杭州湾跨海大桥1430t50m超大型箱梁预制施工技术总结

1杭州湾跨海大桥1430t50m超大型箱梁预制施工技术总结（中铁二局杭州湾跨海大桥X合同项目经理部）一、概述杭州湾大桥北起杭州湾北岸海盐县何家头村，经乍浦港西约6km的郑家埭，跨杭州湾北航道、南副航道和宽阔的海面及南岸滩涂地后，上跨宁波市慈溪的十塘海堤，经九塘、八塘海堤，止于水路湾。工程起止里程为K49+000～K85+000，全长36Km，其中大桥长度35.673Km。地理位置图1所示：图1杭州湾跨海大桥地理位置图杭州湾跨海大桥土建工程施工第X合同段工程主要为南引桥滩涂区K71+335～K81+435段50m简支箱梁整孔预制、架设和连续梁体系转换施工。设计范围K71+335～K81+435，总长10.1km。其平面线型有R＝∞、R＝10000m、R＝6000m曲线三种。基本桥跨为8×50m连续箱梁20联、7×50m连续箱梁6联，共26联。预制的50m箱梁共计202孔（404片），单片重量1430t。主梁采用单箱室截面，单幅桥主梁宽15.8m，底宽6.625m，K81+435上海架梁终点架梁起点经理部K71+335杭州湾大桥地理位置图杭杭州州湾湾大大桥桥地地理理位位置置图图2主梁梁高3.2m，主梁两侧各悬臂3.9m，悬臂端部厚度20cm，悬臂根部厚度50cm。顶板在箱室内净跨6.8m，板厚度26cm，横桥向单向放坡2.0%。箱梁底板较宽，底板厚度为25cm。在支座两侧附近局部加厚至0.6和0.5米。腹板作成斜腹板，斜度为1：4.04。曲线段预制梁构造尺寸基本与直线段预制梁相同，仅仅顶板悬臂长度不同而已；通过调整悬臂板的长度来拟合桥梁曲线，悬臂板的长度变化范围为3.85m~3.95m。预制箱梁有B1～B10和Z1～Z7共计17种梁型。二、总体施工方案X标箱梁预制施工的总体方案:在杭州湾跨海大桥南岸修建预制场，集中预制箱梁，配备2台意大利产ML50t轮胎式搬运机（可90角转向）进行钢筋吊装和模板安拆作业，箱梁按照由南向北的梁型顺序在制梁台座上依次进行预制、在存梁台座上存放，箱梁陆地上的水平运输通过2台意大利产ML800t轮胎式搬运机（可90角转向）完成（制梁台位至存梁台位、存梁台位至提梁站），垂直运输通过布置在墩号G04～G06墩区域的2台HM800t/56m提梁机完成，桥上运输通过TE1600t轮胎式运梁机完成。箱梁架设采用LGB1600t步履式架桥机由南向北逐跨进行。每两联箱梁架设完成后，进行墩顶湿接头浇注、墩顶预应力束张拉、孔道压浆和封锚，然后拆除临时支座，完成体系转换形成连续梁。1430t/50m箱梁的预制、梁上运梁及架设，在国内尚属首次，其预制工艺新、技术含量高，施工控制要求严，制造难度大，工序复杂且施工专用机械设备配套要求高；由于箱梁重量重且预制场位于软土层较厚区域，对制梁台座、存梁台座、提梁站基础以及搬运机走行道路均有较高的承载力要求，因此必须进行深层地基加固处理，故预制场内的大型临时设施工程量大。三、制梁场规划及大型临时设施50m箱梁预制场选择在十塘对应大桥里程K81+815.0～K82+467.0线路的右侧。根据箱梁预制、运输、架设数量和工期要求，针对预制场面积大、场内施工设备多、专业化程度高等特点，预制场进行了整体规划，确保整个箱梁预制生产能够“有序、快速、高效”进行。整个预制场占地300亩，分为生活办公区和施工生产区。生活办公区规划遵循“信息流畅，以人为本”思想，各种办公、通讯网络系统、生活娱乐设施完善，充分体现对人需求的关怀，使员工上班能够专注工作，信息流通顺畅、及时，下班能够放松心情休息。3施工生产区规划遵循“施工便捷、组织有序”原则。