板轴线与拱轴线重合，钢板与水平方向成423625角度倾斜，精度要求：轴线偏差2mm，高程偏差2mm，角度偏差0020。（2）在浇注钢管墩柱砼之前，每个墩柱预埋5根L100100的角钢，具体布置见下图：（3）准确测量出钢板在五根角钢处的设计标高，并划线，按要求把角钢割成斜坡面，斜面要求打磨光滑。（4）标定钢板轴线和拱肋轴线，用吊车起吊钢板，反复调节钢板的轴线和标高，使之轴线、钢板顶、底标高符合设计值。（5）加固钢板：将钢板焊接在5根预埋角钢上，钢板底边用4根I20a工字钢支垫，用钢楔块加固焊接，使预埋钢板与钢管墩柱连接在一起，避免在其后的施工中钢板变形和移位。砼灌注实施方案：（1）由于砼一次灌注方量大，为了避免砼间隔时间长而形成冷缝及由于水化热过高而产生裂缝，选用两台高架泵车同时灌注以缩短时间，同时及时进行洒水养护。（2）有效组织砼运输，保证钢纤维砼供应连续，同时砼到现场后必须抽样检查砼的各项指标，保证砼的质量。（3）浇注过程中，对支架、地基、模板进行变形、沉降观测，一旦其变形超过危险值，则立即停止灌注，进行加固处理，分两次灌注砼。（4）砼捣固要密实，尤其是预埋钢板后面钢筋密集，不易捣固，故特别注意。（5）砼灌注过程中，必须注意对波纹管的保护，震捣时不能碰撞波纹管。为了防止因漏浆而堵塞波纹管，采取在波纹管中穿柔性水管，并用少量的水冲洗波纹管道，保证其不变形及堵塞。（6）灌注过程中，注意对预埋钢板的保护，防止因碰撞或震动影响其安装精度。经过一个月的紧张施工，顺利、优质、高效的完成了XX大桥主桥4#、5#大型箱式帽梁的施工任务，为主桥拱肋的吊装作好了充分的准备和赢得了时间。质量上：做到了内实外美、线条顺直、无错台、无蜂窝麻面，砼颜色一致。钢纤维砼各项指标均达到设计及规范要求。D、主桥上部结构施工1、概述 深圳XX大桥主桥为150米跨的下承式钢管砼系杆拱桥，一跨横越深圳市火车北站站场的29股轨道。其下有广九、广深电气化高速列车通过，站内调车频繁，行车密度大，为保证车站的正常营运，主桥的施工只能在夜间进行，主桥上部结构包括主拱结构和桥面系两大部分，而主拱结构包括钢管砼拱肋、横向联结系、吊杆、纵向水平系杆；桥面系则包括横梁、纵梁、空心板梁、桥面及附属工程。而主桥所设的两片格构桁式主拱，单片就重达250余吨，且拱矢高达33.5米，如何安全、优质、快速地完成主拱的架设任务是本桥施工的关键所在。结合施工现场的实际情况及我单位的既有实力，经多方论证，决定主拱肋分七段在工厂制作（最大段重约37t），采用缆索吊机与千斤顶斜拉扣挂相结合的无支架施工方案，以求在满足施工要求的同时能最大限度地减少对车站的干扰。通过对现场的详细堪测，缆索吊机设计为118米+197米+128米的三跨连续结构，塔高66米，设计吊重50t，由于施工场地极为狭窄，大桥中部为密集的股道，西端两侧为57层的居民楼群，距桥仅35米，东端两侧为广铁公司的公寓楼群及洪湖水域，塔架几无侧缆风可布，但考虑到其特殊的施工环境，加之施工期正值台风季节，为保证安全的万无一失，采用不对称的形式布置了塔架侧缆风，仅作稳定措施。因西端进入施工场地须借用笋岗村村道，无运输大、长构件的条件，故而全桥的起吊场地均布置在东端，这样东塔设于5#墩后38米，西塔设于4#墩前11米处，西端主地垄布置在引道上，东端主地垄则设在洪湖中，本桥缆吊系统设计时考虑主塔与扣搭共用，主地垄与塔架背缆风地垄共用的形式，其具体布置如下图所示：2、缆索吊机的设计 2.1、设计原则根据该桥单孔主跨150m，矢跨比为1：4.5的特点，并结合我单位现有吊装设备。