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1、海沧大桥D2标总体施工方案综述 摘要:海沧大桥全长5.926km西起马青公路,东止于厦门市仙岳路和七星路交汇处,包括西引道,西引桥(1742mPc连续箱梁,)西航道桥(78+140+78+242砼连续刚构),东航道桥(230+648+230m三跨连续悬索桥),东引桥(1042mPc连续箱梁),东渡互通立交桥(主线桥515米)。大桥主要技术标准:桥宽32米,双向六车道+21.3米人行道,计算车速80km/h,计算荷载汽车超20级,验算荷载挂车100级,并考虑了20温差。抗震裂度为度。全桥共分为8标段,D2标段的主要内容包括东航道桥的东塔工程、东锚工程、上部构造以及东引桥工程,由于该桥结构新颖,是
2、亚洲第一座三跨连续漂浮体系悬索桥,具有科技含量高,施工难度大,工期紧等特点。根据投标阶段的施工初步方案,结合施工现场的实际条件,对全桥的施工方案进行细化,本文着重介绍各施工阶段的施工技术要点和具体的施工方法。1、概述1.1自然条件(1)地形、地貌 海沧大桥两岸均为丘陵地貌,西岸为大陆,海拔高度为241.8m(黄海高程),东岸为厦门本岛,地势较低,临海建有东渡一、二期港区。介于东西岸之间一低丘海岛火烧屿,面积约0.3km2,岛的两则分别为东、西航道,东航道为主航道,水面宽约600多米,最大水深为39米,西航道较狭窄,宽约250300米,最大水深约25米。(2)地质 D2标两个主体工程,东锚、东塔
3、位于东岸东渡港区平台上,地质情况较复杂,尤其东塔处的地质情况。东塔施工区距海边仅有60多米,东塔所处的平台是东渡港码头,大部分都由人工填筑土形成的,地质情况无任何自然规律,给东塔的施工带来很大困难。东锚位于牛头山西侧山脚下,通过开挖山体形成锚坑,地质有一定的自然规律可循,地层为强风化花岗岩,承载力较高,有利于锚体施工。(3)气候 厦门市属亚热带海洋性气候,冬无严寒,夏无酷暑,年平均气温20.8,极值最高气温38.5,极值最低气温为1.5,降水丰富,历年平均降水量1195.5mm,一般28月份为雨季,多年平均雨天为122.8天,晴天115.4天,其余为阴天;511月份为台风季节,平均每年有56次
4、台风,风力一般为79级,最大超过12级,瞬间风速一般为3132m/s,最高可达60m/s,具有一定的破坏性,尤其对高空作业影响较大。(4)水文 海沧大桥横跨西海域最窄处,海域潮汐属规则半日潮,即一天有两个潮周期,涨落潮历时基本相同,其特点是潮差大,年平均潮差3.93米,最大潮差6.26米。整个工程深入港湾内部,由于港湾内礁屿众多,对外海来浪排斥较好,外海来浪对其影响不大。1.2各分项工程规模 (1)东塔程由214根200厘米的钻孔灌注桩基础,园端形承台及承台系梁、塔座、变截面空心塔柱及其两道变截面箱形横系梁组成。基桩平均桩长11.5米,承台宽为17.5米,长为17.6米,厚度为5米,南北侧两圆
5、端半径为10.333米,两个承台由系梁连接。为使塔柱底部荷载均匀地传递至承台,在塔柱与承台之间设置了2.0米厚的圆端形塔座,长为11.0米,宽为13.6米,圆端半径为6.833米。塔柱总高度为128.025米,塔柱高度42.17米处设有一道单箱单室变截面预应力砼下横梁,塔柱高度103.576米处设有一道单箱单室变截面预应力砼上横梁,上、下横梁底部均设置了半径37.318米的圆弧,上、下横梁皆为六边箱形断面,下横梁长为33.02米,跨中断面尺寸为6米(高度)6米(宽度),根部断面尺寸为10米(高度)6米(宽度),壁厚均为0.6米。上横梁也为六边箱形断面,梁长为28.213米。跨中断面尺寸5米(高
6、度)5米(宽度),根部断面尺寸为7.949米(高度)5米(宽度),壁厚均为0.6。上下横梁均为预应力砼结构,下横梁设预应力为40束,上横梁设30束,均布设在竖向的腹板内。 索塔塔柱结构形式很复杂,两塔柱向内倾斜度为0.0321,塔柱在119.025123.525高度范围内为四边圆端形断面,圆端半径为6.083米。塔柱底部以上10米高度范围内,顺桥向塔柱断面宽度按圆弧规律变化,两侧圆弧半径为26.07米,横桥向塔柱断面宽度亦按圆弧规律变化,圆弧半径为34.57米,塔柱横梁桥向内侧为斜率0.0321的直线。塔柱底部以上10米高度范围内壁厚分别从2.45米、2.95米、1.5米变化至0.95米,在1
7、0米段以上至下横梁底壁厚为0.95米,在下横梁及人洞处作局部加厚,壁厚为1.7米。塔柱在桥面处至上横梁底壁厚为0.7米,在上横梁处作局部加厚,壁厚为1.2米。塔冠采用实心断面。东塔工程砼约13130立方米,钢材约1600吨。(2)东锚工程 东锚工程主要由箱式基础,散索鞍支墩、实体后锚块,前、后锚室,散索鞍支墩横梁以及锚块预应力体系组成。为了减小使用阶段的地基最大工作应力,增加锚碇抗滑动,抗倾覆稳定性,锚碇前部采用箱形基础和轻型散索鞍支墩,并且采用基底向后倾斜的倒坡。锚碇平面尺寸为52米74米,为了避免锚块和基础浇筑施工后出现收缩与温度裂缝,锚碇被分或独立的四块进行浇筑,各块之间设置2米宽的后浇
