同江铁路特大桥施工组织设计(修).doc

施工组织设计1、总体施工组织布置及规划1.1编制范围、依据及原则1.1.1编制范围本施工组织设计的编制范围为同江黑龙江铁路特大桥及引桥工程，项目为中俄共建项目。主桥孔跨由北向南布置为：60m+108m+132m+144m+16108m的简支钢桁梁，引桥为13832m预应力混凝土简支箱梁。主要施工内容为水中墩基础施工、钢桁梁架设、简支梁预制及架设等土建工程。1.1.2编制依据(1)新建铁路同江黑龙江铁路特大桥及相关工程初步设计；(2)现行法律法规、铁路桥涵施工技术规范、其他相关规范及标准；(3)现场实地踏勘情况。1.1.3编制原则(1)遵循可行性评估报告的原则。(2)安全第一、质量至上原则。(3)坚持按项目法管理，确保工期的原则。(4)重视生态环境，在施工期间及竣工通车后保证不发生水土流失，保证不破坏环境。贯彻执行国家和当地政府的方针政策，遵守法律法规，尊重当地的民风民俗。1.2工程概况1.2.1项目概况同江黑龙江铁路特大桥主桥，即中方规划防洪围堤至俄方规划大堤间，设计主桥长度2215.02m。其中中方境内长度为1900.05m，俄方境内长度为314.97m。同江黑龙江铁路特大桥全桥长6735.91m，其中主桥长2215.02m，引桥长4520.89m，中方孔跨为13832m预应力混凝土简支箱梁，16108m简支钢桁梁，1144m简支钢桁梁，俄方孔跨为1132m简支钢桁梁，1108m简支钢桁梁，160m简支钢桁梁。黑龙江铁路特大桥效果图1.2.2本工程主桥主要工程数量详见下表“主桥主要工程数量表”。 主桥主要工程数量表施工部位混凝土（m3）普通钢筋（t）钢材（t）备注钻孔桩74866.041153.32856.72承台36322.211743.47墩身28450.01571.98190.85主桥上部结构16693.26Q370qE1.2.3工程主要技术标准线路等级：国铁级正线数目：单线（套轨）限制坡度：4到发线有效长度：准轨1050m，宽轨1250m牵引种类：内燃牵引质量：准轨5000吨，宽轨6000吨闭塞类型：半自动闭塞平面：主桥位于直线上桥上轨道形式及上建高度：桥上采用套轨，按无砟轨道设计，桥上设护轮轨构件，通航孔采用无缝线路，需要设温度伸缩调节器，其余轨道为有缝线路。轨顶到钢桁梁构造底缘高度为2.554m。1.2.4地理、气象环境同江黑龙江铁路特大桥中方部分位于同江市区东北部的哈鱼岛上，距市区中心部位34Km，哈鱼岛位于黑龙江中游右岸（黑龙江南岸），上距同江港40Km。该岛行政隶属同江市管辖，隔江与俄罗斯列宁斯阔耶相对。同江黑龙江铁路特大桥地理位置图本区属中温带湿润气候区，属大陆性季风气候。春秋多风，冬季寒冷，夏季短暂，温热多雨。冰冻期在7个月以上，无霜期142天。黑龙江是超大型国际界河，水文情况十分复杂，年季间水位变化幅度大，融冰时往往上游比下游早，桥址处有可能局部发生冰堆积现象。按对铁路工程影响的气候分区该区属严寒地区。现将同江市19962005年主要气象要素分列如下：历年年平均气温2.9历年极端最高气温37.2历年极端最低气温-37.7历年最冷月平均气温-20.4历年平均降水量mm616.7历年平均相对湿度%60江面土壤最大冻结深度cm180271最大风速及风向30m/s E最大积雪深度cm47历年年平均蒸发量mm1258.71.2.5用电、用水条件本工程所在地区电力资料较为丰富，可满足本工程所需。水源可利用地表水、黑龙江河水和地下水。1.2.6临时用地及道路情况根据已规划好的地段在哈鱼岛站设置临时材料厂，在引桥105#120墩之间上、下游两侧分别设置32m简支梁预制场和钢桁梁预拼场。混凝土工厂设在预制场，负责全桥钻孔桩、承台、墩身、顶帽、支承垫石、预制梁、轨道板垫层、挡砟墙、竖墙、保护层混凝土供应。本工程有关的既有铁路主要为福前线和同江地方铁路等，本工程可利用既有铁路运输直发料。本工程主要可利用的公路为同江三村同江港口的公路，线位附近公路交通发达，有地方沥青混凝土公路及砂石路为本工程创造良好的交通条件。同江黑龙江铁路特大桥施工考虑自同江港口公路新建施工便道至桥位。1.3总体施工组织布置及规划1.3.1现场施工组织1.3.1.1施工组织机构为实现管理目标，同时便于对内管理、对外协调，在现场成立“同江黑龙江铁路特大桥工程项目经理部”。项目经理部设经理一名，全面负责生产经营工作；副经理4名，负责协调该项目的生产、管理活动；项目总工程师1人，负责该项目的技术管理工作；管理层设五部一室。1.3.2施工总体计划1.3.2.1总工期本桥应通过合理安排施工组织，充分利用季节性变化，进行施工。计划开工日期为2010年12月，计划交工日期为2012年10月底，总工期23个月。1.3.2.2总体施工进度计划总体施工进度计划详见“同江黑龙江铁路特大桥及引桥建设项目施工进度横道图”。