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一、工程概况
乌江特大桥跨越乌江,桥梁全长741m,主桥中心桩号为K19+883,桥跨布置为:3×40m+3×40m+(98+180+98)+3×40m,每个“T”构纵桥向划分为20个对称梁段,1个不对称梁段,箱梁设计为纵、横、竖三向预应力体系,全桥共计4个边跨合拢段,2个中跨合拢段,合拢段长度均为2m,高度4.0m,每边跨现浇段长3.68m;引桥上部结构采用预应力混凝土(后张)先简直后连续T梁;下部结构采用U形桥台,3、4、5、6、7、8、9#墩采用空心薄壁墩,最大墩高107.799m,其余桥墩采用柱式墩,桥台采用扩大基础,桥墩采用桩基础。
1.1、工程特点
1、施工便道弯多路陡,雨季材料运输困难,故对施工便道选线、线型、路面的修筑要求较高。
2、乌江特大桥--全线控制性工程,工期紧张,施工技术难度大,高空作业安全风险高,两岸道路交通安全通道防护工程量大,桥区房屋、通信线路拆迁量大,小里程侧开发区施工及桥下通航等干扰因素多等特点;
1.2 主要技术难点
1)主墩桩基础施工难度大
乌江特大桥范围内的工程地质较复杂,主墩处于乌江水中及岸边,主墩基础施工受乌江水位暴涨暴跌影响,围堰设计施工是关键。主墩桩基为大直径嵌岩桩,入岩深度大,强度高,能否在雨季前完成水下部分施工非常关键。
2)大体积混凝土温控
3)高墩身施工
4)连续刚构上构施工
连续刚构上构施工是本工程的重点部位,也是技术难点部位,其挂篮结构形式的选取,高空边跨现浇段的现浇施工工艺都需要认真探讨。
二、整体施工计划安排
三、施工总体部署及资源配置情况
1)内部组织管理模式为:
根据本工程特点,我部从公司抽调了具有特大型桥梁隧道施工经验的技术及管理人员组建成立项目部,负责工程的具体实施。项目经理部根据施工的需要,成立以下组织机构:项目经理部组织机构、生产组织机构、质量组织机构、安全组织机构,对项目经理部的生产、质量、安全进行全方位管理。为满足工程施工需要,设立精干管理机构,配备专业技术骨干,投入充足的劳动力,成立项目经理部其中项目经理1人,书记1人,总工程师1人,项目副经理2人,总经济师1人,总会计师1人,项目经理部设工程部、试验室、测量队、安质部、材设部、经营部、财务室、综合办公室等职能部门共计61人。
2)项目施工区段划分、施工队伍配备:
3)项目驻地、施工便道、搅拌站、钢筋加工场、桥隧供电规划:
1、项目经理部驻地:位于线路的中间,最大管理跨度的时间是半小时。目前项目驻地建设已完成。
2、拌合站:乌江特大桥建设2个拌合站,1#拌合站位于乌江特大桥7#主墩左侧红线外约60米,占地约5000m2;2#拌合站位于在主线桩号K19+727左侧1.0KM的联桥村540县道旁。约占地3500m2。
砼搅拌站产能分析:3#站为HZS90型搅拌楼1套,共配置4个100t分料仓,配置6〜9台8m3的砼运输车,采用集中调配和运送,圬工方约7.5万 m3,最远运距约5Km, 配备一台250kw发电机备用,供应能力计算按每天2个工班计算,每工班工作8小时,同时每天考虑至少4个小时用于设备检查维修。
Qd=a*C*t*Qh=0.5×2×8×90=720 m3