8、段,后浇段使用微膨胀砼浇筑。锚碇的前端是10米高的箱式基础,箱基础顶面沿纵桥向有3.0941度的倒倾角,平面尺寸为47米(长)52米(宽),共分59个空箱,箱基础底板厚度为1.2米,顶板厚度1.0米,纵桥向各箱之间腹板厚度为1.0米,横桥向各箱之间的腹板厚度有两种,2.00米和2.50米。锚碇后端是一实体锚块,平面尺寸27米(长度)52米(宽度),高度为35.689米,底部沿桥纵轴线有3.0941度的倒倾角,锚块高度24米以上、结构变为两个平放的三棱体,整个锚块采用预应力结构,锚块内部设有预应力管道定位的钢支架。箱基础顶部两侧各有一变截面单箱双室轻型的散索鞍支墩,支墩倾角为73.6745度,支
9、墩底部断尺寸为17.0米(长度)8.68米(宽度),支墩纵桥向侧墙厚度从1.50变化至1.0米,支墩顶部进行局部加厚,横桥向侧墙厚度为1.0米,支墩顶部为实心段。锚块与散索鞍支墩之间设有槽形断面的前锚室,前锚室底板为一倾斜51.899度的斜面,厚度为70厘米,侧板厚度为80厘米。散索鞍支墩之间有一道横梁相连,横梁长度为22.025米,断面5米(宽度)4米(高度)的单箱单室预应力砼箱梁。 整个锚碇需砼6.1万多立方米,钢材3300余吨。(3)东引桥工程 东引桥为现浇10跨42米的连续箱梁结构,有72根150的钻孔灌注桩,10座墩身(含18个承台),10孔分离式单箱单定预应力砼箱梁。每个承台下有四
10、根基桩,基桩平均长度为35米左右,除与东渡互通立交桥相邻的两个承台基桩为磨擦桩外,其余基桩均为支承桩。承台平面尺寸为660厘米660厘米的矩形结构,厚度为2.5米。墩身为花瓶矩形截面单壁墩,墩身四侧设有装饰槽。 东引桥工程需砼1.63万立方米,钢材2640余吨。(4)主桥上部构造 主桥上部构造由主索鞍、散索鞍、主缆、索夹、吊索、钢箱梁等组成。主、散索鞍均采用全铸结构,索鞍由鞍体座板,钢框架组成,钢框架预埋在散索鞍支墩顶面及主塔塔冠砼内。主缆有两根,每根由110束钢丝束股组成,每束又由91丝5.1的镀锌低碳钢丝按一定规律排列组成。主缆是全桥的主要承力构件,成桥缆径为570毫米,全长约1230米,
11、总重约3784吨。索夹按一定间距安装在主缆上,是连接主缆和吊索的主要构件,索夹分上、下两部分,索夹在主缆的位置不同其结构形式各异,分为8类,其长度分别为1950、1750毫米,1150、950、750、500、400毫米。吊索由平行钢丝束股组成,分为普通吊索与特殊吊索两种,其中普通吊索索径64mm,计有85丝5.1镀锌钢丝组成,特殊吊索由229丝5.1钢丝组成,索径为99mm。特殊吊索即塔柱两侧两根及锚跨两根短吊索,其余为普通吊索,吊索长度大于20米的均设有减震架,以减少吊索的振动。钢箱梁为单箱单室流线型结构,箱梁宽为36.6米,全桥共分为94个梁段,标准梁段长度为12米,每段梁设两个吊点,与
12、吊索相连结。梁段最大重量为206.6吨,最轻梁段为127.4吨,梁高为3米,其顶面设2%横坡。根据钢箱梁所处位置的不同,钢筋梁被分为八类,编号分别为AK,具体梁段位置如图。2、各分项工程的施工方案、方法2.1东塔工程 东塔位于厦门岛东渡港平台上,地面标高约为4.5米,距海边仅有60多米,由于投标附件所提供的地质资料与施工阶段提供的详勘地质资料严重不符,投标时制定的深护筒清水钻成孔成桩,插打双层钢板桩围堰,进行基坑开挖,水下砼封底,浇筑承台砼的方案无法实施。人工填筑的抛石层的存在,使得钢板桩与钢护筒无法打至预定深度,故更改施工方案为浅埋护筒,泥浆护壁回旋钻机或冲击钻成孔,在实施过程中发现块石层较
13、厚,块岩间隙较大,漏浆、跑浆十分严重,且极易造成坍孔,同时在埋置护筒开挖过程中,发现地下含有废弃的砼基桩,地梁等,导致钻、冲孔无法有效地进行,经过开挖部分探坑,结合施工阶段的地质详勘资料,发现人工抛填部分深度48米厚以下为原状土,亦即强风化岩层,故决定更改施工方案,采用先开挖承台基坑,将抛填的块石层,以及废旧砼构造物挖除,挖至封底标高后先进行封底,后采用人工挖孔成桩。基桩施工完成后,破除桩头清理封底砼顶面的杂物,测量放样、绑扎钢筋、支立模板先浇筑两侧承台砼,再浇筑承台系梁砼、塔座砼,承台塔座施工完成后,进行塔柱10米段砼立模现浇,10米段以上部分采用爬模法逐节施工,塔柱两道横梁均采用支架现浇法