1.3.3劳动力、机械设备组织、进场、供应计划1.3.3.1劳动力组成本项目施工主要工种有：测量工、试验工、电焊工、装吊工、钢筋工、模板工、架子工、混凝土工、张拉工、电工、机械司机、机修工、普工等。1.3.3.2机械设备配备与进场计划根据本工程项目制定的施工方案、确定的施工顺序和施工计划安排，配足配齐本项目工程所需的施工机械、设备并按时进场。本项目拟投入的机械及设备情况详见：“拟投入本合同工程的主要施工机械设备表”。 拟投入本合同工程的主要施工机械设备表序号名称数量型号（规格）计划进场时间1旋转钻机4BRM-4B2011.012旋转钻机20ZSD200/1502011.023旋转钻机40GPS-152011.044抛锚船1200t2011.045定位船6400t2011.046导向船6800t2011.047拖轮1500hp2011.048拖轮2300hp2011.049钻渣运输船3300t2011.0410泥浆船4200t2011.0411汽车吊机4QY-25、QY-202010.1212履带吊机4QUY50A2010.1213运梁台车42011.0614牵引车2120t2011.0615运梁平车22011.0616千斤顶40400t2011.0617张拉千斤顶20YCW-4002011.0618张拉千斤顶10YCW2502011.0619钢筋加工机械42010.1220木工加工机械22010.1221钢材加工机械12010.1222打桩锤4DZ-1202010.1223砼输送泵1HBT120C-2120D2010.1224泥浆泵223PNL2010.1225泥浆分离器20ZX-2002010.1226空压机42010.1227龙门吊机2DCS27m-70t2011.0628发电机组31000KVA/630KVA2010.1229洒水车12010.1230自卸汽车2TD50A2010.1231载重汽车4JN1622010.1232架桥机1500t2011.0733龙门吊机6300t2011.0534挖掘机2PC2202010.1235桅杆吊机650t2011.0436备用发电机4500KVA2011.0437千斤顶30100t2011.0638千斤顶10200t2011.061.3.4施工总平面布置1.3.4.1总体平面布置原则本标段总体平面布置包括项目驻地建设、临时栈桥、便道、施工场地布置、临时供水、供电、临时通信等。施工队伍进场后，立即组织生产生活区建设、主墩施工、栈桥的修筑等。总体平面布置具体详见：“施工总平面图、项目部生活区平面布置图、生产区平面布置图”。2、 主要工程项目的施工方案、方法与技术措施2.1 基础、下部结构施工2.1.1基础施工2.1.1.1栈桥施工 1、施工水位分析及栈桥设计主桥138#153#墩位于河槽内，根据设计文件及现场施工调查，桥梁设计水位采用百年一遇洪水位54.97m，此水位用于施工水位明显过高，对成本控制不利。20年一遇洪水位52.78m，设计冰面高程46.96m，2007年冰面高程44.96m，实测冰厚1.5m。综合考虑，栈桥按照用20年一遇洪水位设计。根据拟定的施工水位，本工程由138#墩搭设施工栈桥至153#墩，将主桥基础及下部结构施工变为陆地施工，可实现全天候施工。栈桥位于桥位下游，中心距桥中心线20.7m，全长约1900m，宽8.0m。栈桥采用80cm钢管桩支墩基础，栈桥跨度12m，每4孔栈桥设一组制动墩，同时在146#、153#墩位处设置错车平台。桩顶设置3根560mm工字钢分配梁，分配梁上设置贝雷梁，桥面系采用型钢及花纹钢板。详见“138#153#墩栈桥施工布置图”。2、施工方法由于138#墩153#墩处水位较浅，打桩船吃水深度不够，且栈桥施工在12月至次年4月之间，属于严冬季节，江水结冰厚度可达1.51.8m左右，施工考虑采用履带吊机冰面作业，钓鱼法插打钢管桩。先精确测量栈桥桩位，清理冰面积雪，采用小范围爆破冰面，将桩位处冰面清理干净，预留出栈桥桩位。安装定位框，利用50t履带吊机配合DZ120打桩锤竖向起吊后将定位桩下端略微插入土层内，测量并调整桩的垂直度，待符合要求后缓慢将吊机吊钩力松开，钢管桩在自重及打桩锤自重下插入土体一定深度后，点动打桩锤，插打定位桩，待桩入土3m左右桩身自身达到稳定后再逐渐增加打桩锤震动插打时间，待桩身入土5m左右后再摘除吊钩，继续接长和插打定位桩。3、施工工艺1)钢管桩的加工、制作为防止钢管桩插打过程中下口变形卷曲，影响插打深度，钢管桩均采用开口桩，桩尖处进行包箍处理，以增大钢管桩的刚度。钢管桩焊接时满足以下要求：钢管桩焊接前，将焊缝上下30mm范围内的铁锈、油污、水汽和杂物清除干净。钢带对接焊缝与管节端部的距离不小于100mm。钢管桩采用多层焊，每层焊缝焊完后，应及时清除焊渣，并做外观检查，每层焊缝的接头应错开。钢管桩对口拼装时，相邻管节的焊缝必须错开D/8以上(D为桩径)，对接焊缝宜采用埋弧焊进行，对接管端环缝对称施焊，防止焊接变形，减少次应力。