大胜关关键施工技术研究.ppt

宋伟俊,主要内容,一、工程概况 二、主墩深水基础施工 三、大跨度连续钢桁拱架设与合拢 四、结论,桥式布置：两联(84+84)m钢桁梁+(108+192+3362+192+108)m 六跨连续钢桁拱。,设计标准：按六线(京沪高速双线、沪汉蓉双线、南京地铁双线)标准设计。 设计行车速度：京沪高速300/h，沪汉蓉250/h，南京地铁80km/h。 钢梁采用正交异性板与主桁结合的整体桥面，三桁承重结构。,潮汐：受潮汐影响，水流变化频繁 水深：主墩施工期间最大水深51m 流速：最大流速2.75m/s 地质：覆盖层为粉质粘土、砂类土及圆砾土，基岩为泥岩，钻孔桩入泥岩深70m。,水文、地质条件,河床标高：6#墩-9.0-20.5m, 上下游河床高差11.5m。 7#墩-21.3-23.7m。8#墩-37.6-42.7m。施工期间实测河床冲刷8m。,水文、地质条件,主墩基础概况 主墩基础采用46根2.8m的钻孔桩基础，桩长112 m。承台平面尺寸为3476m，厚度6.0m，顶面标高-7.0m 。承台施工围堰平面尺寸为3880m，高26.5m，总重约6200t。,钢梁桁架结构 主桥采用三片主桁连续钢桁拱结构，桁宽215m。 主拱拱圈矢高84m，跨中拱圈桁高12m，拱脚处拱圈桁高56.8m。除主墩两侧各四个节间长度为15m外，其余均为12m,平弦部分桁高16m。,桥面系 桥面采用正交异性板与主桁下弦结合、道碴槽板与整体钢桥面结合的型式。 桥面板采用分块制造安装，面板为熔透焊接，其余均为高强度螺栓连接。,主要钢材 全桥主要结构采用Q420qE、Q370qE钢材。内力大的受压拱肋杆件及节点板采用Q420qE钢材，主桁及桥面系采用Q370qE钢材。,Q420qE钢材(红色表示),主要内容,一、工程概况 二、主墩深水基础施工 三、大跨度连续钢桁拱架设与合拢 四、结论,1、主墩基础施工特点,工程规模大，施工工期紧,水深流急，水流变化频繁,上下游河床高差大,地质复杂，桩基嵌岩深,主墩2006年1月开始准备，枯水期已将近过半，若采用常规“平台法”施工，工期无法保证，汛期施工平台安全风险大。,2、主要施工方案,针对主墩深水基础施工条件及总工期安排，经过多方案技术、经济研究比选，选定基础总体施工方案为： 6#墩采用双壁钢套箱围堰方案， 7#、8#墩采用双壁钢吊箱围堰方案。,2、主要施工方案,7#墩围堰水上接高,3、解决方法 为了解决深水基础施工工期紧、施工难度大、安全渡汛等工程难题，提出了“钻孔平台与承台围堰合二为一”的快速施工方法。,4、基础施工总体思路 常规施工方法：先建立钻孔平台，钻孔桩施工完毕，拆除钻孔平台，安装围堰拼装平台，就地拼装、下放围堰进行承台施工。 本项目研究的方法：将围堰既作为钻孔桩施工平台，又作为承台施工挡水结构，采用整体制造、下水、浮运的方式可以达到快速施工的目的。,5、基础施工主要步骤,6、采用本方法的优点：,减少施工工序，缩短施工工期 规避平台渡汛安全风险 将水上作业变为岸上工厂化作业，提高工程质量 减少水上大型施工设施与设备，节约施工成本,7、为实现上述快速施工方法，需解决以下关键技术难题： 超大(3880m)、超重(底节3100t)型围堰下河难题 受潮汐影响浮态下围堰精确定位难题 在河床高差大(11m)不利条件下围堰下沉定位控制难题,（1）围堰整体制造、下水,本项目超大（3880m）、超重（3100t）型围堰拼装下水，若采用在墩位处拼装，工期长；采用固定滑道下水，费用高；采用整体起吊下水，在现有设备条件下难以实现。 