14、施工。2.1.1基坑开挖 基坑采用锚喷支护法进行开挖,承台底面标高为-1.5米,封底厚度为2.0米,基坑需挖至-3.5米标高,地面标高4.5米,总开挖深度约为8.0米。由于地层内夹有大量砂层,其透水性较大,坑壁稳定性较差,按1:0.5的坡度放坡开挖,边挖边用高压喷射砼,喷涂厚度约为5厘米,然后布设8间距为1515厘米的钢筋网,每当开挖深度达1.5米时,为抵抗坑壁的土压力,保证坑壁稳定,采用22的钢筋锚杆进行锚固,锚杆横向间距为1.5米,纵向间距也为1.5米,整个锚坑坑壁共设5排,上两排锚杆长度为10米,下三排长度为8米。锚杆与锚杆之间用22钢筋焊接连接,并与钢筋网焊接,钢筋网铺设完毕,进行二次
15、喷涂砼,喷涂厚度为5厘米。当开挖至水位以下,透水的砂层层面以上,为防止砂层透水,引起坑壁失稳,需用高压注浆法进行超前加固,向透水的砂层内打入花管,压注一定浓度的水泥浆,待水泥浆凝固后,再继续进行开挖作业。为了减小作用在坑壁上的水压力,沿坑壁一定的间距布设泄水管。待基桩开挖至设计标高后,沿坑底四周砌筑排水沟,并在承台系梁两侧设置集水井,用潜水泵抽排集水。清理进行基坑封底。2.1.2桩基施工 在基坑封底以前,先进行测量放样,精确定出桩位并预留,由于基坑北侧全部为强风化岩石,南侧为砂层,砂层厚度35米不等,砂层以下也全部是强风化岩石。基桩的平均深度11.5米。符合人工挖孔的条件,确定采用人工挖孔进行
16、基桩成孔作业,南、北侧地质情况不同,挖孔方案各异。北侧岩石整体性较好,有部分破碎严重,对岩石整体好的基桩在孔口砌筑高度为30厘米的护圈,护圈直径2.6米,对岩石整体较差的基桩,则采用2030厘米厚的砼护壁,边开挖边支护。岩石上的基桩成孔,采用爆破配合人工修孔的办法施工。南侧砂层上的挖孔作业,则采用钢筋砼护壁,每开挖一节即支护一节,待护壁砼终凝后,再进行下一个节段开挖,每个节段高度50厘米。基桩开挖至设计桩底标高后,即深入微风化岩34米,清理孔底散落碎石,经现场监理工程师检查验收后,准备基桩钢筋绑扎。由于基坑较深,平面尺寸较大,起重设备无法进入基坑底吊装钢筋笼,若起重设备停在基坑边缘,仅有周边的
17、几根基桩钢筋笼可以用吊机整体吊放。中间的基桩钢筋采用在孔内绑扎成型,并进行严格质量检查,符合施工技术规范及设计要求后,再进行下一工序。 基桩砼采用输送泵进行浇筑,每个基桩孔壁岩石的破碎程度不一,裂隙水多少不等,对于孔内裂隙水较多的基桩采用下导管进行水下砼浇筑,裂隙水较少的基桩,则直接将砼泵管接至孔底进行干浇,并配以插入式振捣器振捣。2.1.3承台施工 基桩施工完成后,按设计要求破除桩头,清理基坑内的杂物进行承台施工。在承台基坑内精确测量放样,常规绑孔钢筋(含承台、塔柱预埋筋)。按设计要求在承台内布设冷却水管、测温管、冷却水循环系统。冷却水管采用502.5毫米有缝钢管,竖向间隔1.0米布设一层,
18、冷却水管间距为1.0米,单根冷却水管长度不宜超过150米,冷却水管进出水口设在承台顶面。在承台适当的位置和深度处埋设测温管,以掌握承台内部砼的温度,确保砼绝对温升、内外温差符合设计要求。 承台高为5.0米,分两次浇筑,第一次浇筑3米高,第二次浇筑剩余的2.0米,承台砼采用商品砼,由砼生产商运至承台附件,采用两台砼卧式泵进行浇筑。由于承台采用的防渗抗海蚀砼,粉煤灰掺量较大,在浇筑时应加强振捣,确保砼密实。养生期应不少21天。 承台模板圆端面采用万能钢模组拼,根据测量放样定出模板边线,沿模板边线现场拼装,为保证拼出的模板符合圆弧度,模板均采用1.50.3米规格的模板竖拼,其横向龙骨采用两根28螺纹
19、钢弯制而成,并焊接在承台两侧模板龙骨上。承台两侧面模板采用大块钢框竹胶模板拼装,以加快模板的拼装速度,并使承台侧面砼平整。2.14承台系梁及塔座施工 两侧分离式承台施工完成后,进行塔座以及承台间的系梁施工,系梁分三次浇筑,底板一次,腹板一次,顶板一次。系梁内模采用万能钢模拼装,采用脚手管做为支架,外侧模利用大块钢框竹胶模板,系梁砼不属大体积砼,其浇筑时不用埋设降温设施,但宜选择在低温时进行浇筑。其砼浇筑,振捣、养生应符合桥梁施工技术规范要求。为方便系梁内模的拆除,在顶板施工中,应预留1.01.5米的人洞,待内模、支架拆除后,用吊模法一次封闭。 塔座高度为2米,一次立模浇筑,塔座内冷却水管布置同
20、承台一样,塔座砼浇筑之前,要预埋塔身预埋筋、电梯、塔吊等各种预埋件。2.1.5塔柱施工 塔身采用翻模法施工,上、下横梁采用三跨连续应架法施工。(1)塔身施工机具布置 为了满足塔身施工的需要,须在塔座上两塔柱旁安装两台附着式塔吊和两台双笼电梯,以完成塔身材料及设备的垂直运输以及人员的自由上下。塔身砼采用扬程达150米的砼输送泵运输,砼输送泵管分别布置在两塔柱内侧,随着浇筑高度增加而接长,可以将砼直接泵送入模。(2)塔柱模板施工 塔身总高度为128.025米,其中塔座以上10米段塔身结构形式较复杂,有一侧面呈双曲面变化,为了保证塔柱的外形尺寸符合设计要求,模板采用定型钢模板,分两次现浇成形,每次浇