钢管桩桩身横向连接及桩身与桩尖连接处沿桩周加焊六块加劲钢板，以增强钢管桩整体刚度。钢管桩加工、制作过程中，预留焊接收缩余量，并采取有效措施控制变形。2)栈桥钢管桩的插打钢管桩加工制作完成后，精确定位，利用履带吊机和DZ120震动打桩锤插打栈桥定位钢管桩，打桩时应保持相邻作业面留有足够安全距离，安装桩顶分配梁及钢管桩剪力撑，桩顶分配梁应与钢管桩焊接牢固，栈桥支座中心线应精确对位。钢管桩插打的保证措施如下：沉桩之前，应检查冰面是否开裂，确认安全后将震动打桩锤与钢管桩桩顶栓接，检查两者竖直中心线是否一致，桩位是否正确，桩的垂直度是否符合规定。钢管桩下沉过程中，及时检查钢管桩的倾斜度，发现倾斜及时采取措施调整，必要时停止下沉，采取其它措施进行纠正。钢管桩下沉过程中，随时观察其贯入度，当贯入度小于5cm/min时停振分析原因，或用其它辅助方法下沉，禁止强震久震。钢管桩插打采用桩端承载力和入土深度双控。施工中应确保钢管桩的入土深度，并可视设计桩尖处的贯入度适当调整钢管桩桩底标高。钢管桩的平均中心偏差允许值为：最大中心位置偏差：15cm；倾斜度：1%。3)栈桥贝雷桁施工钢管桩插打到位、桩顶分配梁及钢管桩剪力撑安装完成后，利用履带吊机分组整体吊装贝雷桁架。贝雷桁架在吊装之前预先组拼好，贝雷桁拼装时可用枕木搭成拼装平台。为便于吊装，栈桥分段预拼，以2片桁为一组单跨吊装，杆件的拼装和销子的连接均须严格按照图纸施工。拼装完毕后，仔细检查贝雷片数量及销子的连接情况，合格后方能架设。贝雷桁的安装时利用测量仪器在桩顶分配梁上精确标示出支座中心线，安装橡胶垫块，利用履带吊吊装就位，并与桩顶分配梁连接牢固。为保证栈桥贝雷桁架的横向稳定性，在桩顶分配梁处贝雷桁下弦设置限位槽钢，并在贝雷桁外侧设置斜撑，对贝雷桁进行横向限位。4)栈桥桥面系施工平台面板采用16型钢分配梁+钢桥面板。贝雷桁顶16分配梁摆放位置应准确，且须与贝雷桁按要求进行连接。贝雷桁顶16分配梁安装完成后，再铺设桥面花纹钢板，花纹钢板与22a分配梁采取点焊。4、栈桥施工工艺流程图 栈桥施工工艺框图试运行投入使用安全检查常规检查、维修检查签证测量放线用吊机插打定位桩安装走道梁方案报监理审核整改吊装桁架爆破冰面栈桥方案设计、计算、交底制造定位桩安装桩顶分配梁及联接系预拼桁架安装桥面板+5、栈桥运营期间的措施(1)栈桥观测栈桥所在区域气候条件复杂，洪水、大风、暴雨、流冰等灾害性天气时有发生；冲刷、沉降、风、流等不确定因素都将对栈桥安全构成直接的影响。为了更好地校核栈桥的设计参数。由栈桥观测小组根据栈桥观测方案要求持续不断地对施工和运营中的栈桥进行观测。对栈桥的观测主要内容有：冲刷观测、流速观测、风速观测和沉降观测。详细记录，及时整理原始资料，为栈桥的安全运营提供技术保障。(2)栈桥养护维修设立栈桥维修养护组，由专人巡视和养护栈桥的桥面系、贝雷梁和钢管桩结构，发现栈桥的局部损坏，上报上级并及时维修加固。定期对栈桥进行全方位检查和保养，以确保栈桥的使用安全。(3)栈桥预警及抢险本桥水域是重大灾害天气多发地段，本着“安全第一，预防为主”的思想，按照“以人为本，避免伤亡，以防为主，防抗结合”的原则，提前作好各项工作。为对险情及紧急情况迅速做出反应，并能采取有效的抢险救助措施，在科学论证和既有栈桥的实践基础上，设置了一系列的预警机制和抢险措施。其特点是：预警与抢险的指导思想明确；预警条件与指标具有可操作性；组织保障有力；抢险预案细致，可以迅速启动实施。抢险预案主要包括：栈桥通行管理；人员保护；栈桥及设备安全；灾后处理等部分。此外，还特别制订了以下3种应急处置预案：防大风应急处置预案、防汛应急处置预案和防流冰应急处置预案。栈桥预警对栈桥结构进行持续地观察，当栈桥相邻钢管桩桩顶的不均匀沉降达到3.5cm或钢管桩的局部冲刷深度超过其入土深度的20时，发出预警。应急预案当出现超出“非工作状态标准”的风、流冰，应提前撤出栈桥上的人员、设备、车辆，启动应急预案；突发汛潮导致局部冲刷深度超限，启动应急预案；突发性灾害出现(如车辆撞击栏杆、车辆或邻近施工机械起火等)，启动应急预案。栈桥抢险栈桥预警抢险工作重点在预防，特别对大风、洪水、暴雨、流冰要及早准备。可选择适当时机进行抢险演练，根据气象预报，在灾害天气有可能到来之前的两三天内即进入预警状态，各小组成员要到位，并召开会议，做好人员准备、物质准备、思想准备。以人为本，应急预案启动前所有人员必须撤离，留下的巡查人员要经过精心挑选，要求必须两人以上，必须要穿戴好救生衣、救生圈和安全带等防护用品，并保持不间断联络。应急反应必须快速有效，采取措施和报告必须是第一时间，以争取抢险和施救的时间。统一指挥，相互配合，做到顾全大局、识大体、相互配合、形成合力，提高抢险救助工作的有效性。