苏通大桥D1标施工技术方案汇报.ppt

苏通长江公路大桥 D1 合同段 主要施工技术方案汇报 中铁大桥局集团有限公司 苏通大桥 D1 标项目经理部 二00四年八月,一、工程概况 苏通大桥D1合同段由140+268+140m预应力混凝土连续刚构桥和5x75m混凝土连续梁桥组成，起止里程为K21+044K21+967，全长923m，分上下游幅布置，其中连续刚构桥的施工是本合同段工程的重点、难点。本次汇报以连续刚构桥上部结构为主。,1、北、南主墩（78#、79#墩） 主墩基础为D2.8/2.5m变直径钻孔灌注摩擦桩，每墩42根，呈梅花形布置。承台平面尺寸为49.633.2m，厚度为7m，封底砼厚2.54.0m。墩身为空心薄壁结构，平面尺寸2.57.5m，北、南主墩墩身高度分别为42.081m，38.061m。 主墩基础结构参数见下表：,2、北、南过渡墩（即77#、80#墩） 基础采用上下游分离式布置，每个分离式承台采用9根D1.8m钻孔灌注桩，承台平面尺寸1414m(每幅), 厚4m，封底砼厚1.5m。墩身为空心薄壁结构，平面尺寸47.5m。 3、上部结构 77#80#墩上部结构为140+268+140m预应力混凝土连续刚构，分为上下游两幅，每幅为单箱单室变高度箱梁，两幅桥间仅在主墩0#块处用横隔梁相联，箱梁顶板宽16.4m，底板宽7.5m，根部梁高15m，跨中梁高4.5m。箱梁节段分为034块，其中32块为边跨直线段，33、34块分别为边跨、中跨合拢段。箱梁设三向预应力，横向束采用金属波纹管成孔，纵、竖向束采用塑料波纹管成孔，混凝土为60号。,二、主要施工技术方案 （一）钻孔桩施工 钻孔桩采用常规法施工，即先建立水上施工平台，再进行钻孔桩施工。 1施工工艺流程 插打定位支撑桩施工平台建立安装动臂塔吊和混凝土工厂插打钢护筒安装钻机、钻孔施工清孔拆除钻具检孔安装钢筋笼、导管二次清孔填充水下混凝土、养护桩身混凝土质量检查桩底压浆注浆效果CT检测。(最后两项仅78#、79#主墩有),2主墩施工平台 苏通长江大桥辅桥南、北主墩基础钻孔桩施工采取在水上建立钻孔平台进行钻孔桩施工方案。为解决主墩结构混凝土供应，钻孔平台下游侧设固定式混凝土工厂平台。主墩施工平台长144m，宽3642m，面积5100m2。施工平台分为四个区域：工作平台区、钻孔平台区、生活平台区、混凝土工厂平台区。,主墩平台安装,3过渡墩及73#76#墩钻孔平台 北、南过渡墩及73#76#墩均为分离式承台，钻孔施工平台按半幅桥整体安装就位后再连接成整体的建立方案，支承桩按主要承受平台结构重量，钻孔施工时钢护筒主要承受钻孔施工荷载。,4钢护筒的制造、下沉施工 主墩钢护筒结构内径为2.8m，壁厚20mm，护筒顶标高+6.7m，北、南主墩护筒底标高分别为-35.6m和-34.2m，护筒长度分别为42.3m和40.9m。钢护筒分两节，现场设一个接头，钢护筒采用280t浮吊或ZSL34300塔吊配合APE400B液压振动打桩机下沉。 辅墩平台建立后，在平台上安装导向结构，利用65t浮吊和中-160型震动打桩机插打D1.95m的钢护筒，具体施工方法同主墩。,主墩钢护筒插打,5、钻孔桩施工 （1）采用ZSD300型全液压动力头旋转钻机或KPG-3000型液压旋转钻机空气反循环成孔，优质PHP复合泥浆护壁，ZX-500泥浆分离器分离钻碴。 （2）根据不同的地质情况，选择合适的钻进参数和泥浆指标进行钻孔，确保成桩质量和钻头出护筒到混凝土覆盖护筒底口不超过84小时的时限要求。 （3）终孔后将钻头提离孔底1020cm，用优质泥浆反循清孔。 （4）钢筋笼在长线胎模上分节制造，节段间采用镦粗直螺纹连结接头接长。 （5）采用导管法灌注桩身水下混凝土。,长线法预制钢筋笼,预制钢筋笼,（二）承台施工 南、北主墩承台施工：南、北主墩承台平面面积大、施工周期长、混凝土数量多达11704m3，封底混凝土厚为2.54.0m，施工时常水位为+1.0m。 1主墩承台施工工艺流程 主墩钢吊箱设计、制造、安装封底混凝土施工、养护钢吊箱内排水割护筒、凿桩头、混凝土面找平测量放样绑扎承台钢筋、安装冷却水管、预埋件、测温元件灌注第一次混凝土养护凿毛、清理绑扎承台钢筋、安装冷却水管、预埋件、测温元件、预留墩身钢筋灌注第二次混凝土养护冷却管压浆封闭。,2主墩钢吊箱设计与施工 主墩钢吊箱围堰结构:钢吊箱由底板、侧板、内支撑桁架、起吊系统和悬挂系统五部分组成。主墩钢吊箱围堰设计依据结构受力和承台外形，侧板采用单壁结构，拼装后侧板净尺寸与承台外形一致，为切角四边形，平面主尺寸为49.633.2m，钢吊箱顶面标高+7.0m，底面标高-8.0m，围堰侧板高度15m。 主墩钢吊箱围堰施工：钢吊箱在造船厂生产制造拼装成整体，滑移入水浮运至墩位处，用一艘1600t大型水上吊船整体起吊安装；钢吊箱安装就位后，在吊箱与钢护筒间焊槽钢支撑固定，使其在水流潮汐、波浪力的冲击作用下准确定位。,钢吊箱结构尺寸如下图,3封底混凝土施工 北、南主墩钢吊箱内清除淤泥和杂物并堵缝完成后进行封底。主墩承台平面面积较大，为保证封底效果，采用隔仓分区对称灌注主墩封底混凝土: 封底分上、中、下三个浇筑区进行,相邻区域之间设置2.7m高的隔仓将混凝土隔开。混凝土由平台上的1座混凝土工厂和1座水上混凝土工厂同时生产，采用泵送和布料杆将混凝土泵送至中央集料斗。 4承台施工 主墩承台混凝土体积约1.1万m3，平面面积约1463m2，分二次浇注承台混凝土，第一次灌注4m高度混凝土，第二次灌注余下3m高度混凝土，并根据设计要求，埋设好冷却水管网。混凝土由平台上的混凝土工厂和1座水上移动式混凝土工厂同时生产，采用泵送供应，并用2台KVM42型布料杆布料，混凝土施工时按水平分层灌注完成，每层厚度不超过30cm。,5承台混凝土温控措施 由于承台体积庞大，混凝土水化热集聚在承台内部不易散发出去，造成内外温差过大，混凝土表面可能出现过大拉应力而产生裂纹。采取以下措施来防止砼产生裂纹： 选用水化热较低的矿碴硅酸盐水泥；级配良好的525mm碎石，减少碎石中针、片状的含量；选用含泥量1%，细度模量2.60的优质中砂；混凝土中掺入级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；混凝土中掺用高效减水缓凝剂，延长混凝土初凝时间，降低水泥水化热峰值。 对砂子、碎石进行覆盖，控制混凝土的入模温度满足施工规范要求，必要时采用掺冷冻水或是加冰块，降低混凝土入模温度。,埋置冷却水管，通循环冷却水，经热交换作用，降低混凝土结构中的温度，以达到减小内外温差目的。