施工方案(PC斜拉桥).docx
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1、澳门澳凼三桥施工组织设计文字说明第四章、主要工程项目的施工方案、施工方法(PC 斜拉桥桥方案)1 总体施工思路1.1 施工平面布置施工驻地布置在桥位附近的珠海市横琴岸上。在驻地岸边设置高架栈桥码头、下水码头和趸船码头,分别满足材料、设备、人员向各施工点通行的需要。为满足船只航行要求,需在施工水域航行线路上,对水深不满足要求的海床进行吹砂清淤。此工作由吹砂及运砂船完成,清除的泥砂运往指定的地方。1.2 总体施工方式水中基础采用高桩平台完成钻孔灌注桩施工,采用无底钢套箱完成承台施工。岸上基础采用土体开挖,打入桩及现浇承台方式完成。墩身采用支架和翻模方式现浇完成。索塔下塔柱采用支架和翻模分节现浇方式
2、完成,上塔柱采用爬模方式分节现浇完成。索塔横梁采用钢管贝雷梁支承的方式现浇完成。紧急车道出入口箱梁采用开挖土体后现场立模浇筑的方式完成。匝道桥、引桥箱梁采用移动支架逐跨现浇的方式完成。主桥P5、P12 墩及P6、P11 墩两侧箱梁采用后支点挂篮对称悬浇的方式完成;主桥 P8、P9 墩两侧箱梁采用牵索式挂篮对称悬浇的方式完成。全桥现浇混凝土主要采用 2 套水上拌和站供应。拌和站生产能力为50m3/h,水平输送距离可达500m,垂直输送距离可达250m。混凝土拌和水采用淡水,淡水以运水船供应。本桥施工的吊装主要采用三种方式,一种为立于索塔位的塔吊,可满足索塔基础、索塔施工及上部构造施工材料和设备上
3、桥需要;一种为浮吊,可满足水中各墩基础、墩身施工及上部构造施工材料和设备上桥需要;一种为主塔悬臂施工时布置在梁面上的汽车吊,可满足主梁施工的各种吊装需要。1.3 工期本桥施工配备专用吹砂清淤及运砂船,用于对覆盖层的清淤施工。索塔基础、塔身及索塔两侧梁体的悬浇、合拢及此后的桥面系施工为本桥施工的关键线路。根据施工顺序,施工方法、工序和环境特点, 并考虑各种不利因素,确定本桥施工工期为 28 个月。2.1基础2 、 主桥部分P4P13 墩或塔之间的桥梁结构为本桥的主桥部分。海水中基础混凝土施工要采用以下方式:(1)在理论配比设计时,考虑混凝土抗渗性能,一般采用双掺法: 掺外加剂,掺外掺料。(2)在
4、配比试配过程中,要对混凝土抗渗标号进行检验,至达到设计标号为止。(3) 混凝土浇注取样,同时要检测抗渗性能。(4) 混凝土拌和用水必须符合建筑用水要求,一般不宜用海水, 采用淡水,饮用水为佳。2.1.1基桩(5) 受潮汐影响的钢模注意防锈处理,并注意钢模的密封性,以防海水对新拌混凝土浸蚀。首先打设钢管桩,搭设钢管桩贝雷梁平台(图1)。此后振打,埋设钢护筒。钢护筒以14 钢板制成,为圆筒构造,其内径比桩径大 30-40cm。钢护筒埋入覆盖层 6m 以上。钢护筒以振动锤振打入土层。为保证入土深度,采用筒内清淤的方式减少护筒下沉阻力。钢护筒采用边接高边下放的方式完成接高和下放。钢护筒节段在岸上钢结构