主要生产设施有6个制梁台座，配备6套底模、6套侧模、3套中梁内模及端模以及1套边梁内模及端模；30个存梁台座；2个底腹板钢筋预扎台位；2个面层钢筋预扎台位；2个内模拼装台位；1座240m³/h的混凝土搅拌站及砂石料场；800吨搬运机运梁通道；钢筋加工房；专门的模型加工及修整区；预应力钢绞线加工、制作区等(详见图2)图2预制场总平面布置图制梁场主要设备有两台ML50t轮胎式搬运机、两台ML800t轮胎式搬运机、两台HM800t提梁机、两台10t龙门吊、25t和16t汽车吊各一台、四台HZN60搅拌站，四台80m3/h输送泵，四台布料杆，两台蒸养锅炉，钢筋加工设备多台。四、箱梁预制主要分项工程施工情况介绍1、模板工程50m箱梁预制施工的模板系统包括内模系统和外模系统两个部分，其中，外模系统包括底模、外侧模和端模三个部分,内模系统包括内模、液压系统和车架三个部分，内外模均采用钢制。侧模下部安装工频附着式振动器；底模两端安装工频附着式振动器；内模按梅花型布置安装高频附着式振动器。底模、侧模、内模均有专业模型生产厂家派驻现场生产。底模分节制造，在制梁台座上逐一安装调整，整体焊接。侧模分节段制作、安装，整体焊接成型。内模先在整修制梁区存梁区钢筋加工区砼工厂模板整修区经理部驻地4区进行修整预拼，精确调整，满足断面尺寸要求，模板面满足平整度及光洁度要求，刷涂脱模剂完毕后，再进行整体吊装就位。内模拆除在梁体混凝土强度达到设计值的75%和满足温差要求后进行，内模拆除由外到内，分节段逐一拆除。端模安装保证端模中线和底模中线重合、保证梁体高度和设计垂直度以及端模管道孔眼与波纹管的位置正确。端模下缘与底模用铁楔子锁紧，与侧模则用螺栓连接。图3内模吊装情况图4内模吊装就位情况5图5混凝土浇筑内模工况图6内模拆除工况6图7内模整体吊装图图8外模总组装图2、混凝土工程50m整孔箱梁采用C50海工耐久混凝土，单片箱梁混凝土数量约550m3。根据施工生产工厂化的要求，混凝土生产按照大型拌和站（图9）集中生产方案进行。尽管单片箱梁混凝土数量仅550m3，但由于海工混凝土拌制时间长(120～150秒)，拌合站实际生7产能力仅为理论生产能力的1/3，我们配置了4台60m3/h和1台90m3/h生产能力的拌和站，理论生产能力330m3/h，再考虑一台设备作为备用，实际生产能力为90m3/h。因此，单片箱梁混凝土纯灌筑时间约6小时，再加上开始和结束阶段的非正常时间(各增加1小时)，单片箱梁混凝土实际灌筑时间约8小时。图9混凝土拌合站混凝土的运输包括从拌和站至制梁台座的水平运输和从地面至模内的垂直运输。水平运输采用混凝土罐车运输，垂直运输采用混凝土泵送加布料机的方式运输。考虑到混凝土的运输方式和与拌和站的匹配，我们配置了4台HBT80泵进行混凝土泵送，同时，配置了4台移动式布料机进行布料。现场混凝土灌注按照“底板与腹板倒角处→腹板→底板→顶板，从两端向中间”的原则（见图10），采用4台布料机从箱梁的两端向中间对称布料、连续灌筑，以水平灌注厚度不大于300mm分层、斜向工艺斜度以1:4～1:5为宜的施工工艺进行，下料先从两侧腹板对称下料，将混凝土由底部挤向底板中心，完成部分底板混凝土灌注，不足部分从内模顶部灌注孔下料补足，以插入式捣固棒捣固为主，辅以底、侧模工频振捣固和内模高频振捣固，最后灌注面板混凝土，对面板混凝土收浆抹面时，用提浆整平机对混凝土表面提浆整平及控制箱梁标高和横向坡度（见图11和图12）。8图10浇筑顺序图图11混凝土灌注底板、腹板倒角腹板底板顶板9图12桥面混凝土灌注及收浆抹面混凝土养护采用保温保湿养护方案，它包括静养、升温、恒温、降温等过程。在混凝土灌筑完毕以后，采用养护罩封闭梁体（见图13），箱梁顶面采用海绵覆盖，混凝土静养至初凝(时间约8小时)，然后将箱梁顶板海绵浇水湿透，箱内蓄水保湿。混凝土初凝后按照不超过10℃/h的升温速度升至35℃时停止升温，恒温保持约24小时,然后按照不超过5℃/h的降温速度降温；当降温至梁体表面温度与环境温度之差不超过15℃时，撤除养护罩。箱梁的内室降温较慢，可适当采取通风措施。在混凝土养护过程中应加强混凝土内部温度、表面温度、养护罩内不同部位温度以及环境温度监测，并根据监测情况采取保温保湿养护措施。