减小浇筑层厚度，加快混凝土热量散发速度。 加强承台混凝土表面的收浆抹面和湿润养护，防止表面出现收缩裂纹。 加强温控监测，通过承台混凝土中预埋的热敏电阻元件，观察混凝土结构内外温差变化情况，根据观测结果确定冷却水管通水时间和蓄热养护时间，加强承台混凝土养护。 (6)将防止混凝土裂纹列入科研项目，与有关科研单位合作，指导现场施工。,（三）墩身施工 墩身采用德国Doka公司设计先进的MF240爬升模板和Top50大墙模板体系，逐段爬模浇注施工。施工时，在承台顶面下游侧设立一台ZSC5052型塔吊配合墩身和T构施工。 如右图示：,（四）140+268+140m 连续刚构施工 10#、1#节段施工 0#、1#节段为主墩墩顶梁段，拟在支架上同时浇筑。0#块长12m，高15m，1#块长3m， 0#、1#块分成二次灌注完成。第一次浇筑底板和部分腹板，高度为8.0m，第二次浇筑剩余腹板和顶板混凝土。 22#31#块施工 箱梁节段采用挂篮悬浇施工，挂篮采用挪威NRS施工挂篮系统： 建桥者挂蓝具有重量轻、使用灵活、挠度小、安装快捷的优点。 建桥者主要组成部分： 主轨、液压油缸、前后工作车、主框架、横梁、底框架、液压油缸、内模、底模、外模、端模、工作平台等。详见下图：,主轨,液压油缸,建桥者主要组成部分,前后工作车,主轨,液压油缸,建桥者挂蓝,前后工作车,主轨,液压油缸,建桥者挂蓝的主要组成部分,NRS AS,主框架,前后工作车,主轨,液压油缸,建桥者的主要组成部分,NRS AS,主框架,前后框架,底框架,横梁,内模,前后工作车,主轨,液压油缸,建桥者的主要组成部分,NRS AS,主框架,前后框架,底框架,横臂,内模,外模,底模,内模,前后工作车,主轨,液压油缸,The Bridgebuilder - Components,NRS AS,主框架,前后工作车,底框架,横梁,液压油缸,内模,外模,底模,内模,端模,工作平台,建桥者挂蓝施工程序:,挂蓝除内模部分移动到新的混凝土浇注位置。 调整外模，并将其固定。 底板及腹板钢筋绑扎 内模推进 顶板钢筋绑扎 底板、腹板及顶板混凝土浇注。 养护完成后张拉。 松开模板，推进挂蓝。,挂篮安装 试吊前，需严格检查、签证，确保其安全，在挂篮试吊过程中，要求吊重块分布与箱梁混凝土分布一致，加载最大重量为最大梁段重量的1.31.4倍。挂篮纵移：挂篮行走时，需在其走行滑道上划出刻度，由油压千斤顶对称均匀、平稳地向前顶移，两端前移的距离偏差不超过0.2m。走行到位后，立即将后锚固杆连接。 3边跨箱梁直线段施工 边跨箱梁在靠南、北过渡墩的32#梁段为直线段，采用支架法进行现浇。,4箱梁合拢段施工 主桥箱梁先合拢两边跨，再合拢中跨。中跨合拢施工时，按设计要求对结构实施一定的预顶位移。按合拢段砼分配到箱梁悬臂端重量对箱梁悬臂端进行预压，安装合拢段劲性骨架，并完成合拢段钢筋、模板和预应力管道的安装。选择当天最低温度，浇注合拢段混凝土，在浇筑过程中根据砼的灌注量将压重逐级解除，使其保持在不变荷载下浇筑合拢段混凝土。待合拢段混凝土达到90%设计强度后，按顺序张拉中跨合拢段钢束，张拉时先长束后短束。最后拆除施工挂篮，进行桥面系施工。