设计索道主跨197m，索道最大垂度11m，吊装重量35.3吨（设计吊重50t），拱肋矢高为32.8m，塔架设计高度达66m，因该桥为两条拱肋，拱肋中心间距18.5m，为此塔架要求很宽，设计达24m才能满足吊装需要。两条拱肋的吊装由一付索道来完成，塔顶设置移动索鞍，以覆盖桥面宽23.5m范围内所有构件的吊运安装。由于塔架必须保证有足够的强度和稳定性，设计上考虑设两层缆风。经计算塔架向跨中水平推力达68吨，后缆风拟设8根(28mm的缆风索；并设4根中缆风索，考虑到跨中位置是铁路既有线，不能直接拉前缆风索，因而在两塔架间设对拉缆风索，仅作塔架安装的稳定。 2.2、设计依据（1）、缆索吊装平面布置图附后。（2）、缆索系统主要钢丝绳的参数（见表）： 缆索规格及型式表 用途 项目主索起重索索引索型 号密封式637+1637+1根数直径（mm）4F552F19.52F22单位重量（Kg/m）17.81.3261.646面积AM（mm2）21600141.16174.27钢丝直径（mm）00.91抗拉强度（MPa）148017001700破断抗力（Tmax）t26219.6526.4说 明 （3）、缆索吊机设一组索道由四根(55mm密封式钢丝绳（日产），两个跑车组成。（4）、索道跨度：根据地形条件，既要兼顾地垅重量、距离，又要考虑塔架的足够强度和高度，索道跨度设为197m，西侧主塔距4#主墩外11m，东侧主塔距5#主墩外38m，兼作起吊拱肋的场地，此跨度减少地垅投资，降低塔高，在既有条件下，是较优化的跨距。（5）、塔架高度：由拱肋高度H=33.5m、桥面与北站地面高度H2=8.5m，索道垂度H3=11.0m，索道及空间高度H=12m之和确定。H=8.5+33.5+11.0+12.0=65.0m，取66m.。2.3、设计计算因缆吊系统的计算属常规的计算方法，此处不再详述，仅将各索的参数取值结果例入下表：缆索系统钢丝绳的安全系数K值序号名 称规 格受力计算安全系数容许安全系数1主索4F55（新）K=262/75=3.533.5 旧K=2490.75/75=2.533.52起重索2F19.5K=19.65/3.75=5.2563索引索2F21.5K=26.42/11=4.8454工作索轨 索2F47.5K=117.2/35=3.33起 重2F17.5K=18.950.82/3=55循 环2F17.5K=18.950.82/3.5=4.54XX大桥缆索吊装钢丝绳一览表序号名 称规 格数量长度重量（Kg）总重（）备注1主 索F55460017.842.82起重索F19(637+1)27501.32623索引索F22(619+1)28001.6462.6344工作索轨 索F47.6(619+1)26007.939.52起重索F17.5(637+1)210001.052.1循环索F17.5(637+1)28004.857.765塔架缆风前 缆F2822502.741.37侧 缆F2881202.742.63后 缆F28161302.715.76索鞍横移F15.5410000.8463.3842.4、主地垄简况 主地垄由两部份组成，一是砼体，一是片石压重，设计本垄砼373m3，计858t，片石压重105m3，计210t，地垄总重1068t。3、缆索吊机的施工 3.1主索 根据设计,主索仅布置一组,设双搬运器,主索由4根55的密封式钢丝绳组成,主索经过塔项4门索鞍转向(塔顶索鞍为可移式索鞍,以满足吊装南北拱肋的需要),进入主地垄在主地垄半圆承力梁上锚固.