某连续刚构梁柔性拱桥施工技术.ppt

1、,宜昌长江大桥 施工技术介绍 二00八年九月,一、工程概况 二、工程特点 三、主要采用的施工技术 四、主墩基础施工 五、钢管拱制造及安装,一、工程概况 宜万铁路是我国铁路路网“八纵八横”主骨架之一，是沪汉蓉快速通道重要组成部分，是连接我国东中部地区的重要交通纽带。宜昌长江特大桥位于湖北省宜昌市境内，是跨越长江的一座结构新颖的桥梁工程，是宜万铁路东起点咽喉工程和重点控制性工程，桥梁长2526.73m，桥跨布置从宜昌往万州方向分别为：1049.2m双线简支箱梁+（130+2275 +130）m双线连续刚构梁柔性拱+1448.2m双线简支箱梁+（56+108+56）m双线连续梁+932m双线简支T梁

2、。全桥共41个墩台，由北向南依次为0#40#，南岸引桥14#28#桥墩位于长江江心沙洲胭脂坝上。大桥北端（宜昌岸）长505.25m引桥位于2000m平曲线上，大桥南端（万洲岸）长662.16m引桥位于2500m平曲线上，纵向坡度均为平坡。铁路开通速度为160km/h。,二、工程特点工期紧:11月份进场，施工周期长，铺架的起点设计标准高：客货共线开通速度160/，结构体系、构造和材料等多项技术创新，结构刚度匹配要求高 技术复杂：连续刚构柔性拱施工采用先梁后拱的施工方案，主梁施工单悬臂长度达136米 环保要求高：中华鲟自然保护区和城区中施工，长江水体保护、生态保护和施工环保要求高，亚行环保监督，实

3、行环保监理施工难度大:地质复杂，结构种类多，长、大预应力体系施工，施工干扰大,三、主要采用的施工技术 水下大粒径卵石土厚覆盖层易坍地层大直径钻孔桩施工技术（两阶段法） 河床无覆盖层钢围堰横向止水施工技术 钢围堰卵石层下沉工艺 欧洲标准的隔振支座（EBP）的应用 大跨度刚构桥悬浇施工技术 C60高性能混凝土的研制及应用 14000kN上承式移动模架曲线梁施工技术的研制和应用 大跨度连续刚构两跨跨中同时合龙施工技术 两跨钢管拱竖转合龙施工技术 钢绞线吊杆索的张拉与索力控制,四、主桥基础施工 1、施工平台 11#、12#及13#墩位于长江水中，过往航行船只多、水深流急、冲刷大，必须建立一个安全牢固的

4、水上钻孔桩施工工作平台。为了快速建立施工平台，在开工后的枯水期尽快进行钻孔桩施工，经过经济、工期等方面比较，选择钻孔钢护筒支承平台方案，即将组拼好的工作平台整体浮运到墩位进行精确定位后，先插打四角的钻孔桩钢护筒，将工作平台由浮体转换支撑在钢护筒上，然后插打其余钢护筒，形成固定的钻孔桩施工平台。,2、钻孔桩施工 成孔方案： 结合大桥墩位的地形、地貌、水文、长江水位、地质、成孔效率、施工时间及设备等情况，综合考虑各种因素，选择施工方案为： 主桥主墩采用钻孔桩施工钢护筒支承平台、插打钢护筒进行钻孔桩施工，11#、12#采用旋转钻机滚刀钻头反循环钻孔法施工，适应砂岩地层中成孔； 13#墩采用重锤冲击钻

5、孔旋转钻机滚刀钻头反循环钻孔两阶段法施工，第一阶段适应砾石土、卵石土地层中成孔，第二阶段适应砂岩地层中成孔;,钻机的选择 采用大扭矩的KPG-3000、KTY3000B型全液压旋转钻机，钻机的扭矩均为200N，国内钻机一般转盘扭矩公式：MAMF（A扭矩损失系数，M单位破岩面积所需扭矩，F钻头破岩面积）或M=KPR （K钻头旋转阻力系数 ，P有效总钻压 ，R换算扭转半径 ）,钻头的选择 旋转钻机采用楔齿滚刀钻头，钻头重80kN,配重为350kN，钻具总重为500kN，扣除浮力和采取减压钻进方法后，有效钻压达到350kN，可以满足刀齿破岩线压强度能力。 冲击钻孔采用五翼重力钻头，钻头重120N，1

