自锚式悬索桥-施工方案5.27.doc

目 录1、工程概况11.1工程概述11.2主要技术标准11.3、主桥结构22、重难点分析23、主梁施工工艺流程33.1先梁后拱施工工艺33.2 先缆后梁施工工艺流程54、方案对比分析表65、主要工程项目的施工方案75.1、总体施工方案75.1.1下部结构75.1.2上部结构75.1.3猫道、承重索、主缆架设85.2各分部施工方案85.2.1栈桥施工方案85.2.2桥塔基础施工方案95.2.3桥塔115.2.4 主梁施工123.2.5 缆索施工155、施工机械设备计划201、工程概况1.1工程概述东莞江南支流港湾大桥工程位于广东省东莞市，跨越江南支流，连接沙田阇西村与坭洲岛，为东南-西北走向。项目起点与港口大道平交，起点K0+000，沿西北方向穿越江南支流后，终点与坭洲岛疏港大道相交，终点桩号K2+922，路线全长2.922Km，设置桥跨为60+130+320+130+65=705m，见下图。桥跨布置图（m）1.2主要技术标准(1)道路等级：一级公路兼顾城市主干道功能；(2)设计速度：主线60km/h；(3)设计荷载：公路-级；(4)主桥标准段桥宽：1.25m 风嘴+2.5m 人行道+2m 吊杆锚固区+0.75m 硬路肩+11.25m 行车道+0.5m 路缘带+1m 中央隔离带+0.5m 路缘带+11.25m 行车道+0.75m 硬路肩+2m 吊杆锚固区+2.5m 人行道+1.25m 风嘴，全宽37.5m；(5)设计洪水频率：1/300；(6)通航等级：现状河道为拟建桥梁所在河段坭尾至杨公洲中8km河段航道为级航道，通航500吨级船舶，航道尺寸为2.5m50m330m（水深底宽弯曲半径）。近期规划为级航道，通航1000吨级船舶，航道尺寸为2.5m60m480m（水深底宽弯曲半径）。远期规划为级航道，海轮5000 吨级，垂直航迹线方向通航孔尺寸为（27034）m，本桥桥址处通航孔净宽须不小于294m，净高不小于34m；最高通航水位：3.07m；地震基本烈度：度；1.3、主桥结构桥塔基础采用直径3.0m钻孔桩，每个桥墩布置25根；承台尺寸为67.12m19.8m6m。锚固墩采用直径2.5m钻孔桩，每个桥墩布置19根；承台尺寸为42.3m15.5m5m。边跨墩采用直径2.0m钻孔桩，每个桥墩布置8根；承台为分离式哑铃形结构，每个承台尺寸为8.2m8.2m3m，中间连接系为8.33m3m钢筋混凝土连接。主桥塔：主塔柱为门形变截面空心塔柱，塔高110.09m。主梁：主梁为全断面箱式结构，梁宽37.5m，全长705m，总重量为16510t。据此分析每米重约23.4t。主缆：全桥设两根主缆，主缆间距为28m，主缆由37股通长索股组成，主缆直径320.4mm。吊杆：采用预制平行钢丝束吊杆。吊杆纵向标准间距为12.0m，靠近主塔的边索距主塔中心线距离16.0m。每个吊点设两根吊索，吊索间距为40cm。主鞍座：主索鞍采用全铸式，分两块铸造，吊装至塔顶后通过螺栓连接成整体。散索套：采用滑移式散索套，散索套采用上下对合结构，壁厚40mm，用高强度螺杆连接。2、重难点分析2.1、本桥跨越东南江支流，通航要求标准高，过往船只较多，航道通航对施工干扰大。2.2、本桥主桥塔基础采用3.0m大直径钻孔桩基础在国内少有，对成孔设备，钻孔平台等要求极高，成桩质量控制难度大，是本工程的施工难点之一。2.3、本桥桥塔高达110.09m，属于高墩柱施工，施工难度、安全风险均较大，是本工程施工的又一重难点。