自锚式悬索桥-施工方案

目录1、工程概况..............................................1工程概述..............................................1主要技术标准..........................................0、主桥结构............................................22、重难点分析............................................23、主梁施工工艺流程......................................3先梁后拱施工工艺......................................3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................................7、总体施工方案........................................7下部结构...........................................7上部结构...........................................7猫道、承重索、主缆架设.............................8各分部施工方案........................................8栈桥施工方案.......................................8桥塔基础施工方案...................................9桥塔..............................................11主梁施工.........................................12缆索施工.........................................155、施工机械设备计划.....................................201、工程概况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，设置桥跨为60+130+320+130+65=705m，见下图。桥跨布置图（m）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-Ⅰ级；(4)主桥标准段桥宽：风嘴+人行道+2m吊杆锚固区+硬路肩+行车道+路缘带+1m中央隔离带+路缘带+行车道+硬路肩+2m吊杆锚固区+人行道+风嘴，全宽；(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Ⅳ级航道，通航500吨级船舶，航道尺寸为×50m×330m（水深×底宽×弯曲半径）。近期规划为Ⅲ级航道，通航1000吨级船舶，航道尺寸为×60m×480m（水深×底宽×弯曲半径）。远期规划为Ⅰ级航道，海轮5000吨级，垂直航迹线方向通航孔尺寸为（270×34）m，本桥桥址处通航孔净宽须不小于294m，净高不小于34m；⑺最高通航水位：；⑻地震基本烈度：Ⅶ度；、主桥结构桥塔基础采用直径钻孔桩，每个桥墩布置25根；承台尺寸为××6m。锚固墩采用直径钻孔桩，每个桥墩布置19根；承台尺寸为××5m。边跨墩采用直径钻孔桩，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××3m，中间连接系为×3m×3m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。主梁：主梁为全断面箱式结构，梁宽，全长705m，总重量为16510t。据此分析每米重约。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。吊杆：采用预制平行钢丝束吊杆。吊杆纵向标准间距为，靠近主塔的边索距主塔中心线距离。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、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。、本桥主桥塔基础采用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。、本桥桥塔高达，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。、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。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。、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。⑴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。①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。②临时墩及悬臂拼装施工过程中对航道通行影响较大。③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。⑵采用先缆后梁施工工艺：①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。②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。③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。④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。⑤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、主梁施工工艺流程先梁后拱施工工艺施工步骤示意如下：①施工各临时墩，锚跨、边跨箱梁对称分段悬臂拼装。②主跨钢箱梁悬臂拼装③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。④由塔处依次向跨中安装并张拉吊索；同时分步顶推鞍座。⑤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。先缆后梁施工工艺流程施工步骤示意如下：①搭设边跨、锚跨拼装支架及临时地锚②边跨、锚跨主梁拼装③施工临时猫道，安装主缆、安装索夹及吊杆。④利用桥面吊机从桥塔对称安装主跨钢箱梁⑤主梁合拢⑥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、总体施工方案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。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。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。各分部施工方案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。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