桥梁方案钢混结合梁斜拉桥特大桥施工方案Word格式.docx
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主桥位于±
1‰纵坡上,关于主跨中心对称,平面位于直线上。
(5)通航标准
通航净高不小于30.86m,净宽不小于200m,设计最高通航水位3.27m(黄海高程)。
2.3主要工程数量
表2-1主要工程数量表
序号
项目
单位
数量
说明
2.4主桥设计概况
根据河道水文、防洪通航、工程地质、线路纵坡、规划道路、工期、美观等因素设计采用与下游公路桥对孔布置的钢-混结合梁斜拉桥,主跨以468m钢-混结合梁跨越甬江,边跨采用预应力混凝土箱梁作为锚固跨,孔跨布置为(53+50+50+66+468+66+50+50+53)m,主桥平面位于直线,立面位于±
1‰纵坡上,变坡点位于主桥中心,里程DK18+354.33。
(1)混凝土箱梁
混凝土箱梁采用单箱三室等高截面,截面全宽21m,中心处梁高5.0m。
分标准横截面和加厚横截面两种,紧临索塔边跨侧第一对索与中跨侧第二对索之间为加厚截面区域,其他为标准截面区域。
(2)钢箱梁
中跨钢箱梁采用带风嘴的单箱五室截面,截面外轮廓尺寸与混凝土箱梁相同,中间三室与混凝土主梁相对应,两侧单室为钢锚箱,兼作风嘴。
全宽21m,底宽6.6m,中心处梁高5.0m,标准节长9m,合拢段长4.9m,共45个阶段,最大阶段重约140t。
(3)结合段
钢-混结合段由结合段、刚度过度段等组成,结合段长7.35m,刚度过渡段长5.0m,全长12.35m。
(4)索塔
设计为钻石型,全高177.91m,锚固段为预应力混凝土包整体钢锚箱。
(5)斜拉索
斜拉索采用抗拉标准强度1670MPa镀锌平行钢丝拉索,空间双索面体系,扇形布置,斜拉索梁上间距8~9m,共设100对斜拉索。
(6)基础
主承台下采用24×
φ3.0m钻孔桩基础,其中南岸桩长132m,北岸桩长132.5m,承台平面尺寸为27m×
38.9m,高6m,塔座高3m。
边跨钢筋混凝土矩形墩,高33m,采用12根φ1.5m钻孔桩基础,桩长85~115m,承台10.6×
14.6m,高3.5m。
桥位处环境为氯盐L2等级,桩基承台均采用C45耐久性海工混凝土。
2.5自然特征
2.5.1地形地貌
桥址段属于滨海平原,地形平坦开阔,多辟为农田、村舍、厂房,交通便利。
主桥跨越甬江河段位于河道顺直处,主河槽位于线路大里程侧,主河槽宽约180m,水深8.0m以上,河道与线路夹角83°
,规划为Ⅲ级通航标准。
镇海侧岸边滩涂宽约180m,受潮位影响不能通航。
2.5.2气象水文
宁波濒海,属北亚热带湿润季风气候,南部具向中亚热带过渡的特征。
冬季受西风带冷空气控制,夏季受副热带高压、台风和西南气流影响,多异常天气。
多年平均气温16.3℃,年均降水量1700mm以上,年平均风速5.6m/s,属台风次重要影响区,年均1.8次,影响期5~11月,其中8~9月为集中影响期。
甬江属不正规半日潮型,一天两个高潮和低潮,其相邻的高潮和低潮均不相等,大潮期各观测点实测最高潮位1.77m,最低潮位-1.06m,小潮潮期各潮位观测点实测最高潮位1.43m,最低潮位-0.63m。
沿线地表系发育,水网发达,沟渠、河流纵横交错。