2.4、自锚式悬索桥是自身受力平衡系统,它不借助外力来平衡自身内部的力，故此只有索塔两侧荷载对称平衡才能保证全桥力的均衡。平衡、对称原理是自锚式悬索桥设计的基础，更是施工过程中必须遵循和控制的重点。 2.5对于大跨度自锚式悬索桥而言，要求结构内力和标高的最终状态符合设计要求，控制主缆索股无应力长度、锚跨索股张力匀值性、对索夹初始安装位置和主鞍分阶段顶推的控制、以及吊杆加载张拉方案优化是本工程的的关键技术。2.6、本桥上部结构为自锚式钢箱悬索桥，主跨达到320m，在同类型桥梁工程中少有。由于自锚式受力体系特性，其主缆所有水平力需要利用主梁整体予以平衡，因此无法利用常规悬索桥施工方式即先缆后梁的施工工艺施工。根据本桥特点采用先缆后梁或先梁后缆两种施工工艺均可，但分别存在以下难点。采用先梁后缆施工工艺：即梁部首先利用临时墩采用多段悬臂平衡拼装法安装，直至全桥合理，再进行缆索施工。该施工工艺需要在水中搭设临时墩柱，及安装平台，临时设施工程量较大。临时墩及悬臂拼装施工过程中对航道通行影响较大。由于主梁刚度问题，在吊索调整索力过程中线形控制、调整比较困难。采用先缆后梁施工工艺：需要利用临时地锚、桥墩共同承担主缆水平力，达到施工期间的受力平衡，待全桥安装完成后再进行体系转换，拆除临时地锚及与桥墩之间的锁定体系，期间受力复杂，受力转换控制难度大。临时地锚受地质地形影响，所有受力均依靠地锚自重来平衡，地锚体积庞大，对河堤存在影响。主跨施工需要等桥塔完成后进行猫道、缆索、吊杆及主跨对称挂拼法施工，施工周期较长。由于在主梁合拢前需要利用桥墩平衡主缆水平拉力，主墩是否满足抗弯矩要求，需对其受力分析后确定，同时确定临时地锚的大小及方式。挂缆时需要临时封航道，采用拖船牵引挂设两侧首根牵引索，并调整牵引索高度，不影响通航要求后，再利用牵引索逐束牵引挂设猫道索、承重索、主缆。3、主梁施工工艺流程3.1先梁后拱施工工艺施工步骤示意如下：施工各临时墩，锚跨、边跨箱梁对称分段悬臂拼装。主跨钢箱梁悬臂拼装施工临时猫道，吊装鞍座，安装散索套基座，安装主缆，锚跨压重区灌注压重混凝土，安装索夹、吊杆。由塔处依次向跨中安装并张拉吊索；同时分步顶推鞍座。待吊索全部张拉完成后拆除临时墩支架等临时结构，调整吊索索力至设计值。3.2 先缆后梁施工工艺流程施工步骤示意如下：搭设边跨、锚跨拼装支架及临时地锚边跨、锚跨主梁拼装施工临时猫道，安装主缆、安装索夹及吊杆。利用桥面吊机从桥塔对称安装主跨钢箱梁主梁合拢解除辅助墩临时锚固、主墩临时限位及临时地锚索、调整吊杆索力，完成体系转换。拆除边跨、锚跨临时拼装支架。4、方案对比分析表优缺点序号先梁后缆方案先缆后梁方案相同点1边跨、锚跨主梁施工均可采用支架法分段对称悬拼法安装缺点1主跨需要在水中搭设临时墩抵抗竖向支撑力及不平衡施工力矩，临时设施比较庞大。在主跨未合拢之前挂缆，主缆水平力需要临时地锚及临时与主墩、边墩锚固连接来平衡，结构比较复杂。地锚体积庞大。2临时墩搭设、拆除及对称拼装过程中需要临时占用航道，对通航通行造成一定影响。缆索吊结构比较复杂，需要对主塔顶部进行特殊设计，以满足缆索吊安装条件。且缆索吊施工效率较低。3对称悬臂拼装过程中需要最少两台吊装设备，两台运输设备同时作业，施工过程中投入的设备、人员较多主梁完成后，需要拆除临时锚索及临时固接件。由于受力比较复杂，体系转换难度较大。4悬臂拼装过程中临时墩位置主梁临时弯矩较大，需要对局部进行加强处理。