银川滨河黄河大桥步履式顶推综合项目施工关键技术

银川滨河黄河大桥步履式顶推施工技术1工程概况1.1桥梁概况银川滨河黄河大桥处于银川主城区至宁东交通干线上，跨越滨河新区黄河两岸，是内陆开放型经济试验区关键要道，大桥全长1492m。其中西引桥长400m，桥型部署为五跨80m钢混组合连续钢箱梁，分左右两幅，平面处于R=3285mm水平曲线上,立面处于0.5下坡上，图1.1-1，箱梁均为标准梁段，单片梁长8米，宽16米，高3.72m，重约38t；主桥为自锚式悬索钢箱梁桥，在平面上在直线上，在立面上在R=59000m,T=295,E=0.737竖曲线上，主桥上部为（88+218+218+88）m三塔四跨钢混叠合梁，图1.1-2，钢箱长分10m、14m、16m、三种，梁宽41.5米，高约3.6m,全桥总重7906t；东引桥为六跨80m钢混组合梁，钢梁机构形式和西引桥相同。图1.1-1西引桥桥型部署立面图图1.1-2主桥立面部署图1.2桥梁钢箱梁结构形式西引桥钢混结合梁标准梁段为长8m、宽16m、3.72m高度槽型钢梁+0.28m等厚度钢筋混凝土桥面板，钢梁每片设三道空腹式横梁和两道水平加劲板，钢箱梁不计混凝土单片重约38t,分左右两幅，全桥共100片，钢箱梁结构形式图1.2-1。图1.2-1引桥钢箱梁标准梁段横段面图主桥钢梁钢箱长分10m、14m、16m、三种，梁宽41.5米，高约3.6m，经典梁段图1.2-2。图1.2-2主桥箱梁断面图依据其梁段长度、钢板厚度等划分，钢加劲梁分为钢主缆锚固区梁段、A、B、C、D、E、共6种类型。2施工方案2.1西引桥梁段运输起吊西引桥钢箱梁较轻，且起吊高度约为15米，现场场地和起到作业范围和幅度满足吊车作业条件，所以能够进行箱梁板单元焊接加工同时进行引桥侧PM44—PM45之间场地硬化处理。板单元加工成单片箱梁以后，利用履带吊将箱梁吊装到拼装平台台架上。2.2主桥钢箱梁吊装依据现场实际情况和以往类似施工经验，主桥钢箱梁能够经过驳船将钢箱梁运输到栈桥侧，或经过运梁小车将单片箱梁运输到提升门架正下方，再经过在主桥永久墩PM53—PM54之间靠PM53侧搭设主桥箱梁提升门架。为了便于箱梁节段拼装焊接，吊装平台提升架设计成可移动式，钢梁板单元在预制场制作组装完成以后，能够经过运梁驳船或其它运输系统将箱梁节段运输到起吊区域，先经过可移动式液压提升门架将钢箱梁提升到适宜高度（全部运输过程，在起吊时需利用临时吊点），再利用滑移牵引方法将钢箱梁滑移到拼装平台上进行拼装。2.3拼装平台搭设2.3.1西引桥拼装平台西引桥拼装平台是作为梁段拼装承力结构，在搭设时除了考虑必需承载力以外，还要考虑其必需通用性。因为引桥在平面上处于水平曲线上，立面上处于0.5坡度上，在搭设拼装平台时应满足箱梁不一样曲线拼装要求。在进行拼装平台搭设时，采取钢管桩立柱形式，管桩顶部设计成管桩冒，便于箱梁曲线弧度调整，同时为了能处理成桥后整体落梁不受影响，管桩搭设时应低于桥梁成桥时底面高度50cm左右，采取垫墩和调平垫块作为调整介质，方便在进行箱梁节段焊接时不一样高度调整。2.3.2主桥拼装平台搭设在主墩PM54—PM53之间搭设钢箱梁吊装区和梁段拼装区，拼装区包含了导梁拼装和箱梁节段拼装，拼装平台作为钢导梁和梁段调整和环缝焊共用平台，含有双重作用，基于施工需要，主桥拼装平台和移动式提升门架处于同一平面位置。主桥拼装平台搭设和引桥拼装平台拼装平台类似，但较引桥复杂，钢管桩采取五排三联结构形式，左右两侧钢管桩在箱梁纵梁正下方。2.4临时墩搭设临时墩搭设除了必需满足其所需刚度和强度以外，还必需满足设备部署和操作空间，同时还需依据桥型标高不一样进行搭设，确保顶推过程中尽可能降低标高调整。2.4.1西引桥临时墩搭设西引桥永久墩部署为5×80米跨度，在顶推施工中属于跨度较大结构形式。顶推施工中箱梁悬臂过大会造成结构局部应力剧增，给箱梁上墩带来困难，为了尽可能降低箱梁挠度，满足箱梁结构受力要求，需要在永久墩之间设置临时墩。