施工高峰期砼需求量:3#拌合站供应艾坝隧道进出口和后期T梁预制场施工。隧道按照每个工作面IV级围岩日掘进6m计算,每天进出口1组衬砌,1组仰拱,衬砌每组按9m计,仰拱按每组9m计。
喷锚IV级9.72 m3/m×6m×4=233.28 m3;(考虑了由于超挖、回弹造成的超方率为200%)。
衬砌IV级9.54 m3/m×2×9m=171.72 m3;
仰拱及填充8.6 m3/m×2×9=154.80 m3;
合计:233.28+171.72+154.80+=559.8 m3;
日生产能力720 m3>日最大需求量约559 m3,故满足高峰期最大需求量。施工高峰期砼需求量:乌江 乌江特大桥主墩承台浇筑为施工高峰期,一次性浇筑完成1332 m3,由1、2号站联合工艺约48h浇筑完成,满足要求,需要提前做好水泥、砂石料的储备工作。
3、便道:根据施工现场地形情况及总体施工进度计划,乌江特大桥区交通便利有县道及码头道路直达施工现场。引桥部分需根据需要新修部分之子型施工便道通往各墩工点。
4、施工用水:乌江特大桥采取抽取乌江水。
5、施工用电:施工用电从附近电网接入,按照总体布置安装2座变电站,以满足各工区生产、生活用电需要,自备4台发电机, 150kw、200kw发电机各3台、500kw一台以备用。
乌江特大桥供电方案表
四、施工方案
1)总体施工方案:
根据桥位区地层情况,桩基施工采用冲击钻孔灌注和人工挖孔灌注桩两种施工工艺,桥梁墩身采用液压爬模系统施工,引桥采用滑模法施工,主桥悬浇T采用挂篮悬浇,边跨现浇段初步方案采用落地高空少支架法现浇(后期优化为不对称悬浇一个节段+墩顶托架法进行施工),合龙段采用吊架法施工。引桥上构T梁采用梁场预制,龙门吊吊装,运梁车运输,架桥机安装。
2)主要工程项目的施工方案与资源配备计划:
1、乌江特大桥由一名生产副经理和2个工区主人和4名技术员负责现场生产安排,组织施工。
2、桩基础施工:7#墩先期配备4~6台冲击钻,预计10~15d/根,2个月内完成20根桩基础施工,8#墩靠山体侧8根桩采用人工挖孔桩工艺,其余13根桩采用4台冲击钻,约3个循环完成所有桩基础施工,同时先后开工5、6、4、3、2、1、0#台人工挖孔桩基础施工。9、10#墩根据房屋拆迁和县道改移情况,最迟于2014年2月进行桩基础施工。配备的主要施工设备有吊车2台,挖掘机2台,钻机8~10台,人工挖孔桩设备23套、钢筋笼下放采用吊车下放和孔口搭设脚手架手拉葫芦下放的方式,砼浇筑采用罐车运输和泵送砼的方式。砼由1、2号搅拌站供应。
3、承台施工:7、8#主墩承台各配备一套模板【4.65m+0.35m】进行施工,后续无需改装,可直接组装周转至主墩内外模及上构挂篮施工;大体积砼一次性进行浇筑,最大单次浇筑方量2665方,提前做好材料储备工作,由2套搅拌共同进行浇筑约48h完成,1个半月完成承台施工。
4、高墩身施工:主墩采用液压爬模进行施工,墩身纵横向联系梁采用异步施工工艺,左右幅各配备13名工人,两个主墩各配备一台TC6517塔吊、一部2吨单笼施工电梯和一台HBT90托泵,约4个月墩身封顶。其余引桥及过渡墩设备配备平面布置图如下:
5、0号块施工:采用预先在墩身施工时埋入预埋件后焊接型钢托架、鹰架法进行施工,0号块分两次进行浇筑施工,左右幅错开施工,0号块模板拆分后用作挂篮模板使用,0号块底模周转至挂篮底篮使用。工期约45d。
