黄河特大桥刚性梁柔性拱桥施工技术（ppt共47页）

1、京沪高速铁路济南黄河特大桥施工方案汇报中铁一局京沪高速铁路土建二标项目部2008年3月一、工程概况二、施工总平面布置三、总体施工方案 1、栈桥施工方案 2、钻孔平台施工方案 3、钻孔桩施工方案 4、承台施工方案 5、墩柱施工方案 6、钢梁架设施工方案四、总体施工计划一、工程概况1、概况 京沪高速铁路济南黄河大桥总长5143.4m。全桥墩台基础均采用钻孔灌注桩，主桥为(112+3168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥。北引桥为132m简支箱梁+(54+80+54)m连续箱梁+10832m简支箱梁、南引桥为354m连续箱梁+(44+80+44)m连续箱梁+1032m简支箱梁。一、工

2、程概况2、主桥下部结构 主桥墩基础墩号为0-5号。0、5号墩采用21根2.0m钻孔灌注桩，桩长70-90m；1-4号墩采用28根2.5钻孔灌注桩，桩长90m-102m。0、5号墩承台厚4.5m，平面尺寸34.613.8m；1、2、3、4号墩承台厚6.0m，平面尺寸42.523.3m。主桥墩身采用带托盘的板式实体墩，14号墩身截面为矩形尖端型，0、5号墩为矩形圆弧倒角型。一、工程概况3、主桥上部结构 主桥上部结构为112+3168+112m下承式连续钢桁梁，在中跨设置加劲拱。刚性主梁采用带竖杆的等高度三角形桁架，桁高16m，桁宽30m，节间14.0m，柔性拱肋按圆曲线布置，矢高30m，矢跨140

3、m。主桁梁采用焊接整体节点结构形式，柔性拱采用拼装节点，钢材采用Q370qE。主桁上弦和拱肋弦杆设交叉型上平联，杆件采用焊接工字型。主桁每个上弦节点均设有横联，横联为三角形桁架形式，桁高约6m，支点处设有斜桥门架。桥面系采用正交异性板，下设T型加劲肋，设8道纵梁，横梁采用工字型截面、鱼腹式变高度梁。一、工程概况4、水文、气象、工程地质 水文 主桥桥址处河道属济南段黄河窄河道区，宽约900m。黄河枯水期仅主河槽有水，设计施工洪水位30.5m，河流平均流速2.07m/s。 位于桥位下游11公里处泺口水文站提供的水文资料显示，1997年至2007年间，最大流量为3930m3/s，最高水位为29.81

4、4m（大沽高程31.2m），2003年至2007年5年间的最高水位都出现在黄河小浪底水库调沙期，期间的最高水位在30.5m左右。一、工程概况4、水文、气象、工程地质 气象 桥址区属暖温带半湿润季风气候区，气候比较温和。年降雨量为650700mm，全年有70%80%雨量集中在69月间。每年34月风沙最大，以偏北风为主，最高风速23m/s，平均风速3.5m/s。7月份平均气温30左右，极端最高气温42.7，1月份平均气温零下2左右，极端最低气温零下19.7。一、工程概况4、水文、气象、工程地质工程地质 桥位地层以第四系河流相粉质土为主，其间多夹粉、细、中沙及粉土、薄层粘土或透镜体。其中覆盖层40m

5、以下姜石含量较高，姜石层分布较多。黄河主河道内一般冲刷厚度约为7.7m11.3m，枯水期河床冲刷层范围沉积层主要以粉砂土为主。一、工程概况5、工程特点 济南黄河特大桥主桥工程具有造型美观、结构新颖、施工技术难度大、施工条件复杂等特点，主要表现在如下几个方面： 主桥采用深孔大直径钻孔桩基础,在水文和地质条件均很复杂的条件下,施工难度很大; 水中大体积承台受黄河特殊水文、地质条件影响，施工难度很大，对施工控制要求高； 大桥主跨设计跨径为168m四线铁路桥梁，上部结构为五跨钢桁梁、中间三跨柔性拱桥，目前在高速铁路同类桥型中居世界第一，其构件加工精度高、线形控制 一、工程概况5、工程特点难度大、施工工

6、艺复杂、主跨钢桁梁大悬臂拼装和柔性拱合拢技术难度大，且具有结构新颖、受力明确、线型流畅、气势宏伟、功能齐全等特点。 主桥上部结构用钢量大，对钢材材质和加工制造精度的要求高，部分钢材的供应渠道单一，国内具备加工制作能力的钢结构加工企业较少，原材料供应和构件加工制作存在一定的难度。 大桥施工所需临时工程和专用设备数量巨大，结构复杂，对工程施工成本的影响较大。二、施工总平面布置1、施工栈桥 施工栈桥布置在桥位下游侧，距桥轴线28.5m，栈桥宽8m，南北岸贯通，接南北岸的施工便道。二、施工总平面布置2、施工便道 南北岸设置8m宽施工便道，和施工栈桥连通，保证南北两岸的贯通。二、施工总平面布置3、钢梁存