6、50N卷扬机 。 其他设备 起吊设备：500kN浮吊，平台200kN龙门吊机； 电力供应：2台630KVA的箱式变压器进行供电，另备2200kw发电船； 钢护筒下沉：一台APE400型振动打桩机； 供风：每一台钻机配置一台20m3/min压风机。 泥浆净化：ZX250型泥浆分离器。,3、围堰施工 11墩围堰：11#位于主河道北侧，桥墩处无覆盖层，岩面倾斜，河床面标高于承台底面，不能采用常规的围堰内封底混凝土方法止水方法来施工，经过地下连续槽结合双壁围堰、钢板桩结合双壁围堰、开口高低刃脚双壁钢围堰等多种方案的详细比较，根据桥墩处水位、地形、地质及水保环保要求等情况，利用地下连续墙原理，采用开口高

7、低刃脚双壁钢围堰横向止水施工方案。,围堰尺寸：21.0m29.0m，壁厚2.0，高度9.511.5。 施工控制要点： 围堰下的河床面高程测量要准确，保证围堰底口与河床面密贴较好，保证围堰底口受力均匀； 围堰与河床面之间空隙的堵塞质量好坏，直接影响止水效果，双壁外侧均由潜水工用水泥砂袋进行堵塞，并要求潜水工逐点检查、签证确认； 双壁内清基干净程度，保证水封混凝土与基岩粘结好，否则影响止水效果； 双壁内的抗剪桩是承受围堰的水流冲击力和侧压力的不平衡力，桩内布置钢筋笼，保证水封混凝土灌注质量，确保围堰结构安全； 壁内混凝土水封的质量，直接影响围堰止水质量，采用分仓逐个灌注混凝土，确保每一个仓混凝土灌

8、注质量。,12墩围堰：12#墩位于主河道的中间，河床面标高为20.0m左右，覆盖层厚度为4.0m5.0m，此处长年水深为8.0m10.0m左右，汛期水深可达30.0m左右，水流流速较大，承台底标高为31.06m，承台底面高出河床面10.0m，施工承台时承台底以上水深10.0m，根据以上情况，采用单壁钢吊箱围堰方案施工承台。,平面尺寸为17.65m23.65m，高度11.0m 施工控制要点： 围堰底板上预留钻孔桩钢护筒的位置及尺寸要根据实际桩位预留，并且要考虑钢护筒倾斜度的影响，便于围堰能准确、顺利下放到位； 钢护筒的外壁在封底混凝土范围内必须清理干净，在封底混凝土厚度范围内护筒周围水下焊接短钢

9、筋，保证封底混凝土与护筒之间粘结力满足设计要求； 围堰底板预留孔洞与护筒之间采用水泥沙袋进行堵漏，应经潜水工逐一检查；,13墩围堰：13#墩位于主河道南侧，枯水期在岸滩，汛期在水中，是一个“两栖”墩，水位的变化对基础施工影响很大。此处地面标高为39.0m左右，覆盖层为卵石土，层厚17.1217.5m，卵石含量50左右，粒径大者可达60cm，层底部有胶结性，透水性强。承台底面标高为31.06m，进入覆盖层8.0m，考虑2.0m封底混凝土厚度，围堰必须在覆盖层内下沉10.0m，结合13#墩工期因素，采用双壁钢沉井方案施工承台。,平面尺寸为28.0m 22.0m，双壁厚度1.5m，围堰高度为12m。