21、筑高度为5.0米。塔柱10米段以上,塔柱截面呈线形变化,则采用爬模法分段浇筑,每个节段高度为4.5米,爬模架高度19.60米,爬模架通过附墙架用预留螺栓与砼塔柱锚固,由于塔柱10米段呈双曲线变化,无法安装爬模架,施工完10米段之后,再施工3个标准段,才能安装爬模架,进行爬模施工,三个标准段采用落地支架立模浇筑,待爬架安装完成后,拆除落地支架,转入正常标准段爬模施工。(3)塔柱钢筋绑扎 为了满足塔身竖向钢筋绑扎的需要,塔身截面内设置用7575角钢焊接组成劲性骨架,以劲性骨架为依托,塔身钢筋一次可接长9米,塔身竖向主筋全部采用挤压连接,在钢筋车间完成一侧挤压接头的挤压工作,另一侧吊装至塔柱上现场进
22、行挤压连接,塔柱的水平筋分段绑扎,扎筋的绑扎接头长度不小35d。(d为钢筋直径)(4)塔柱砼施工 塔柱砼分层浇筑,层厚为50厘米,砼由输送泵车泵送,利用串筒布料入仓。每一个布料点设置两台插入式振捣器振捣,振捣操作工艺符合桥梁施工技术规范要求。由于塔柱砼采用双高掺砼,施工时容易出现泌水,可在侧模的底部开放排水孔,使多余的水分及时排走。砼垂直向上运输时,由于重力作用,会使砼产生逆流,使得输送效率下降,这种现象随塔柱高度的增加更明显,为此,砼输送泵与垂直管道间应设置2030米的水平管,并安设逆流阀门以抵消砼下坠的冲力,塔柱砼标号为50号, 在高温时浇筑时,砼输送管上应覆盖麻袋以防直接日照。 塔柱砼每
23、节段浇筑完成后,应适时进行洒水养生,养生期不少于21天,对于低温大风天气则悬挂麻袋防护并洒水润湿。 塔柱每节段的施工缝处理采用人工凿毛,并用高压气冲洗,直至露出砼内的粗骨料,然后用水润湿至少24小时,在浇注前先铺一层23厘米的同标号砼砂浆。(5)塔柱横梁施工 由于工期紧张,确定塔柱与塔柱横梁分开施工,平行作业。横梁采用三跨架法现浇施工(详见附图)。横梁分两次浇筑,第一次浇筑底板和腹板,第二次浇筑顶板,待横梁砼强度达到设计强度的100%时,进行整体预应力张拉。横梁的结构型式较复杂,其外模采用定型钢模组拼,内模使用万能钢模组拼。为了保证塔柱浇筑的连续性,横梁在塔柱上的预埋筋采用锥螺纹连接,也就是说
24、在塔柱横梁预埋筋位置处预埋锥螺纹连接器,外侧与塔柱砼齐平,不影响塔柱砼施工,待塔柱施工超过横梁三个标准段时,即可进行横梁钢筋接长工作,组织安排横梁各工序进行施工。在进行塔柱施工时,为了防止横梁预应力张拉引起横梁压缩影响塔柱位置,在距下横梁底面三个节段时对塔柱进行预偏施工,根据设计要求,至横梁处塔柱预偏为2厘米。为了消除主塔塔身由于内倾引起自身的变位,在支架与塔身间设置劲性支撑一道,位于塔柱20米高度处,并与预先设置的塔身预埋件相连,同时要求塔柱超过下横梁6个标准段时,下横梁支架受力桁架必须施工完毕,以防止塔身出现较大变位。2.2东锚工程2.2.1东锚施工顺序 业主提供锚坑工作面后,经精确测量放
25、样,按设计图纸要求,沿桥梁纵轴线将锚块以及散索鞍支墩的箱式基础分为两部分,中间预留2.0米宽的后浇段,同样沿桥梁横向锚块与箱基础交界面将箱基与锚块分开,中间也预留2.0米后浇段(详见附图)这样将锚碇在平面上分为四个相对独立的工作面。锚块、箱基均属大体积砼浇筑,不但要水平分块,竖向还需分层浇筑,锚块原则上按1.0米一层浇筑,经过生产实验段浇筑总结,决定浇筑层高提高至1.2米。箱基分五次浇筑,一次底板,三次腹板,一次顶板。在浇筑过程中,两个工作面最大施工高差不大于一个层高。 锚块为预应力砼结构形成,为了保证预应管道位置精确,锚块内部设有预应力管道定位钢支架,在锚块施工中,当施工至预应力管道定位支架
26、的底面标高后,精确测量放样,安装预应力定位钢支架,并将预应力管道焊接在定位钢支架正确位置上,之后再分层进行浇筑施工。 散索鞍支墩待箱基础施工完成后,即组织施工,然后进行散索鞍支墩横梁施工,散索鞍支墩横梁采用落地支架立模浇筑法施工,由于散索鞍支墩横梁跨径较大,两边散索鞍支墩刚度较大,为防止横梁砼收缩产生裂缝,在散索鞍支墩横梁浇筑时应预留一个2.0米宽的后浇段,待横梁砼强度达到85%以上,用微膨胀砼浇筑捣实。 当锚碇四个工作面施工完成,砼内部温度稳定并达到设计要求后,施工四个工作面之间的后浇段,其中箱基础之间、锚块之间纵向后浇段可平行施工,采用微膨胀砼分层浇筑,箱基之间后浇段分三次浇筑,底板、80
27、厘米高腹板一次,其余腹板一次,顶板一次。锚块后浇段分六次施工,每次层高为4.0米。箱基与锚块之间的横向后浇段在纵向后浇段浇筑完成后,箱基与锚块相对沉降稳定后进行浇筑,箱基与锚块之间的横向后浇段较长,为防止砼收缩产生裂缝,分三段进行浇筑,每段之间留2.0米宽后浇段,并水平分层浇筑,浇筑层高分别为4.0米、3.0米、3.0米。 前锚室在锚碇后浇段施工完成后,与散索鞍支墩平行施工,采用落地支架法立模分层现浇,待横梁预应力张拉完毕后,进行前锚室与散索鞍支墩之间的后浇段浇筑。 最后,待锚块砼达100%设计强度后,张拉锚块预应力来,安装散索鞍以及连接索股的拉杆,待主缆架设和钢箱梁安装完成后,再施工前锚室顶