地下水类型为第四系孔隙水,地下水水位一般埋深2.0~2.5m,根据氯离子含量判定水样氯盐环境作用等级为L2。
2.5.3工程地质
桥址表层为第四系杂填土(Q4m1)、第四系全新统海积(Q4m)黏性土和淤泥质黏性土,其下为第四系更新统冲海积(Q3a1+m1)黏性土及冲洪积(Q3a1+p1)砂类土,下伏基岩为白垩系下统馆头组K1g泥质粉砂岩、燕山晚期火山岩(γ)玄武玢岩及燕山晚期潜火山岩(λπy4)流纹斑岩。
2.6交通运输情况
桥址处属于滨海平原,地形平坦开阔,宁镇公路、江南中路分别横穿线路DK16+900及DK19+220处,南北两岸主桥施工便道分别通过宁镇公路及江南中路顺接,主桥横跨甬江,临近东海,水运、陆运交通便利。
2.7沿线水源、电源、燃料等可资利用的情况
主桥沿线河流密布,经过水质化验,甬江南北两岸支流水质满足设计及规范要求,施工用水可就近取用。
所在区域有多条高压线,施工用电原则上就近利用当地动力电源,可架设高压电力线路至施工工地,再用变压器分配
宁波油料市场比较丰富,主要是中石油、中石化,还有部分私营公司,私营公司油料来源于台湾,需要进一步检测油质。
2.8当地建筑材料的分布情况
所在区域属于经济开发区,在建工程项目众多,当地建材市场竞争激烈,分布广泛。
(1)黄砂:
宁波本地不产黄砂,都是外运到本地,黄砂需从福建购闽江砂和厦门漳州砂,先通过海运到宁波,再转汽车运输到工地。
黄砂储存地主要分部在北仑甬江河段两边,相对储存能力大的有甬江砂场、北仓腾鸿砂场、价格偏高。
大规模施工开始砂源有可能会出现紧张局面。
海砂资源丰富,但本工程不允许使用。
各种砂到达工地运距在3-30公里。
(2)碎石:
沿线石料主要分布于低山丘陵区,岩性主要为凝灰岩,可满足桥梁工程的用料需要。
本工程沿线附近都有采石场,前徐石场、宝发石场、路通石场、栗树塘石场、洪金石场,每家日产量在1000方左右,但碎石级配需要调整,才能满足需要。
到达工地运距在10-26公里。
(3)钢材:
本工程位于宁波郊区,宁波钢材市场代理商主要集中在孔铺,铁路货场、码头在一起,运输方便,钢材代理商级别较高,一级代理商较多。
市场上以海鑫、沙钢、永钢、鞍钢等厂家钢材为主,品种齐全能够满足本工程的施工需要。
(4)水泥:
宁波市域内水泥生产厂家规模小,只有水泥粉磨站,厂家为宁波海螺水泥集团,年产量350万吨。
水泥中转站有很多家主要是经营三狮、虎山、江山虎球水泥,中转储备量在10000吨左右。
附近的金华市水泥厂较多,主要名牌水泥如尖峰、金圆、红狮等均可用于本工程项目。
(5)粉煤灰、矿粉:
北仑电厂在本项目中部位置,距本项目约3-20公里,产一级灰和二级灰,一级灰较少,供应搅拌站的多是二级灰。
矿粉在宁波北仓有两个生产粉磨站,生产S95矿粉,能满足本项目施工需要。
(6)木材:
宁波木材资源缺乏,原木要外地或进口而来,供应商也主要集中在孔铺。
(7)油料:
宁波油料市场比较丰富主要是中石油、中石化,还有部分私营公司,私营公司油料来源于台湾,目测油品还是能使用,需要进一步检测。
3.总体施工计划
3.1总体施工安排
主桥是本项目的控制工期工程,也是宁波市重点工程、形象工程。
因此,经理部的目标是尽一切努力确保主桥工期,争取尽快排除一切干扰,尽快完成全桥建设。
在施工过程中,虽然两岸主桥各自设独立的作业队伍,但尽量安排两岸各工序同步施工。
上部结构工期目标:
计划2012年1月开始主塔施工,2013年9月全桥合拢,共21个月。
3.2施工进度计划编制原则
⑴满足设计文件要求的施工次序。
⑵箱梁尽可能在台风季节来临之前完成合龙;
中跨合龙段需在台风期合龙,必须采取可靠措施。
⑶充分考虑气象水文条件对施工各环节的影响,合理确定有效工作天数;
⑷合理安排进度,将自然条件影响降低到最低程度,以降低施工风险。
3.3主要阶段工期
表3.3-1主要阶段工期表
工程项目
开始时间
结束时间
主桥上部结构
下塔
2012年1月1日
2012年2月28日
中横梁
2012年3月1日
2012年3月30日
中塔
2012年4月1日
2012年8月15日
合拢节
2012年8月30日
上塔
2012年9月1日
2013年1月30日
砼梁
2012年10月30日
钢梁
2013年2月1日
2013年9月30日
附属
2013年10月1日
2013年11月1日
4.施工方案综述
4.1索塔施工方案
索塔设计为钻石形,系C50钢筋混凝土结构,总高177.91m,全塔由上塔柱、上横梁、中塔柱、下横梁、下塔柱组成。
下塔柱为单箱单室结构,中塔柱两肢为单箱单室结构,上塔柱斜拉索锚固区设计为单箱双室钢锚箱-混凝土组合结构,节段钢锚箱最大重量约27.5t。
下塔柱底部9.16m高,采用安装爬模模板分两次支模施工,其余采用爬模施工;
下横梁采用钢管立柱+型钢支架施工;
中塔柱全部采用液压自爬模施工,塔柱在一定高度设塔柱间钢管横撑,保证塔柱合龙前的稳定;
上塔柱采用液压自爬模施工,塔吊提升安装钢锚箱。
索塔在施工过程设专业位移、应力量测组,掌握动态分析趋势及时反馈,保证索塔施工稳定和垂直精度。
安装ZSC1000塔吊和SCD100型双厢载人电梯作为垂直提升作业和工作人员通道。
4.2预应力混凝土箱型连续梁施工方案
边跨及其伸入中跨24.5m范围钢筋混凝土箱型,设计为等截面单箱三室混凝土箱梁,两边腹板为斜腹板。
连续梁设3个辅助墩与连接墩和索塔形成5跨连续梁,第E跨伸入中跨24.5m,与钢箱梁固结成一体。
现浇混凝土箱梁支架采用φ530×
10钢管桩柱+贝雷梁,根据施工荷载、地质情况、箱梁断面、沉降和稳定性要求进行支架结构设计。
第E段混凝土箱梁须与索塔临时锁定,并钢—混结合段锚固成一体,考虑到以上结构特点及减少混凝土梁收缩徐变量,逐孔浇筑顺序为A→B→C→D→E。
索塔的抗震球形支座和纵向阻尼器在第E段混凝土箱梁施工时安装定位并采取临时锁定措施。
第E段混凝土箱梁端部与中跨钢箱梁固结为钢-混结构,施工荷载与其余部分不同,同时应考虑到与钢箱梁过度段的拼装施工方便,支架使用加强型桩柱支架。
4.3钢混结合及刚度过渡段钢梁施工方案
钢—混结合段为本桥上部工程中最关键的结构部位,功能特殊,受力状况复杂,空间多变,与第E段现浇预应力混凝土箱梁连为一体,但在结构上为一独立单元。
施工支架与第E段现浇箱梁连为一体,考虑到钢—混结合段的施工荷载大,使用加强型钢管桩支架。
钢—混结合段的钢结构在支架上拼装,与混凝土箱梁模板精调对接成一体,继续完成钢筋绑扎、预应力管束定位、钢结构焊接等工序后灌注C60微膨胀高性能混凝土。
由于钢—混结合段的技术创新性和结构重要性,在施工前密切与业主、设计单位研究探索,在通过实体技术试验和工艺试验的基础上,确定施实方案和施工工艺。
刚度过渡段采用φ530×