10图13冬季保湿保温养护图3、钢筋工程预制梁纵向钢筋除底板底层及顶板顶层纵向钢筋采用直径16mm的II级钢筋外，其余均采用直径12mm的II级钢筋，在箱梁断面以基本间距15cm设置；横向除顶板底层及箱内倒角钢筋采用直径20mm的II级钢筋外，其余均采用直径16mm的II级钢筋，其中腹板箍筋和底板底层采用双根并排配置；顶板、底板、腹板钢筋顺桥向基本间距为15cm。在预制梁端对横向钢筋进行了加强，箱外侧顶板顶层及腹底板钢筋采用20mm的II级钢筋，箱内侧钢筋采用20mm的II级钢筋，均为双根并排布置。50m预制箱梁的钢筋工程量大、工期紧张，单片箱梁钢筋加工及安装量达到110吨，为控制箱梁预制施工进度的咽喉工序。为解决这个问题，分别设计制作底腹板和面板钢筋预扎架（见图14和图15），在施工中采用底、腹板钢筋与面板钢筋在各自的预扎台座上分别进行绑扎，预扎完成后用两台50吨轮胎式搬运机通过自行设计制造的吊装架搬运到制梁台座上进行安装成型（见图16和图17）。该技术不仅缩短了箱梁制造周期，而且，钢筋安装在预扎台位上进行定位也更加准确，摆脱了原始的模型安装完成后绑扎钢筋存在的费时、费力、质量不稳定的问题。11图14底、腹板钢筋预扎架图图15顶板钢筋预扎架图12图16底腹板钢筋吊装图17面板钢筋吊装4、预应力工程为了满足我部吊顶板的吊梁方式，50m整孔箱梁采用纵、横、竖三向预应力体系。预应力工程的关键是孔道质量，为配合真空压浆工艺，预应力管道采用塑料波纹管成孔，13其材质为高密度聚乙烯(HDPE),据以往的施工经验，防止胶管上浮是重点，因而采取加密定位网措施，确保孔道位置准确，由于箱梁宽跨比大，张拉必须两边对称进行，四个顶同级加力，防止裂纹出现，对已制梁其中一片进行孔道摩阻测试，50m箱梁孔道摩阻损失小于设计值，锚口和喇叭口损失小于设计值，伸长值校核已能满足设计要求，证明管道形成工艺和张拉工艺良好。YDC240QX型千斤顶及配套的高压油泵进行，即当混凝土强度和弹模分别达到设计值的85%和80%以上时进行腹板束和部分底板束张拉（见图18），然后将箱梁搬运至存梁台座；待混凝土强度和弹模均达到设计值时进行剩余的预应力束张拉。预应力张拉按照“先纵向后横向、先腹板束后底板束、先长束后短束”的顺序进行，其中，横向预应力采用单根单端张拉工艺，纵向预应力束按整束双端、左右对称的工艺进行，张拉过程严格按照应力和伸长值进行双控。图18预施应力张拉完成后进行孔道灌浆。为提高箱梁的耐久性，预应力管道压浆采用真空压浆工艺方案，并对压浆浆液质量进行了严格的要求。为提高浆液的耐久性，我部在配合比设计时除按常规进行强度试验、泌水试验和膨胀率试验外，还进行了斜管试验、密度试验和模拟压浆试验，通过掺加高效减水剂、阻锈剂和微膨胀剂，确保浆液具有良好的耐久性和工作性。预应力束张拉施工完成后进行钢绞线切割、安装密封罩等工作，然后抽真空，待真空度满足要求后方可进行压浆。压浆时，由孔道压浆端压入浆体，从抽真空端排出浆体，直到流出的稠度达到注入的稠度，然后在0.7MPa下保压不少于2min。145、箱梁运输采用2台ML800t轮胎式搬运机完成预制箱梁场内转存和桥下运输作业。预制场内钢筋绑扎台座、制梁台座、存梁台座两侧均设有搬运机纵向运梁通道（宽7m），存梁区与制梁区之间、存梁区外侧至提梁站方向设有搬运机横向运梁通道（宽70m），提梁站处沿桥侧设有搬运机纵向运梁通道（宽30m）。两台800t搬运机能够90°原地转向，通过在纵、横向运梁通道上运行，搬运箱梁作业。图19箱梁搬运一（起吊）图20箱梁搬运二（场内运输）15图21箱梁搬运三（就位存梁台座）五、质量管理2005年，我部全体员工按照大桥指挥部“精细管理”的工作思路指导下，树立质量第一的观念，健全并完善质量保证体系，注重过程控制，现浇段顺利完工，50m箱梁预制和架设超额完成生产任务，自主研究、开发、制造的内摸、外模质量优良，使用正常，场内施工环境整洁有序，原材料管理规范。主体分项工程、分部工程和单位工程验收合格率均为100%，全年没有发生大的质量事故，10月初一次性通过