需要在边跨、锚跨墩位置临时锚体，以便抵抗主缆水平及竖向拉力5为满足悬拼需要，需在临时墩与两之间设临时锚固设施，以便抵抗拼装过程中的不平衡力矩缆索吊安装必须要等桥塔施工完成后，施工周期较长。且在架设主缆过程中需要临时进行封航。6悬臂拼装时间周期较长，安全风险较大在施工过程中全部设备处于悬浮状态，气流影响比较敏感优点1安装过程中使用的机械设备均为常规设备，使用较为简单、方便不需要在主跨航道中心设置临时墩，仅在挂设牵引索时需要临时封航，相比对航道影响比较小2主缆架设利用已成桥面，水上交通不受影响主跨箱梁安装过程中同时只有一个作业面，施工设备单一，协调配合比较方便3主缆安装过程中可以利用主梁来平衡主缆水平拉力，不需要增加其他辅助设施。主跨安装过程中同常规地锚式悬索桥施工工艺相同，安装工艺比较成熟。成桥线形控制简单4吊杆安装及体系转换过程中逐渐给主梁施加水平力，受力比较平稳。临时地锚可以利用既有桥墩，不会对河堤造成额外影响。5主梁拼装不受主体结构施工进度影响，可以与桥塔平行施工，周期短。对工期控制有利在水中设置的临时墩较少，措施费用较低。且不在主航道设临时墩，河床不会遗留固定设施。结论1施工简单；主跨多段平行施工，施工进度快；但临时设施较多，对通航影响较大施工较复杂；主跨顺序施工，施工周期长；但临时设施单一，对通航影响小2根据以上对比分析，计划采用先梁后拱施工工艺进行该桥的施工5、主要工程项目的施工方案5.1、总体施工方案5.1.1下部结构进场后首先从两岸搭设栈桥至桥塔墩。水中墩钻孔桩采取搭设钻孔平台，超长钢护筒、泥浆护臂，大动力回旋钻机成孔，导管法灌筑水下混凝土成桩。承台采用钢套箱围堰分段拼装，吸泥下沉至封底混凝土底，多导管法浇筑水下混凝土封底，封底混凝土强度达到要求后，抽水、凿除桩头，干法进行承台大体积混凝土施工。桥塔施工：下塔柱采用支架配合爬模分节段现浇施工；下横梁采用支架法分次现浇混凝土施工；上塔柱采用爬模分节段现浇混凝土施工；上横梁采用托架法分次现浇混凝土施工。5.1.2上部结构钢梁在专业加工厂加工成标准节段，采用驳船水上运输至桥位现场安装。现场安装即在主桥下部结构施工过程中搭设各段梁悬拼支架及施工平台，利用浮吊安装支架顶梁段，再在已安装梁段上对称安装桥面吊机，利用桥面吊机或浮吊对称分段安装其余各梁段，直至全桥合拢。待全桥合拢且桥塔完成后安装临时猫道，架设主缆，安装吊杆。从桥塔对称向跨中张拉吊杆，调整吊杆力及成桥线形达到设计要求。最后拆除临时墩，并对主缆、吊杆防腐处理，拆除猫道，完成桥面铺装及交安、机电设备安装，完成全桥施工。5.1.3猫道、承重索、主缆架设首先利用塔吊在主塔顶安装桁架起重系统，利用桁架吊安装鞍座。架设主缆架设牵引系统。牵引系统采用单线往复式牵引系统，牵引系统的牵引索两端分别卷入主、副卷扬机，一端用于卷绳进行牵引，另一端用于放绳，两台驱动装置联动，使牵引索作往复运动，逐步完成猫道及主缆的架设施工。完成吊杆的张拉及全桥线形调整；最后进行主缆防腐施工。待全桥吊索、主缆防腐、防护安装完成后，拆除悬索吊、猫道、塔顶桁架起重系统。最后进行塔顶装修、亮化工作。全部完成后拆除塔吊，施工电梯。5.2各分部施工方案5.2.1栈桥施工方案进场后采用履带吊起振动锤逐跨振打栈桥钢管桩，然后搭设平台。在每个墩位旁边搭“U”型平台，满足各墩处的施工材料、机具的摆放的需要，栈桥均布置在主桥上游侧，按双向通行设计，桥面标准8m，栈桥边距承台边2.0m。