湘潭四桥施工方案

湘潭湘江四桥（莲城大桥）施工方案一、工程概况1.1项目总体布局本项目为湘潭市二环线上的特大型跨江桥梁，西起北二环与富洲路交汇处，东接G107国道，全长4488米，其中主桥长1345米，采用120m+400m+120m斜拉飞燕式系杆钢管混凝土拱桥结构。桥梁宽27米，双向六车道设计，设计时速60km/h，总投资5.75亿元（含引道工程）。主桥采用"拱、梁、索"组合受力体系，主跨400米，计算跨径388米，矢高74.7米，矢跨比1/5.19，为世界首座斜拉钢管拱桥。1.2结构设计特点主桥采用中承式双肋无铰平行拱结构，拱肋中心距34米，每榀拱肋由6根φ850mm钢管组成桁架截面（上、下弦各3根），壁厚20-28mm，内灌C50无收缩混凝土。桥塔为花瓶形混凝土结构，桥面以上塔高68.42米，斜拉索采用扇形布置，共20对镀锌钢绞线，外包PE防护层。边跨采用120米上承式提篮拱，与主拱形成"飞燕式"造型，引桥采用先简支后连续的25m简支小箱梁和45m简支T梁结构。1.3工程地质水文条件桥位处湘江常水位水面宽770米，枯水位宽505米，主河槽水深10-15米，流速1.8m/s。河床覆盖层为2-20米卵石土（粒径2-6cm，含量70%），下伏基岩为泥质砂岩。桥位区5-7月为洪水期，最高水位38.6m，11月至次年2月为枯水期，最低水位25.0m，水位月变幅可达5米以上。二、关键施工技术2.1基础工程施工2.1.1双壁钢围堰施工主墩（24#、25#墩）采用哑铃形双壁钢围堰结构，平面尺寸19.4m×53.6m，高13.1m，壁厚1.2m。围堰分节段在工厂制造，现场组拼，采用"无导向船+锚碇系统"定位工艺，通过28个隔仓分仓灌水调整下沉姿态。刃脚采用16mm厚钢板加强，底部填充C15细石混凝土。围堰下沉至设计标高（19.0m）后，采用2m厚C30水下混凝土封底，抽水后进行24根φ280cm钻孔灌注桩施工，桩长45-60m，嵌入基岩深度不小于5m。2.1.2承台及拱座施工主墩承台为哑铃形结构，厚5.0m，采用C40混凝土浇筑。施工时分两次浇筑：首次浇筑至2m高度形成施工平台，安装劲性骨架后完成剩余3m浇筑。拱座为钢筋混凝土实体结构，与承台整体浇筑，设置3层φ32mm环向预应力筋，单束张拉力1200kN，确保拱脚水平推力传递。2.2主桥钢结构施工2.2.1钢管拱肋制造与运输主拱肋分27个节段工厂预制（每节长5.5-18.1m，重80-120t），采用三维坐标控制焊接工艺，节段接口处设置法兰盘，高强螺栓连接。工厂内进行1:1预拼装，误差控制在±3mm内。运输采用大型驳船，利用潮汐窗口通过桥区，现场设置临时码头存放。2.2.2无支架缆索吊装系统采用跨江缆索吊装系统，主索跨径540m，额定吊重150t。塔架利用桥塔作为扣索塔架，设置4道缆风绳稳定。吊装采用"多节段少扣索斜拉扣挂+悬拼小竖转"工艺，两岸对称安装拱肋节段，每个节段设置2组扣索（上游、下游各1组），通过液压千斤顶同步调索。合龙段长2.0m，选择在温度稳定时段（凌晨2-4点，温差≤3℃）实施，采用8个30t千斤顶进行轴线微调。2.2.3钢管混凝土灌注采用"泵送顶升法"灌注拱肋混凝土，从拱脚向拱顶连续作业。单根钢管容积约50m³，选用C50微膨胀混凝土（膨胀率0.02-0.03%），初凝时间≥6h。灌注前进行压水试验（压力0.5MPa），采用"四泵同步、分级升压"工艺，顶升速度控制在0.5m³/min，每提升5m暂停30min排气，确保混凝土密实度。2.3斜拉索及桥面系施工2.3.1斜拉索安装斜拉索采用φ15.2mm钢绞线（抗拉强度1860MPa），单根长60-120m，重5-8t。