针对上述问题，本项目因地制宜，在岸边进行围堰整体制造，采用气囊法断缆下水施工方法，解决超大型围堰拼装下水的难题。,气囊法断缆下水关键技术： 通过计算确定下水坡道长度、坡度大小 计算确定气囊规格型号、布置方式 断开围堰后拉缆，围堰快速下水，安全自浮,主墩基础水深(51m)、流急(2.75m/s)，受潮汐影响，水流变化频繁，围堰精确定位难度极大。 常用定位系统不能施加强大的预拉力，围堰定位精度低，需要反复调锚，效率低；围堰两侧需大型导向船辅助定位，设备投入大。 本项目采用无导向船重型锚定位方法，可实现围堰高精度定位，提高工作效率，取消大型导向船，减少设备投入。,（2）围堰浮态下定位,通过计算与实测对比分析，研究围堰平面位移受潮汐影响的规律，结论显示： 重锚体系施加强大的预拉力，提升了定位系统的刚度，提高了围堰定位精度。 围堰在低平潮时段内位移最小，低平潮持续时间可达4小时，在此时段内进行围堰的精确定位可获得最佳定位精度。,采取试插桩、合理设置围堰预偏量、微调活动上导环装置等措施，提高围堰定位精度，实现精确定位。,插打定位钢护筒,超大型围堰（3880m）在水流力、不平衡土压力作用下，存在着床、下沉定位控制难题。 本项目通过研究，采用重力导向原理，设置围堰升降系统与水平导向装置，有效抵抗围堰不平衡外荷载，解决下沉控制难题。,（3）围堰下沉定位控制,升降系统,水平导向装置,确定升降系统总提升力8001000t，辅助水平导向装置，控制水流力及不平衡土压力引起围堰位移与倾斜，实现围堰下沉可控。,主要内容,一、工程概况 二、主墩深水基础施工 三、大跨度连续钢桁拱架设与合拢 四、结论,1、钢梁架设主要技术特点 1.1 钢梁为三片主桁连续钢桁拱结构,合拢技术要求高，线形控制难度大。,1.2 桥面为正交异性板与下弦结合的整体桥面，桥面板安装精度高，对位难度大。,1.3 主墩钢梁采用双悬臂架设，双主拱合拢技术。,1.4 钢梁安装主墩支点反力达8000t/桁，支点布置与调整难度大。,1.5 钢梁刚度大，合拢点多，合拢点位移调整难度大。,上述特点给钢梁架设合拢带来极大难度，提出较高的技术要求。 主跨钢梁安装与合拢采用全新的方法： 利用三层吊索塔架全伸臂架设6#、8#墩钢梁至合拢口，采用墩旁托架与钢梁固结、辅助三层水平索双悬臂架设7#墩钢梁至合拢口，采用以调整索力、钢梁预先纵移为主要手段，取消常规顶落梁的方法，实现大跨度钢桁拱安装与合拢。,2、钢梁安装及合拢 2.1 方案概述 1）钢梁架设采用从两侧往跨中架设、跨中合拢的总体方案。 2）南侧从10#墩向8#墩，北侧从4#墩向6#墩方向架设钢梁。 3）6、7、8#墩顶2个节间钢梁在墩旁托架上架设，其余节间为 双悬臂架设。,4）6、8#墩顶设三层吊索塔架，7#墩设三层水平索辅助架梁。 5）设4个合拢口，两边跨各一个，两主跨各一个，合拢口均位 于该跨跨中。 6）采用双悬臂合拢，先合拢边跨，再合拢主跨，先拱桁合拢后 系杆合拢。,2.2边跨钢梁架设合拢 架设方法：910#墩采用膺架悬臂法，8#墩采用墩旁托架法。 边跨合拢：保持8#墩钢梁固结不动，调整910#墩钢梁位置。 合拢后，解除6、8#墩钢梁固结，整体向主跨分别纵移130mm、150mm，支座纵向约束。,2.3 主跨钢梁架设 1）安装6、8#墩墩顶吊索塔架。 2）6、7、 8#墩架梁吊机拼装钢梁至第8节间。 3）6、8#墩挂设张拉第一层索，前索790t、后索760t。 4）7#墩挂设张拉第一层水平索，张拉力1300t。,后索760t,前索790t,1300t,5）6#、8#墩拼装至第11节间，挂设张拉第二层索，前索1160t、后索1200t。 