10mm钢管支墩及型钢构成的支架,基础采用φ530×
10mm钢管桩。
钢—混结合段和刚度过渡段均由船运至桥位,300t浮吊起吊放置于起运栈桥上的运梁台车上,运梁台车走行就位,站位于吊装平台的两台220型履带吊四点抬梁起吊,将钢梁安放置支架平台上。
待本阶段斜拉索张拉后,支架与方可拆除,刚度过渡段的支架作为安全措施保留到中跨合龙后再拆除。
4.4中跨钢箱梁节段拼方案
采用260t桥面吊机悬臂拼装钢箱梁节段方案。
位于甬江滩涂区及浅滩处的钢箱梁节段,由厂制钢箱梁船运至桥位后,300t浮吊起吊钢箱梁节段,放置于起运栈桥上的运梁台车上,运梁台车就位,吊梁扁担与钢箱梁上的四点吊耳相连,梁段起吊采用两点提升的方法,240t桥面吊机悬臂拼装钢箱梁节段。
位于甬江主河槽处的钢箱梁节段,厂制钢箱梁船运至桥位,桥面吊机直接悬臂起吊完成钢箱梁节段拼装。
钢箱梁节段拼装焊接后随即进行相应斜拉索的张拉。
中跨合拢方式首选自然合龙,中跨合拢后,尽快解除梁塔临时固结装置,完成由斜拉悬臂体系到斜拉连续梁的体系转换。
若气象条件不具备自然合龙的要求,又面临台风类灾害气象的威胁,即采取临时固结合龙,保证桥跨结构安全。
5.主塔施工方案
5.1主塔设计情况
索塔采用钻石形混凝土索塔,塔柱底面高程为4.5m,塔顶高程为182.41m,索塔总高度为177.91m。
索塔包括塔柱、横梁以及附属设施(索塔内爬梯、电梯、除湿系统、防雷系统、景观照明、航空障碍等预埋件)。
下、中塔柱为普通钢筋混凝土结构,上塔柱、上中塔柱结合段、横梁为预应力混凝土结构,锚固形式为钢锚箱。
5.1.1塔柱设计
索塔塔柱包括塔顶装饰段、上塔柱(包含上、中塔柱连接段)、中塔柱(包含中、下塔柱连接段)、下塔柱和下横梁,采用C50号混凝土。
塔柱底面高程为4.5m,塔顶高程为182.41m,索塔总高度为177.91m;
其中塔顶装饰段1.50m,上塔柱高62.91m,中塔柱高86.09m,下塔柱高27.41m。
5.1.2钢锚箱设计
钢锚箱设置在上塔柱中,第2~25号斜拉索锚固在钢锚箱上,1号斜拉索直接锚固在混凝土底座上。
4~22号索对应的钢锚箱长6.2m~7.2m,宽1.9m,高1.85m~5.66m,其中钢锚箱底座高5.66m,钢锚箱节段之间采用高强螺栓连接;
钢锚箱最下端支撑锚固在混凝土底座上,低面标高123.50m,顶面高177.61m,钢锚箱总高度54.11m。
钢锚箱最大吊装重量为27.54t。
5.1.3横梁
索塔横梁设在主梁下方,顶部标高35.595m;
横梁采用箱形断面,为预应力混凝土结构,高6m,顶宽10m,腹部壁厚1.5m,顶底板壁厚1.2m,设2道壁厚1.0m的竖向隔板。
索塔结构相关设计图如下:
图5.1-1索塔构造图
图5.1-2钢锚箱构造图
图5.3-3钢锚箱三维图
图5.1-4索塔典型截面构造图(尺寸单位:
mm)
5.2主塔施工关键技术及重难点
甬江左线特大桥主桥钻石形索塔最大高度为177.91m,施工精度要求高,高塔施工控制、索塔混凝土耐久性、混凝土的泵送施工,钢锚箱的加工与安装精度以及下横梁施工质量等是索塔施工的关键问题。
针对塔高、风大、质量要求高、工期紧的特点,甬江左线特大桥主桥索塔施工需解决以下关键技术和施工难点。
5.2.1索塔施工设备布置