安装采用"塔端牵引、梁端锚固"工艺，先穿临时牵引索，再逐根穿入钢绞线。张拉分3级进行：初张拉（30%设计力）→调整索力（70%）→终张拉（100%），采用频率法监测索力，误差控制在±5%内。2.3.2桥面系悬吊施工主拱桥面系采用"横梁+纵梁+桥面板"悬吊体系，横梁间距5m，通过吊杆与拱肋连接。吊杆采用φ5mm平行钢丝束，冷铸锚锚固，安装时进行预压消除非弹性变形。桥面板采用10cm厚C50钢纤维混凝土，分区分段浇筑，设置纵横向预应力筋。三、施工难点及对策3.1复杂结构施工控制难点：组合结构体系受力复杂，施工阶段线形与内力耦合效应显著。对策：建立三维有限元施工监控模型，实时采集以下数据：拱肋安装：每节段轴线偏差（≤10mm）、高程偏差（≤15mm）斜拉索张拉：索力误差（±3%）、塔偏（≤H/3000）混凝土灌注：应力增量（≤15MPa）、弹性压缩量（≤计算值5%）采用"预测-调整-反馈"动态控制法，累计调整扣索索力126次，合龙精度达2mm。3.2深水基础施工风险难点：洪水期水位变化频繁，卵石层围堰着床困难。对策：采用"沉井+注浆"复合地基处理：围堰刃脚嵌入卵石层后，向底部注浆管压注水泥浆（水灰比1:1），形成2m厚加固层建立水文监测预警系统：设置3处水位观测点，配备自动记录仪，提前72小时预报洪峰储备应急物资：预备2台200kW柴油发电机、4台大流量抽水泵，确保围堰内水位可控3.3大跨度钢结构合龙难点：400m跨径钢管拱合龙精度要求高，温度效应显著。对策：合龙段预留10cm调节量，根据24小时温度监测数据（每小时采集）动态切割采用"临时刚性连接+柔性锁定"工艺：先用4组钢夹板临时固定，再焊接永久连接构造合龙后72小时连续监测：每2小时测量一次拱肋轴线、标高及应力，确保体系转换平稳四、施工进度计划4.1关键线路节点控制工序名称计划工期开始时间完成时间关键控制指标施工准备3个月2004.042004.06临时设施完成率100%基础工程8个月2004.072005.02桩基合格率100%下部结构6个月2005.032005.08桥塔垂直度≤1/3000钢结构制造10个月2005.012005.10节段预拼合格率100%主拱安装5个月2005.112006.03合龙精度≤5mm桥面系施工4个月2006.042006.07桥面平整度≤3mm/3m附属工程3个月2006.082006.10全桥验收合格率100%4.2进度保障措施资源保障：投入3套钻孔设备（24小时作业）、2艘大型运输驳船、4套液压张拉设备，高峰期施工人员达600人。技术保障：对焊工进行专项培训（合格率95%以上），提前3个月完成所有工艺试验。应急保障：针对洪水季节制定专项预案，储备300m³沙袋、200m临时钢栈桥，确保汛期施工连续。五、质量安全与环境保护5.1质量控制标准钢管焊接：超声波探伤Ⅰ级合格率100%，射线探伤Ⅱ级以上混凝土强度：实体检测推定值≥设计值1.15倍桥面平整度：3m直尺检测≤2mm结构线形：竣工偏差≤L/30000（L为主跨长度）5.2安全生产管理设置三级安全防护体系：基础防护：围堰周围设置1.2m高防护栏杆，配备救生衣、救生圈等设备高空作业：拱肋安装设置安全通道（宽0.8m），作业人员使用双钩安全带吊装作业：设置警戒区，配备2名信号指挥员，风速≥10.8m/s时停止吊装5.3环境保护措施施工废水：设置三级沉淀池（处理能力500m³/d），排放前检测pH值6-9扬尘控制：拌合站安装雾炮机，运输车辆覆盖篷布噪声管理：昼间≤70dB，夜间≤55dB，敏感区域设置声屏障六、结论本施工方案针对湘潭湘江四桥的