由于实际仅有1000米的主索1根,500600米的主索2根,因而在现场须将1000米的主索与一根500600米的主索接用,主索接长采用搭接法,利用40副双槽索卡来达到接长的目的.主索的架设利用两端已安好的主索牵引卷扬机进行拖拉,为防止在跨中主索下垂过大影响行车,利用已架好的工作索进行辅助架设.由于该索道主边跨跨距相差不大,加之主索长度受限,且又有接长倒用的情况,使该主索垂度的调整和搬运器及挂钩的安设较难。现场采用在栈桥上搭设支架，在支架上安装搬运器及挂钩的方法加以解决，支架高10米，由碗扣式脚手架组成，垂度的调整则经多次揉调才达到要求。3.2、起重索及牵引索设计起重索为19.5（637+1）的钢丝绳，牵引索为21.5（619+1）的钢丝绳，后来考虑到主桥所处环境的特殊性，将起垂索改用21.5（637+1）的钢丝绳，牵引索改用24（619+1）的钢丝绳。起重索走“8”布置，其一端锚于西端主地垄，另一端（即活头）通过东端主地垄的转向滑车进入起重扬所机，共设有JM-8型卷扬机两台，均在东地垄前侧，每台负责一个主挂钩的起降。牵引索走“2”布置，一端锚固于主地垄上，活头过塔后经搬运器上的牵引动滑轮倒向再过搭顶，返回主地垄，经主地垄的转向滑轮进入牵引卷扬机，牵引卷扬机在东、西端各设一台，型号为JM-10型。起重索与牵引索均利用设于东、西端的扣索用卷扬机用15.5的钢丝绳作架设渡绳。主索道用的起重及牵引卷扬机均接进中心控制室，由中心控制室统一指挥。3.3、工作索道的架设按设计，本系统共设有工作索道两副，分设于主索道的两边起辅助吊装用，工作索主索采于47.5（619+1）的钢丝绳，上设5t搬运器各一套，工作索道的卷扬机为JJK2-5型，共2台，其循环索视为17.5（619+1）的钢丝绳，起重索采用17.5（637+1）的钢丝绳，起重索走“4”布置。在主索道架设前，先架好工作索道，以为主索系统的架设作准备，工作索以15.5的钢丝绳作渡绳进行架设。3.4、塔架本桥因设一组主索，为满足全桥吊装范围的需要，塔架设为宽24m，厚2m，下端铰支，高66m的三层门式框架，均采用万能杆件拼成桁架结构，并在塔头部分各飞出2m，通过塔顶的可移式索鞍，使整个系统的覆盖面达到28m宽。塔架的拼装采用人工配合机械进行，并随着拼接高度的增加设置临时前、后缆风，后缆风设于引桥墩柱处，并逐渐向主地垄移动，最后锚固在主地垄上；前缆风则临时固接在栈桥梁上，待塔架间的对拉缆风架设好后再予以拆除。塔架的侧缆风则待塔体拼装完成后再架设，由于塔架的侧缆风受环境所限，架设较难，又无卷扬机可用，故只能人工布设，并越过房顶，再用手动葫芦收紧，对有些困难地段得用吊车辅助布设。3.5、地垄：主地垄在东、西两端各一，其中西端主地垄位于拆后的屋址上，采用机械开挖，人工浇注砼的方法施工，东端主地垄因局部位于洪湖中，故先作围堰排挡水，再开挖完成施工，由于单个主地垄的砼量即达400余方，故而采用分次浇注法成型，层间预埋连接筋，以加强整体性。4、缆索吊机的试运行缆索吊机安装完成后，反复调整塔架的缆风绳，使塔架的倾角满足设计要求，然后空车运行几个回合，检查系统的工作情况，待全系统情况均正常后，再进行试吊，试吊分三次进行，即按设计吊重的70%、110%及130%进行，其中70%和110%试吊为全程往返运行，130%则作静载和冲击试验，经三次试吊，证明全系统一切正常，达到设计要求，可以投入正式使用。