杭州湾跨海大桥滩涂区50m箱梁施工关键技术

1、杭州湾跨海大桥滩涂区50m箱梁施工关键技术42桥梁建设2006年第3期文章编号:10034722(2006)03004205杭州湾跨海大桥滩涂区50m箱梁施工关键技术李友明,刘乃生,林原(中铁二局股份,四JIl成都610031)摘要:结合杭州湾跨海大桥南岸滩涂区大吨位箱梁的结构设计和施工环境的特点,对预制场规划,制存梁台座,模板,钢筋,混凝土,预应力施工和箱梁场内搬运,提梁,梁上运输及箱梁架设等关键技术进行了阐述.关键词:滩涂区;箱形梁;预制;运输;架设;施工方法中图分类号:U448.213;U445.46文献标识码:AKeyTechniquesforConstructionof50?.mSp

2、anBoxGirdersofHangzhouBaySea?-CrossingBridgeinTidal?-FlatAreaLIYou-ming,LIUNai-sheng,LINYuan(ChinaTieerjuCivilEngineering,Inc,Chengdu610031,China)Abstract:InthelightofthecharacteristicsofthestructuraldesignandconstructionenvironmentofthelargetonnageconcreteboxgirdersofHangzhouBaySeaCrossingBridgeint

3、hetidal_-flatareaonthesouthbank,thispaperpresentsthekeytechniquesforconstructionofthegirders,includingthoseforprecastyardplanning,constructionofprecastingandstoragebeds,formwork,reinforcement,concreteandprestressing,andalsothoseforshifting,liftingofthegirdersintheprecastyard,deliveryofthegirdersonth

4、eerectedgirdertopanderectionofthegirdersatbridgesite.Keywords:tidalflatarea;boxgirder;precasting;delivery;erection;constructionmethodl工程概况杭州湾跨海大桥南岸滩涂区引桥K71+335K81+435(长1O.1km)段桥梁上部结构为跨径50m的先简支后连续预应力混凝土连续箱梁,共有20联8×5Om和6联7×50m箱梁(双幅)计404片.由于滩涂区的特殊环境,上部结构采用整体预制和梁上运梁架设的施工方案.m,梁高3.2m.箱梁两侧各悬臂3.9m

5、,悬臂端部和根部厚度分别为2Ocm,50cm.顶板厚度26cm,桥面横坡为2.09,6.底板厚度25cm,在支点两侧附近局部加厚至0.6m和0.5m.腹板为斜腹板,上端厚度60cm,下端厚度跨中为40cm,支点8m范1425t.1.3工程重点,难点南引桥滩涂区50m箱梁采用整体预制,梁上运输和架桥机架设的施工方案,是国内外迄今为止采用类似方案中最大吨位的箱梁.工程难点主要有:(1)大型箱梁整体预制.(2)海工耐久混凝土配合比设计及施工技术.(3)大吨位箱梁运输和架设.(4)箱梁先简支后连续体系转换施工技术.收稿日期:20060403作者简介:李友明(1968一),男,高级工程师,1991年毕业

6、于上海铁道学院铁道工程专业,工学学士.杭州湾跨海大桥滩涂区50m箱梁施工关键技术李友明,刘乃生,林原432关键技术预制场占地约2O万m.,按功能分为办公生活以制梁台座为中心,遵循"施工便捷,组织有序"的原那么分为存梁区,钢筋钢绞线加工及预扎区(含料场),业区相对独立,不仅有效减少了相互干扰,而且缩短了设备作业路径,最大限度地发挥了制梁场的生产能力.由于总体布置合理,在仅设置6个制梁台座的情况下到达了月制梁3O片的生产能力.预制场场地为滩涂围垦区.针对地下水位高,地基承载力低,台座承受的施工荷载大,变形控制要求高的特点,台座采用刚性根底和弹性根底相结合的设计方案.台座两端采用

7、桩根底,制梁台座中间局部在混凝土浇筑施工过程中只承受约60kPa的进行了桩底压浆处理,以提高根底的承载力和控制工后沉降量,实测最大沉降量约5mm,不均匀沉降量23mm,确保了箱梁在存放过程不出现"三支腿"的现象.根据箱梁结构设计和内模安拆施工的需要,采用液压内模系统(见图1).该系统包括标准段(梁体中间段),变截面段(梁体腹板变厚段)和孑L口段,各段液压系统及支撑方式有所不同,但均由模板系统,车架系统(含支撑)和液压系统组成.其中,模板系统为大块钢模组拼结构,分侧模下部,中部,边部和顶部模板4个局部,变截面段和孔口段为大块组合钢模;车架系统包括车架桁架,走行支架,走行轮.螺

8、旋支撑杆箱粱图1箱梁液压内模系统方案(混凝土浇筑工况)内模吊装可用2种方式:一是用2台50t搬运机分2次将内模吊入台座安装(此方案可以把内模拼装,整修工作与吊装工作平行安排,缩短作业时可根据实际情况灵活采用,见图2.图2液压内模整体吊装状况箱梁外模由底模,外侧模和端模组成,均为大块定,外侧模采用子母铁楔与底模横梁楔紧连接,端模连接钢筋较多,为脱模方便,该侧端模采用小块结构,靠边墩侧的端模板那么采用大块钢模组拼结构.在考虑外侧模系统与制梁台座配置时,采用外模板与制梁台座一一配置的方案.实践证明,模板结构和配置有效提高了箱梁施工质量,加快了施工进度,增加了平安度,取得了良好的经济效益.单片50m箱