2.1.2承台施工2.1.3墩身施工2.1.3.1墩身施工主要施工顺序本桥采用整体钢筋混凝土桥墩结构，水中墩墩身适当加大墩身截面，并在迎水面设置60破冰棱、防撞角，在材料方面，须采用防冻容、防腐蚀的高性能混凝土。桥墩高度小于10m的墩身一次性浇筑，大于10m的墩身采用翻模法施工。(1)安装墩身施工临时支架并拉好缆风，绑扎墩身钢筋，立模。经检查合格签证后浇注墩身底部段混凝土。(2)绑扎第二节墩身钢筋。将第一节墩身底层模板拆除，将未使用的钢模及拆下的模板安装到第二节墩身，第一节墩身的上层模板作为第二节模板的导向定位装置和支撑。经检查合格签证后浇注墩身第二节混凝土。2.1.3.2施工准备将基础或承台顶面清理干净，按规范要求进行接缝处理。整修连接钢筋，在基础顶面测定中线、水平面，划出墩身底面位置。2.1.3.3模板安装模板设计、制作要点：模板采用精加工的钢模，确保模板的表面光洁度及拼缝的平整、严密度；模板具有较强的刚度，在装、拆、运过程中保持不变形；模板分块线条分布均匀。在出厂前进行试拼检查，尺寸误差、拼缝错台满足施工规范要求时方出厂使用；模板使用前进行细致的除锈、涂油处理，保证模板表面光亮无污染。模板装拆要点：垫石的模板与整体式模板一起成模，精确测放，牢固定位；墩身混凝土采用脚手架灌注时，脚手架、人行道等不与模板、支架相联结；模板轻吊轻放，拆模时，严禁重击和硬撬，避免造成局部变形或损坏混凝土棱角，模板拆完后，及时清除表面及接缝处的残余灰浆，并均匀涂抹隔离剂。同时清点和维修、保养、保管好模板零部件，如有缺损及时补齐，以备下次使用，并根据消耗情况配备足够储存量。墩台模板允许偏差详见下表：墩身模板允许偏差序号项 目允许偏差(mm)检验方法1前后、左右距中心线尺寸10测量检查2表面平整度52m靠尺检查3相邻两板面高低差1靠尺检查4同一墩上两垫石高差2测量检查5预埋件和预留孔位置5纵横两向尺量检查2.1.3.4墩身、帽钢筋安装墩身钢筋在车间下料成型，运到现场就地绑扎，墩帽钢筋整体绑扎，整体吊装；雨、雪天不在现场进行钢筋焊接。负温下现场焊接钢筋时采取遮盖、保温，确保焊后未自然冷却的焊缝避免碰到冰雪；钢筋的检验、下料、成型、绑扎施工按规范要求办理；钢筋闪光对焊，采用预热闪光对焊或闪光预热闪光焊工艺。钢筋端面比较平整时，采用预热闪光焊，端面不够平整时，采用闪光预热闪光焊工艺。2.1.3.5浇筑混凝土钢筋模板经检查合格后，接串筒或滑槽开始浇注混凝土，混凝土在岸上混凝土工厂拌合，经运输车和船舶倒运至墩位。浇注混凝土之前，接缝凿毛、冲洗干净。在浇注混凝土过程中，派有经验的混凝土工负责振捣，采用插入式振动器振捣，振动棒的移动距离不超过其作用半径的1.5倍，与模板保持510cm的距离，插入下层混凝土510cm，混凝土每层分层厚度不大于30cm，每一处振捣完毕后边振动边徐徐提出振动棒，将气泡引出至表面，振动过程中避免振动棒碰撞模板、钢筋等。对每一振动部位，应振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面呈现平坦、混凝土泛浆。施工中严格操作程序，确保混凝土的内在质量和外观质量。浇注完成后，随即进行养护。混凝土养护采用浇水养生，待混凝土强度达到70%的设计强度后，即可拆除模板。2.1.3.6确保墩身混凝土外观质量的措施为防止错台和接缝漏浆，需对模板做一些细节处理，上下节模板之间的平接缝，采取上、下节模板顶、底面做成相反方向的企口，并设置止水橡胶带，以确保接缝平整和在浇注混凝土时不漏浆；同一节模板在模内侧面(近混凝土面)贴宝丽板等以减少竖接缝。(1)为尽量减少混凝土麻面、表面气泡等影响外观的因素，施工时将采取必要的措施。(2)混凝土在施工前应多试拌、试验，选择合适的混凝土配合比。(3)检验计量系统是否准确，搅拌要充分、均匀，确保混凝土具有良好的和易性。(4)合理选择混凝土原材料，材料必须符合设计、规范要求，确保在浇注过程中不离析、不泌水。(5)混凝土振捣要均匀，严格执行振捣工艺，不欠振、不漏振、不过振。(6)严格控制每一层的浇注厚度，杜绝集中下料致使混凝土堆集在一处，造成漏振。(7)多布置下料点，采用减速漏斗、串筒下料均匀，避免混凝土离析。(8)墩身、帽施工完毕，对其位置及外形进行抽检，标准如下：墩身、帽质量控制标准检查项目规定值或允许偏差检查方法混凝土强度在合格标准内按JTG F80-1-2004检查断面尺寸20mm用尺量3个断面竖直度或斜度0.3%H且不大于20mm用经纬仪测量2点墩项面高程10mm用水准仪测量3点支座处顶面高程2mm用水准仪每支座测量1点轴线偏位10mm用经纬仪检查纵横向各2点支座位置5mm用尺量大面积平整度5mm用2m直尺检查预埋件位置(mm)5用尺量2.2同江黑龙江铁路特大桥简支钢桁梁施工2.2.1钢桁梁制造运输 2.2.1.1钢结构概述主桁杆件上下弦杆均采用箱形截面，144m、132m跨截面高度1.3m，108m、60m跨截面高度0.45m，桁高分别为21.0m、15.0m，桁宽8.0m,。