5、制作场制作。钢护筒下放入床的精度采用上口在平台上限位,下口依靠自重自垂的方式控制。钢护筒的接高在已下放钢护筒自垂状态下进行,通过多台测量仪器控制接高精度。基桩采用泥浆护壁,旋转钻机反循环法成孔,采用浇筑水下混凝土方式成桩(图 01)。钻孔采用先进钻孔,配置导向钻杆,采取合理的钻头配重方式解决钻孔垂度、钻孔进尺速度、钻具可靠性等问题。开钻前,保证钻机精确定位及调平并使之牢固固定,为实现成孔的高精度目标创造前提条件。2.1.2承台钻孔泥浆采取先在岸上以淡水按配合比造好浆后,通过泥浆泵从运浆船上专用管道送到护筒口,再通过护筒内的钻杆或导管流入孔底。泥浆自下而上将护筒内的海水置换。成孔后边浇注混凝土,
6、边用泥浆泵将护筒内的泥浆抽入未开钻护筒内的导管内,使之下至孔底。考虑混凝土浮浆对泥浆的影响,混凝土面以上 1.5m 的泥浆应废弃不用。另外,淡水泥浆要考虑一部分海水浸蚀,在指标性能达不到预期效果时应掺入适量处理剂,使之满足钻孔要求。采用单壁无底钢套箱既作为模板,又作为承受水头差的围水结构(图 02)。套箱壁板外侧设置加劲肋,套箱在岸上钢结构加工场分节分块制作,在墩或塔位处逐步拼接并逐步吊装下放(图 03)。在钢套箱下放着床前,以吹砂清淤船将海床面清至钢套箱刃脚标高处。钢套箱刃脚标高比承台底面标高低 1.5m 高度。钢套箱顶面标高必须高于最高海浪标高。钢套箱下沉到位后,在箱内浇筑 1.2-1.5
7、m 厚的封底混凝土。在封底施工中,必须做好混凝土配合比试验,选择适当配比,保证混凝土和易性、不泌水性、可泵性、扩散性等性能好,水化热低;配置足够数量的拌和站,充分保证混凝土供应量。在钢套箱内壁设置阻水板,防止抽水后封底混凝土的渗水情况;合理布设足够数量的导管,保证浇筑过程混凝土均匀上升。承台在套箱内抽水后进行混凝土浇筑施工。在抽水过程中,随着水位下降,在箱内逐步每隔一定高度设置内撑。随着承台混凝土的浇筑, 内撑可逐步拆除。承台混凝土浇筑施工属于大体积混凝土施工,需采取温控措施:(1) 模拟实际情况进行温控计算,确定浇筑方法,制定温控标准, 提出温控措施;(2) 进行水化热试验,确定发热参数,选
8、定混凝土配比。选用水化热低的 425 号矿渣硅酸盐水泥,掺用 25%级粉煤灰代替部分水泥以降低水化热。掺高效缓凝外加剂以削弱温升峰值。(3) 分层浇筑。混凝土内表温差、表面与环境温差、层间温差均按 25控制。(4) 布置纵横交错的多层分布的水平流通散热管;(5) 在承台水平轴线附近同一竖直断面各层中埋设温度传感器, 布设温度测点进行温度监测,以便及时掌握信息,调整和改进温控措施。(6) 制定详细表格,由专人负责做温度监测详细记录。温度峰值(约 2.5-3d 后)出现前每 2h 观测一次,峰值出现每 4-6h 观测一次。(7) 控制散热管进水温度,使水温和混凝土温度之差小于25。(8) 散热管通
9、水时间视温差控制情况调整,时间尽量长一点。2.2、墩塔(9) 每层混凝土浇筑完毕终凝后立即在上表面作蓄水养护,蓄水深度不大于 30cm,养护水采用淡水。2.2.1 墩身墩身施工采用翻模法施工(图 04),在钢套箱内承台上,沿墩身周围搭设脚手架以作为施工平台。模板的翻爬通过浮吊吊装进行。模板均设H 型对拉螺杆。拆模后的H 型螺母孔以特制的混凝土块填充,可保证墩身的外观美观。10m 以下墩身一次浇筑完毕。10m 以上墩身分节浇筑,除底、顶部外,每次浇筑一节,每节高度为 6m。墩身模板由三节组成,每节 3m。底节嵌在已浇墩身上 1.5m 高,顶节每次预留 1.5m 高不浇混凝土。每次浇筑的接缝闭合在
