黄河特大桥刚性梁柔性拱桥施工技术

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+3×168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥。北引桥为1×32m简支箱梁+(54+80+54)m连续箱梁+108×32m简支箱梁、南引桥为3×54m连续箱梁+(44+80+44)m连续箱梁+10×32m简支箱梁。一、工程概况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φ2.0m钻孔灌注桩，桩长70-90m；1-4号墩采用28根φ2.5钻孔灌注桩，桩长90m-102m。0、5号墩承台厚4.5m，平面尺寸34.6×13.8m；1、2、3、4号墩承台厚6.0m，平面尺寸42.5×23.3m。主桥墩身采用带托盘的板式实体墩，1～4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+3×168+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140m。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⑴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29.814m（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⑵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650～700mm，全年有70%～80%雨量集中在6～9月间。每年3～4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⑶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7.7m～11.3m，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：⑴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;⑵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；

⑶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。⑷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。⑸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、施工总平平面布置1、施工栈桥施工栈桥布置置在桥位下游游侧，距桥轴轴线28.5m，栈桥宽8m，南北岸贯通通，接南北岸岸的施工便道道。二、施工总平平面布置2、施工便道南北岸设置8m宽施工便道，，和施工栈桥桥连通，保证证南北两岸的的贯通。二、施工总平平面布置3、钢梁存放场场、预拼场钢梁构件预拼拼场、存放场场设置在南岸岸3#-5#墩上游侧，设设置一台70t龙门吊作为主主要起重设备备，场内通道道和施工便道道相连。二、施工总平平面布置4、70t移动龙门吊机机提升站在南岸滩地4#-5#墩间沿线路跨跨线设置70t移动龙门吊机机提升站，作作为边跨钢梁梁架设和提升升设备。三、总体施工工方案㈠施工栈桥方方案栈桥设计为贝贝雷梁钢栈桥桥，桥面宽度度为8.0m，标准跨为18m，全长为321米。施工栈桥桥设置在桥梁梁下游28.5m处。上部采用4榀单层双排8片贝雷纵梁，，横向每3m设置支撑架连连成整体；三、总体施工工方案㈠施工栈桥方方案分配横梁采用用I25a，桥面系铺8mm压花钢板。基础采用φ630×10mm钢管桩，每排排墩采用4根钢管桩，钢钢管桩均用18号槽钢设置剪剪刀支撑连接接成整体。三、总体施工工方案㈡钻孔平台方方案固定平台平面面尺寸为47m×33m，以63根φ630×10mm钢管桩作平台台基础。相邻邻钢管桩间用用剪刀撑连接接。