9、梁的普通钢筋重约110t,为缩短钢筋安装时间,提高制梁台座的利用率,钢筋集中加工,分腹板,底板钢筋和顶板钢筋整体预扎,用2台50t搬运机组合吊装入模.根据施工需要,设置了顶板钢筋和底板,腹板钢筋预扎架各2个,整体吊装架1个.图3为底,腹板钢筋整体吊装施工的场景.图3厩,腹板钢筋预扎吊装施工状况整体吊装架设计成多功能吊具,采用型钢吊带代替传统的钢丝绳,有效降低了轮胎式搬运设备对起吊高度的要求.除进行钢筋整体吊装外,还用于混凝土蒸汽养护棚架的整体吊装.箱梁采用C50海工耐久混凝土(单片箱梁约550rfl.).它是采用常规原材料,常规工艺,大比例添加矿物掺合料及化学外加剂,经配比优化而制作的,在海洋

10、环境中具有高耐久性,高尺寸稳定性和良好的工作性能.44桥梁建设2006年第3期针对工程所在地区域原材料的实际情况和桥梁结构的设计要求,对原材料进行了大量的性能检验和上千组配合比试验,并结合现场的临时工程进行了工艺试验,箱梁使用的配合比见表1.袭1箱粱C50海工耐久混凝土理论配合比kg/m水泥矿粉粉煤灰砂石子水减水剂ADVA152箱梁C50海工耐久混凝土性能指标统计结果为:混凝土28d强度平均值为67.9MPa,标准差为2.29MPa,变异系数为3.38oA,28d弹性模量平均××10MPa,变异系数为1.25;84d氯离子抗渗系数平均值为×10m./s,2005年

11、底,共制箱梁150片,浇筑海工耐久混凝土70000m.,混凝土性能稳定,箱梁裂纹得到了有效控制.置了3台60rn./h和1台90in./h生产能力的拌合站,总理论生产能力270m./h,实际生产能力为80m./h,单片梁实际浇筑时间约9h.混凝土运输采用4台HBT80输送泵直接泵送混凝土和配混凝土罐车运输至待浇筑台位再泵送2套运输方案,以适应不同的运输距离.箱梁混凝土浇筑按照"底板与腹板倒角处一腹板一底板一顶板,从两端向中间"的原那么,采用4台布料机从箱梁两端向中间对称布料,连续浇筑,以水平分层(分层厚度不大于300mm),斜向分段(工艺斜度为1:41:5)的施工工艺进行.

12、根据箱梁的不同部位,混凝土捣固分别采用附梁底板与腹板倒角处时,以插入式振捣为主,辅以附着式振捣.浇筑箱梁其他部位时,采用插入式振捣.对混凝土采用保温保湿养护方案:待箱梁混凝土浇筑完成后,箱梁顶面先用海绵覆盖,用养护罩封闭梁体.待混凝土静养至初凝(时间约8h),将箱凝后按照不超过10/h的升温速度升至35左右时停止升温,恒温保持约24h,然后按照不超过温度之差不超过15中应加强混凝土内部温度,外表温度,养护罩内不同部位温度,湿度以及环境温度的监测,并根据监测情况采取措施.三类钢绞线,采用内径100mm和90mm塑料波纹绞线(BM154扁锚),采用70mm×21mm的扁塑料波纹管成孔.预

13、应力管道采用塑料波纹管制孔,材质为高密度聚乙烯(HDPE).为确保管道的成孔质量,采取以下技术措施:按直线500mm,曲线100mm的间距设置定位钢筋;管道与锚下垫板连接处配置专用连接管,波纹管接头除采用塑焊机进行焊接外还用不干胶布缠裹;混凝土浇筑前,在管道内穿硬塑管,防止管道在混凝土作用下发生挤压变形,并在混凝土初凝后及时拖动硬塑管,防止管道因意外漏浆造成堵塞.箱梁纵向预应力采用二次张拉工艺:当混凝土强度和弹性模量分别到达设计值的85和80以上时进行局部腹板束和底板束张拉,然后将箱梁搬运至存梁台座;待混凝土强度和弹性模量均到达设制梁台座周转.为提高箱梁的耐久性,预应力管道压浆采用真空压浆工艺

14、.(1)浆液配合比设计.为提高浆液的耐久性,配合比设计除进行常规的强度,泌水和膨胀率试验外,还进行了斜管试验,密度试验和模拟压浆试验.通过掺加高效减水剂,阻锈剂和微膨胀剂,确保浆液具有良好的耐久性和工作性.(2)压浆设备:水泥浆拌和机和压浆泵为一体机,其拌和机转速1300r/rain,压浆泵能连续均匀地压浆,可进行0.7MPa以上的恒压工作,且具有压浆量,进浆压力可调功能;浆体养护缸的搅拌速度不能大于500r/rain.真空泵采用水环式真空泵,循环水用自来水,水温不超过40;其抽真空的能力杭州湾跨海大桥滩涂区50m箱梁施工关键技术李友明,刘乃生,林原45应大于9O(一0.09MPa),抽真空的