钢桁梁主要杆件采用Q370qE级钢材，次要杆件采用Q345qE级钢材。 2.2.1.2钢桁梁制造难点主桁上下弦杆制造难点 主桁上下弦杆为箱型截面构造，连接部位空间几何形状复杂，制造难点有： A、杆件的组拼、焊接a、杆件两端开档位置隔板为熔透隔板，如何控制焊接后两端节点范围的内宽尺寸、焊接后端部外形尺寸及杆件扭曲不超标是本桥的一大难点。b、杆件节点处的所有附连件(竖杆或斜杆横联附连件、下弦杆检查车附连件、纵梁横联附连件)均为熔透焊缝，孔位尺寸如何控制。B、杆件制孔精度孔群相互关系十分复杂，如孔距不正确不同心，杆件就无法安装。有些孔无法在杆件成形后钻，要求先行钻孔再组装焊接，如何控制控制孔精度，如何控制先孔法中焊接后的变形及收缩量给孔距带来的尺寸变化是一大难题。C、杆件制造成形后的空间几何尺寸和系统线正确杆件制造成形后如何保证桥上的线型和空间几何尺寸的正确是最关键的难题。铁路桥面系制造的难点A、纵、横梁顶板、底板与腹板部分上下采用熔透焊，横梁外形尺寸、角变形如何保证。B、横梁与纵梁连接孔位精度的控制。焊接质量的控制难点桁架杆件焊接质量的控制：本桥设计主要杆件采用Q370qE钢材，大量的厚板焊接，全熔透角接、全熔透对接。焊缝密集，纵横交叉，如何保证焊接质量避免焊接裂纹的产生、减少焊接残余应力、保证焊接接头各项性能以及Q370qE钢材低温冲击韧性满足大桥的设计要求是本工程的难点。 2.2.1.3钢桁梁制造总体思路根据本桥结构特点，充分考虑制作、运输等因素，总体制造思路如下：所有钢桁梁杆件全部在工厂制造完成，并在工厂进行试拼装，合格后，涂装底漆和一道面漆，完成后，利用火车和汽车相结合运输到招标人指定的交货地点。钢梁在现场预拼场进行预拼，拼装平台上进行组拼，完成一孔钢梁组拼后，用顶推法纵移至相应墩位处。 2.2.1.4钢梁制造的关键工艺措施根据本桥的设计特点、架设特点及考察目前国内钢桥制造、安装方面的经验，对钢桁梁制造进行充分的工艺分析，并借鉴成熟的制造技术和工艺措施，对于新结构、新要求和新技术，在研究论证的基础上，研发新工艺，制定新措施。针对本桥钢梁的结构特点，在钢梁制造中拟采用以下关键技术：钢材平板和预处理技术精密切割技术切割面倒棱技术焊接反变形焊接收缩补偿量技术单面焊双面成型技术厚板焊接技术压重约束焊接技术熔透焊接技术预热、后热技术消除应力超声波处理技术精密钻孔技术定位靠模拼装技术大型杆件的吊装、翻身、转运技术预拼装消除误差积累技术 2.2.1.5制造方案同江黑龙江铁路特大桥钢桁梁制造主要包括主桁、桥面系、联结系。在对设计图纸和招标文件进行研究和分析后，对同江黑龙江铁路特大桥钢桁梁制造的重点和难点进行了分析，初步制定了本工程的制造方案。技术准备阶段在钢梁制造开工前，根据同江黑龙江铁路特大桥设计图纸、招标文件、合同文件、相关规范等要求，编制施工技术文件。并通过专家评审通过，报监理工程师备案批准，编制技术文件如下：设计单位技术交底；实施性施工组织设计；同江黑龙江铁路特大桥钢梁制造规则；焊接工艺评定；材料申请单；施工图；工艺文件；工装胎架；检验规程、质量计划；材料采购、验收、发放管理办法；材料产品可追溯性办法，编码规则；零部件构件堆放、运输、保管办法；材料采购；设备采购与大修；胎架制作与验收；焊接工艺试验评审； 焊工培训、考试；仪器仪表校检；工厂技术交底；单件试制评审。钢桁梁制造施工流程图钢桁梁制造施工流程图详见“钢桁梁制造施工流程图”。钢桁梁检验程序流程图钢桁梁检验程序流程图详见“钢桁梁检验程序流程图”。合同交底、技术交底施工组织设计生产准备施工图纸申请开工材料清单工艺评定场地布置工艺装备检验规程胎架制作设备维修材料复验人员培训批准下料主桁弦杆制造竖杆斜杆制造横联制造上平联杆件制造节点板制造纵梁横梁制造钢材校平、预处理构件制造杆件评审、试装段制造、试拼装及评审技术准备钢桁梁制造施工流程图工艺试验A、焊接工艺评定在钢梁制造开工前，焊工工艺评定项目应按本桥图纸内容及要求，结合钢梁的接头形式进行试验并通过专家评审，焊接工艺评定所要做的项目、内容、试验方法按照相关规范和条款执行。根据焊接工艺评定报告制订焊接工艺报告报请咨询监理工程师批准。a、焊接工艺评定是编制焊接工艺的依据，在钢桁梁构件制造开工前，对工厂焊接和工地焊接分别进行焊接工艺评定，焊接工艺评定试验条件与钢桁梁构件生产条件相对应，并采用与实际结构相同的线材及焊材。焊接工艺评定试验除按铁路钢桥制造规范(TB10212-98)附录C的规定进行外，还应执行招标文件技术规范中关于焊接接头性能的基本要求。原材料焊材、油漆高强度螺栓化学成分力学性能钢材辅助材料平板、预处理、下料表面质量外形尺寸表面粗糙度钢板平整度预处理精密切割焊缝外观无损探伤相对位置几何精度组拼焊接几何精度接口匹配几何精度通孔率主桁桥面系杆件组拼、焊接转辗试拼装钢桁梁检验程序流程图b、根据同江黑龙江铁路特大桥设计图纸的规定，编写焊接工艺评定任务书，模拟实际施工条件，逐项进行焊接工艺评定试验。