在钢管桩桩顶布置双层层2I40b工字钢作垫梁梁，然后再在在上垫梁上布布置15组贝雷梁，贝贝雷梁每两片片为一组，梁梁长为33米，中间用标标准花架连接接。三、总体施工工方案㈡钻孔平台方方案贝雷梁与上垫垫梁用“U”型螺栓连接接。在相邻两两组纵梁间用用[10槽钢进行剪刀刀撑连接。在在贝雷梁上布布置12组2I40b工字钢作次梁梁，次梁与贝贝雷梁用“U”型螺栓进进行连接。平平台顶面采用用I32a工字钢作分配配梁，间距为为0.4米，上铺设设δ8压花钢板作作面板。采采用φ48钢管作栏杆杆，栏杆间间距1.5米，高1.2米。三、总体施施工方案㈡钻孔平台台方案在钻孔施工工中，钻机机安装前割割除待钻孔孔钢护筒与与平台竖向向连接，采采用钢丝绳绳等软连接接方式防止止钻孔过程程中钢护筒筒下沉。同同时保持平平台对钢护护筒的平面面限制，防防止水流冲冲刷对钢护护筒平面位位置的影响响。单个钻钻孔桩施工工完成后，，恢复钢护护筒与平台台竖向连接接，保证平平台稳定、、安全。三、总体施施工方案㈢钻孔桩施施工方案1#、2#主墩钻孔施施工采用固固定平台、、0#、3#、4#、5#主墩按陆地地钻孔桩施施工作业。。1、设备选型型根据孔位处处地质及水水文条件、、孔深、施施工场地、、施工能力力等因素，，选用ZSD250、DW300和GPS200气举反循环环回转钻机机，钻头选选用刮刀钻钻头进行钻钻孔施工。。2、钻孔施工工钻机采用汽汽车运至孔孔位处安装装就位。施施工采用优优质膨润土土加水解聚聚丙烯酰胺胺泥浆，钻钻碴统一堆堆放在岸上上指定位置置，然后统统一运输至至指定的弃弃碴场，严严禁乱弃。。三、总体施施工方案㈢钻孔桩施施工方案3、第一次清清孔根据钻孔桩桩孔径大、、孔深等特特点，在保保证护壁稳稳定的条件件下，当钻钻至接近设设计高程时时，在泥浆浆循环管路路上安装一一台泥浆分分离器，在在钻进过程程中，对循循环的泥浆浆先进行机机械和自然然沉淀的双双重净化后后注入钻孔孔内。4、钢筋笼制制作与安装装钻孔桩钢筋筋笼直径很很大，长度度较长，重重量较重。。主筋为φ25圆钢，采用用滚压直螺螺纹套筒连连接方式。。钢筋笼在在加工场制制作，用专专用车辆通通过便道、、栈桥运输输至孔口，，汽车吊安安装到位。。三、总体施施工方案㈢钻孔桩施施工方案5、二次清孔孔二次清孔以以灌注水下下混凝土的的导管作为为清孔时的的吸管，清清孔时，空空压机将高高压风通过过风管经导导管送入孔孔内，孔内内泥浆及孔孔底沉淀物物被送入的的高压风冲冲起，由于于负压作用用迫使含有有沉淀物的的泥浆从导导管中吸出出，泥浆吸吸出之后直直接进入泥泥浆分离器器，经过泥泥浆分离器器对泥浆的的筛分过滤滤，悬浮在在泥浆中的的细砂被泥泥浆净化装装置分离由由出砂口排排出，过滤滤完毕的泥泥浆流入孔孔内，形成成一个完整整的循环路路径。如此此反复，经经过循环净净化，使清清孔后的泥泥浆指标和和孔底沉淀淀厚度满足足规范和设设计文件规规定要求。。三、总体施施工方案㈢钻孔桩施施工方案6、水下混凝凝土灌注二次清孔检检查合格后后，立即进进行水下混混凝土灌注注。首批混混凝土灌注注量计算为为12m3，设计15m3专用料斗进进行首批混混凝土灌注注。灌注前前充分做好好准备，保保证施工的的连续性。。每根桩灌灌注时间不不应太长，，尽量在8小时内连续续灌注完毕毕。导管埋埋入混凝土土的深度控控制在规定定范围内。。水下砼浇浇注后宜高高出桩顶设设计标高1m，以便清除除浮浆和消消除测量误误差。水中中孔灌注过过程中通过过安装的泥泥浆泵将连连通孔内泥泥浆经安装装在便桥上上的泥浆管管道泵送到到岸上泥浆浆沉淀池,经沉淀池沉沉淀和过滤滤后将多余余的水排出出,严禁直接将将泥浆排入入河道内,保护河道水水环境不受受污染。三、总体施施工方案㈣承台钢板板桩围堰施施工方案1、2号墩承台采采用钢板桩桩围堰，围围堰防水性性能好，整整体刚度较较强。围堰堰平面为矩矩形，其内内口尺寸为为46.5××28.3米，钢板桩桩单根长24米，其底端端标高为+7米，顶面标标高为+31m；采用德国国拉森Ⅳ型钢板桩，，套型锁口口，四个转转角位置采采用焊接的的T形钢板桩。。三、总体施施工方案㈣承台钢板板桩围堰施施工方案围堰采用钢钢板桩结构构，内支撑撑由两层钢钢管和型钢钢组成围囹囹支撑。钢钢板桩围堰堰内清淤采采用人工配配合吸泥机机吸泥，淤淤泥用运输输车及时外外运，在指指定的弃土土场弃土。。