6、挂篮悬浇施工:采用菱形挂篮4套,每套重约65吨,挂篮安装20天,悬浇3节段/月,边中跨合拢段60d,工期约10个月。
7、桥面系施工1个月。受过渡墩320型伸缩缝及左右幅错开施工影响,工期滞后一个月考虑。
全桥合计总工期约为:3+0.5+1.5+4+1.5+10+2+1=22个月。(本计划已考虑雨季施工、材料供应、工序转换及节假日的影响。)
3)筑岛围堰方案确定:
3.1 主墩7#墩与8#墩均位于乌江河道中,其中8#墩侵入河道中较多,承台外边距水边约有10m,7#墩承台位于河边滩涂地上;结合主墩所处位置情况及地质、水文等情况,上游沙陀电站蓄水后目前雨季泄洪水位为295m,下游彭水电站蓄水位为293m,而且存在暴涨暴跌现象,从施工的工期、方便性、经济性及设备情况等各方面分析,根据现场周围环境及材料供应情况,通过对土石围堰、土袋围堰、竹笼围堰、钢笼围堰、钢筋砼围堰、钢板桩围堰、锁扣钢管围堰、钢套箱围堰及双壁钢套箱围堰等围堰方案的对比,根据河床覆盖层厚度较薄基本为基岩裸漏,以及水深及费用情况,最终确认采用方案一筑岛土石围堰法进行施工。筑岛范围为横向纵向承台边线外扩15m;8#墩主墩围堰筑岛至岸侧也采用筑岛连接。待桩基施工完毕后,再开挖基坑进行承台施工。
乌江特大桥8号主墩围堰施工方案比选表
3.2围堰设计:筑岛范围为横向纵向承台边线外扩34m;8#墩主墩围堰筑岛至岸侧也采用筑岛连接。待桩基施工完毕后,再开挖基坑进行承台施工。围堰对河道的束窄程度约30%,为了减少局部冲刷,将围堰转角做成流线型,围堰设计尺寸为纵桥向长62.5m,横桥向长66m。围堰轴线处最大水深4~5m,流速1.5~2.0m/s,水下部分抛填擦角较大的钢丝石笼;水面以上部分分层碾压填筑碎石土,并与迎水面铺设防水土工布及满布0.8m厚的防冲刷沙袋;中间部前期填筑粘土,常水位迎水面施做20cm厚C20砼防渗面板,后期根据渗水量确定是够需要施做高压旋喷桩防渗墙。围堰轴线长150m,乌江设计常水位为+290.3m,5年一遇的设计最高洪水位为+295m,故设计堰顶高度296.0m+0.5m的防浪墙,围堰顶宽7.74m,迎水面坡比为1:1.75,背水面坡比为1:1。主要工程数量包括:填筑土石16000m3,石笼防护600m3,防水土工膜1500m2,防渗砼300m3。
乌江特大桥桩基础施工方案比选表
乌江特大桥桩基:直径2.5m桩基有40根,桩长23~30m,共计长1010m;直径2.2m桩基有4根,共长80m;直径2.0m桩基有48根,共计长1196m;直径1.8m桩基有16根,共计长360m;主要地质情况为表层覆盖层为粉质粘土、碎石、圆砾下为强风化中风化灰岩。其中7、8号墩采用采用方案二冲击钻孔桩施工,其余墩采用方案一人工挖孔桩施工。设备能够到达处采用方案三吊车配合安装钢筋笼,山坡陡峭设备无法到达处,采用方案二门架法配合手拉葫芦下放钢筋笼,混凝土由集中拌和站供应,搅拌输送车运输或拖泵直接泵送至孔口处,导管法灌注主墩水下混凝土。引桥孔桩采用导管干灌法施工。
钢筋笼安装施工方案比选表
桩基砼浇筑施工方案比选表
4)承台施工方案