10、 施工控制要点： 沉井双壁内填充混凝土，一是加强沉井壁的刚度，二是加大沉井重量，保证沉井下沉系数满足1.1的要求，填充时应对称进行； 长臂挖掘机必须对称均匀取土，防止沉井倾斜移位，所取土运倒在远离围堰施工场地的地方，避免对围堰引起不对称的侧压力； 钢护筒的外壁在封底混凝土范围内必须清理干净，防止在封底混凝土和桩身之间产生夹泥层，抽水后压力增大而在此处漏水导致封底失败。 沉井基坑底部淤泥要清理干净，最后结果必须经过潜水工全面检查并签字确认。,五、钢管拱制造及安装 1、概况： 宜昌长江大桥钢管拱拱肋计算跨度264m，矢高52.8m，矢跨比1/5，拱轴线为二次抛物线。主拱拱肋为平行桁架式全焊钢管混凝

11、土组合结构，每片拱肋由4750mm钢管混凝土组成，由横向平联板、竖向腹杆联结成为钢管混凝土桁架，横向平联板之间灌注混凝土，腹杆为空钢管。弦杆为750钢管，腹杆为450钢管。拱肋钢管均采用Q345qD，弦管内填充C50微膨胀混凝土。 钢管及平联板钢板厚度分24mm 、20mm、18mm、16mm四种，两拱肋中心距为12.35m，拱肋弦管中心距宽1.7m，拱脚处肋高4.0m，拱顶处肋高3.0m。 每跨设置11道横撑，靠拱脚为“K”字支撑，其余为“米”字支撑。拱肋总重38000N.,2、总体施工方案,钢管拱肋在工厂分段制造，水路运输到墩位，桥面上提升站提升上桥，桥面轨道运梁台车运输到拼装位置。 梁面

12、上用龙门吊机起吊拱肋,在支架上逐节拼装组拼四个半跨钢管拱。 用塔架扣、锚索体系和液压同步提升系统将钢管拱分跨竖转合龙。先进行11#12#墩一孔钢管拱转体合龙，之后进行12# 13#墩一孔钢管拱转体合龙。 分级同时卸除跨扣、锚索系统，并拆除塔架、支架等完成拱安装架设任务。 安装顺序：安装拱肋竖转铰座在梁面上搭设拱肋拼装用支架、竖转塔架及扣索、平衡索安装每一拱段按照设计要求起吊（按要求安装部分横撑）对位临时固结调整线型定位焊接拱段逐一永久性固定拼焊安装完余下的横撑安装竖转系统竖转对接调整线形（临时锁定）正式焊接合龙灌注拱内混凝土。,3、加工制造及运输 每跨拱分16个节段制造（上下游各16节），最长

13、段为22.4，最重段为60.0。 先2m左右单管成形，再焊接成节段单根弦管，以折线拟合成弦管抛物线。 台座上用平联板组焊成单片弦管。 在台座上采用“31”方式进行节段大拼，节段间采用内法兰盘连接。 节段完成后整体送入喷砂车间除锈，进行防腐涂装。 制造流程：原材料检验放样及检查单管切割下料、开纵剖口卷管、压型、纵缝焊接校圆及检查台位上组焊成节段单管大拼台位上将弦管、平联板、腹杆组焊成桁架式钢管结构（节段之间采用内法兰连接），焊缝检查送入喷砂车间除锈节段涂装检验合格出厂。,平板汽车运输至汽渡码头，上汽渡水路运至墩位提升站下，提升起吊到桥面，在桥面轨道上运梁台车运输到拼装位置。,防腐体系：钢管拱外表

14、面:喷砂除锈Sa3级（表面粗糙度40100m） LW-1水性无机富锌底漆2x40 HF-H04-1环氧封闭底漆25 HF-H06-1环氧云铁中间漆2x50 HF-ZB01-1氟碳面漆240（第二道现场涂装）。钢拱管内表面:手工除锈St2级HF-H53-35环氧铁钛底漆2x40 HF-H04-1环氧面漆40,4、节段安装 支架由万能杆件组成，下端与梁面预埋件焊接，上端布置了反力座、千斤顶、鞍座扁担梁，纵向设置连接系。 钢管拱是采用由同一跨的两个半跨由拱脚到拱顶的顺序逐一安装各节段的安装方法，主拱肋的焊接顺序采取“拼三焊一”方法，即拼三个节段，将这三个节段的线形调节好，焊接靠拱脚位置处的一个节段，