钻孔桩施工工完成后，，及时拆除除钢平台，，拔除钢管管桩，开始始施打钢板板桩。钢板板桩施打采采用浮吊配配合液压震震动锤进行行。三、总体施施工方案㈣承台钢板板桩围堰施施工方案承台钢板桩桩施打完成成后，及时时将围堰内内淤泥清除除至封底混混凝土底面面设计标高高处，然后后利用浮吊吊和混凝土土汽车泵进进行水下混混凝土封底底施工。封封底混凝土土施工完成成后，达到到强度后第第一次抽水水至第一层层内支撑设设计位置以以下50cm，进行第一一层内支撑撑安装；三、总体施施工方案㈣承台钢板板桩围堰施施工方案第一层内支支撑施工完完成后，第第二次抽水水至第二层层内支撑设设计位置以以下50cm，进行第二二层内支撑撑安装；第第二层内支支撑安装完完成后，即即可抽干围围堰内的水水，割除护护筒，清除除淤泥，进进行承台施施工。三、总体施施工方案㈤承台施工工方案承台平面尺尺寸为42.5××23.3m，厚6m，C45大体积混凝凝土。承台台施工采用用大块钢模模板。承台台大体积砼砼施工中采采取以下措措施：1、承台施工工时采取分分2次浇注和““内散外蓄蓄”的方案案，即混凝凝土内部采采取冷却循循环水管降降温措施，，同时做好好混凝土外外表面的保保温工作。。承台混凝凝土采用分分层浇注、、插入式振振捣器振捣捣的方法进进行，要求求在前层混混凝土初凝凝前或能重重塑前完成成次层混凝凝土的浇注注作业，分分层厚度控控制在30～40cm，以利于早早期混凝土土水化热的的散发。三、总体施施工方案㈤承台施工工方案2、优化砼配配比设计选用水化热热较低的矿矿渣硅酸盐盐水泥，掺掺入Ⅰ级粉煤灰和和高效缓凝凝减水剂。。对原材料料的质量进进行严格控控制。3、施工控制制混凝土施工工时，为避避免砼内外外温差过大大，在承台台内部设置置冷却水管管。混凝土土采用保湿湿蓄热法养养护，即在在承台四周周及表面覆覆盖帆布或或土工布，，用冷却管管流出的水水进行养护护。对混凝凝土内部温温度进行监监控，根据据观测结果果确定冷却却水管通水水量、通水水时间和蓄蓄热养护时时间等，以以降低混凝凝土内外温温差，使温温差控制在在25℃以内。三、总体体施工方方案㈥墩柱施施工方案案墩身为实实心矩形形尖端（（圆端））截面，，高度约约20m，采用常常规墩柱柱施工方方法进行行施工。。墩身施工工采用大大块整体体钢模板板施工。。墩旁设置置一台浮浮吊作为为墩柱施施工材料料等的起起吊和垂垂直运输输设备。。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案1、主要大大型临时时设施⑴提升站站全桥于4#-5#墩位置设设一台70t龙门吊机机作为钢钢梁杆件件上桥提提升站；；杆件经经提升站站起吊上上桥。70t龙门吊机机基础在在原河滩滩地面平平整后，，设置30cm厚3：7灰土，然然后在灰灰土顶面面浇注30cm厚钢筋混混凝土轨轨道基础础，轨道道基础处处隔一定定间距设设置一个个锚桩，，锚桩为为施打的的钢管桩桩，和轨轨道基础础浇筑成成一体。。龙门轨轨道基础础顶面标标高设置置不超过过原地面面50cm，相应位位置的运运输道路路和施工工场地顶顶面也不不超过原原地面50cm，保证场场地不阻阻水。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案1、主要大大型临时时设施⑵钢梁预预拼场钢梁预拼拼场设置置在3#-5#墩上游侧侧,长200m，宽度约约50m。主要作作为杆件件预拼、、杆件翻翻身、正正交异性性桥面板板工地焊焊接场地地。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案1、主要大大型临时时设施⑵钢梁预预拼场设置有钢钢桁梁上上下弦杆杆、斜杆杆、竖杆杆、桥门门架、平平纵联、、横梁、、桥面正正交异性性板台座座以及拱拱弦杆、、吊杆等等存放台台座。存存放台座座设置为为高约40cm混凝土座座。龙门门吊机轨轨道基础础顶面标标高设置置不超过过原地面面50cm，相应位位置的运运输道路路和施工工场地顶顶面也均均在原地地面上50cm以内，保保证场地地不阻水水。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案1、主要大大型临时时设施⑶临时支支墩4#～5#墩间布置置双排共共7个临时墩墩，临时时墩采用用明挖扩扩大基础础，墩柱柱为设置置空间联联结的4根钢管桩桩组成，，并于墩墩顶安装装型钢垫垫梁。