28、板、散索鞍罩。2.2.2东锚施工方案2.2.2.1锚块砼施工(1)砼浇筑 锚块为大体积砼施工,为了解决好大体积砼的温度应力和开裂问题,保证锚块砼的施工质量,将锚块平面分块,竖向分层进行浇筑,锚块之间设后浇段,为了证明大体积砼配比的合理性以及了解砼内部温度变化,合理地确定砼浇筑层高,缩短施工周期,按设计要求的层厚浇筑了六层生产实验段,每一层砼在不同位置处埋设了测温计,砼内部埋设了冷却管,冷却管按设计要求布设,通过一段时间的监测,取得了详实的资料,根据所取得的资料分析,浇筑基本层高定为1.2米,于是,锚块混凝土共分28层浇注,第一层为1.20米,26层为1.0米,722层为1.2米,2327层为1
29、.5米,28层为2.789米。锚块砼采用三台砼输送泵浇筑,每层以6天为一个施工周期,由于每次砼浇筑多达760m3,最大浇筑面积为32米25米,三台砼输送泵分区布置,采用分层依次推进方法进行浇筑,整个层厚分两层浇筑,边浇筑边振捣。为了确保大体积砼浇筑质量,砼浇注时间均选在夜间进行。砼的浇筑振捣符合桥梁施工技术规范要求。 砼浇筑层间间歇时间控制在47天,若相邻两层砼浇注间隔时间大于7天时,在层间设置防收缩钢筋。(2)工作缝处理 在锚块大体积砼浇筑过程中,为了保证锚块各层之间的连接及其整体性,在每个分层砼浇筑完成,表面强度达到2.5Mpa时,采用人工凿毛,并用高压水冲洗凿毛面,使表面的粗骨料部分外露
30、,形成一定的精糙表面,以确保两层砼连接的整体性。(3)砼养生 混凝土浇筑完成后,为防止表面水分蒸发和低温砼受太阳辐射时温度骤变,保持砼内外温差的稳定,砼顶面必须及时用湿麻袋加以覆盖,并在浇注完成后适时对砼外露表面进行洒水养护,养护水必须使用自来水,由于锚块砼为双高掺砼,养护期不得少于21天。养护期间,每天记录大气气温的最高、最低温度以及变化情况,根据气温情况,掌握恰当的浇水时间间隔。在养生期内,特别是前7天的龄期,始终保持砼表面湿润。遇有气温骤降和大风天气时,加强砼表面覆盖及保温措施。砼强度在达到2.5Mpa前,不得使其承受任何外荷载。(4)砼温度控制 根据电力部、水利部北京勘测设计研究院的锚
31、碇大体积砼温度控制设计报告的要求,锚块的基础温差即锚块砼内平均最高温度与稳定温度之差应该控制在一定温度范围内,具体的要求是锚块17层基础温差T26,混凝土内部最高温度50,锚块828层基础温差T28,混凝土内部最高温度55。同时砼的内外温差即砼内部平均温度与砼表面温度之差应26,砼的上下层温差即上层砼的最高温度与新砼开始浇注时下层实际平均温度之差控制在1520,为了满足设计要求,防止砼产生温度裂缝,采取以下温度控制措施。 a、选择合适的浇筑时间。根据工程进度计划,锚块砼浇筑时间大部分集中在97年9月到98年3月,除了99年2、3月份,其余月份厦门市气温都较高,为了有效地降低砼的温度,砼浇筑时间
32、控制19:007:00之间,这段时间是一天中气温较低而且稳定的时段。 b、降低砼入泵温度。砼的入泵温度受多种因素影响,为了使砼入泵温度达到设计要求,首先从砼原材料上进行控制。禁止使用刚出厂的水泥,新出厂的水泥产生的水化热较大,会使砼温度升高。用部分粉煤灰代替水泥,以减少水泥水化热的释放,对储存水泥的料罐进行喷淋冷却水降温,降低水泥自身的温度。砂石料必须已运至专供本程使用的中间储料场,并尽量堆高,储存期满5天后再拌合砼,为防止阳光直射,引起砼骨料温度升高,储料场设置遮阳棚,同时粗骨料拌和前要采用喷淋冷却水进行预冷。砼拌合用水采用加冰的办法降温。砼运输时应及时对砼运输车喷水降温,加快砼装卸料时间,
33、在砼泵送入模过程中,合理布置泵管线路,在砼泵管外侧包裹麻袋,并经常洒水保湿,以减少砼在运输和泵送过程中的温升。 c、通水冷却 为了控制已浇筑砼的内部温度符合设计要求,在砼内埋设冷却水管,冷却水管采用25.41.2mm的有缝管,在每一浇筑层的顶面上布设,冷却水管采用蛇形布置,水管间距1.01.0m,局部地方视情况可调整为0.9m1.0m,详见附图。每条进、出水口之间的冷却水管长度不宜超过150米,冷却水管距各外露表面的距离为75厘米。安装冷却管时,应注意检查水管和水管接头的质量,确保冷却水管不堵塞,为防止砼浇筑时,对冷却水管产生推移,沿与冷却水管垂直方向隔一定间距布设定位钢筋,并就近将冷却水管用
34、扎丝绑扎在脚手架钢筋上。冷却水管安装完毕后,砼浇筑前及时压水检查,如发现漏水应及时予以更换。 砼浇筑过程中,每隔一个小时即通水一次,防止水泥浆进入冷却管而引起冷却管堵塞。砼浇筑完成后12小时即开始通水冷却,并进行冷却水出、进水口测温工作,每隔24小时改变进出水口方向一次,进出水口温差不宜超过10,若发现温差超过10,可以加大冷却水流量,加快冷却水流动的速度。由于冷却水用量较大,高峰期最高至180m3,考虑经济及方便等因素,采用海水做冷却水,也能起到冷却效果,在海边建立一级泵站,直接抽水入锚坑储水池,锚坑设置二级泵站,供应冷却水。 d、温度监测 为了了解砼内部温度变化,控制砼内部温度,每一浇筑层