15、依次向拱顶处焊接。 两个半跨拱的节段安装之后，安装2号横撑。 两个半跨拱的节段安装之后，安装3、4号横撑 。 用35吨汽车吊安装两边半跨拱的5号横撑、6号横撑（的一半）以及1号横撑。,6、钢管拱竖转系统 竖转系统主要包括竖转塔架、拼装支架、扣锚索及扣锚点锚固、塔顶布置、后锚固系统、液压同步提升系统、竖转转铰等。 竖转塔架：采用万能杆件拼装，与梁顶面预埋件连接牢固，形成固结结构，其尺寸为：12m（纵桥向底宽）14m（横桥向）60m（高）。 扣、锚索：边塔每拱肋设置2组竖转扣索和后锚索（锚于两个边墩）；中塔每拱肋设置2组竖转扣索和平衡锚索，锚索锚固于另一侧对称的半跨拱肋上。扣索前端分别锚于拱肋约L

16、/4、L/2处。其中距前端L/2处扣索由2组21根15.24钢绞线组成，L/4处扣索由1组28根15.24钢绞线组成。扣索、锚索锚固端均采用挤压P型锚。,塔顶布置竖转塔架塔顶布置：竖转提升设备均布置于中塔塔顶，塔顶安装了两层分配梁，每一根扣、锚索对应位置安装千斤顶锚箱，千斤顶置于锚箱中。,10#墩、14#边墩墩顶后锚固布置：10#墩、14#墩墩顶主梁实心段内预设预应力索，将后锚梁锚固在箱梁顶面上，后锚索、后缆风绳等锚固在后锚分配梁上。并在10#、14#墩墩顶预埋四组915.24临时钢绞线，钢管拱竖转前，对钢铰线进行张拉，每墩竖向预拉力为468t。后锚索和后缆风均通过锚箱锚固在10号（或14号）

17、墩顶梁面后锚固梁上，后锚固梁由10 x1815.24钢绞线预应力束穿过梁体锚固于10号（14号）墩顶梁端隔墙上，单束钢绞线初拉力180t。,液压同步提升控制系统：由350连续张拉千斤顶、液压泵站及控制系统组成，千斤顶及液压泵站布置于塔顶上，控制系统布置在梁面上。,7、钢管拱竖转合龙 钢管拱竖转方案为两跨拱逐跨转体合龙。即在梁面上将四个半跨拱拼装完毕后，先将第一孔（11#12#墩）钢管拱竖转到位并合龙锁定后，再进行第二孔（12#13#墩）钢管拱转体合龙。第一孔中跨（12#墩）半跨拱利用中塔另一侧的半跨拱作为待提升的半跨拱的锚固点，并对后锚索附近拱肋通过拼装支架和梁体临时锚固。竖转第二跨时将第一孔

18、拱肋竖转施工时的12#墩两侧的扣、锚索转换为第二孔钢管拱竖转时的锚、扣索。,竖转顺序： 11#12#孔边塔半跨钢管拱启动：测量塔顶初始位移，锚索1、2及扣索1、2张拉索力按计算索力（前扣索21544N，后扣索2056N)均分成10个荷载等级加载，加载过程中同步观测塔顶水平位移，控制边塔塔顶位移在设计计算允许范围内。 锚索张拉至设计吨位后，锁定锚索1、锚索2。 张拉扣索1、扣索2至设计吨位，使边跨半拱全部脱离支架。 启动扣索12处塔顶350t千斤顶，开始竖转，直至竖转到位。,11#12#孔中塔半跨钢管拱启动及竖转与边塔半跨钢管拱相同。 两半拱竖转到位后，调整合龙口高程及拱线形，满足要求后在温度16使将合龙口用临时