,5箱梁混凝土施工 混凝土工厂拌制的混凝土通过地泵及泵管送到待浇注位置； 混凝土浇筑遵循由远而近、由下而上、先竖向后横向的原则，当分层、分区浇筑时，其间隔时间不得超过混凝土的初凝时间；腹板浇筑可分段分层进行，亦可由一端向另一端逐步推进，并及时振捣；各对称梁段混凝土浇筑同步进行，最大浇筑重量差按设计要求不大于一个梁段的底板自重严格控制，确保悬臂两端施工荷载的平衡。 6预应力施工 在砼的龄期达到7天，且箱梁混凝土强度达到设计强度的90%，即可进行预应力张拉。采用应力与引伸量双控，以应力控制为主。,7孔道真空压浆 预应力张拉完成后，除竖向预应力在复拉后进行压浆外，纵向和横向预应力在24h内应进行孔道压浆，以防止预应力钢铰线锈蚀或松弛。采用真空压浆技术，压浆前先用压缩空气对孔道进行清理。 8箱梁施工测量及线型控制 悬臂箱梁线型受到多种因素影响，施工中必须严加控制。 预压观测 挂篮在墩顶已浇筑段上拼装完成后，必须进行试吊，实测挂篮变形值，消除挂篮非弹性变形，验证设计参数和承载能力，以指导施工，并为以后节段悬浇施工高程提供了可靠的依据。,采用轻型挂篮，对称进行悬臂施工，力求做到施工荷载两端均等。 箱梁施工前对箱梁高标号砼的收缩、徐变的规律进行专题试验研究，取得较符合实际情况的收缩徐变系数，在每一节段混凝土施工时，对其进行施工监控监测，综合考虑已施工梁段自重、混凝土收缩徐变、温度等共同作用下所产生的挠度，并设预抬量。,9大跨度连续刚构施工过程容易出现的问题 9.1 梁高、壁薄、预应力束（筋）多、钢筋密、施工困难、振捣易出现问题，底板砼厚，内外温差大，容易出现裂纹。 采取的措施：对高标号砼进行试验研究，配制优良的高性能砼；防止混凝土振捣过程中出现问题；尽量减少水泥用量，降低水化热，砼浇注完毕后用塑料薄膜覆盖，加强砼的湿润养护，以防止底板出现裂纹。 9.2 新老砼接触处孔道不平顺，波纹管定位不准，钢束偏位，导致穿索困难。 采取加密定位网，穿充气芯棒等措施防止波纹管上浮及漏浆堵塞，确保波纹管定位准确，防止预应力筋偏位导致开裂。,9.3压浆容易堵塞孔道 采取的措施：在箱梁悬浇时对于长度超过40米的预应力孔道，每间隔40米设一个通气孔；长束压浆困难时，可从已出浆的通气孔继续补压；为保证孔道压浆的质量采用真空压浆技术。 9.4箱梁施工线与设计不吻合 采取措施如下： （1）箱梁施工前对箱梁高标号砼的收缩、徐变的规律进行专题试验研究，取得较符合实际情况的收缩徐变系数，并对已完成的基础工程进行平面位置、标高的复核测量，确保0节段位置、标高的准确性（墩身施工的标高考虑墩身收缩、徐变及基础沉降的影响）。,（2）在箱梁的墩顶截面，1/8跨、1/4跨、3/8跨、1/2跨截面上及箱梁顶面的腹板、顶板上设置挠度、中线测点。在每节段箱梁悬臂浇注施工过程中，对挠度、中线偏差进行测量，并与结构的计算值进行比较，对后续施工梁段进行调整。 （3）在箱梁内外对称布置测点，对箱梁内外温度梯度进行监控，防止裂纹，进行线型调整。 （4）制作弹性模量试块，分别作3d，7d，28d的弹性模量试验。 （5）挂篮拼装完后进行预压重，检验挂篮的承载能力，消除非弹性变形，测量不同荷载作用下结构的弹性变形，为节段混凝土悬浇立模提供参数。,（6）“T”构合拢时，在悬臂端用水箱压重，在浇筑过程中，按砼浇筑量逐级排水卸载（压重换载施工）。 （7）砼初凝时间不小于10小时。砼浇筑过程中分阶段测量挂篮的挠度变化值并与挠度计算值比较，指导施工进程中进行挂篮微调。 （8）定期对张拉千斤顶、油表进行校验，确保预应力张拉的准确性。,9.5结构的应力监控 在墩顶截面埋设应力测点，在主梁悬臂浇筑过程中，对墩身应力进行监控。 控制“T”构两端不平衡施工荷载，减小两端自重偏差，减少不平衡弯矩，防止墩身出现裂纹。 控制0块与墩身砼浇筑龄期不超过40天，减少墩身砼对0块砼收缩的影响。 浇筑主梁砼时，按主梁应力监控的需要在箱梁截面内埋设应力测点，在箱梁节段悬臂施工过程中，合拢前、合拢后，对主梁应力进行监控，确保结构施工安全。 合拢段裂纹的防治：结构合拢时体系受力要明确，采用补偿砼，加强湿润养护。,9.6 结构悬臂施工的安全问题 采取如下措施： 计算“T”构在砼浇注偏差，施工荷载偏差，两端结构一期恒载偏差和大风作用下的自身稳定性。 “T”构在最大悬臂节段施工时遇台风的安全问题。（建议作最大悬臂的风动试验）在上下游幅梁间增加临时联结，增加“T”构的抗风稳定性。 采用“TMD”抑振措施。 六级以上大风不得进行挂篮纵移,9.7 成桥后出现的问题：梁体跨中下挠；墩身、箱梁出现裂纹。 预防的措施如下： 、加强砼的湿润养护，确保节段预施应力砼的龄期。 、跨中合拢时，按设计的要求进行顶开，减少成桥后砼的收缩、徐变的影响。 、纵向预应力束采用真空压浆，确保孔道压浆密实，减少预应力筋应力松弛的影响。 、同一幅梁的两个“T”构的节段施工龄期要尽可能相近，减少结构砼收缩，徐变的影响。加强砼弹性模量的测试，并将结果及时提供给设计、监控、监理等单位。,三、连续刚构C60混凝土试验及研究 对上部结构连续刚构C60混凝土配合比进行研究设计，着重研究高标号混凝土的耐久性和收缩徐变规律。 1配合比设计 主要针对苏通大桥D1标上部结构连续刚构特点，C60混凝土其主要技术性能指标为： （1）工作性能：混凝土施工采用泵送、机振，泵送垂直高度60m，最大水平距离250m，结构最小尺寸25cm，钢筋最小间距8cm，波纹管最小净距4cm，混凝土最大灌注高度15m。混凝土出搅拌机时的坍落度为180220mm，扩展度600mm，混凝土出机后2小时的坍落度应160mm，混凝土初凝时间16小时，终凝时间18小时。,（2）力学性能：应满足C60混凝土力学性能指标，6天时抗压强度54MPa,且弹性模量达到35GPa以上。28天龄期时的抗压强度75MPa，且弹性模量达到36.5GPa以上。 （3）耐久性能：混凝土84天龄期的氯离子扩散系数（RCM法）2.010-12m2/s，并测试其随龄期的变化规律。同时还要进行混凝土的抗冻、抗渗试验。混凝土的抗冻融循环次数应不小于200次，其抗渗等级应不小于P12。 2混凝土收缩徐变研究 对预应力混凝土进行不同龄期自由收缩和徐变试验，为其使用积累资料。成型徐变试件三组，分别在7天，28天，90天龄期时加载测试。,四、施工监控 本合同段主桥墩基础桩基孔径大、钻孔深、数量多、承台混凝土数量巨大、桥位处水深流急、每日两次潮涨潮落，使施工难度加大。为了能安全、优质、快速地完成本合同段的施工任务，必须在施工过程中，对人员、机械、材料、资金等各种资源和工程施工的安全、质量、工期等进行有效监控，使工程施工中每道工序，每个关键数据都得以控制，确保工程顺利进行。 