7、放场、预拼场 钢梁构件预拼场、存放场设置在南岸3#-5#墩上游侧，设置一台70t龙门吊作为主要起重设备，场内通道和施工便道相连。二、施工总平面布置4、70t移动龙门吊机提升站 在南岸滩地4#-5#墩间沿线路跨线设置70t移动龙门吊机提升站，作为边跨钢梁架设和提升设备。三、总体施工方案施工栈桥方案栈桥设计为贝雷梁钢栈桥，桥面宽度为8.0m，标准跨为18m，全长为321米。施工栈桥设置在桥梁下游28.5m处。上部采用4榀单层双排8片贝雷纵梁，横向每3m设置支撑架连成整体；三、总体施工方案施工栈桥方案分配横梁采用I25a，桥面系铺8mm压花钢板。基础采用63010mm钢管桩，每排墩采用4根钢管桩，钢

8、管桩均用18号槽钢设置剪刀支撑连接成整体。三、总体施工方案钻孔平台方案 固定平台平面尺寸为47m33m，以63根63010mm钢管桩作平台基础。相邻钢管桩间用剪刀撑连接。在钢管桩顶布置双层2I40b 工字钢作垫梁，然后再在上垫梁上布置15 组贝雷梁，贝雷梁每两片为一组，梁长为33 米，中间用标准花架连接。三、总体施工方案钻孔平台方案 贝雷梁与上垫梁用“U”型螺栓连接。在相邻两组纵梁间用10 槽钢进行剪刀撑连接。在贝雷梁上布置12 组2I40b 工字钢作次梁，次梁与贝雷梁用“U” 型螺栓进行连接。平台顶面采用I32a 工字钢作分配梁，间距为0.4 米，上铺设8 压花钢板作面板。采用48 钢管作栏

9、杆，栏杆间距1.5 米，高1.2 米。三、总体施工方案钻孔平台方案 在钻孔施工中，钻机安装前割除待钻孔钢护筒与平台竖向连接，采用钢丝绳等软连接方式防止钻孔过程中钢护筒下沉。同时保持平台对钢护筒的平面限制，防止水流冲刷对钢护筒平面位置的影响。单个钻孔桩施工完成后，恢复钢护筒与平台竖向连接，保证平台稳定、安全。三、总体施工方案钻孔桩施工方案 1#、2#主墩钻孔施工采用固定平台、0#、3#、4#、5#主墩按陆地钻孔桩施工作业。 1、设备选型 根据孔位处地质及水文条件、孔深、施工场地、施工能力等因素，选用ZSD250、DW300和GPS200气举反循环回转钻机，钻头选用刮刀钻头进行钻孔施工。2、钻孔施

10、工 钻机采用汽车运至孔位处安装就位。施工采用优质膨润土加水解聚丙烯酰胺泥浆，钻碴统一堆放在岸上指定位置，然后统一运输至指定的弃碴场，严禁乱弃。三、总体施工方案钻孔桩施工方案3、第一次清孔 根据钻孔桩孔径大、孔深等特点，在保证护壁稳定的条件下，当钻至接近设计高程时，在泥浆循环管路上安装一台泥浆分离器，在钻进过程中，对循环的泥浆先进行机械和自然沉淀的双重净化后注入钻孔内。4、钢筋笼制作与安装 钻孔桩钢筋笼直径很大，长度较长，重量较重。主筋为25圆钢，采用滚压直螺纹套筒连接方式。钢筋笼在加工场制作，用专用车辆通过便道、栈桥运输至孔口，汽车吊安装到位。三、总体施工方案钻孔桩施工方案5、二次清孔 二次清

11、孔以灌注水下混凝土的导管作为清孔时的吸管，清孔时，空压机将高压风通过风管经导管送入孔内，孔内泥浆及孔底沉淀物被送入的高压风冲起，由于负压作用迫使含有沉淀物的泥浆从导管中吸出，泥浆吸出之后直接进入泥浆分离器，经过泥浆分离器对泥浆的筛分过滤，悬浮在泥浆中的细砂被泥浆净化装置分离由出砂口排出，过滤完毕的泥浆流入孔内，形成一个完整的循环路径。如此反复，经过循环净化，使清孔后的泥浆指标和孔底沉淀厚度满足规范和设计文件规定要求。三、总体施工方案钻孔桩施工方案6、水下混凝土灌注 二次清孔检查合格后，立即进行水下混凝土灌注。首批混凝土灌注量计算为12m3，设计15m3专用料斗进行首批混凝土灌注。灌注前充分做好