15、效率应不小于40m./h.(3)压浆:预应力束张拉完成后切割钢绞线,安装密封罩,然后抽真空,待真空度满足要求前方可压浆.压浆时,由孔道压浆端压入浆体,从抽真空端排出浆体,直到流出的稠度到达注入的稠度,然后在0.7MPa下保压不少于2min.箱梁搬运包括从制梁台座至存梁台座和从存梁台座至提梁站的场内搬运,箱梁由地面上至桥面的垂直提升和箱梁在桥上长距离运输等,由于条件不同采用不同的运输方案.箱梁在场内搬运可采用滑道滑移或轮胎式设备搬运.前者具有专用设备投入费用少的优点,但工效较低,并且在场地地质条件不良时,滑道地基处理按照架梁顺序进行,采用架桥机架梁时尤应注意制梁和存梁顺序.后一方案,虽然投入专用

16、设备费用较高,但工效高,走行道路的地基处理费用低,可实现双层存梁,对制梁和移梁顺序要求较低,场地布置灵活.基于上述原因,选用2台ML800型轮胎式搬运机联合吊移梁的方案.该轮胎式搬运机由主梁,支腿,运行机构,起升机构,吊梁小车,吊具,司机室,2台搬运机联合搬运箱梁的工况.图42台搬运机联合搬运箱梁的工况该设备有以下特点:(1)通过吊具结构的优化设计实现箱梁起吊的"三吊点"体系,保证箱梁在移运过程中不受附加弯扭作用.(2)通过8组液压油缸系统实现轮组原地9O.转向,可将箱梁搬运至梁场内任何位置,机动性好,作业方便.(3)单机配置48个轮子及载荷自动均衡系统,能够自动调整轮组压

17、强(O.95MPa),有效降低运梁通道地基处理费用.(4)通过采用先进的同步控制系统,确保2台搬运机联合吊梁运行同步.(5)配置先进的PLC程序控制系统,具有自锁,互锁,故障诊断功能,平安可靠.采用2台吊重800t轮轨式提梁机原地将箱梁从地面提升到桥面(见图5),轮轨式提梁机由主梁,刚性支腿,柔性支腿,吊梁小车,吊具,走行台车,司吊箱梁,横移箱梁,轻载(200t)自行,载荷自动均衡(三吊点)等功能,并可利用提梁机组装,解体运架设备.图5提梁机提升箱粱上桥时的工况为实现箱梁在桥面长距离平安运输,减小对墩台和已架箱梁的影响,满足驮运架桥机等要求,经对轮轨式,轮胎式等多种方案比选,采用TEl600型

18、轮主机架,走行轮组,承载横梁,液压辅助支腿,转向机车通过承载横梁联接,后承载横梁为固定式,前承载横梁为滚动式,可实现后车组推动箱梁向前作二次的工况.图6运梁机桥上运梁时的工况TEl600运梁机具有以下技术性能:(1)箱梁运输为"三支点"支承体系,保证箱梁46桥梁建设2006年第3期不受附加弯扭作用.(2)前后车组设置辅助液压油缸,抵消因运梁车二次纵移箱梁对位时,前方运梁车组推动箱梁所致的水平力;在二次喂梁过程中,随着前承载横梁前移,前运梁车组外力前移,前车组支腿受力逐渐增大,确保前运梁车组的轮胎不超载,保持前方运梁车组的稳定和平衡.后运梁车组设置液压支腿,将架桥机后支腿上的

19、负荷均匀分布在已架箱梁的对称两侧,确保箱梁受力不偏载.(3)采用640个轮子及配套的液压系统和载荷均衡系统,自动调整轮组压强(对地压力0.95MPa).当障碍物出现时,该系统也能保证轮组载荷均匀分布,防止局部超载.(4)通过电子系统实现前后车组"软刚性"连接,组成刚性的同步控制系统,确保同步运行.(5)采用PLC程序控制系统,通过角度传感器,方向传感器及电液伺服系统实现方向自动控制,具备手动控制和自动控制2种模式,实现行驶方向调节,保证运梁机不偏离平安的行驶路线.通过对下导梁式,运架一体式和步履式架桥机进行比选,箱梁架设采用1600t步履式架桥机进行.该设备由主梁,吊梁小车,吊具,前后支撑,前后支腿系统以及动力,液压,机械传动,电控系统等部分组成.它具有将箱梁起吊,横移,纵移并精确落的工况.图7架桥机架设箱梁时的工况步履式架桥机主要技术性能:(1)吊具采用"三吊点"体系.(2)自重轻(最大起重比达1.3),工作高度小(整机最大高度14m).桥机起吊箱梁并纵移后,后支腿折叠起来可满足运梁机退出的要求;前支腿除满足在正常架梁工况支撑