塔柱节段最大高度为177.91m,钻石形索塔塔柱施工和上塔柱钢锚箱安装,需要克服高空作业、大风等不利因素影响,克服超高程混凝土输送和钢筋吊装可能出现的各种问题。
因此,索塔施工时大型起重设备及混凝土泵送设备的选型和布置方式尤为关键。
5.2.2索塔施工测量监控
塔柱的施工精度要求高,施工测量控制难度大。
索塔施工测量监控的重点和难点有以下几点:
索塔线形的监控,包括高程、平面位置测控;
钢锚箱安装的精确定位测控;
索塔结构应力和变形监控技术,包括多种工况以及日照温差、风荷载等因素影响下的索塔各部位的应力状态和变形情况。
因此,索塔施工过程中应综合应用多种测量手段,使用高效的施工监控工艺,同时加强施工监测,是确保索塔施工精度要求的关键。
5.2.3钢锚箱施工
钢锚箱的加工精度、安装精度要求高,特别是首节钢锚箱结构重约27.5t,尺寸庞大,吊装定位特别困难,是整个索塔钢锚箱施工的难点。
5.2.4索塔高性能混凝土施工
索塔C50砼的耐久性、砼的泵送施工要求高;
高标号、高性能混凝土的配合比设计难度大;
其保证超高程砼的泵送要求,满足砼的外观质量要求,确定砼的浇筑工艺是确保索塔混凝土施工质量的关键。
尤其是上塔柱钢混结合段混凝土施工难度更大。
5.2.5下横梁施工
下横梁采用落地式钢管支架法分段施工,支架安装高度高,承重大,要求施工质量高,支架的承载能力及稳定性是整个横梁施工的关键。
5.2.6环形预应力施工
斜拉索索力大,锚固点集中,从而使塔柱的索、梁锚固区应力集中,锚固区域环向预应力的施工质量关系到锚固区域是否具有足够水平向承载能力和抗裂安全度,是塔身施工质量的关键。
5.2.7施工组织难度大
由于塔高、风大、工期紧,质量要求高,索塔施工组织安排难度大。
5.3索塔施工关键设备的选型及布置
5.3.1塔吊选型
在下、中塔柱施工阶段,选用一台湖南江麓的QTZ315塔吊作为塔柱施工的主要起重设备。
QTZ315塔吊的主要性能参数见下表5.3-1。
表5.3-1QTZ315型塔吊技术性能参数表
机构工作级别
起升机构
M5
回转机构
变幅机构
起升高度(m)
倍频
底架固定式
附着式
a=2
65
490
a=4
245
最大起重量(t)
16
幅度(m)
最大幅度
70
最小幅度
2.8
起重量(t)
4
8
速度(m/min)
0-104
0-52
0-26
功率(kw)
90
0-80
堵转力矩(Nm)
95
0-0.8
2×
顶升机构
0.45
11
液压系统额定工作压力(Mpa)
31.5
平衡重
起重臂长(m)
30
45
52.5
60
平衡臂长(m)
20
平衡重(t)
11.4
22.05
23.85
20.7
总功率(KW)
112.5
在上塔柱施工阶段,综合考虑钢锚箱的吊重要求(最大吊重27.5t),经过对国内外施工塔吊的调研,选取中昇的ZSC50180型塔吊。
其吊装曲线参数见图。
其布置见图。
图5.3-2ZSC50180荷载性能曲线图
图5.3-3索塔塔吊及电梯总体布置图一
图5.3-4索塔塔吊及电梯总体布置图二
5.3.2电梯的布置和选型
电梯是索塔施工人员上下的主要交通工具,根据主塔施工不同阶段,进行电梯的布置。
为保证主塔施工人员顺利上下,拟采用在塔身两侧各布置一台SCQ100型电梯进行配合塔柱施工。
下塔柱施工时,人员通过专用脚手架到达施工作业面。
下横梁施工时,人员通过专用脚手架到达施工作业面。