进过计算，在每两个永久墩跨中设置一临时墩，将跨距变为40米/跨是最经济有效，图2.4.1-1所表示图2.4.1-1西引桥水中临时墩部署总图为了降低钢结构用量，增强临时墩结构钢度，临时墩和永久墩一样采取钻孔注浆混凝土临时墩，墩身中间设置三道钢管平联。2.4.2、主桥临时墩搭设主桥主跨为218米，边跨为88米，跨度较大，依据步履顶推施工工法，需在西侧边跨两永久墩中间设置一个临时墩，在主跨两主塔之间均布三个临时墩，临时墩设置一样采取转孔注浆混凝土临时墩，图3.4.3和3.4.4所表示。东侧边跨主墩PM53—PM54是导梁拼装平台、箱梁节段拼装和环缝焊接平台组合区域。为了能够满足箱梁节段拼装调梁需要，降低调梁设备投入，需在PM53—PM54之间需设置三个临时墩，由此处理了前期顶推箱梁节段少，顶推运行困难问题。2.5设备部署2.5.1西引桥设备部署在1#临时墩—6#临时墩上安装BDT步履式顶推设备，每套步履顶推设备部署在对应墩身墩顶，共20套(每墩各2套)。西引桥为槽型钢梁，其最好受力部位在斜腹板和底板交接处，所以设备部署在两斜腹板和底板交接处，图2.5.1-1所表示：图2.5.1-1西引桥步履顶推设备墩顶部署图2.5.2主桥设备部署受主塔结构影响，钢箱梁挑梁在塔柱处断开，所以在预制场进行板单元拼装制作时，每片箱梁挑梁单独制，待箱梁顶推过墩后再进行单独焊接，顶推施工时不考虑挑梁参与总体受力。临时墩设备置于墩顶，主塔处设备置于横梁上，每个临时墩上部署一套步履顶推设备，共26套。依据箱梁结构形式，步履顶推设备分左右侧置于箱梁纵梁正下方为最好受力位置，左右纵梁部署一套，及边跨跨中桥面板施工完成后，利用现有顶推设备中500吨竖向千斤顶在4个主墩上起梁并拆除垫梁，落梁至永久支座上。先施工右幅桥，再施工左幅桥。右幅桥顶推就位后，将顶推设备搬运至左幅桥，进行左幅桥顶推施工；左幅桥顶推就位后，利用现有顶推设备中500吨竖向千斤顶，安装至右幅桥4个主墩上，进行右幅桥落梁施工;右幅桥落梁完成后，进行左幅桥落梁施工。临时墩采取打插钢管桩群形式，管桩搭设完成以后在钢管桩上端设置上下分配梁。为了顶推施工需要，除了考虑步履顶推设备部署位置以外，还要在顺桥方向上设垫梁，作为顶推行程倒换所用，垫梁高度要求比步履顶推设备本体高度高出5cm～8cm。依据顶推进度，分阶段性在临墩L7至LD上安装BDT步履式顶推设备，要求导梁在上墩前将步履顶推设备安装调试好，全桥共10套(每墩各2套)。2.6施工步骤2.6.1引桥施工步骤第一步：进行引桥永久墩和临时墩桩基钻孔注浆工作，逐段绑扎钢筋浇筑墩身。因为永久墩盖梁顺桥向宽度不能满足设备部署要求，所以永久墩在进行承台浇筑时需在大小里程侧分别设置预埋板，墩身浇筑完成以后在永久墩承台上搭钢管桩，作为顶推临时垫梁。第二步：永久墩PM45及临时墩1#～3#号墩浇筑完成以后，可同时进行引桥拼装平台搭设工作，和此同时，在PM45—PM46之间外侧搭设栈桥，作为梁段吊装时吊车作业路面。第三步：拼装平台搭设完成以后，在右幅拼装平台上安装步履顶推设备，用测量仪器测量个点标高，按线性标高将各支点预先垫好，用吊车将导梁起吊，在拼装平台上进行导梁拼装，再将1#～5#梁段起吊和导梁焊接。第四步：钢梁焊接完成后，开启顶推系统将钢梁向前顶推，拼装平台空出下轮钢梁节段拼装位置。第五步：用吊车将下多个钢梁节段吊到拼装平台上，并焊接好。第六步：箱梁焊接完成以后，继续顶推，并进行下个钢梁节段拼装焊接。第七步：循环第四步至第六步直到顶推到位，逐段拆除导梁；第八步：根据一样方法和步骤进行左幅顶推。2.6.2主桥施施工步骤第一步：进行主塔施工，两边跨主墩中间设置分别设置一个临时墩，在两主跨之间均布三个临时墩，依据桥型标高完成临时墩桩基钻孔注浆，绑扎钢筋浇筑塔身和临时墩墩身，在墩顶设置垫梁。第二步：在主桥PM53—PM54之间打插钢管桩，完成提升门架、拼装平台、导梁拼装平台搭设。