采用“钓鱼法”实施钢栈桥施工，首先完成栈桥桥头路基施工，然后利用大型履带吊车配振动打桩机“钓鱼法”施打栈桥钢管桩、焊接钢管桩连接系、安装桩顶型钢分配梁，然后安装贝雷梁、桥面板分配梁型钢及桥面钢板。完成一跨后履带吊向前移，依次实施后续栈桥施工，直至搭设完成。5.2.2桥塔基础施工方案桥塔基础采用大直径钻孔灌注桩，施工工序如下：使用打桩船插打钢管桩搭设工作平台，利用履带吊和振动打桩锤插打钢护筒。由于钢护筒直径大、长度长，因此钢护筒下沉时要采用大型桩锤，同时进行筒内吸泥取土，减少土塞效应，并采用射水等辅助措施下沉护筒。在工作平台上安放钻机，成孔，浇注钻孔灌注桩。承台施工采用钢套箱围堰施工，钢套箱围堰采用工厂分块加工，采用驳船水路运输至现场分节段拼装下沉，水下封底，干法施工承台大体积钢筋混凝土。钻孔平台施工钢护筒插打钻孔桩施工钢套箱围堰下沉承台施工5.2.3桥塔本工程设计图桥塔设计为门形桥塔，桥塔根据横梁的位置和锚索区高度可划分为下塔柱、上塔柱两段，因此桥塔的施工主要包括下、上两段塔柱和下、上横梁的施工。桥塔的主要施工方案为：下塔柱采用支架配合爬模分节段现浇施工，并在塔平面内设竖向、横向支承；下横梁采用支架法分次现浇混凝土施工；上塔柱采用爬模分节段现浇混凝土施工，并在每隔一定距离设塔平面内的横向、竖向支撑；上横梁采用支架法分次现浇混凝土施工。下塔柱施工下塔柱起始段 10m 左右塔柱不能用爬升架施工，应搭设落地支架，分数段立模现浇，待该段施工完成后，拆除现浇落地支架、安装爬升模板系统，进行下塔柱爬升架施工节段的施工。塔柱施工时应将劲性骨架测量定位，准确地固定在设计位置。由于劲性骨架主要用于施工时固定钢筋、模板及作为爬架的受力支柱，因此劲性骨架应在各节段混凝土浇筑前在测量监控下精确定位。下横梁施工下横梁是桥塔整体结构的一个重要部分，可采用由承台顶搭设万能杆件支架或钢管立柱支撑后立模现浇。考虑到爬升模板系统施工的连续性，先施工横梁段塔柱，然后再施工横梁。由于横梁混凝土灌注量较大，难以在混凝土初凝时间内完成全部混凝土浇注工作，同时也为减轻支架的荷载和支架变形，横梁可分两次浇注。横梁施工时，第一次灌注至顶板以下腹板倒角交界处。待第一次混凝土浇注且张拉部分预应力束后再浇注横梁顶板混凝土，使第一次浇注的混凝土与支架共同承受第二次混凝土重量。为了保证横梁的施工质量，消除支架的非弹性变形量，同时也是为了检验支架承载能力，应在支架拼装完成后对其进行预压处理，预压采取填砂或水箱的方法进行。横梁边施工边对预压荷载进行卸载。支架法施工下横梁上塔柱施工上塔柱施工与下塔柱标准段一样采用爬升模板系统施工，提升模板沿塔柱斜向设置。为了防止塔柱在向内水平分力的作用下内倾，施工中每隔一定高度需用水平撑连接两悬臂塔柱，承受塔柱自重产生的水平力，并通过水平撑对塔柱施加主动外顶力，用以消除支架折除后塔柱底部残余弯矩。爬模法塔柱施工上横梁施工上横梁采用与下横梁相同的施工方法，采用支架法分次现浇混凝土施工。5.2.4 主梁施工(1)钢梁加工制造及运输根据本工程钢梁特点，钢梁制作、梁段预拼、运输、现场安装四个阶段。钢梁采取专业化工厂内单元件制作，在专用的生产线上制作完成后，在长线总拼胎架上进行梁段的预拼装，预拼装合格后由驳船运输至桥址现场安装。钢梁分段长度根据吊索间距及现场安装起重能力而定，目前暂定长度为6.0m。根据全桥钢结构总重量16510t计算，每米平均重23.4t，因此采取纵桥向分段，以满足现场起重满足要求。