沪通长江大桥UHPC铺装方案.doc
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1、.第2章 工程概况2.1 沪通长江大桥简介沪通长江大桥是新建沪通铁路的控制性工程,大桥位于江阴长江公路大桥下游约45km,苏通长江公路大桥上游约40km。沪通长江大桥与通苏嘉城际铁路、锡通高速公路共通道建设。大桥北岸为南通市,南岸为张家港市,沪通大桥效果图如图2.1.1所示,桥位图如图2.1.2所示。桥梁采用公铁合建,铁路为四线,公路为六车道。沪通铁路桥总长11.0km,客运专线桥梁总长5.838km,四线公铁合建桥梁方案公路桥总长约5.838 km,主航道桥和辅助航道桥通航净高62m。 图2.1.1 沪通大桥效果图 图2.1.2 沪通大桥桥位图主航道桥采用双塔五跨连续钢桁梁斜拉桥布置,孔跨布
2、置为(142+462+1092+462+142)m。主梁为三主桁结构,桁间距17.5m。主桁采用“N”形桁架,桁高16m,节点间距14m。主塔为钻石型塔,塔顶标高+325.0m。6个桥墩均采用沉井基础。结构体系为塔、梁竖向采用支承体系,纵向采取阻尼器方案。主航道桥桥式布置详见图2.1.2。沪通大桥主桁上、下弦杆件均采用箱形截面,腹杆采用箱形截面或H形截面。主桁节点为全焊接整体节点,腹杆与节点板的连接均采用焊接。索梁锚固采用锚拉板构造,斜拉索锚箱置于两片锚拉板之间。弦杆控制内侧尺寸,边中桁上弦杆内高l.4m,内宽1.0m,横向在距离弦杆中心l.05m处与钢桥面板连接。铁路桥面采用与弦杆焊接的整体
3、钢箱桥面结构,与弦杆相接处内高2.2m,截面最高处内高2.324m。单侧铁路桥面钢箱总宽15.4m。顶板靠边桁一侧3.0m范围为平坡,靠中桁一侧12.4m范围设置2%人字坡,横坡对称中线和双线铁路线路中心线重合。依据截面受力的不同,铁路桥面钢箱顶底板厚度分为16mm、20mm、24mm 三种。顶板采用宽300mm、高280mm、板厚8m的“U”形肋加劲,“U”形肋横向间距600mm,在对应每道钢轨位置设置T 形轨道纵梁,T 形纵梁高600mm,腹板厚20mm,下翼板宽300mm,厚16mm。铁路桥面钢箱底板采用宽350mm、高250mm、板厚8mm 的“U”形肋加劲,“U”形肋横向间距700m
4、m。节段间对接焊缝处设置“U”形肋嵌补段。铁路桥面钢箱每隔2.8m设置一道隔板,隔板两侧采用对称布置的竖向肋和水平肋加劲。全桥断面布置图如图2.1.3所示。图2.1.2 主航道桥桥式布置图(单位:m)图2.1.3 沪通长江大桥断面布置图(单位:cm)2.2 铁路钢桥面铺装层概况沪通长江大桥铁路桥面铺装体系由上至下分别为:粒径9.513.2mm碎石层+23mm厚高粘高弹沥青层+6cm超高性能混凝土+环氧富锌漆,铺装体系方案如图2.2.1所示。图2.2.1 铁路钢桥面铺装布置图(单位:mm)图2.2.2 铁路钢桥面铺装钢筋布置图(单位:mm)图2.2.3 铁路钢桥面铺装焊钉横向布置图(单位:mm)
5、图2.2.4 铁路钢桥面铺装焊钉纵向布置图(单位:mm)焊钉直径为19mm,高度为45mm,焊钉一般按照300300mm布置,在桥梁起始位置进行加密。在超高性能混凝土层内布设100100mm钢筋网,然后浇筑6cm厚超高性能混凝土,养护完毕后,对UHPC表面进行粗糙处理并清理灰尘,采用沥青碎石同步洒布车热撒23kg/m2(厚度23mm)高粘高弹沥青和碎石(粒径9.513.2mm,材质与道砟相同,覆盖率6575%)作为防水层,在防水层上再铺设道砟。为了达到有效防水的目的,铁路钢桥面铺装钢筋采用U型钢筋与钢挡砟板进行焊接。2.3 主要材料性能指标1)超高性能混凝土超高性能混凝土是一种新型水泥基复合材