35、内须埋设一定数量的测温计,其中锚块17层每层至少布设一支温度计,814层每隔一层至少布置一支温度计,1428层每隔两层至少布置一支温度计。温度计应布置在锚块剖面中心位置,以取得施工过程中锚块内部最高温度变化值。 测温计埋设完成后,砼浇注期间,即读取仪器的初始数据,然后按规定时间进行观测记录,即砼浇注后12日,2小时1次;37日,4小时1次;814日,1日1次;1521日,1周1次;直至砼降至平均温度,根据测得的温度数据,用来指导施工,以确保砼浇筑质量。(2)锚块钢筋绑扎 锚块底板及前后锚面钢筋数量较多,基本按常规绑扎,照图施工,对于直径大于25毫米的钢筋接长采用挤压连接,个别钢筋挤压困难,可采
36、用搭接焊,并符合桥涵施工技术规范要求。(3)锚块模板安装 锚块模板采用大块的钢框竹胶模板,单块模板平面尺寸为2.45米1.23米,模板的高度与砼浇筑厚度相同,整个锚块采用天爬架爬模施工方法,锚块后浇段侧模则采用万能钢模,对于有预埋钢筋的后浇段则采用木模。在支立模板时,预先再前一层砼表面拉杆对应的位置处设预埋钢筋,将穿过模板的拉杆焊接在预埋筋上,用以固定锚块外模。待砼达到拆模强度后,拆除模板依次向上安装,进行下一次砼浇筑。2.2.2.2箱式基础施工 箱式基础是将主缆通过散索鞍支墩传下来的巨大荷载均匀传给地基的构造物,平面尺寸为52米32米,厚度为10米,分为59个箱格。砼分五次浇筑施工,1.2米
37、厚底板一次浇筑,7.8米的腹板分三次浇筑,最后浇筑剩余的1.0米厚的顶板,基础砼属大体积砼,除砼内部不埋设冷却水管外,其余各项操作工艺均与锚块砼相同。外模板采用大块钢框竹胶模板拼装,内模全部采用万能模板组拼,由于工期紧张,两侧塔设一套模板周转。2.2.2.3散索鞍支墩及其横梁施工 散索鞍支墩砼采用翻模法进行施工,由于散索鞍支墩向锚块方向倾斜,角度为73.6745,在砼浇筑时,会令生较大的向后推力,为了确保墩身空间位置符合设计要求,克服由于倾斜引起的墩身变位,在散索鞍支墩施工前,在锚块与墩身间拼装与墩身倾角一致的劲性支架,用劲性支架为依托,常规绑扎钢筋,支立模板,进行砼浇筑。由于支墩倾角较大,靠
38、近支架的底模无法提升安装,采用万能钢模现场组拼,其余外侧模均采用大块模板,可分段提升安装,支墩两侧面沿高度方向收缩,模板拼装时采用顶、底模包侧模,侧模尺寸不变,每节段侧模向内倾斜安装。支墩内模采用万能钢模,截面变化通过抽换定宽模板方法解决。 散索鞍支墩高约44米,斜向高度为46米,分10次进行浇筑,每次浇筑高为4.5米。当砼浇筑完墩身空心段后,拆除内模板和支架,预埋牛腿安装内模底板,进行墩顶实心段浇筑。 在散索鞍支墩施工的同时,拼装支墩横梁支架,散索鞍支墩施工完毕后,即组织进行横梁施工,横梁为预应力构件,浇筑砼前应正确埋设预应力管道,横梁砼浇筑时跨中设置2.0米的合拢段,横梁砼强度达到合拢要求
39、后,用微膨胀砼现浇合拢段。待横梁砼达到设计强度的100%时,张拉横梁预应力束并锚固,并对预应力管道压注水泥浆。2.2.2.4前锚室施工 在散索支墩施工的同时,着手进行前锚室施工的准备工作,首先在散索鞍支架顶面铺设型钢分配梁,安装底模板和外侧模板,绑扎钢筋,按设计要求设置预埋管件,待后浇段砼施工完毕,且砼强度达到设计强度的70%后,开始分层浇筑前锚室底侧板砼,并在靠近散索鞍支墩处设置后浇段,先浇砼收缩完成,支墩横梁预应力张拉完毕后,用微膨胀砼浇筑合拢段底侧板,并准备进行猫道、牵引系统的安装和主缆索股的架设工作。前锚室砼达到设计强度后,拆除现浇支架。前锚室顶板砼待主缆架设完成后浇筑,前锚室前墙及部
40、分斜板待加劲箱梁安装、焊接完成,以及锚上各两跨引桥箱梁砼施工结束,桥面铺装完成后再进行施工。2.3主桥上部构造施工方案 海沧大桥为230+648+230米的三跨连续悬索桥,其上部构造包括主、散索鞍安装,主缆架设、索夹、吊索安装,钢箱梁吊装焊接主缆缠丝,涂装等工作。2.3.1主、散索鞍的安装 在索塔施工到最后一节和散索鞍支墩施工至顶板时,按照设计要求准确预埋索鞍的预埋件,并保证塔顶、支墩顶砼的高程、平整度等在允许误差范围之内,确保索鞍的安装精度符合设计要求。在安装索鞍钢框架之前,预埋塔顶以及支墩顶门吊立柱预埋件,并组拼塔顶、支墩顶门吊,利用门吊将主、散索鞍钢框架吊至塔顶、支墩顶安装,安装完钢框架
