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矮寨特大悬索桥关键技术与创新湖南路桥建设集团公司主讲人：张念来(2015年3月31日)目录一．工程特点二．施工技术三．全桥总结一、工程特点1.气势雄伟2.地理复杂3.气象多变4.极具挑战1、气势雄伟气势磅礴的矮寨大桥矮寨大桥主跨1176m，雄跨德夯大峡谷。茶洞岸索塔索塔采用不等高设计，茶洞岸索塔高62m，减少了8万方的山体开挖。吉首岸索塔吉首岸索塔高130m，距离前方悬崖150m。重力式锚锭重力锚砼方量达7万m³，利用前方山体来承受巨大的水平推力。隧道式锚锭隧道锚巧妙的利用地形，将混凝土方量降低至1.5万m³。岩锚吊索采用岩锚吊索，控制空缆段线形，避免主缆应力集中。钢桁梁加劲梁钢桁梁全长1000.5m，桁高7.5m，宽27m，分为69个节段。2、地理复杂桥位处山峦起伏，悬崖陡立，峡谷纵横捭阖，山道崎岖。矮寨大桥矗立于山峰之巅索塔下方溶洞、裂隙、溶沟等不良地质十分发育。两岸悬崖地质复杂3、气象多变云遮雾绕冰天雪地急风骤雨4、极具挑战大桥下方是国道和矮寨镇大桥施工全过程，始终与209国道的安全息息相关。矮寨盘山公路被称为中国公路奇观的盘山公路，交通拥堵，严重制约大桥施工物资的运输。吉首岸便道这条长达13公里的施工便道，承载着近25万吨材料设备的运输工作。最重的单件——散索鞍84吨，也由此运抵。在垂直岩壁上施工茶洞岸的桥台和隧道口设置在近乎垂直的岩壁上，向下开挖高度达60多米，而下方就是日夜通行的矮寨盘山公路。三百多米高空的架设钢梁桥面距峡谷底部高达355m，哪怕掉下一颗螺栓，都会具有一颗子弹的威力，落地时，时速高达300公里/小时。二、施工技术1.基础：地基处理、危岩处理、爆破安全2.索塔：液压爬模、横梁支架3.锚锭：大体积温控、预应力管道定位；4.索鞍：索鞍运输、重力锚散索鞍横移；5.先导索：采用飞艇架设；6.猫道：分离式、托架法；7.主缆：控制下滑、反拉入锚、索股线形控制、紧缆；8.索夹：大型中央扣、紧固螺栓9.吊索：一般吊索、岩锚吊索、碳纤维；10.钢桁梁：轨索滑移法；11.桥面系：桥面板安装、配合钢桁梁刚接；12.主缆防护：采用硅烷改性密封膏。1、基坑开挖开挖前开挖后吉首岸索塔基础开挖方量达35万m³。清表岩体开挖塔基坑开挖成形索塔基坑开挖成形基坑溶洞处理溶洞上口清理回填片石完成清理回填混凝土钻孔岩芯压浆设备灌浆2、索塔施工塔柱浇筑索塔采用液压爬模法施工，每次浇筑混凝土4.5米。横梁施工索塔横梁采用落地钢管桩支架施工。索塔全景索塔采用门式框架结构，混凝土标号为C55。索塔全景索塔采用门式框架结构，混凝土标号为C55。3、锚锭施工重力锚后方地形重力锚后方三面临崖，基坑开挖十分困难。重力锚基坑齿坎重力锚分层浇筑支墩基础浇筑散索鞍支墩重力锚三角区隧道锚后方地形隧道锚分层浇筑图隧道锚洞外基坑隧洞开挖预应力锚垫板安装4、索鞍吊装散索鞍运输散索鞍吊装散索鞍吊装散索鞍安装到位主索鞍格栅吊装主索鞍吊装5、先导索架设先导索架设飞艇架设先导索迪尼玛绳先导索飞艇放飞遥控飞艇2010年3月28日采用飞艇进行先导索架设6、猫道架设猫道牵引系统架设托架法架设猫道承重索猫道面网结构猫道面网铺设面网及横通道架设完成2010年7月20完成猫道架设形成牵引系统7、主缆架设主缆由169股、每股127根直径为5.25mm钢丝组成。采用平行索股法架设主缆重力锚后方没有场地重力锚后方是陡峭的山谷，完全没有施工场地。主缆索股存放场吊装索股盘索股运输平车横向天车索股架设起始位置索股由茶洞岸向跨中下坡索股在猫道上的牵引索股在吉首岸边跨索股经过吉首岸锚跨索股前端锚头牵引至重力锚三角区存留在钢盘中的索股尾端用塔吊辅助将钢盘中的索股放出用塔吊辅助将钢盘中的索股放出将索股锚头向隧道锚前锚面牵引重力锚前锚面索股张拉调整索股锚跨张力采用绝对高程法控制基准索股线形采用层距法控制一般索股线形索股在日照下扭转解除散索鞍约束索股架设完成2010年10月20日完成主缆架设，历时3个月，最快一天完成6根索股牵引、定位。