c、板厚对接焊试验选择最佳焊接方法及参数。d、焊接工艺评定试验提供阶段性报告及最终报告，并在生产中跟踪、检查，补充和完善施工工艺。e、试验报告按规定程序批准后，根据焊接工艺评定试验报告编写各种接头的焊接工艺指导书。焊接工艺指导书经监理工程师批准后由焊接技术人员根据焊接工艺指导书的内容组织焊接施工。f、钢梁在工厂制造及工地拼装时，均不允许加码板。未经监理工程师同意，不得更改焊接工艺及施工图对焊接的有关规定。B、切割工艺试验为了确保切割面的质量，减少对母体金属机械性能的影响，保证切割的精度，选定切割变形小且效率高的切割方法，必须进行切割工艺试验。桥面板焊接采用反变形工艺、板件下料采用无余量切割，必须先进行相关工艺试验，取得工艺参数，并经咨询监理工程师批准后方可实施。通过工艺评定试验证明：切割面无裂纹；局部硬度不超过HV350；不呈现其它危害永久性结构使用性能的缺陷。C、杆件试制为验证图纸工艺工装胎架的合理性和准确性，在钢梁正式批量生产前先试制一根与桥面板连接的下弦杆，根据试制过程中出现的问题进一步完善制造工艺并组织召开工艺评审会，经甲方和驻场监理工程师检查评定合格后，方进行基本构件的生产制造。D、高强度螺栓连接抗滑移系数试验钢桁梁出厂时，栓接表面抗滑移系数试验值不小于0.55，安装时不应小于0.45。抗滑移系数试验应符合铁路钢桥栓接面抗滑移系数试验方法(TB2137-90)的规定。试验结果报监理工程师确认。E、涂装工艺性试验本桥的涂装材料复验合格后，应按规定作专项工艺试验，经业主、设计方认可后制定涂装工艺。涂装工艺批准后，依据涂装工艺进行制造厂或现场施工。物资准备根据业主要求按照设计钢桁梁施工图，用计算机CAD技术进行排板，编制材料清单，应充分考虑材料的套裁、搭配，以降低消耗率，同时尽量减少规格，以便于采购和管理。原材料采购将遵循以下程序：科技中心按供梁的先后顺序分批排版 下发分批提料单给物资中心 确定料单和钢材供应厂家(原则上主桥钢结构采用同一厂家的钢板产品) 物资中心询价整合钢板规格后反馈科技中心 订料。 2.2.1.6工厂试拼装及钢梁防腐涂装按照制造规则的要求，首批杆件工厂制造完毕后先进行工厂试拼工作，以验证工艺、工装的准确可靠性，并组织召开试拼评审会。评审通过后，迅速开展钢梁的批量生产。试拼主要有以下内容：平弦各自分别进行试拼，试拼应涵括各种节点形式，以检验工厂钢梁制造所提出的公差是否符合要求。试拼除检验节点间距、桁高、拱度等几何尺寸和板层间隙、栓孔通过率、孔径公差等连接质量外，还应对桥面系、横向连接系、桥门架等进行检测。钢梁涂装前,其表面处理均需满足铁路钢桥保护涂装(TB/T1527-2004)的相关规定。施工时除最后一道面漆待全桥安装完成后涂装，其余均按设计要求在工厂涂装（节点拼装接头除外）完成。 2.2.1.7钢梁包装发运及运输钢梁包装发运在包装发运前应编制详细的包装图和发运清单，经过审核批准后使用。钢桥杆件包装应在涂层干燥后进行。喷铝面采取防水、防污包装处理。零星小件应分类装箱，每件重不应超过50kg。按发送杆件表规定需栓合发送的零部件，应用螺栓栓紧，每处栓合螺栓不少于两个。拼接板、填板、连接角钢等小件应按发送杆件表规定捆扎并采取防水、防污包装处理后发运或用集装箱发送。主桁、桥面系、联结系等大型杆件单件发运。重量超过5t的杆件标出重心位置和重量。钢梁运输钢梁由专业的钢梁厂供应，考虑同江市火车运输相对发达，运输考虑利用火车运输和汽车运输相结合。火车运输至货场后，再用汽车运输至工地钢梁存放场地。2.2.2钢梁拼装平台及临时支墩施工2.2.2.1钢梁拼装平台施工（1） 钢梁拼装平台设计南岸设计两孔108m钢梁拼装平台，平台中心线同引桥中心线重合，位于131#138#墩之间，纵向设置12组平台桩，桩顶标高+60.5，要求设计平台桩入土深度不小于25m，桩顶通过布置分配梁与预留千斤顶顶位组成拼装平台，纵向坡度与钢梁设计坡度相同。北岸按照设计一孔144m钢梁拼装平台考虑，布置于157#墩至北岸桥台方向。钢梁拼装平台设计荷载需考虑钢梁传递过来的压力、自重、风力、雪荷载等，并考虑安全渡洪的要求，并需充分考虑地基承载力的要求。具体见：“同江黑龙江铁路特大桥主桥钢桁梁拼装平台图”。（2） 钢梁拼装平台施工根据计算的反力来确定钢管桩的壁厚及打入深度，在钢管桩顶面布置分配梁传递荷载。由于支点反力大，墩顶需设置强大的分配梁体系才能将巨大的集中力均匀地传到各个柱脚上。为了调节钢梁架设过程中的节点高程，在支墩上每桁下均根据计算受力的大小预留了千斤顶顶位。分配梁是将节点集中力均匀分配至支架各个柱脚的结构体系。根据设计荷载的差异，分配梁设计为工形梁截面。分配梁均采用简支结构，通过多层分配传至各钢桩上。钢梁拼装平台钢管桩采用履带吊机+震动打桩锤插打，经测量定位后在设计位置准确的将钢管桩打入至设计深度。