我们将在业主及监理工程师的指导监督下，建立工程施工监控体系，聘请奥雅纳工程顾问（ARUP）为我方的顾问公司，为我方提供技术支持，使工程施工从开工至竣工进行全过程的监控，并重点对连续刚构全过程施工进行监控,连续刚构的施工监控 苏通长江公路大桥D1标（辅桥）的结构和施工过程复杂，施工周期长，影响因素多，技术含量高。对于预应力混凝土连续刚构桥来说，采用悬臂施工法桥梁的形成都要经过一个复杂的过程。在施工过程中如何保证主梁竖向线形偏差及横向偏移不超过容许范围、如何保证合拢后的桥面线形良好、如何避免施工过程中主梁出现过大的应力等问题，均需进行施工监控监测来解决。此外，设计是在对结构初始状态等其它参数作出假定的情况下进行的，事先设计时难于精确估计结构的实际状态。,实际施工时，结构初始状态的失真、理论计算中边界条件的模拟、施工步骤的改变以及偶然施工荷载的作用都会引起桥梁结构线形与内力的改变，影响结构在施工和成桥时的状态和结构的安全。而施工监控监测是根据施工现场实测结果所得的结构参数真实值进行施工阶段计算，确定每个节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测成果进行误差分析、预测和对下一立模标高进行调整，从而保证成桥后线形、合拢精度及结构内力符合规定值的要求。为了使施工能按照设计意图进行，确保施工安全并最终达到设计的理想状态，保证最终线形平顺，内力分布合理，确保施工过程中结构的可靠度和安全性，对本桥实施监控监测。,连续刚构的施工监控 1、结构计算 监控计算就是利用建立的监控计算体系对桥梁施工过程中各阶段结构的应力和位移状态以及施工控制参数进行计算及预测，为施工提供施工控制目标值，保证施工的顺利进行并使结构最终达到或接近设计要求的成桥状态。悬臂施工连续刚构桥监控计算所采用的基本方法是倒拆正装法。即通过对从成桥状态倒拆结构的过程进行结构分析来得到每一施工阶段的施工控制目标值，然后根据施工控制目标值对结构进行正装施工控制（包括对结构某些参数的调整），使施工时结构的内力和变位等同或逼近倒拆计算中同工况下的结构内力和变位。,2、施工监测 施工监测就是通过在施工现场设立的实时测量体系，对施工过程中结构的内力、位移（线形）和温度进行现场实时跟踪测量，为施工监控工作提供实测数据，以保证主梁施工过程结构的安全及为监控计算提供实测结构参数和核校，并根据需要对结构的状态及监控目标作出必要的调整。 施工监测的内容包括：线形测量（施工段及附近5节段的标高测量、主墩偏位测量、成桥线形测量）；应力测量（主墩、主梁的应力测量）；温度场测量（主墩、主梁的温度场测量、大气温度测量）。,（1）基础的测量复核 对已完成的基础工程进行平面位置、标高的复核测量，确保0节段位置、标高的准确性（墩身施工的标高考虑墩身收缩、徐变及基础沉降的影响）。 （2）主墩的偏位监测 主要针对连续刚构桥。测量采用坐标法，测试仪器为全站仪。测出各测点的三维坐标，从而算出主墩的实测偏位。主墩的各测点以施工单位的施工放样测点为准。 （3）测量南主墩和北主墩墩身的应力 在墩顶截面埋设应力测点，主梁每浇注1个节段测量一次应力。,（4）主梁的线形测量 每跨主梁的墩顶截面、1/8跨、1/4跨、3/8跨、1/2跨截面上及箱梁顶面的腹板上方设置挠度测点。每块节段施工时均进行挠度、轴线偏位测量。 （5）主梁的