12、准备，保证施工的连续性。每根桩灌注时间不应太长，尽量在8小时内连续灌注完毕。导管埋入混凝土的深度控制在规定范围内。水下砼浇注后宜高出桩顶设计标高1m，以便清除浮浆和消除测量误差。水中孔灌注过程中通过安装的泥浆泵将连通孔内泥浆经安装在便桥上的泥浆管道泵送到岸上泥浆沉淀池, 经沉淀池沉淀和过滤后将多余的水排出,严禁直接将泥浆排入河道内,保护河道水环境不受污染。三、总体施工方案承台钢板桩围堰施工方案 1、2号墩承台采用钢板桩围堰，围堰防水性能好，整体刚度较强。围堰平面为矩形，其内口尺寸为46.528.3米，钢板桩单根长24米，其底端标高为+7米，顶面标高为+31m；采用德国拉森型钢板桩，套型锁口，四

13、个转角位置采用焊接的T形钢板桩。三、总体施工方案承台钢板桩围堰施工方案 围堰采用钢板桩结构，内支撑由两层钢管和型钢组成围囹支撑。钢板桩围堰内清淤采用人工配合吸泥机吸泥，淤泥用运输车及时外运，在指定的弃土场弃土。 钻孔桩施工完成后，及时拆除钢平台，拔除钢管桩，开始施打钢板桩。钢板桩施打采用浮吊配合液压震动锤进行。三、总体施工方案承台钢板桩围堰施工方案 承台钢板桩施打完成后，及时将围堰内淤泥清除至封底混凝土底面设计标高处，然后利用浮吊和混凝土汽车泵进行水下混凝土封底施工。封底混凝土施工完成后，达到强度后第一次抽水至第一层内支撑设计位置以下50cm，进行第一层内支撑安装；三、总体施工方案承台钢板桩围

14、堰施工方案 第一层内支撑施工完成后，第二次抽水至第二层内支撑设计位置以下50cm，进行第二层内支撑安装；第二层内支撑安装完成后，即可抽干围堰内的水，割除护筒，清除淤泥，进行承台施工。三、总体施工方案承台施工方案 承台平面尺寸为42.523.3m，厚6m， C45大体积混凝土。承台施工采用大块钢模板。承台大体积砼施工中采取以下措施： 1、承台施工时采取分2次浇注和“内散外蓄”的方案，即混凝土内部采取冷却循环水管降温措施，同时做好混凝土外表面的保温工作。承台混凝土采用分层浇注、插入式振捣器振捣的方法进行，要求在前层混凝土初凝前或能重塑前完成次层混凝土的浇注作业，分层厚度控制在3040cm，以利于早

15、期混凝土水化热的散发。 三、总体施工方案承台施工方案2、优化砼配比设计 选用水化热较低的矿渣硅酸盐水泥，掺入级粉煤灰和高效缓凝减水剂。对原材料的质量进行严格控制。3、施工控制 混凝土施工时，为避免砼内外温差过大，在承台内部设置冷却水管。混凝土采用保湿蓄热法养护，即在承台四周及表面覆盖帆布或土工布，用冷却管流出的水进行养护。对混凝土内部温度进行监控，根据观测结果确定冷却水管通水量、通水时间和蓄热养护时间等，以降低混凝土内外温差，使温差控制在25以内。 三、总体施工方案墩柱施工方案 墩身为实心矩形尖端（圆端）截面，高度约20m，采用常规墩柱施工方法进行施工。 墩身施工采用大块整体钢模板施工。 墩旁

16、设置一台浮吊作为墩柱施工材料等的起吊和垂直运输设备。三、总体施工方案钢梁安装施工方案1、主要大型临时设施提升站 全桥于4#-5#墩位置设一台70t龙门吊机作为钢梁杆件上桥提升站；杆件经提升站起吊上桥。70t龙门吊机基础在原河滩地面平整后，设置30cm厚3：7灰土，然后在灰土顶面浇注30cm厚钢筋混凝土轨道基础，轨道基础处隔一定间距设置一个锚桩，锚桩为施打的钢管桩，和轨道基础浇筑成一体。龙门轨道基础顶面标高设置不超过原地面50cm，相应位置的运输道路和施工场地顶面也不超过原地面50cm，保证场地不阻水。三、总体施工方案钢梁安装施工方案1、主要大型临时设施钢梁预拼场 钢梁预拼场设置在3#-5#墩上