然后在钢管桩上面焊接分配梁及钢管桩之间的纵横向连接。A.沉桩之前，将震动打桩锤与钢管桩桩顶栓接，检查两者竖直中心线是否一致，桩位是否正确，桩的垂直度是否符合规定。B.钢管桩下沉过程中，及时检查钢管桩的倾斜度，发现倾斜及时采取措施调整，必要时停止下沉，采取其它措施进行纠正。C.钢管桩下沉过程中，随时观察其贯入度，当贯入度小于5cm/min时停振分析原因，或用其它辅助方法下沉，禁止强震久震。D.钢管桩插打采用桩端承载力和入土深度双控。施工中应确保钢管桩的入土深度，并可视设计桩尖处的贯入度适当调整钢管桩桩底标高。2.2.2.2临时支墩施工 （1）临时支墩设计根据整孔钢梁重量，按照1.3倍倾覆力矩考虑，主墩之间各布置两组临时支墩，临时支墩由1.2m、1.0m钢管桩立柱、墩顶分配梁和顶升设备（顶面滑道）三部分组成，临时墩设4根钢管桩立柱。具体见：“临时支墩布置图”。 （2）临时支墩施工 钢管桩的加工、制作为防止钢管桩插打过程中下口变形卷曲，影响插打深度，钢管桩均采用开口桩，并在底端增加一道包箍，以增大钢管桩的刚度及钢管桩桩端承载力。钢管桩焊接时满足以下要求：A.钢管桩焊接前，将焊缝上下30mm范围内的铁锈、油污、水汽和杂物清除干净。B.钢带对接焊缝与管节端部的距离不小于100mm。C.钢管桩采用多层焊，每层焊缝焊完后，应及时清除焊渣，并做外观检查，每层焊缝的接头应错开。D.钢管桩对口拼装时，相邻管节的焊缝必须错开D/8以上(D为桩径)，对接焊缝宜采用埋弧焊进行，对接管端环缝对称施焊，防止焊接变形，减少次应力。E.钢管桩桩身横向连接及桩身与桩尖连接处沿桩周加焊六块加劲钢板，以增强钢管桩整体刚度。F.钢管桩加工、制作过程中，预留焊接收缩余量，并采取有效措施控制变形。临时支墩采用装配式悬臂导向定位打桩架进行插打。临时支墩基础施工采用50t履带式起重机配合DZ120A振动锤沉桩；利用架桥机原理和贝雷梁的强抗剪能力，自行设计装配式悬臂导向定位打桩架，解决了在恶劣条件下栈桥基础钢管桩精确定位的难题，将水上作业转化为陆地作业，实现施工的全天候作业，不受江水的影响。前方工作面机械化、标准化程度提高，工效成倍增加。临时墩分配梁安装分配梁可采用履带吊机安装。分配梁安装时按照设计位置放线、安装。单根分配梁将位置调整后再安装联结系杆件。上、下层分配梁之间设计通过螺栓连接或施焊固定。下层分配梁安装固定好后再安装上层分配梁。临时支墩施工监测本桥钢梁架设所设计的临时支墩具有承受荷载大、自由长度大等特点，是钢梁安全架设的关键结构。除了做到计算准确、设计合理、精心拼装外，在钢梁架设过程中还需对各临时支墩作好水平位移及沉降的监测，掌握支架受力情况，做到心中有数。施工监测主要有以下几项内容： （1）沉降观测：支墩的沉降观测由三部分组成，一是钢管桩的沉降观测，二是支架杆件的压缩变形观测，三是分配梁的变形观测。每个支墩上均做好相应的观测点，在受力时作好观测记录，并与计算值进行比较。 （2）水平位移观测：在钢梁架设过程中，在温度、风荷载、重力及偏心等因素影响下，支墩的受力复杂，水平位移观测也很关键。水平位移包括顺桥向和横桥向2个方向的位移观测，需根据测量通视条件做好观测点。影响顺桥向位移的主要因素是温度，影响横桥向位移的主要因素是风力的影响。2.2.3钢桁梁预拼 （1）预拼场设置在两岸生产区内各设一钢梁预拼场，南岸钢梁预拼场占地33亩，。修筑进场临时便道，地基整平，浇注台座。将钢梁运输轨道与钢梁拼装场地轨道对接，保证预拼后即可发送至钢梁拼装场地。预拼场布置有预拼台座和存放台座，配备70t龙门吊机1台，50t汽车吊机1台，25t汽车吊1台，运梁小车2台，一次至少可以存放2孔钢梁杆件。预拼场同时布置高栓库房、油漆房、机电车间及试验室等配套设施。 （2）钢梁杆件的预拼钢梁进场后，按设计文件及铁路钢梁制造规范对出厂提供的技术资料和实物进行检查核对，对杆件的基本尺寸、偏差、杆件扭曲、焊缝开裂以及由于运输和装卸不当造成的损伤，油漆、喷铝面的缺损等进行详细检查登记造册，经监理签认后，按规定处理。弦杆对拼接头，因板厚公差可能造成拼接板与被拼接板间出现较大间隙，影响拼接质量，在预拼场对杆件事先逐一检查，记载并对号入座处理，当间隙达到1mm及1mm以上时，报监理认定，并按监理认可的方案进行处理。钢梁杆件在拼装部位有毛刺、焊接飞溅，予以铲除。杆件在运输作业造成局部变形，不影响杆件质量的，可用锤击或千斤顶冷作调整，锤击时垫衬板，不直接击打钢板，但矫正作业须经监理批准，并作好记录。缺损严重的，不能采取工地矫正措施的返厂处理。为便于钢梁安装，架设前在预拼场将部分零小杆件组拼成一大部件。杆件预拼前，根据设计图绘制预拼图和钉栓图，清查杆件编号和数量，在基本杆件上标出钉栓长度区域线、起吊重心位置和单元重量及安装方向。拼装冲钉直径应小于设计孔径0.2mm(直径偏差0.05mm)，冲钉材质选用35或45号碳素结构钢制作，并经过热处理后使用。