10、模身内,使得墩身外观美观。2.2.2 索塔索塔浇筑从下塔柱开始。塔柱除一些局部位置外,按一次浇筑 4.5m 考虑(图 18),节段间的接缝为水平缝。2.2.2.1 设施布置承台施工完成后,在索塔通航方向的侧面安装一台 240tm 的塔吊, 以用作索塔施工的主要吊装工具(图 19)。浇筑下塔柱时设置脚手架体,浇筑上塔柱过程也在横梁上设置钢管架体,则浇筑混凝土的输送管依靠这些架体固定。塔吊、架体和其它一些设施等不管中间是否依靠了什么物体,最终还是不可避免依赖索塔才能稳固。为了保证索塔的外观质量,所有需要与索塔连接的部位均采用先以钢板与索塔螺栓连接(图 07)后再施焊的方式。钢板均镀锌防锈,以后全部
11、解除。螺栓孔均利用索塔浇筑过程固定模板的 H 螺母,H 螺母孔可用索塔浇筑混凝土预制块填充。螺孔经处理后完全不影响索塔的外观。2.2.2.2 下塔柱下塔柱采用翻模法施工。根据施工需要在承台上索塔周围搭设脚手架平台(图 19)。模板采用钢制模板,模板之间设置 H 型对拉螺杆使模板固定和抵抗混凝土侧向压力。由于下塔柱为实心构造,在混凝土浇筑前,在塔内布置多层水平散热管。在混凝土浇筑过程中,不断在散热管内注入冷水,通过冷水的流通将混凝土水化热量带出塔外,控制混凝土内外温差在允许范围内,以消除混凝土水化热危害。2.2.2.3 、横梁横梁即为图 18 所示的第 7 节段。横梁的梁跨部分采用钢管、型钢梁支
12、承的方式浇筑(图 19)。横梁的实体部分在浇筑过程中与下塔柱一样采取温控措施。2.2.2.4、上塔柱根据索塔施工中将遇到的倾斜状态、高空作业、高精度的保证等问题,在上塔柱施工中每个节段均设置劲性骨架。劲性骨架在塔柱施工中主要起稳固塔柱钢筋、斜拉索套筒等结构件和塔柱模板等施工构件的作用,以及在施工中作为施工导向、施工操作平台、施工中的一些施工着力体使用。劲性骨架为角钢拼成的杆件结构,其主体在岸上制作,在塔上拼成整体。每次安装的高度与相应的混凝土浇筑高度相同。在上塔柱施工中,预应力管道和斜拉索套筒可安装在骨架上吊装上塔,如果需要, 可再在塔上精确定位。2.3上部构造上塔柱采用爬模法施工(图 20)
13、。在横梁上,为了固定输送管道、方便通行,设置了钢管脚手架,爬模由爬架和模板两部分组成。爬架每次均固定在H 螺母孔上,并依靠劲性骨架起安全保险作用。爬架依靠劲性骨架以手拉葫芦提升,模板依靠爬架和劲性骨架以及模板间H 型对拉杆而固定。2.3.1 梁体上部构造施工按下述步骤进行:主桥P5、P12 墩及P6、P11 墩两侧箱梁采用后支点挂篮对称悬浇的方式完成;主桥 P8、P9 塔两侧箱梁采用牵索式挂篮对称悬浇的方式完成。斜拉索采用单根钢绞线逐根安装方式安装。具体施工步骤为:(1)P4、P13,P5、P12,P6、P11,P7、P10,P8、P9 墩及 P6、P11墩或塔搭设支架,完成 0#块梁段的现浇
14、,0#块与墩或塔相应部位临时固结(图 21 );(2) P4、P13、P7、P10 已浇梁段等待合拢;P5、P12 墩上挂篮,采用后支点挂篮逐段对称悬浇墩两侧梁;P8、P9 塔上挂篮,采用牵索式挂篮逐段对称悬浇两侧主梁(图 22);(3) P4 和P5 间,P12 和P13 间 60m 跨首先合拢,其他挂篮继续悬浇(图 23);(4) 80m 跨合拢,其他挂篮继续悬浇(图 24 );(5) P6、P7 间和 P10、P11 间 60m 跨合拢,其他挂篮继续悬浇(图25);(6) 边跨牵索式挂篮被改造后用于合拢段的混凝土浇筑;主塔边跨合拢,中跨挂篮继续悬浇(图 26);(7) 中跨合拢,挂篮拆除