6、料,加水拌和后在标准养护条件下(202、90%湿度以上),其性能指标应达到下表要求。表2.3.1 超高性能混凝土性能指标指标技术要求检验标准初始扩展度/mm500GB/T 50080-2016初始坍落度/mm180GB/T 50080-201628d抗折强度/Mpa20GB/T 31387-201528d立方体抗压强度/Mpa100GB/T 31387-201528d弹性模量/Gpa38.5GB/T 31387-2015抗冻等级F500GB/T 50082-2009抗渗等级P20GB/T 50082-2009指标技术要求检验标准初始扩展度/mm500GB/T 50080-2016初始坍落度/m
7、m180GB/T 50080-201628d抗弯拉强度/MPa20GB/T 31387-201528d立方体抗压强度/MPa100GB/T 31387-201528d弹性模量/GPa38.5GB/T 31387-201556d氯离子扩散系数/10-12m2/s0.5*GB/T 50082-2009抗冻等级F500GB/T 50082-2009抗渗等级P20GB/T 50082-2009收缩应变200GB/T 50082-2009*说明:测试该指标时,采用相同配比不掺加钢纤维的试件。2)钢筋铺装层采用HRB400钢筋,必须符合钢筋混凝土用钢 第2部分:带肋钢筋(GB1499.2-2018)的技术
8、要求。3)圆柱头焊钉铺装层采用1945mm圆柱头焊钉,应符合电弧螺柱焊用圆柱头焊钉(GB/T 10433-2002)的技术要求,采用的焊钉材质为ML15钢,b不小于400MPa,p0.2不小于320MPa,且应符合冷镦和冷挤压用钢(GB/T 6478-2001)的技术要求。4)高粘高弹改性沥青高粘高弹改性沥青:由基质沥青和增粘、增弹、增容、增塑等改性组分制备的特种改性沥青,具有高粘度、高延度、高弹性恢复以及优异的高温抗变形能力和低温抗疲劳开裂等性能。高粘高弹改性沥青应符合高粘高弹道路沥青(GB/T 30516-2014)的技术要求。表2.3.2 高粘高弹改性沥青性能指标技术指标单位技术要求试验
9、方法针入度(25,100g,5s)0.1mm4070T0604延度(5,5cm/min)cm40T0605软化点90T060660粘度Pas60000T0620闪点260T0611弹性恢复率(25)%90T0662粘韧性(25)Nm25T0624韧性(25)Nm20T0624RTFOT后残留物质量变化%1T0609针入度比(25)%65T0604延度(5)cm30T06052.4 主要工程量沪通长江大桥主航道桥铁路钢桥面UHPC铺装体系为:粒径9.513.2mm碎石层+23mm厚高粘高弹沥青层+6cm超高性能混凝土+环氧富锌漆,总施工面积均为41738.3m2。其中超高性能混凝土施工包含喷砂除
10、锈、防腐涂装、焊钉焊接、钢筋网绑扎、模板安装、浇筑超高性能混凝土、超高性能混凝土养护等主要施工工序。沪通长江大桥铁路钢桥面超高性能混凝土铺装主要的工程量详见表2.4.1。表2.4.1 主要工程量工艺名称相关材料规格单位数量桥面铺装HRB400钢筋HRB400,10t531.8焊钉19mm ML15 高45mm套504768环氧富锌底漆160mm241738.3超高性能混凝土100MPa级m32504高粘高弹沥青+碎石防水层m241738.32.5 工程特点、重点及难点1)工程特点(1)工程技术标准高,施工难度大沪通长江大桥主跨为1092m,建成后将成为世界最大跨度公铁两用斜拉桥,也是世界上首座