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案1、主要大大型临时时设施⑶临时支支墩0#～4#墩间各修修建一个个跨中临临时墩。。临时墩墩基础采采用钢管管桩加砼砼承台基基础，支支墩由钢钢管混凝凝土柱及及分配梁梁组成。。钢梁架架设完成成后，及及时拆除除临时墩墩柱，凿凿除临时时承台，，将河道道内的钢钢管桩拔拔除。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案2、主要施施工机械械设备(1)两台70吨龙门吊吊机跨度50m，高50m，吊重70吨龙门吊吊机用于于4#～5#墩间钢桁桁梁架设设、70吨桥面架架梁吊机机安装和和钢梁杆杆件提升升；跨度40m，高16m，吊重70吨龙门吊吊机用于于钢梁预预拼场杆杆件预拼拼和杆件件存放倒倒运。(2)70吨桥面架架梁吊机机70吨桥面架架梁吊机机用于钢钢梁安装装及拱肋肋架设。。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案2、主要施施工机械械设备(3)千斤顶设设备根据钢梁梁安装调调整和拱拱肋合龙龙调整需需要，除除0#、5#墩以外所所有墩顶顶均需布布置竖向向和横向向千斤顶顶设备。。(4)两台70吨运梁台台车预拼场70吨运梁台台车用于于将钢梁梁杆件和和桥面板板运至70吨龙门吊吊机之下下。钢梁桥面面70吨运梁台台车用于于将杆件件或桥面面板运至至70吨架梁吊吊机下方方起吊架架设。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案3、主要施施工方法法五跨连续续钢桁梁梁架设采采用是先先梁后拱拱，由南南岸端向向北岸端端拼装的的总体方方案。⑴钢桁梁梁施工方方法①在4#～5#墩间钢桁桁梁节点点位置设设7个临时墩墩，并于于墩顶安安装型钢钢分配梁梁，利用用70t龙门吊机机进行此此跨钢桁桁梁架设设。同时时于0～4#墩各跨中中施工临临时墩。。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案3、主要施施工方法法⑴钢桁梁梁施工方方法②4#～5#墩间钢桁桁梁安装装完毕后后，利用用70吨龙门吊吊机于此此跨钢桁桁梁顶面面安装70吨架梁吊吊机，并并于此跨跨钢桁梁梁下平面面布设运运梁线，，龙门吊吊机为提提升设备备，将从从钢梁预预拼场运运来的钢钢梁杆件件或桥面面板吊至至运梁线线台车上上，运至至70吨架梁吊吊机下方方，利用用架梁吊吊机进行行钢桁梁梁安装。。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案3、主要施施工方法法⑴钢桁梁梁安装方方法③依次安安装下弦弦杆、斜斜杆、竖竖杆、上上弦杆、、横梁、、桥面板板、横联联和前一一节间上上平联，，调整钢钢梁标高高至设计计位置，，按设计计要求进进行桥面面板横向向和纵向向接缝的的焊接，，前移吊吊机至下下一节间间并锚固固。如此此循环并并利用每每跨跨中中临时墩墩悬臂拼拼装0#～4#墩间钢桁桁梁。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案3、主要施施工方法法⑵柔性拱拱安装方方法待0#～5#墩钢桁梁梁架设完完毕，将将70吨架梁吊吊机退至至1#～2#墩间进行行此跨拱拱肋安装装。安装装顺序为为拱肋、、吊杆、、拱肋平平联，调调整1#、2#墩支座标标高进行行此跨拱拱肋合龙龙。如此此安装2#～3#、3#～4#墩间拱肋肋并调整整相应跨跨支座标标高和拱拱肋合龙龙。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案3、主要施施工方法法⑶收尾拆除支架架、临时时墩、拱拱肋临时时联结及及70吨架梁吊吊机；全全桥钢梁梁线形和和位置调调整。安安装桥面面道碴槽槽板及桥桥面系结结构，全全桥竣工工。三、总体体施工方方案㈦钢梁安安装施工工方案4、钢梁架架设施工工准备主要包括括施工技技术准备备、施工工现场准准备（临临时设施施和施工工设备准准备）和和施工测测量等。。5、钢梁杆杆件进场场、存放放、预拼拼6、钢梁架架设工艺艺主要包括括钢梁架架设原则则、钢梁梁架设工工艺、