中塔柱施工时,两侧各安装一台专用电梯,通过电梯直接达到边塔柱爬架的-3号平台。
塔柱合拢后拆除左侧电梯,右侧电梯一直达到塔顶,上塔柱施工时,通过电梯直接达到边塔柱爬架上即可。
另外上塔柱内腔,可考虑随高度施工永久性工作爬梯。
其主要施工性能如下表:
表5.3-2SCQ100型施工电梯技术性能参数
提升速度
0~60m/min(变频)
额定载重量
1000kg
最大附墙间距
9.0m
吊笼外形尺寸长×
宽×
高(m)
3.0×
1.3×
2.7(有驾驶室)
电机功率
3×
7.5kw变频调速
工作风速
7级风(20m/s)
标准节规格(m)
立柱管中心距0.80×
0.80,高度1.508
最大提升速度
40m/min
电压
380V/50HZ,三相五线制,增加接地保护
提升高度
〉240m
吊笼规格
最大成员12人
5.3.3混凝土输送方案
索塔混凝土的浇筑质量直接影响塔柱砼的施工质量,根据索塔的结构布置形式,经过多方案比较,同时根据我局在其他项目施工中的成功泵送经验,最终确定选用一级砼泵送方案进行塔柱混凝土浇筑。
根据塔柱砼泵送高度的要求,砼泵送设备选择两台HBT80C-2118型高压混凝土泵(详细技术参数见表)。
表5.3-3HBT80C-2118混凝土输送泵主要性能参数
技术参数
HBT80C-2118
理论混凝土输送量m³
/h
80/48.8
理论混凝土输出压力MPa
10.8/18
主油缸直径×
行程㎜
Φ160×
2100
主油泵排量cm³
/r
335
柴油机功率KW
132
理论最大输送距离(125㎜)m
1000(水平)
320(垂直)
砼泵管的布置形式应满足塔柱砼的浇筑要求。
在中塔柱、下塔柱、下横梁部分施工时,为保证两塔肢平行作业互不干扰,沿两塔肢各布置一套砼泵管进行塔柱砼施工;
在上塔柱施工时,沿上塔柱布置一套砼泵管进行塔柱砼的施工。
混凝土泵管选用高压泵管,泵管直径为125mm,单根长度为3.0m,壁厚为8mm。
泵管从高压托泵处接出,经过水平管路到达两塔肢处,然后泵管分别沿两塔肢上升到塔柱砼施工处。
为方便砼泵管的安装、拆卸及修理,采用泵管布置在塔柱外侧的方案,且布置在靠近电梯附墙的位置,并沿塔柱方向每升高4.5m设置一道附墙,保证泵管固定牢固。
5.3.4液压自爬模系统
5.3.4.1爬模装置系统
(1)爬模体系介绍
该工程采用RIMSCS80型液压爬架系统。
该爬模体系具有模板、架子合为一体,实现与导轨相互爬升的特点,操作简单、便于支拆,可提高工作效率,混凝土墙面质量达到清水混凝土效果。
(2)技术参数
表5.3-4爬模液压系统参数表
公称压力
油缸行程
液压泵站流量
伸出速度
工作推力
双缸同步误差
25Mpa
225mm
1.6L/min
5.13mm/s
80KN
≤20mm
表5.3-5架体平台尺寸参数
上平台
1.1m
≤3.00KN/m2
模板平台
≤0.75KN/m2
主平台
2.7m
≤1.5KN/m2
液压操作平台
2.0m
吊平台
表5.3-6受力杆件参数
埋件系统
抗拔力
F=160KN
抗压力
F=299KN
承载螺栓
材料
10.9级高强螺栓
抗剪力
F=128.7KN
导轨梯档
Q235钢
承载力
FV=265KN
承重插销
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