第三步：在拼装平台侧三个临时墩上部署6台步履顶推设备；利用汽吊将导梁吊装到拼装进行拼装，安装提升门架提升系统。第四步：利用液压提升系统吊装1#箱梁，在拼装平台上利用步履顶推设备对导梁和首节梁段进行调整，调整完成以后利用钢管桩上垫墩垫块垫实，再利用液压提升系统悬挂调整第2#梁段和1#梁段，利用一样方法将2#梁段垫实，最终进行两个节段环缝焊接。第五步：将提升千斤顶卸载，解除吊具，利用浮吊提前将剩下全部墩上顶推设备安装到位；开启6台步履顶推设备将梁段向前顶推18m，使导梁前端上墩达成主墩7#、8#设备；进行第3#梁段吊装，用一样方法进行梁段调整和环缝焊接。因为主桥处于竖曲线上，每顶推一段距离需要对墩顶标高进场调整，当碰到需要进行标高调整时，能够用抽换垫梁上垫块进行调整。第六步：继续向前顶推32m，反复第四步到第五步方法，按每2—3节拼一推方法，逐段进行拼接顶推；当导梁到下一墩顶时，如碰到上墩困难情况，则利用两台YDGC3000S-200顶举千斤顶进行迎墩，使导梁顺利上墩。第七步：按一样方法反复以上多个步骤，不停投入下一个墩上步履顶推设备,逐段拆除导梁完成全桥顶推。第八步：顶推到位以后，利用步履顶推设备竖向顶举功效进行整体落梁（如遇空间不够，可将竖向顶卸下单独用于竖向顶举），将箱梁安全落在各墩顶支座上。3设备介绍BDT步履式顶推装置包含1块滑箱、1条滑道、4台顶升千斤顶、4台平移千斤顶、4套纠偏装置、1套液压泵站及1套分控制系统。整套步履顶推设将传统顶推顶、顶举顶、纠偏顶合为一体，含有了将顶推、纠偏、落梁和一体。每套步履式顶推装置还可连接到一套总控制系统，步履式顶推装置滑箱是支撑主梁受力结构，上部放置5cm橡胶板或高密度木板，能够使主梁局部受力均衡；滑箱下部焊有不锈钢板，和滑道上聚四氟乙烯板组成滑移面。聚四氟乙烯板上表面做成蘑菇头状，其间可涂硅油，降低滑移面摩擦阻力；滑道两侧部署四套带导向轮纠偏装置，既可处理顺桥向导向问题，又可处理横桥向调整问题；四台顶升千斤顶活塞头装有球头，可自适应小范围坡度。4顶推施工控制4.1水平顶推同时性当顶升顶活将顶推滑箱和主梁顶起后，顶推千斤顶伸缸将主梁顶推前移，此过程需进行位移同时控制、横向调整控制。主控台除了控制全部桥墩上顶推千斤顶统一动作之外，还必需确保全部顶推千斤顶每行程同时。顶推控制策略是以位移控制为主。同一桥墩上水平顶推同时控制：以L7#左边墩上1#千斤顶为主动点及比较基准（伸缸速度一定），L7#右边墩上2#千斤顶为随动点并和1#顶比较。2#顶行程＞1#顶时（位移量差设定值为2mm），则减小LB#顶百分比阀流量。反之，则增大对应百分比阀流量。同墩两侧顶推同时要求≤4㎜。不一样桥墩上水平顶推同时控制：以L7#桥墩上1#顶为主动点及比较基准，其它桥墩千斤顶和之比较。各墩千斤顶顶位移量差超出设定值（3mm）时则减小或增大对应百分比阀流量。各墩顶推同时要求≤5㎜。顶推设备调试时可先行按同时精度要求（墩间同时在5mm之内，同墩两侧同时在4mm之内）调整百分比阀流量，以确保顶推施工中同时控制。4.2顶举千斤顶同时性竖向顶举顶活塞伸出时顶推滑箱和梁顶起，此过程主控台除了控制集群顶举千斤顶统一动作之外，还要经过安装在滑道和垫梁之间位移传感器检测顶升高度，确保各顶举顶同时。顶举控制策略是以位移控制为主，压力控制为辅同时控制。竖向顶举顶将主梁顶离垫梁、回缩时将主梁下降回落到垫梁时保持同时。每套顶推装置安装2套位移传感器（对角设置），同一墩台以一侧为基准，位移传感器安装在滑道和垫梁之间以检测顶升高度，此过程同时精度控制在4mm之内。每套顶推装置（4台竖向顶举千斤顶）上安装1个压力变送器，计算机可监测各受力点载荷改变情况，正确地协调整个系统载荷分配。每个受力点最高压力、同一桥墩上各受力点之间最大压差可经过现场控制器、主控台设定。当载荷达成设定值时，系统会自动停机，并报警示意。4.3顶推过程中动态纠偏桥墩上两套顶推装置间装有1套用于检测箱梁轴线光电开关（要求每个箱梁在制作时用通长黑色