6）7#墩钢梁拼装至第10节间，挂设张拉第二层水平索，张拉力1320t。,1320t,7）7#墩拼装至第12节间，安装主拱合拢杆件，挂设张拉第三层水平索，张拉力1600t。 8）6、8#墩拼装至第13节间，挂设张拉第三层索，前索1450t、后索1500t。,1600t,前索1450t,后索1500t,9）第一层水平索补拉600t,第二层水平索补拉580t，第三层水平索补拉350t。,补拉600t,补拉580t,补拉350t,2.4主跨合拢 1）合拢特点： 主跨合拢采用双悬臂、双主拱合拢技术。 悬臂跨度长，合拢端挠度、转角大，合拢对位困难。 合拢点多：合拢有6根弦杆、3根斜杆、3根系杆，共有12根合拢杆件。,合拢时，7#墩与托架固结不动，6、8#墩支点反力达8000t/桁，合拢口位移调整手段受限。 合拢精度要求高：钢梁采用多点合拢，按照设计理论尺寸安装合拢杆件，精度要求高。,合拢前辅以吊索塔架进行钢梁悬臂安装，拱桁合拢后，吊索塔架参与主梁受力，体系复杂。 合拢点影响因素多：受温度、索力偏差、钢梁安装偏差、安装荷载、钢梁实际刚度系数等影响。调整时竖向、纵向位移相互影响，合拢时较难掌握。,2）合拢口敏感性分析 根据不同合拢工况，敏感性分析主要内容： 南、北主拱合拢口分析 拱下弦合拢后，上弦合拢口分析 拱桁合拢后，系杆合拢口分析 中桁合拢后，边桁合拢口分析 上弦合拢口调整时斜杆是否约束分析等。,工况一：南主拱下弦合拢前,工况二：拱下弦合拢后，上弦合拢口分析,工况三：拱肋合拢后，系杆合龙前,工况四：中桁合拢后，边桁合拢口分析,合拢口敏感性分析结论: 调整第三层索力对竖向位移效果明显，同时产生一定量纵向位移 水平顶拉、温度变化对纵向和竖向位移均有改变 横向加载对中线偏位效果明显。 因此，对于合拢口的调整，以调整最外层索索力和整体纵移6#、8#墩钢梁为主要手段，同时准备辅助合拢措施。,3）合拢措施,钢梁预先纵移： 监控计算合拢时所需纵移量； 边跨合拢后，测量6、7、8#墩钢梁悬臂端节点里程，并与计算值比较；,钢梁预先纵移： 实测钢梁温度，合理预测合拢时钢梁温度，修正温差纵移值； 统计6、7、8#墩未安装杆件长度制造误差。 综合确定6#墩钢梁向南纵移130mm，8#墩钢梁向北纵移150mm。,索力调整：实测合拢口两侧钢梁节点高程、里程，与监控计算值比较，确定6、 7、8#墩索力调整值。调整后，南主拱合拢口状态如下：,辅助合拢措施：在合拢杆件上采用长圆孔加圆孔合拢铰的结构措施；采用水平顶拉设施、温差、钢梁纵移微调。,4) 系杆合拢 主拱合拢后，实测南北系杆合拢口尺寸 监测斜拉索、水平索索力 监控计算确定索力释放大小与顺序，第三层水平索释放200t，第二层水平索释放600t，第一层水平索释放600t，第三层斜拉索释放200t。,4) 系杆合拢 逐步释放6、7、8#墩索力，使系杆合拢口张开到理论长度，按设计杆件安装系杆，通过水平顶拉装置调整实现系杆合拢。,主要内容,一、工程概况 二、主墩深水基础施工 三、大跨度连续钢桁拱架设与合龙 四、结论,提出了深水基础钻孔平台与承台围堰合二为一的快速施工方法，解决了基础施工工期紧、施工难度大、平台安全渡汛等技术难题，提高了工程质量，节约了施工成本。,采用气囊法断缆下河方法，解决了围堰在墩位处拼装工期长、固定滑道下河费用高、整体起吊下河在现有设备条件下难以实现及围堰下河搁浅的难题。,首创了无导向船重型锚定位施工方法，提高了潮汐河流中围堰定位精度和定位效率，取消了大型导向船，节省了施工成本。,开发了超大型围堰重力导向下沉控