乌江特大桥7#、8#墩承台:为大体积混凝土,承台尺寸为26m×20.5m×5m采用大块(2×4.65m+0.35m)大块钢模(以便后续周转至墩身内外模及挂篮外模使用)一次性浇筑完成,为防止产生温度裂缝,采用水化热较低的水泥,采用“双掺”技术(掺II粉煤灰、优质缓凝剂),选择含泥量低、颗粒级配好的粗细骨料,降低拌合用水、粗细骨料、水泥的温度,并在承台混凝土内设置循环冷却水管、保温及及早回填等办法,以控制承台内外温差。钢筋采用内部排架支撑系统定位、模板采用大面组合钢模。承台施工过程中搭设混凝土灌筑平台及布料走道,并设置防护栏杆。承台混凝土的运输采用混凝土运输车运送至混凝土输送泵,由混凝土输送泵泵送到承台灌注平台上的布料杆,然后由布料杆分配于承台各个部位。施工时注意预埋墩身钢筋、劲性骨架、塔吊、电梯等预埋件。
塔吊、电梯基础埋件及附着图
5)墩身施工方案
乌江特大桥预应力砼连续刚构桥主墩均为空心薄壁墩,7、8号主墩为主悬浇T主墩,最大高度为107.799 m,均采用双肢薄壁空心截面。单肢等截面部分为顺桥向4.0m,横桥向6.0m,每隔约30米设置墩身横联一道,内腔设置厚度50cm的横隔板及人孔,墩身底部及顶部设置有2m后的实心段,实心段以上设置墩身泄水孔,每隔5米设置一道通风孔,墩身为直线无收坡,棱角为直角。8号主墩结构图见右图:
主墩结构图
5.1 墩身施工设备和布置:
墩身施工设备包括:塔吊、施工电梯、混凝土搅拌站、混凝土输送泵、混凝土养护系统。塔吊作为墩身施工垂直运输机械,同时考虑上构施工时挂篮安装主纵梁、底篮框架及外侧模的重量,主7、8号墩在承台右侧各安装1台TC5513-8型的塔吊(110t·m),4、6、9号过渡墩各安装一台TC5610-6型塔吊(80t·m)。主墩塔吊主要用于墩身内模板提升安装、施工机具、施工材料的吊装、主梁施工辅助工作、模板的拆除和后续工作等。本桥主墩高、上部工程数量大,要求塔吊的起吊高度大、重量大、速度快、强抗风性能好。
电梯:采用SC200单笼电梯,在6、7、8、9号墩柱安装附着在靠近路侧空心薄壁墩侧面上。
搅拌站:一套90m3/h生产能力的搅拌站,1套设在主7号墩附近,1套75m3/h生产能力的搅拌站设在8墩附近。托泵泵管墩底水平段、墩身段采用高压泵管,在0#块顶部安装一台砼换向器,保证两侧对称悬浇,后续上构施工连接变形管至低压泵管。泵管及水管附着在墩身上,旁边为人行楼梯。电缆附着在塔吊标准节上。
根据墩身特点及钢筋长度,7、8号墩身施工标准节为4.5m,首节为4.6m,共24个节段。墩身横联采用异步施工工艺,墩身施工期间注意预埋注意预埋爬架爬锥预埋件。及各类预埋件,塔吊、施工电梯等预埋件,通风管、泄水管的埋设。泵管采用柔性绳索固定在墩身节段上,确保施工安全。养护采用爬架下方设置喷淋养护装置实现。
墩身模板比选方案表
墩身浇筑工艺流程
液压模板爬升流程
7、8#主墩墩身爬架机位布置图
7、8#主墩墩身模板平面布置图
6)主桥上部结构施工
6.1 主7、8#墩箱梁0#块支架施工