11、超过千米跨度的公铁两用桥梁。全桥铁路钢桥面铺装施工工艺复杂,技术含量高,工期压力大。(2)施工环境复杂,施工干扰大主桥合龙前后,主桥两侧均无贯通的运输线路,需要用吊车、塔吊将材料、机械、设备吊至铁路桥面,人员、机械、物资等运输均存在一定困难。航道具有通航要求,航道繁忙,受季节影响水面标高变化快,水位落差很大,水运环境复杂。主桥合龙后有索力调整、铁路检修道和公路桥面铺装施工等各项施工工序,对铁路钢桥面铺装施工均存在一定干扰。(3)管理要求高本桥梁全面按照标准化施工进行管理,管理水准要求高。2)工程重点及难点(1)沪通长江大桥为千米级公铁两用斜拉桥,技术含量高,安全风险高。铁路钢桥面铺装施工工期紧
12、、难度大,超高性能混凝土的生产、运输、布料等存在较大的施工难度;需要规划合适的超高性能混凝土搅拌站、运输线路,以及合理的机械设备进行超高性能混凝土的运输和布料。(2)为了加快施工进度,铁路钢桥面铺装施工中钢桥面除锈涂装、焊钉焊接、钢筋绑扎需要在主桥合龙前进行施工;(3)沪通长江大桥桥面风速较大,超高性能混凝土施工可能存在失水过快的情况,需要及时进行补水保湿养护,以免混凝土开裂。第3章 施工总体布置及规划3.1 施工场地布置为提高超高性能混凝土的生产效率,同时减少场地占用面积,超高性能混凝土生产分干拌与湿拌,干拌是将超高性能混凝土所用原材料(除水)如:水泥、石英砂、硅粉核心料、钢纤维等拌合在一起
13、,拌合好后袋装送至现场,施工时只需加水湿拌即可。 1)干拌站超高性能混凝土干拌站租赁江苏常州一家诺邦建材有限公司进行生产特种砂浆生产厂,距沪通长江大桥南岸100多约90公里,干拌料加工完成后,采用吨袋包装(0.5m3一袋,内包装防潮袋)后,运至常州德胜港码头储存,施工时再采用1000t驳船送至28#、29#墩。沪通长江大桥铁路桥面超高性能混凝土总量为2504m3,干拌站每天只能生产20m3左右,所有超高性能混凝土干拌料生产时间需要34个月,提前4个月开始生产。图3.1.1 超高性能混凝土干混料生产地点及运输线路 图3.1.2 UHPC干拌示意图 2)湿拌站超高性能混凝土湿拌采用1.5m3强制式
14、搅拌机,湿拌站布设于28#、29#墩承台上,其中28#墩承台布置2台搅拌机,29#墩承台布置1台,每台搅拌机生产效率为810m3/h,搅拌机布置见图3.1.3所示。图3.1.3 超高性能混凝土强制式搅拌机(单位:mm)临时时存料,最大260T图3.2.2 UHPC湿拌布置图(单位:mm) 3)钢筋加工场地 钢筋加工场地利用二部分既有钢筋加工棚,钢筋加工好后经船运至28号墩、29号墩,再由塔吊提升至铁路桥面。4)施工现场用水布置 超高性能混凝土施工与养护需要大量用水,每小时用水是大概5.1m3,水源采用潜水泵从江中抽水,潜水泵额定流量为10m3/h,江水经净水装置软化后用于施工。在28#、29#
15、墩承台及公路桥面各布置1个5m3水箱,承台上布设净水装置,同时沿铁路桥面每隔300m布置1个3m3的水箱,并沿桥面布置50mm的水管。 净水装置水箱净水装置水箱图3.2.4 水箱及水管布置图3.2.5 净水装置5)施工现场用电布置施工现场最大用电设备为电弧螺柱焊机,每台电弧螺柱焊机额定输入功率为94kw,6台电弧螺柱焊机同时作业需要564kw,沿桥面每200m布置1个二级配电箱。 超高性能混凝土湿拌站每台拌台机的额定输入功率为74kw,共需要148kw。3.2 总体施工方案1)施工块划分及施工顺序铁路桥面钢箱每隔2.8m设置一道隔板,为防止超高性能混凝土接缝后期开裂,施工缝不能设置于隔板上方,
16、同时考虑施工工期以及设备的施工能力,上下游各划分12个施工块,具体如图3.2.1。半幅桥每延米超高性能混凝土重1.4t,是一恒荷载(55t)的2.5%,为减少对主塔的影响,桥面铺装尽量采用对称施工,混凝土施工顺序如图3.2.23.2.3。为便于混凝土运输,上下游混凝土施工时间间隔一天。施工缝形状采用方波型,接缝处接头方波间距为30cm(图3.2.4)。16 图3.2.1 铁路桥面超高性能混凝土铺装施工块划分(单位:m)图3.2.2 28#墩下游1#块施工图3.2.3 28#墩上游1#块施工图3.2.4 混凝土接缝(单位:mm)2)总体施工流程超高性能混凝土桥面施工包括桥面板抛丸除锈、涂装、焊接