E、深圳XX大桥钢管拱肋制作 深圳XX大桥主桥是一座下承式钢管砼系杆拱桥，拱设竖向拱肋2片，每片拱肋由4根上下主弦钢管及上下平联管、腹杆焊接成四肢格构桁式截面，截面高3米，宽2米，桥面结构采用预应力钢高托座砼叠合板组合梁，横梁与主拱之间采用双吊杆形式连接，吊杆间距为8米，位于深圳火车北站，横跨广深、广九铁路及深圳火车北站站场，共跨29股铁道，主跨距为150米，由于其特殊的地理环境导致拱肋安装非常困难。因此，在拱肋制作时的节段划分和加工质量的好坏，在很大程度上会影响到大桥的安装、整体成型和运输的可行性，所以拱肋节段的划分和加工精度的控制，也就成为本座大桥钢结构制作的重点和难点。下面具体从工艺的制定、分段划分和制作工艺流程以及加工精度控制三方面来阐述以制作精度保证安装和合拢的顺利。1、 技术控制的目标主拱拱型线公差控制在JBJ10212-98规范规定范围之内，保证现场安装一次成型，保证焊接变形控制到最小量，减少焊接应力对结构受力影响，这样，才能保证质量、周期、产值、利润。下面就从技术控制的几方面来阐述一下XX大桥拱肋加工所需控制的重点及难点。2、 成型节段的划分节段的划分主要考虑以下几个方面的因素。a、整个拱肋钢结构重500余吨，共两片拱肋，意味着每片拱肋的重量为250吨，考虑到安装时吊机的最大吊重为50吨，每个分段的重量控制在3040吨的范围内。b、由于构件要从广州运往深圳，通过对这段运输路线的考虑，最大的运输高度为4.5米，车辆的转弯半径控制在20米左右，利用电脑进行分析，每段长度应控制在25米左右。c、分段越多安装时对安装精度和焊接变形的控制越难，所以分段数量应尽量少，并且注意对称性，使制作加工时有更多的通用件。综合以上三个因素，拱肋划分为7个分段如下图所示：从东到西分别为D、C、B、A、B、C、D分段，经过实践证明这种分段的划分既有利于生产，又最大限度减少了安装的难度，满足了生产及运输方案的顺利进行。3、 制作工艺流程钢板下料 直管筒节卷制 筒节焊接 筒节返卷 筒节拼成直管小节 直管小节焊接 直管小节拼成直管分段 直管分段焊接 安装加强肋 上火工胎架弯管 焊接加强肋 上片体组装胎架 制作南片体和北片体 南片体和北片体各自构件焊接 制作预拼装胎架 南片体上胎架定位 划线安装平联管 安装北片体和其它构件 立体分段焊接 立体分段和整体线型报验 安装吊杆 护筒 吊杆护筒焊接 预拼装整体报验 立体分段涂装 运输。4、 加工精度的控制加工精度的控制应从下料切割、焊接变形，火工弯制和预拼装4个方面来进行总体控制： 4.1下料的控制4.1.1拱肋之拱管直径为750mm,板厚为12mm，是由一个个筒节拼焊而成，所以，每个筒节的制作公差，影响到筒节拼接时的错边量，筒节的展开长度为2317.3mm，每个筒节+1.5mm的焊接收缩余量，通过检定，制作出的筒节失园度在0.5mm的范围内完全符合公差要求，另注意切割时注意对称切割，以减少钢板切割时产生变形，具体切割形式如下图： 4.1.2直腹杆斜腹杆的下料。电脑上将直腹杆主拱管，斜腹杆主拱管相交的相贯线放样，并制作成纸样，考虑到焊接坡口烙透深度和经过火工弯管后主拱管与腹杆相交位置都为负公差，这里焊接收缩量比较大，所以直、斜腹杆每条留810mm的收缩余量。 4.1.3上下平联管下料同样利用电脑放样，将平联管与主拱管相贯线放样，并制作线纸样，考虑到各方面的影响每条平联管加大4mm收缩余量。 