未紧缆前的主缆主缆索股架设完成后，缆形控制良好，呈正六边形。2010年11月24日完成紧缆工作紧缆后的主缆紧缆后，索夹位置的主缆直径为844mm，孔隙率17%，完全满足设计要求。8、索夹安装索夹穿入索夹螺栓导入索夹螺栓轴力2010年12月27日完成索夹安装9、吊索安装吊索吊索在猫道上的运输吊索下放吊索就位2011年1月31日完成吊索安装岩锚吊索分布图C00、C01岩锚吊索J00岩锚吊索岩锚吊索分布图C00、C01岩锚吊索其中C00吊索下端的岩锚索，采用碳纤维作为预应力筋材，最大的一束预应力张拉吨位达到250吨。10、钢桁梁架设A、方案研究一、缆载吊机方案代表工程：中国西堠门桥二、桥面吊机方案代表工程：日本明石海峡桥三、缆索吊方案代表工程：中国四渡河大桥四、荡移顶推法代表工程：法国察瓦诺大桥五、轨索滑移法除了以上四种方法外，在历次的研讨会上，专家们还提出了“轨索滑移法”、“顶推滑移”、“以主缆为承重索的缆索吊”、“跨缆吊机负载行走”、“跨缆吊机悬拼”等创新方案，最终选定了“轨索滑移法”方案，成功的解决了矮寨大桥钢桁梁架设的难题。轨索移梁架设方案总体思路轨索移梁系统构成运梁小车钢桁梁标准节段吊鞍轨索永久吊索吊鞍、吊索、轨索运梁小车全铰链结构轨索钢丝绳安全系数提高至3.4倍原设计为56-ZZZ-1470型密封绳。优化后为60-ZZZ-1570型密封绳。单根轨索预张拉吨位为105t2009年12月整体模型试验2009年12月足尺模型试验获得成功B、实施情况1）吊鞍安装吊索叉耳与吊鞍连接全部吊鞍安装完成2）轨索架设吊鞍托辊轨索纵向定位绳定位绳卡采用托架法架设轨索吊鞍纵向定位轨索牵引3）轨索锚固轨索茶洞端锚固于隧道洞口轨索在吉首岸的锚固通过滑车组连接轨索通过配重块调节轨索张力2根预应力锚索对应一根轨索采用CPS预应力锚索锚固4）运梁小车安装运梁小车组装临时悬挂5）节段拼装标准节段一般构造抗风稳定板主横桁架上横梁上弦杆下弦杆上平联下平联主桁斜杆节段拼装流程节段拼装流程茶洞岸拼梁场吉首岸拼装场6）节段入轨节段入轨方案示意图下放临时吊点滑车组放松吊点，使钢桁梁悬挂于小车下方7）牵引就位吉首岸B35B36B33’茶洞岸由跨中向两岸对称架设钢桁梁架设总体拼装顺序钢桁梁架设试运行B36梁段待牵引状态向跨中牵引B36梁段到达设计位置用缆载吊机提升钢桁梁钢桁梁由跨中向两岸延伸矮寨大桥钢桁梁于2011年8月20日全桥合龙。11、桥面系安装桥面系为迭合梁：球形钢支座焊于桁梁的横梁上，纵梁与支座用高强螺栓连接。全桥1936片钢纵梁，1660片预制砼板，历时30天安装完毕。球形钢支座混凝土桥面板钢纵梁钢纵梁安装桥面板安装桥面板安装在桥面板架设过程中，顺利的完成了钢桁梁由铰接到刚接的转换。12、主缆防护缠丝前防护主缆缠丝前采用硅烷改性密封膏刮涂，填充钢丝缝隙。主缆缠丝主缆涂装全桥动静载试验2011年12月26日启动全桥动静载试验测试结果显示：矮寨大桥结构受力性能完全满足设计要求。质量安全情况经综合检查评定，矮寨大桥总体质量达到优良。开工建设4年多来，未发生一起重大安全事故。三、全桥总结一）科技创新之桥1.四个第一：最大跨度、轨索架梁、塔梁分离、岩锚吊索2.科技创新：新技术、新结构、新材料跨峡谷悬索桥世界第一矮寨大桥主跨1176m，桥面到峡谷底部高355m，目前为世界上跨峡谷的悬索桥中世界第一。新技术：采用轨索移梁法架设大桥钢桁梁采用轨索滑移法为世界首创新结构：塔梁分离、无梁区设置岩锚吊索采用“塔梁分离结构”为世界首创新材料：岩锚采用碳纤维作为预应力筋材首次采用碳纤维锚索二）自然和谐之桥1.自然和谐：节能环保、人性化设计2.两型社会：环境友好型，资源节约型自然和谐：节能环保、人性化设计绿色的观光通道三）民族团结之桥1.民族团结：苗汉同心，共建奇观民族团结：苗汉同心，共建奇观四）历史传承之桥1.历史传承：湘川公路、吉茶高速矮寨盘山公路纪念雕塑－开路先锋历史传承：湘川公路——吉茶高速历史在这里交汇融合，继往开来。创造梦想与奇迹，天堑变通途。湖南路桥祝大家身体健康,万事如意！