15、,墩、塔与梁的临时固结解除,支架拆除(图 27)。2.3.2 斜拉索本桥采用钢绞线斜拉索系统。索塔斜拉索的张拉安装必须平衡对称进行(图 15、16)。2.3.2.1 拉索构造拉索系统是由涂有油脂外层挤压成型紧密的聚乙烯 PE 保护层的无粘结钢绞线束及外护套管组成。固定端锚具锚固在钢箱梁上,张拉端锚具锚固在索塔上。张拉端锚头刻有螺纹,通过螺姆调节安装在塔内锚垫板上。2.3.2.2 拉索安装步骤(1) 贮存和装配场地的准备进入上部构造施工后,利用岸边原砂石料场地,设置斜拉索贮存和装配场地。装配场地用于预制锚具及拉索套管。(2) 在装配场地塔设临时工作平台及临时设备准备。(3) 锚具准备a. 在锚头
16、装配PE 衬套;b. 提前确定和截取每个锚具的延伸管;c. 严格地排列延伸管束;如需要使用钢或加强 PE 套管穿入延伸管使其竖直,根据锚头的尺寸选取合适的过渡管套上延伸管束;e.准备水泥灰浆填入锚具至相应的深度。(4) 拉索外套管准备计算全部拉索所需要的拉索外套管的长度,然后找一个合适的装配场地,以方便焊好的外套管的运输。(5) 主梁和主塔的工作平台及通路在安装锚具及拉索前,确定的通路及工作平台在相应的工作位置安装好,使用前进行检测。(6) 安置临时设备当平台就位后,挂索所需的所有临时设备应安置在主梁及主塔上。同时永久设施从组装场地运至主塔相应位置开始安装工作。(7) 安装主梁和主塔锚具逐个安
17、装固定端和张拉端锚具。确认第一根钢绞线孔在锚固端和张拉端对准,锚头与索号相匹配。(8) 与第一根钢绞线同时装配拉索外套管与第一根钢绞线同时装配拉索外套管的方法具有其它安装拉索的 方法所没有的优点,即使预装的套管的安装重量轻,及提升设备轻巧。包括联结塔顶卷扬机的钢丝绳与在主梁上的第一根钢绞线连接,塔顶卷扬机拉起第一根钢绞线和外套递到塔顶的锚具位置,其后将第一根钢绞线牢固地安装到两端的锚具上,然后逐根安装钢绞线直至本索钢绞线安装完成。在安装钢绞线的时候适当加点张力以防滑丝。以上过程一个接一个地进行到主梁这一阶段的四根拉索成对安装完。(9) 张拉拉索的张拉可一步或二步实现。在张拉处理前,要先确定所有
18、索的张拉顺序和索力。在张拉处理过程中,张拉力、桥梁和主塔的挠曲度应不断监测使其不超过允许范围。(10) 最后安装2.4施工控制2. 4.1、施工控制的目的和任务在张拉完成后,进行拉索最后安装,最后用钢管和膨胀套管将拉索套管联结到位,最后检查一下拉索看张拉力是否符合要求,装上锚具保护盖帽。澳门澳凼三桥的施工控制以主跨斜拉桥为主要对象,引桥及匝道箱梁可参照执行。斜拉桥是一种超静定次数很高的结构体系,在斜拉桥的实施过程中由于各种结构参数不可避免会与设计值存在差异,加之施工荷载等因素的不确定性,导致施工产生结构内力及变位结果必然于设计预期存在偏差。斜拉桥的施工控制目的就是确保斜拉桥施工中的快捷、安全并
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