41、后,浇筑最后一节砼待砼强度满足要求后,即开始吊装主、散索鞍,主索鞍采用连续千斤顶吊装。东、西塔主索鞍均在顺桥向边跨侧面起吊。吊至塔顶后,移动横梁,使主索鞍就位安装。散索鞍分别在横桥向支墩外侧面起吊,由于散索鞍支墩高度较低,采用卷扬机起吊,安装方法同主索鞍。主、散索鞍按设计位置就位后,即进行配套设备的安装调试,并着手进行主缆架设的准备工作。2.3.2主缆施工 全桥共有两根主缆,每根主缆由110束平行钢丝束股组成,每根钢丝束股又由91丝5.1毫米的镀锌低碳钢丝按一定规律排列组成,主缆成缆后缆径为570毫米,长约1230米。主缆架设施工由牵引系统架设,猫道架设,索股架设、整形、紧缆等工序组成。2.3
42、.2.1牵引系统架设 (1)引导索过海 结合海沧大桥的具体地形以及航运繁忙等实际情况,选择了不封航或短时封航的自由悬挂法进行引导索的架设,引导索过海宜选择在天气晴朗,潮流速度较小的时刻实施。首先将16的引导索从位于西锚后的主牵引卷扬机拉出,经过锚上、散索鞍支墩上的滚筒,拖拉至海岸码头上,与拖轮拴结固定,由拖轮将其拉至西塔西侧,用塔吊将引导索吊至塔顶、并跨过塔顶滚筒、沿塔东侧放下,再次与拖轮固定,拖轮开始向东渡海,配合拖轮的牵引速度,利用西锚后主牵引卷扬机实施反拉力,使引导索在空中呈自由悬挂状态而不能落入水中,同时将28副牵引索从位于东锚后边3号平台上的副卷扬机内拉出,经东锚、东散索鞍支墩顶滚筒
43、,用东塔东侧的卷扬机拖拉至东塔东侧,牵拉时应由副牵引卷扬机施加反向拉力,确保副牵引索不落在地面上,用塔吊将28副牵引索吊至东塔顶并跨过塔顶滚筒,沿东塔西侧放下,并与16引导索连接,连接完成后,用岸连上的卷扬机施加制动力,并慢慢放长制动索,使得连接后的索呈现自旧悬挂状态后将28副牵引索回拽至塔顶,解除制动索。利用西锚上的主卷扬机牵引16引导索回拽,将28副牵引索牵拉至西锚,通过拽拉器和36主牵引索相连,并解除28副牵引索与16引导索的连接,此时已基本构成了一侧的往复式牵引系统,另一侧的牵引系统形成方法相同。(2)牵引系统架设 牵引系统由东、西锚碇后主副卷扬机,36主索引索,28副牵引索、拽拉器、
44、锚碇门架导轮组、支墩顶门架导轮组、主塔顶门架导轮组,猫道门架导轮组以及滑轮、滚筒组成。结合工程实际,选定采用两套独立的往复式牵引系统,牵引系统依靠引导索逐根架设完毕,根据设计要求,分别在锚碇、支墩、塔上布设门架,并安装导轮组、滑车、滚筒等机具,利用引导索将36主牵引索与28副牵引索通过拽拉器连接后,将主、副牵引索,分别置入塔顶、支墩顶、锚碇门架轮组,通过主副卷扬机,调整牵引索,中跨、边跨垂度并试运转,复合设计要求后,即完成整个牵引系统架设。2.3.2.2猫道架设 猫道做为主缆施工的临时便道,是悬索桥上部构造施工必不可少的结构物,猫道的结构型式及使用性直接关系着悬索桥上部构造施工的成败,结合海沧
45、大桥的工程特点,猫道设计宽度为3.6米,呈不对称布置,由648钢丝绳支承,边跨和中跨猫道分离设置(详见猫道布置图),边跨猫道两侧分别锚固在支墩顶与塔顶预埋件上,中跨猫道锚固在两主塔上,在施工塔柱、支墩顶部时,按设计位置及时预埋猫道预埋件,待塔顶、支墩顶工作平台及猫道锚固装置施工完成后,即可进行猫道索架设,边跨和中跨猫道索分别采用直接法和托架法架设,猫道索按设计顺序,边、中跨对称架设。(1)边跨猫道承重索架设 将边跨猫道承重索索盘置于前锚室中,利用拽拉器直接拽拉并分别将承重索两端用锚固装置,锚固在主塔及散索鞍支墩上,调整承重索的矢度,使其满足设计要求。(2)中跨猫道承重索架设 为了减小牵引索的直
46、径和牵引力、防止垂度过大于扰通航,中跨猫道承重索采用间接法托架法逐根架设,托架由两根28钢绳做为支承绳,分别锚固在两主塔塔顶预埋件上,托架承重索上用16定位绳按等间距固定7个托架。 将托架承重绳子(28)绳盘置于东塔西侧塔下,用塔吊将绳头起吊至塔顶,经转向滑轮后与牵引系统拽拉器相连,并启动牵引系统,将托架承重绳拽拉过海,到达西塔后,将托架承重索两端分别锚固在相对应的锚固装置上,另一根托架承重索用同样方法架设。托架承重索架设完毕后,在塔顶工作平台上组装托架,并用16定位绳按一定间距与其连接,将16定位绳用牵引系统拽拉器牵拉至西塔,并将两端分别锚固在塔顶平台上。 托架及托架承重索架设完毕,具备了架
47、设中跨猫道承重索的条件,开始架设猫道承重索。将48的猫道承重索索盘置于东塔西侧地面的索盘架上,用塔吊将承重索绳头吊至塔顶,穿过导向滑车,与牵引系统拽拉器相连,将其牵拉至西塔,并将两端头与锚固装置连接,牵拉过程中,猫道承重索大部分落至托架上,以减少牵引索的张力与牵引力。为使主塔承受较小的不平衡小力,猫道承重索架设应对称进行。(3)猫道面层铺设 猫道承重索架设施工完成后,解除猫道托架及托架承重索,并将托架承重索上提改做猫道门架承重索,准备铺设猫道面层。猫道面层采用下滑铺设法,将组成猫道面层的各种材料,如防滑木条,粗细面层网、角钢等,按设计位置绑扎好,并卷成直径约2米的卷盘,用塔吊将面层卷盘吊至塔顶