17、游侧,长200m，宽度约50m。主要作为杆件预拼、杆件翻身、正交异性桥面板工地焊接场地。三、总体施工方案钢梁安装施工方案1、主要大型临时设施钢梁预拼场 设置有钢桁梁上下弦杆、斜杆、竖杆、桥门架、平纵联、横梁、桥面正交异性板台座以及拱弦杆、吊杆等存放台座。存放台座设置为高约40cm混凝土座。龙门吊机轨道基础顶面标高设置不超过原地面50cm，相应位置的运输道路和施工场地顶面也均在原地面上50cm以内，保证场地不阻水。三、总体施工方案钢梁安装施工方案1、主要大型临时设施临时支墩 4#5#墩间布置双排共7个临时墩，临时墩采用明挖扩大基础，墩柱为设置空间联结的4根钢管桩组成，并于墩顶安装型钢垫梁。三、总

18、体施工方案钢梁安装施工方案1、主要大型临时设施临时支墩 0#4#墩间各修建一个跨中临时墩。临时墩基础采用钢管桩加砼承台基础，支墩由钢管混凝土柱及分配梁组成。钢梁架设完成后，及时拆除临时墩柱，凿除临时承台，将河道内的钢管桩拔除。三、总体施工方案钢梁安装施工方案2、主要施工机械设备(1)两台70吨龙门吊机 跨度50m，高50m，吊重70吨龙门吊机用于4#5#墩间钢桁梁架设、70吨桥面架梁吊机安装和钢梁杆件提升； 跨度40m，高16m，吊重70吨龙门吊机用于钢梁预拼场杆件预拼和杆件存放倒运。(2)70吨桥面架梁吊机 70吨桥面架梁吊机用于钢梁安装及拱肋架设。三、总体施工方案钢梁安装施工方案2、主要施

19、工机械设备(3)千斤顶设备 根据钢梁安装调整和拱肋合龙调整需要，除0#、5#墩以外所有墩顶均需布置竖向和横向千斤顶设备。(4)两台70吨运梁台车 预拼场70吨运梁台车用于将钢梁杆件和桥面板运至70吨龙门吊机之下。 钢梁桥面70吨运梁台车用于将杆件或桥面板运至70吨架梁吊机下方起吊架设。三、总体施工方案钢梁安装施工方案3、主要施工方法 五跨连续钢桁梁架设采用是先梁后拱，由南岸端向北岸端拼装的总体方案。钢桁梁施工方法 在4#5#墩间钢桁梁节点位置设7个临时墩，并于墩顶安装型钢分配梁，利用70t龙门吊机进行此跨钢桁梁架设。同时于04#墩各跨中施工临时墩。三、总体施工方案钢梁安装施工方案3、主要施工方

20、法钢桁梁施工方法 4#5#墩间钢桁梁安装完毕后，利用70吨龙门吊机于此跨钢桁梁顶面安装70吨架梁吊机，并于此跨钢桁梁下平面布设运梁线，龙门吊机为提升设备，将从钢梁预拼场运来的钢梁杆件或桥面板吊至运梁线台车上，运至70吨架梁吊机下方，利用架梁吊机进行钢桁梁安装。三、总体施工方案钢梁安装施工方案3、主要施工方法钢桁梁安装方法 依次安装下弦杆、斜杆、竖杆、上弦杆、横梁、桥面板、横联和前一节间上平联，调整钢梁标高至设计位置，按设计要求进行桥面板横向和纵向接缝的焊接，前移吊机至下一节间并锚固。如此循环并利用每跨跨中临时墩悬臂拼装0#4#墩间钢桁梁。三、总体施工方案钢梁安装施工方案3、主要施工方法柔性拱安装方法 待0#5#墩钢桁梁架设完毕，将70吨架梁吊机退至1#2#墩间进行此跨拱肋安装。安装顺序为拱肋、吊杆、拱肋平联，调整1#、2#墩支座标高进行此跨拱肋合龙。如此安装2#3#、3#4#墩间拱肋并调整相应跨支座标高和拱肋合龙。三、总体施工方案钢梁安装施工方案 3、主要施工方法 收尾 拆除支架、临时墩、拱肋临时联结及70吨架梁吊机；全桥钢梁线形和位置调整。安装桥面道碴槽板及桥面系结构，全桥竣工。三、总体施工方案钢梁安装施工方案4、钢梁架设施工准备 主要包括施工技术准备、施工现场准备（临时设施和施工设备准备）和施工测量等。5、钢梁杆件进场、存放、预拼6、钢梁架设