17、焊钉、绑扎钢筋网、浇注超高性能混凝土、养护等,施工工艺流程如下图3.2.5所示。桥面板喷砂除锈焊接剪力钉防腐涂装钉绑扎钢筋网浇筑UHPC层UHPC层养护高粘高弹沥青+碎石图3.2.5 施工流程图3.3 施工进度计划1)工期总体原则施工进度计划总体原则:“突出重点,合理投入,确保质量,保证工期”。2)工期的总体目标新建上海至南通铁路HTQ-2标沪通长江大桥工程主航道桥铁路钢桥面超高性能混凝土铺装专项施工依据沪通大桥主桥总体施工进度进行安排,计划12月30日之前完成超高性能混凝土铺装施工和高粘高弹改性沥青及碎石的施工。3)具体进度安排(1)施工准备铁路桥面UHPC铺装施工准备工作包括UHPC配合比
18、设计、原材料干拌、现场水电布置、湿拌站建设等,具体安排如下:表3.3.1 UHPC施工前期工作计划序号内容时间安排备注1UHPC配合比设计6月25日2第一台搅拌机进场28#墩7月30日试验段搅拌机3水电安装、泵管安装8月1日4第一台摊铺设备进场8月2号528#墩试验段施工8月10日上游3个节段42m628#墩湿拌站建设9月20日7第二台摊铺设备进场9月25日829#墩湿拌站建设10月30日(2)UHPC桥面专项施工计划在主桥中跨合龙、北边跨公路桥面结合后,即开始28#墩UHPC施工,预计时间为10月中旬,南岸边跨合龙后开始29#墩UHPC施工,但南边岸公路桥面结合前,只施工7#-10块混凝土,
19、待公路桥面结合后,施工11#、12#混凝土。喷砂除锈、焊钉焊接、钢筋绑扎等前期工作在UHPC施工前10天开始,每天完成喷砂除锈、焊接焊钉、涂装85m,且当天完成除锈的区域必需当天完成涂装。具体计划见表3.3.23.3.3所示。表3.3.2 28#墩超高性能混凝土铺装专项施工进度计划图75表3.3.3 29#墩超高性能混凝土铺装专项施工进度计划图3.4 资源配置计划1)劳动力配置本项目工期紧,UHPC施工技术含量高,施工任务艰巨,计划累积投入的管理人员、工程技术人员以及各类熟练技术工人约158人。具体劳动力配置详见表3.4.1。表3.4.1主要工种人员计划表序号工种单位数量1现场总负责人人12技
20、术负责人人13试验人员人24技术员人95质检员人26机械负责人人17电工人28钢板喷砂除锈防腐涂装施工人员人129焊钉焊接施工人员人1810钢筋网绑扎施工人员人4011混凝土施工人员人5012混凝土养护人员人2013合 计人1582)机械设备配置依据工程施工方案要求,为满足工程建设需要,对全桥机械、仪器设备进行详细规划,合理配置,提前进场,及时投入使用。具体机械设备配置详见表3.4.2。表3.4.2 主要机械设备序号机械名称规格型号单位数量工程任务或使用部位备注1专用UHPC干拌机器115kw/13t台2UHPC干粉料干混料干拌,常州市租赁2专用UHPC湿拌机器74kw/13t1.5m3台3U
21、HPC湿拌,28#、29#墩已有3覆膜机3.6kw/重3t套2UHPC施工,铁路桥面已有4振捣梁3.6kw/重3t套2UHPC施工,铁路桥面已有5布料机7.2 kw/重6t套2UHPC施工,铁路桥面已有6汽车吊25t台1铁路桥面吊装 租赁7汽车吊50t台2湿拌场1台租赁8拖泵22MPa台2超高性能混凝土输送租赁9高压清洗机0.5kw台6铁路桥面6台,湿拌场4台已有10钢筋调直机7kw台4铁路桥面,28#墩、29#墩附近各2台租赁11电焊机12kw台4钢筋与挡砟板焊接,铁路桥面4台已有12叉车10T台2钢筋运输,铁路桥面2台租赁13罐车4m3台5铁路桥面5台租赁14平板车25t辆1地面运输租赁1
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