主7、8#主墩0#块箱梁高11.5m,砼方量487m3,分两次进行浇筑,第一次浇筑高度6m,第二次浇筑高度5.57m,两次浇筑的时间差不超过10天;支架系统主要由穿孔塞焊埋件、插板式钢牛腿埋件、型钢膺架、卸落装置、挑梁及钢桁架构成。型钢托架由墩系梁支架系统的型钢材料直接周转使用,纵横梁由I40a组成,腹板区相应加密至4根,悬臂端膺架主要由上弦杆2[25a及斜撑2[22a构成,上弦杆2[25a与主承重横梁间架设置L=30cm[14b(扣置)卸落装置,膺托架顶部安装铺设H400×200,主承重横梁,I32a纵梁及I14分配梁。膺架距墩身外缘80cm处及双薄壁墩跨中设有斜撑的平联2[14a,在两悬臂端膺架与两薄壁墩间搭设[20a挑梁作为两侧翼板的支撑,双薄壁墩间横联底模次肋为10×10cm枋木桁架,底模面板为δ=15mm的竹胶合板。其支架布置图如下:
7、8#主墩箱梁0#段现浇支架顺桥向立面布置图
7、8#主墩箱梁0#段现浇支架平面布置图
边跨现浇段施工方案比选表
6、9号墩处设有6.68m的边跨现浇段,过渡墩墩高达90m,现浇段在边跨合龙前施工完毕,采用墩身两侧预埋牛腿搭设型钢托架法,另一侧加设平衡配种。
边跨现浇段支架布置示意图
边跨现浇段支架布置示意图
6.2 挂篮悬浇箱梁节段施工
1#节段重245吨,挂篮设计重69.5吨。箱梁节段施工流程:走行滑道铺设→挂篮及模板前移就位→测量、调整模板→端头模板安装→底板钢筋(锯齿块钢筋及其模板、底板预应力孔道等)→腹板钢筋安装→腹板纵向波纹管、竖向预应力筋安装→内模安装→顶板钢筋、纵向、横向波纹管安装→检查验收→砼灌注→砼养生→端头模板拆除、端头砼表面凿毛→内外模拆除→纵向、横向、竖向预应力筋张拉→压浆→挂篮各吊带及后锚固放松→走行滑道铺设→挂篮及模板前移就位→继续下一块段施工。
乌江特大桥菱形挂篮结构图
预应力张拉:采用智能数控设备,当梁段砼强度达到设计强度的90%,同时砼龄期不少于设计及规范要求,方进行预应力张拉,对称张拉底板束时,遵循先拉长束,后拉短束的原则。每个梁段三向预应力张拉顺序为:纵向→横向→竖向。纵向钢束张拉时,有腹板束的梁段先张拉腹板束,再张拉顶板束。预应力张拉采用张拉力与伸长量双控施工,张拉控制力按照设计要求进行控制,伸长量偏差控制在±6%以内。
五、风险预控措施
1、施工便道风险:针对贵州地区,山高路陡,雨季便道保畅工作十分重要,所以我部已提前做好便道规划,保证线性合理,控制最大坡度,确保路面铺设质量。同时在雨季前、或者冬季冰凌前做好相关的物资储备工作。
2、拆迁风险:乌江特大桥大里程侧房屋拆、通信线路迁量量比较集中、比较大,拆迁后方能进行改道施工,然后才能进行9#过渡墩施工。为防止过渡墩由于拆迁问题成为关键施工线路,我部已提前进行沟通协调此处拆迁工作。
3、资金风险:我部施工工作面较集中、特备是桥梁部分,施工措施费会集中出现在上构施工部分,需要提前做好资金的周转利用计划安排。
4、施工管控技术风险:乌江特大桥边跨现浇段长6.68m,墩身高度达80m,和同类桥梁相比,现浇高度较高,施工难度较大。需做好支架设计验算工作。
六、安全、质量、环保等保证措施
1、安全保证措施:重点做好人工挖孔桩、高墩身施工、上构支架现浇、挂篮悬浇的安全专项方案的制定落实。
2、质量保证措施:重点做好水下砼灌注、大体积砼温控、高墩身施工外观质量垂直度及挂篮悬浇线性及预应力张拉裂缝等控制措施。
3、环境保护措施:重点做好乌江特大桥施工过程中航道污染防治措施及沿线水土保持等文明施工措施。
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