冲钉圆柱部分的长度大于板束厚度，冲钉使用多次后，经检查如不符合偏差要求，予以更换。杆件预拼后应达到下列要求：预拼单元重量不超过吊机额定重量；部件编号、数量和方向符合设计图或预拼图；板层密贴情况,当板厚32mm时,满足0.3mm插片插入板层缝隙深度不大于20mm；支承节点磨光顶紧范围内接触面缝隙不大于0.2mm；纵梁预拼，两片纵梁间尺寸的允许偏差为1mm，平面对角线的允许偏差为2mm，纵梁旁弯允许偏差为2mm；栓孔重合率达到工厂试拼质量要求。2.2.4钢桁梁架设施工 2.2.4.1架设准备 （1）架设工况设计本桥钢梁为简支钢桁梁，具有跨度大、施工工序多、安装难度较高等特点，在施工过程中又辅以大型临时支墩、钢梁拼装平台等关键设备。另外钢梁安装过程中产生的内应力直接影响到成桥后结构受力。为了安全、优质地架设钢梁，在施工前对各种控制工况进行准确的计算，为辅助结构设计及钢梁架设工艺参数的制订提供依据。本桥钢梁架设工况复杂，需要进行的工况计算很多，针对大临设施设计而言，其控制工况是架设钢梁时针对临时支墩反力计算的工况。考虑到临时支墩的弹性、非弹性变形及沉降不可能一致，计算单个支墩反力时均不考虑其余支墩的共同作用，因此，针对每个支墩的设计反力计算均需设立一种工况，控制工况均为悬拼到达前方支墩但尚未抄垫时的最大悬臂状态。根据计算的反力值及钢梁梁端的挠度值进行支墩的设计。 （2）技术资料准备钢梁架设前应具备的技术资料如下：钢梁结构施工设计图、杆件应力表、杆件重量表、安装计算资料；桥墩结构图及竣工里程、标高、中线测量资料；工厂制造图，杆件出厂合格证及变更设计的竣工图；工厂试拼记录及杆件编号(包括支座)及重量、杆件发送表及拼装部位图；摩擦面出厂摩擦系数试验资料；高强度螺栓成品出厂合格证；制造工厂提供的其它文件。 （3）技术工作准备根据已批准的设计文件及有关资料含桥址水文、地质、地形等自然条件以及工期要求等因素，编制实施性施工组织设计，进行施工辅助结构设计，编制各项施工工艺、施工细则等。包括：架梁施工步骤图(显示辅助结构与梁部结构的相互关系、架设方法、设备安排及主要项目等)；架梁辅助结构节点支垫、栈桥、提升站、拼装脚手架、墩顶布置、运输道、人行道、风、水、电、通讯等必要的设施的设计、制造及安装工艺，以及杆件预拼及节点钉栓图、架梁施工操作工艺、吊机使用细则、施工安全细则、劳动力组织等。 （4）辅助结构施工临时支墩等辅助结构的施工须充分考虑洪水的影响，位于水中的结构必须在洪水来临以前施工完毕。墩顶纵、横移和起顶布置设施与钢梁支座安装同步实施，在架梁前安装完毕。 2.2.4.2架设施工 （1）主要施工方法 钢梁架设采用顶推法施工，通过在布置岸边的钢梁拼装平台将钢梁整孔拼装，拼装完成后将钢梁顶推至安装孔，调整至设计位置与支座固定，支座压浆，完成该孔钢梁架设，继续其余孔钢梁架设。“同江黑龙江铁路特大桥施工步骤图”钢桁梁分两岸向跨中拖拉，在钢桁梁尾部布置卷扬机，利用钢桁梁同侧的桥墩做定滑轮的锚固地垅，用板勾将传力点加在钢桁梁尾部，完成钢桁梁整体前移到位。钢桁梁拖拉到位后，通过顶落梁调整钢桁梁标高至设计位置，并对钢桁梁纵横移，使其支座位置对位正确后将钢桁梁与支座连接螺栓穿上并拧紧，然后调整支座位置(先调整固定支座，再调整活动支座)，定位后压浆。(2)滑移体系在钢桁梁拖拉施工中，滑道的布置和设计是至关重要的部分，滑道由上、下滑道和滑移媒体组成。上滑道：直接在钢桁梁下弦杆底面抄垫钢板作为上滑道。滑移媒体：用聚四氟乙烯贴面组合板滑板做滑移媒体，安全平稳，操作简单且节省用料。下滑道：采用普通钢板外包镜面不锈钢板的组合结构形式，两侧设置侧向限位装置，确保钢梁在拖拉前移的方向准备。(3)墩顶布置为满足拖梁、落梁施工要求，在主墩顶设有滑道支撑结构(即滑道垫层)、保险支墩、纠偏支架以及操作平台等。滑道垫层采用钢筋混凝土结构，其优点是：稳固可靠，不存在下沉问题，提高了施工安全度；构造尺寸小，不需设型钢支架，提供了较大的墩顶作业空间，方便操作；取材方便，材料用量少，比较经济；为钢桁梁纠偏提供了有利条件，大大简化了纠偏作业；(4)动力体系把卷扬机布置在钢桁梁尾部，利用钢桁梁同侧的桥墩做定滑轮的锚固地垅，用板勾将传力点加在钢桁梁尾部，从而避免了钢丝绳过河，既降低了施工难度，又减少了钢丝绳用量。(5)钢桁梁架设移梁动力组卷扬机施力使钢桁梁前移，各作业组随钢桁梁前移，按要求向滑道板上喂送聚四氟乙烯滑板。监测由于滑道垫层坚固，各支点没有下沉问题，只需观测导梁前端绕度和钢桁梁横向偏差。具体做法是：用水平仪观测捆绑于导梁前段的塔尺得到绕度值；利用墩顶作业空间大的特点，在墩顶事先用油漆划上基准线，吊垂球观测其中心偏差。纠偏两侧动力的差异、各滑道摩阻力的不同以及各滑道高程的误差等都能引起钢桁梁偏移，因此钢桁梁拖拉过程中产生偏移是必然的，随时可能产生。利用钢筋混凝土滑道垫层作反力支墩，在钢桁梁移动过程中用方木撑