48、工作平台的支架上,开始铺设面层,中跨由塔顶向跨中,边跨由塔顶向锚碇处同时铺设。塔顶两侧附近坡度较陡,面层依靠自重下滑,在坡度较缓处,利用自重不能下滑时,可将牵引索与其连接并牵拉下滑,横向通道与面层按设计位置连接,随同面层一起下滑。扶手绳盘置于塔顶平台临时支架上,采用牵引系统逐根进行架设,牵拉到位后两端分别锚固在塔顶门架上。至此,猫道架设施工结束,可以进行主缆架设工作。2.3.2.3主缆索股架设、调整 当猫道架设完成后,即在猫道面层上安设滚筒、猫道门架等,并在每个猫道门架上安设导轮组,分别将牵引系统的牵引索置入门架导轮组内,经过严格检查后,试运转。开始架设主缆索股。(1)平行钢丝束股架设 将由工
49、厂预制好的平行钢丝束股的卷盘置于东锚后固定的索盘架上,用锚碇上的卷扬机将束股一端锚头拉出,并拉过锚碇门架,与等候在此的牵引系统的拽拉器连接,启动牵引主卷扬机,开始牵引作业,被牵引的索股的后端被顺次放入猫道面层上的滚筒槽内,牵引速度最大为24米/分,但当拽拉器过支墩及塔顶导轮组时,应降低牵引速度,防止牵引索从导轮组中脱出,牵引速度放慢至4米/分。在索股牵引过程中,在一定的距离内配备监视人员,及时纠正索股的扭转并随时与主控制室人员保持联系,确保钢丝束股运行平稳。当前端索股锚头到达西锚前锚面后,从拽拉器上取下锚头,用锚碇处的卷扬机通过转向滑车将锚头牵拉就位,并与前锚面上的锚固拉杆连接。同时东锚碇前锚
50、面处索股的另一锚头采用同样方法与锚固拉杆连接。 牵引系统的拽拉器空程返回,与此同时,在离主、散索鞍鞍座前、后各20米的位置用夹钳夹紧索股,并利用设在主塔及散索鞍支墩顶的卷扬机牵拉夹钳,使索股脱离滚筒,使得被两个钳夹住的索股段呈无应力状态,用四边形的整形器将该段索股由六边形断面调整为矩形断面,移位放入鞍座预定位置,然后解除临时牵引,御下夹钳。完成了一根平行束股架设,其余的索股架设方法均相同。(2)平行钢丝束股的垂度测量与调整 白天牵引入鞍的索股,原则上是在夜间温度稳定,温差较小的时段进行垂度调整。在调整时应事先测量出外界气温和索股温度随时间变化的关系,把温度变化较小的时段定为垂度调整时间。垂度调
51、整的顺序为:先中跨,后两边跨,再锚跨,其中锚跨是通过索股拉力进行调整的。 平行索股入鞍临时锚固时,实际垂度应比设计垂度略微高些,一般中跨为2030cm,边跨约10cm,以方便索股垂度调整。 为了确保索股垂度符合设计要求以及加快调整速度,索股调整分为基准索股调整,一般索股调整。其准索股的垂度调整是主缆线型的关键,须精确测定和调整,一般索股的垂度通过测定与基准索股的相对垂度来调整,以满足设计线形要求。索股调整的基本方法是先将索股上的特定标志点对准东塔主索鞍上相应的标志点并固定,调整索股在另一索鞍中的位置,直至中跨垂度符合设计要求,固定后再分别调整两边跨的垂度,符合设计要求后在两散索鞍处固定,最后调
52、整锚跨。 基准索股的垂度测定与调整,在夜间气温稳定、且风速较小时进行,使用红外线测距仪准确的测量基准索股的中心线坐标,并换算出中心线标高,同设计标高进行比较,根据高差反算出锚固处的放松量或收紧量,同时应测量主塔的倾斜量以及索股的表面温度等数据,对所调整的进行修正,使基准索股符合设计要求,基准索股调整完成后,应连续观测三个晚上,确认线型误差在要求范围内后。才能进行一般索股调整。 一般索股垂度调整可用测定器测量其与基准索股的相对高差,并求出调整量,调整方法同基准索股,调整时确保其温度与基准索股调整的温度相差不多,否则应进行温度修正。2.3.2.4主缆整形紧缆 主缆的110束平行钢丝束股全部架设完成
53、后,即可进行主缆整形、紧缆工作。 主缆架设完成后,即在夜间温度稳定的时段内,进行预整形按一定的顺序和先疏后密的间隔,用木槌敲打进行,使主缆大致成为圆形,并间隔1.0mm左右,用钢带绑紧。 预整形、初紧缆完成后,使用紧缆机按一定的顺序进行正式紧缆,将主缆挤为圆形,紧缆后使得索夹处的主缆空隙率为18%,两索夹之间主缆的孔隙率为20%,每间隔1.0米左右挤一次,并用扁钢带绑扎。在预整形、紧缆前和紧缆完成后,都应测量主缆成形,测量方法与基准索股的测量方法相同。2.3.3索夹、吊索安装 主缆紧缆完成后,测量空缆线形,确认主缆空载时的线形是否符合设计要求,并进行必要的修正,即可进行索夹的安装工作。全桥共有索夹184个,其中边跨76个,中跨108个。 悬索桥主缆空载时的线型与成桥状态线形不同,两种线型状态索夹的位置也不同,测量放样需进行坐标换算,将成桥时索夹的坐标换算成空载时的坐标,在夜间气温稳定时,用红外线测距仪进行测量放样,并将索夹两边线用油漆标注在主缆上,标注标志线距索夹边线为10厘米,方便索夹就位安装。 索夹安装时,应将索夹
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