4.2焊接变形的控制 4.2.1筒节焊接变形的控制每个筒节纵向对接焊缝为全烙透焊缝,所以对接处焊接变形比较大，这样对焊接坡口形式选择、焊接收缩余量的选定和焊接顺序是很关键的，焊接收缩余量按常规考虑为1.5mm，通过焊接工艺评定，选用下图的坡口形式，利用自制的自动焊工装设备，对筒节正反两面进行自动焊，焊接时由一端顺序向另一端焊接，这样有效的控制了对接处的焊接变形和提高了工效，施焊完工后，再利用三星辊进行返辊之后，公差在0.5mm之内，完全符合公差要求。4.2.2片体变形的控制片体焊接变形的控制直接关系到总体线型的好坏,直接关系到片体与片体对接合拢口能否顺利的进行合拢,所以对片体变形的控制是非常的关键,在这里主要采取以下措施。（1）、每个片体的两条主拱管在定位时，按照线形往外加大6mm，如下图：（2）、焊接前，必须对片体进行固定，不允许片体在自由状态下施焊。（3）、每个片体施焊时，注意对称施焊，焊工人数不能超过4个，每条焊缝烧好底焊后，再全面进行施焊。（4）、由于端部位置的焊接收缩很难控制，所以片体两端，腹杆与主拱管的相接位置一端不进行施焊，等预拼装时再施焊。通过以上的工艺措施，保证了片体端口位置的精确度，为拱肋的合拢和预拼装的顺利进行提供了尺寸保证。4.3、火工弯管时的控制根据火工工艺评定考虑到钢管拱肋直径较大，板较厚的实际情况，要使弯管后成型美观，选择了以下的火工参数。（1） 加热温度：800850，用点温度计测量。（2） 火焰方式：线状加热。（3） 加热炬移动速度：36mm/s。（4） 加热宽度：1825mm。（5） 冷却方式：空冷4.3.1胎架制作：详见下图，要求胎架中心线偏差不大于正负1mm，曲线尺寸偏差不大于1mm，钢管曲线的钢拱承接板采用调节螺栓调节高度，高度尺寸由电脑放样结合实际放样的管背弧线确定，曲线检查采用管腹样板和胎架模板，样板在每次使用前应在样楼校验过，用后送回样楼，要求位置尺寸偏差不大于2mm，火工胎架弯制一个分段重新校验一次。4.3.2直管上胎定位直管水平放置于胎架，利用制作时的十字检查线的水平检查线平面水平放置，水平度偏差（纵向及横向）不大于1mm，以直管纵向中线作为直管上胎前后定位的依据也是以后火工弯管检验的位置标记。4.3.3直管上胎架定位后，火工弯管的工艺措施。在钢管上用火焰灼烤钢管，使直管依靠重力下垂（可以附加外力）当直管接触到胎架各模板时，则为弯管达到预定曲线，具体增加外力形式如下图：加载位置在管子长度中间或1/3处，另由于钢管经过火工加热后，会产生变形，并且应力会释放到管端，所以，在管端100mm处必须增加一个加强环，用以减少管端的失圆度。实践证明，管端没有加加强环的直管经火工加热后，管口失圆度为正负5mm，而加了加强环的直管，管口失圆度为正负2mm。（1）弯管从钢管两头向钢管中部进行火工，在每端施行三道焰后，转另一端再施三道焰，轮换向中部推进，焰道间隔约为250350mm，依此类推划出加热线位置。（2）弯管工作由两人同时进行，从管中和轴下位置（约为2/3半周长）由下到上向管面中线加热，要求两人加热温度，运焰方式、加热炬移动速度、加热线宽度、水火距等火工参数均相同，避免产生横向的侧偏扭转。（3）在火工过程中，必须保持加热过程中的加热参数的稳定。（4）当焰道加热到钢管中部仍未使曲线达到预定形状时，可在每两道焰之间中部插入短焰道，短焰道加热形式及推进方式与原焰道相同，但长度约为原焰道的1/2。依此类推，直到曲线达到要求为止。（5）用样板和胎架模板检查曲线形状，不符合要求的部分，继续采用插入焰道法加热直到成形。（6）为方便弯管时随时检查是否出现侧弯扭曲，可在胎架中部钢管两边对称位置竖起一标杆。