（2）主梁安装方案根据设计文件，设置双孔单向通航孔，临时通航。主跨设三个临时墩，跨度布置为（70+2x90+70）m。根据设计文件分析，边跨、锚跨、及主跨主梁均采用悬拼法分段分块对称安装施工工艺。全桥临时墩布置间距为（60+72+58+70+90*2+70+58+72+65）m，吊装设备采用浮吊及桥面吊配合施工。临时墩布置图临时墩施工支架法钢箱梁拼装桥面吊机钢梁悬拼方案二、先缆后梁施工方案首先搭设边跨及锚跨拼装支架，临时地锚。悬臂法对称拼装边跨及锚跨箱梁，并与辅助墩刚性连接，同时在主塔柱位置安装临时限位装置。待边跨、锚跨及桥塔施工完成后临时封航，采用拖船牵引挂设两侧首根牵引索，并调整牵引索高度，不影响通航要求后，再利用牵引索逐束牵引挂设猫道索、安装临时猫道、架设主缆，安装吊杆。再从两桥塔对称向中间采用缆索吊安装中跨钢箱梁，直至全桥合拢。最后分次分级解除辅助墩刚性连接，割除临时限位装置及临时锚索，完成体系转换，调整全桥线形及吊杆索力，直至达到设计要求。最后进行主缆、吊杆防腐处理，拆除猫道，完成桥面铺装及交安、机电设备，完成全桥施工。缆索吊钢梁安装图3.2.5 缆索施工3.2.5.1索鞍吊装1）主索鞍安装索鞍下底板安装：用全站仪根据桥塔及上横梁顶面纵、横向中心线准确测定各预埋件的平面位置，用水准仪准确测定预埋件高程及顶面平整度，保证预埋件平面位置偏差满足要求。预埋件与桥塔钢筋焊接牢固，在浇注桥塔砼时注意保护预埋件的位置。主索鞍安装：主索鞍吊装选择在白天晴朗的时候连续工作，一次性完成。再次测出预埋底板的标高、四角的高差，确定塔顶上主索鞍安装位置后，根据设计和监控要求的预偏量，画出索鞍安放点。用驳船把主索鞍运至主塔下面，利用塔顶临时起重门架上的卷扬机分两次将索鞍起吊到超过塔顶高度，然后平行移位至塔顶调整，把索鞍安装至正确的位置上。 主缆安装门架 主索鞍顶推预埋图塔顶吊装系统布置图2）散索鞍安装散索鞍的安装取决于散索鞍与主索鞍相对位置的测量定位和精度控制，从而保证主缆安装的线型。3.2.5.2、猫道架设猫道采用分离式构造布置形式，一端锚于梁面上，另一端锚于塔顶，塔顶两侧设调节装置，便于施工垂度调整。猫道面的线形平行于主缆空载线形。3.2.5.3主缆架设主缆施工采用预制平行钢丝索股逐根架设的施工方法，分为索股制作及运输、索股牵引及布置、索股上提横移、索股整形入鞍、索股垂度调整、锚跨张力调整、索股固定等。1）索股制作主缆索股由专业厂家生产制造。2）主缆放索、牵引施工主缆放索区设置于锚跨，用汽车吊配合展索和放索。3） 主缆上提、横移及整形入鞍4） 当索股牵引到位后，利用塔顶门架卷扬机、手拉葫芦结合握索器进行索股的上提、横移。5）主缆紧缆施工构成主缆的全部索股的垂度调整结束后，各索股之间，索股内部都存在空隙，其表观直径比所要求的直径大的多。为了能够顺利地进行索夹安装及缠丝作业，需要把主缆截面紧固为圆形，尽可能缩小内部空隙，紧缆施工分为预紧缆和正式紧缆。6）索夹安装在主缆紧缆完毕后，应在适宜的时间段进行索夹安装，以避免扰动主缆空缆线形。7）猫道承重索调整 承重索调整应根根据空缆标高现场调整，以保证猫道线型与主缆空载线型基本一致。在主缆架设完毕后对猫道进行改吊，将猫道改吊于主缆上。8）吊索安装近塔处吊索采用塔吊安装，边跨吊索采用汽车吊安装，塔吊和汽车吊无法吊装位置采用挂在牵引承重索上的电动葫芦起吊安装。吊索的安装顺序与吊杆张拉顺序一致。9）体系转换通过分轮次张拉吊索，使得主梁自重荷载由临时墩转移到主缆上，最终主缆及主梁达到成桥线形。