若管子碰到标杆，则表明出现弯管侧向弯曲，此时可以在弯曲突出部分施以火工使之矫正，要求标杆应垂直于地面，距钢管距离不大于3mm。（7）火工弯管达到预定的曲线时，用样板检查管子曲线偏差，内弧轴线偏离设计轴线不大于3mm，钢管弧度曲线的局部凹陷不大于2mm，按钢线检查管子垂直检查线是否出现侧弯及断面扭曲，侧向弯曲应不大于L/1000，断面扭曲不大于L/1000，每个分段不大于5mm。（8）火工弯管检验合格后，重新根据样板的大接头线，校核弯管上原有的大接头线，若出现偏差，则重新在弯管上划出大接头线，并以此大接头线为基准线。经过以上火工参数的选择、胎架的控制以及直管上胎的定位和加热时的工艺和检验措施，能很好的控制直管弯曲后曲线形状。4.4、预拼装的控制拱肋安装是由两头向中间安装，中间合拢段须留余量，所以合拢段不能参与预拼，预拼装只能相邻三段进行预拼，即DCB分段进行拼装，A段不参与预拼，这样，怎样保证AB分段合拢口四条钢管一次对接成功，合拢口的尺寸控制就成了在B立体分段预拼装时和A立体分段制作时重点控制对象，为了节省时间，增加场地的利用率和减少预拼难度，立体分段的制作和预拼装同时进行，先将南边的片体上胎架进行片体预拼装，拼装的同时，划线安装平联管，一个分段的平联管安装完成后，可以安装北片体，一个分段制作完成后，经过检验合格可以进行施焊，下面从地样线、预拼装胎架和制作时的工艺要求来阐述一下制作和预拼装所需重点控制的要点。（1）地可及型线和胎架精确度的控制是拱肋整体型线的保证和整个拱肋制作和预拱装的依据。a、 在组装平台上划出预拼装每一分段的地样，如下图所示：只需划出拱轴，拱背及拱腹线具体方法如下：b、 划出坐标基准线。c、 根据拱腹、拱背的曲线样板的长度（约6米一件）在该样板的长度内，按设计图纸的坐标，分别找出该弧线长度上的三点（其中两点为基准点，另一点用于检验），通过这三点用样板划出拱背、拱腹曲线、拱轴曲线用于检验时参考。d、 同理可以将整拱各个分段的拱背、拱腹曲线逐段划出，并划出各吊杆线的位置。e、 用全站仪划出吊杆的位置的地样。f、 检验地样划线的准确程度，用全站仪测量与理论值之差不大于1mm。g、 胎架布置胎架的尺寸控制以平台地样线为基准，每隔2.5米布置一档胎架，每档胎架形式如下图：胎架报验，用水平管或全站仪检验各胎架模板的上、下管中心线的水平度之差不大于1mm。拱背、拱腹曲线与地样曲线的偏差范围在02mm之内。（1）制作、预拼装工艺和控制要点拱肋立体分段制作预拼装是同时进行，而且吊杆结构的安装精度要求很高，所以，拼装时的拼装顺序，每个对接接口的焊接补偿量的控制，和各个立本分段各构件焊接时间控制，就成为关键。另外，合拢段不参与预拼装，所以，对合拢接口的工艺控制也就成为保证安装时合拢顺利的关键，下面从上面所提的几个方面来阐述一下预拼装的控制。a、 各分段的焊接补偿量如下表所示A立体分段留有余量，在B、C、D立体分段安装后，经过测量和找出切割温度后才进行切割，不放焊接补偿量。b、 拱肋每个分段弯管大约为25米，由于场地限制，在制作时分为两个小分段，即A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2，如上表，下面阐述一下预拼装的装配和焊接顺序和时间。1） 首先，D1、D2南片体上胎定位合拢，校装对接口依次上C1、C2、B1、B2南片体，D1、D2合拢好后可以划线安装平联管，依次每个大分段合拢好后可以安装平联管。 2）用千斤顶调整各片体