先从靠近主塔的吊杆开始张拉，在向两侧吊杆依次张拉，每对吊杆张拉次数及张拉力最大值满足设计要求。10）主缆缠丝、防护及猫道拆除主缆是悬索桥的主要承受杆件，被称为悬索桥的生命线，主缆防护是保护主缆长期安全使用的一项重要工作。在二期恒载作用于主梁后，进行主缆缠丝及防护，具体方法是先在主缆刮填腻子，再缠绕一层钢丝。然后进行涂装。最后拆除猫道，猫道拆除顺序：抗风索栏杆及栏杆网猫道面网猫道承重索扶手索猫道工作平台。4、工期计划安排主桥工期为30 个月，工期可按下述计划安排：5、施工机械设备计划序号设备名称设备型号单位设备数量来源1履带吊80t台6自有2履带吊120t台4自有3龙门吊70t台4自有4汽车吊50t台6自有5桥面吊机180t台6自有6塔吊QTZ80H台2自有7施工电梯SC200-200台2自有8浮吊800t艘2租赁9混凝土双卧轴强制式拌和机HZS120台2自有10数控钢筋弯曲机TFJG-32台2自有11数控弯箍机TG5-12台2自有12旋挖钻机TR220台5自有13混凝土输送泵BC80-120台4自有14混凝土运输车5251GJBZ台8自有15挖掘机RT200台5自有16装载机ZL50台5自有17发电机组350kw台3自有18洒水车东风153台3自有19钢筋调直机YGT6-12台8自有20钢筋切断机ZC/GQ40台8自有21振动打桩锤DZ120套4自有22振动打桩锤DZ180套4租赁23振动打桩锤EP240套2租赁24全液压动力头钻机KTY3000台8租赁25回旋钻机KQ2000台12自有26泥浆船艘6租赁27泥沙分离设备套6自有28爬模系统套4自有29水泵15KW台30自有30空气吸泥机套4自有31运输船艘8租赁32驳船800t艘4租赁33桁架起重机套4自有34交流电焊机BX3-500台20自有35CO2气体保护焊KRII-500台40自有36逆变直流手弧焊机ZX7-500台10自有37自动埋弧焊机MZD-1250台8自有38远红外高低温焊条烘箱YGCHI-X-150台2自有39内燃式鼓风型焊剂烘箱NZHG-4-200台2自有40磁座钻机MZD-1250台6自有41扭力扳手台8自有42喷漆泵6C、9C台6自有43千斤顶台20自有44液压泵站台3自有45分控制系统台3自有46集成控制系统台1自有47控制总线电缆6XV1830-0EH台2400自有48涂镀层测厚仪QuaNiX7500台1自有49漆膜弹性测试仪TQT-1台1自有50漆膜附着力测定仪Q65-07台1自有51漆膜冲击试验器53-3台1自有52黏度计QDN-4台1自有53漆膜划格器QFH台1自有54超声波探伤仪HS610e台2自有55角焊缝磁粉探伤仪DCT-C台3自有56磁力探伤仪DA-400S台1自有57X射线拍片仪XXQ-2505台1自有58X射线拍片仪XXQ-3005台1自有59光谱分析仪75V台1自有60万能材料试验机We30台1自有61拉力测试机WDS-200台3自有62万能摄影显微镜MeF台4自有63电子经纬仪DJD2-G台2自有64全站仪TCR802台4自有65水平仪DNA03台4自有66超声波测厚仪UTM-10H台5自有涂层测厚仪ELCOMER456台3自有67温（湿）度测试仪JCMD-210/JES1360台2自有68干膜测厚仪GFDO35/BF台1自有69表面粗糙度测量仪ELCOMER台1自有70热电偶测温仪套4自有71裂缝测量装置套1自有专业文档供参考，如有帮助请下载。