主墩承台施工技术方案实施总结.docx
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1、.浙江省乐清湾大桥及接线工程乐清湾1号桥主墩承台施工技术阶段性研究报告中交一公局乐清湾1号桥项目部二一五年十月浙江省乐清湾大桥及接线工程乐清湾1号桥主墩承台施工技术阶段性研究报告编制2015年10月 日审核2015年10月 日批准2015年10月 日中交一公局乐清湾1号桥项目部二一五年十月目录1、基本情况简介41.1 实施概况41.2 技术适用范围52、技术实施步骤简介52.1 施工流程图52.2 施工步骤说明62.2.1 钢套箱加工拼装62.2.2 钢套箱下放132.2.3 套箱封底232.2.4 钢护筒切割、封底砼整平及桩顶处理252.2.5 承台钢筋及砼施工252.2.6 套箱补充涂装2
2、83、技术实施注意要点283.1钢套箱加工拼装施工注意事项283.2 钢套箱下放施工注意事项293.3 钢套箱下放系统安装注意事项303.4 套箱封底施工注意事项303.5 承台钢筋及砼施工注意事项314、易出现的问题及处理措施314.1 施工过程中常见的问题314.2 针对施工难点采取的处理措施325、技术实施经济效益分析32.主墩承台施工技术阶段性研究报告1、基本情况简介1.1 实施概况乐清湾1号桥共计承台117个,具体如下表所示:表1-1 承台数量一览表墩号尺寸(长宽高)数量(个)封底厚度备注YE01#、YW12#YW138.8m8.8m3.2m6陆上承台YE02#YE33#、YW11#
3、8.8m8.8m3.2m640.8m水中承台YE34#YE44#、YW02#YW10#8.8m8.8m3.2m400.8m水中承台YE45#、YW01#8.8m8.8m3.5m20.8m带系梁水中承台YZ01#、YZ06#31.0m11.5m4.5m22m水中承台YZ02#YZ04#33.0m21.75m5.0m32m水中承台主墩承台墩号为YZ02#,YZ03#,YZ04#。承台基础采用18根直径2.5m钻孔灌注桩,桩基按摩擦桩设计;承台为边长不等的整体式倒圆角八边形承台,采用海工C40混凝土,总方量为3356m。套箱侧板为永久性防撞措施,其尺寸为38.2m25.35m7.8m,宽度为1.8m
4、-2.6m,呈倒圆角八边形,套箱在环向分为10 个块段,总重约400t。图1.1-1 主墩承台平面布置图图1.1-2主墩套箱三维效果图1.2 技术适用范围根据浙江省乐清湾大桥及接线工程乐清湾1号桥两阶段施工图设计及现场实际情况,乐清湾1号桥YZ02#墩YZ04#墩承台按照本方案进行施工。2、技术实施步骤简介2.1 施工流程图钻孔钻检测完毕钢套箱加工运输钻孔平台检查修复测量放样接长护筒套箱侧板拼装安装吊放系统连通孔、内支撑安装安装定位导向系统吊杆安装套箱纠偏定位提升钢套箱拆除平联、剪刀撑、牛腿钢套箱整体下放钢套箱体系转换套箱锁定、底板封堵、清理套箱高度调整达到强度后,拆除下放装置割除钢护筒,桩头
5、处理绑扎承台钢筋、安装冷却管及预埋件浇筑承台混凝土温度监控砼养生、冷却循环套箱模板回收图2.1 主墩承台施工流程图2.2 施工步骤说明2.2.1 钢套箱加工拼装2.2.1.1钢套箱构造防撞套箱高度为7.8m,宽度为1.8m-2.6m;其间设置两道水平平台(间距为2.6m)和16道舱壁,平台之间设置水平框架;所有板设减轻孔(部分兼作消波孔),其中主甲板、横舱壁、平台上另设人孔,并设置直梯。套箱顶部通过挂板搁置于承台上,挂腿与承台之间设置厚度为100mm板状橡胶,橡胶采用不锈钢螺栓与套箱挂腿连接,挂腿约按1.2m一档设置。套箱甲板厚板厚、底板、外板、内侧板等取10mm,挂板板厚取16、20mm等;
6、横向强框架和水平框架骨材取T10300/12120,弱框架骨材取L14090010。 2.2.1.2 套箱加工(1)底板加工在钻孔灌注桩施工完成后,对钻孔平台底面板进行修复更换后即作为套箱底板,从而大幅度节省了工期。原钻孔平台顶板是按照套箱底板受力形式进行设计的,采用2H500200纵梁作为承重梁,I25a和角钢组成结构作为分配梁。满铺10mm厚钢板。套箱底板采用钢护筒承重,其底板承重梁直接搁置在钢护筒牛腿上。图2.2-1 套箱底板加工(2)侧板加工套箱侧板为永久性防撞措施,其尺寸为38.8m25.35m7.8m,呈倒圆角八边形。侧板采用工厂分块制作,根据钢套箱隔舱分布情况,为方便整体出运、拼
7、装,套箱在环向分为12个块段,各个部分分别在工厂加工成型,用船舶运至施工现场进行拼装。分块图见下图。图2.2-2 侧板分块图2.2.1.3套箱防腐涂装按照设计要求钢套箱侧板内外表面防腐寿命不低于20年,正常使用条件下防撞套箱的使用寿命为30-35年。承台套箱所处海水中氯离子的含量较高,需要对钢套箱表面进行涂层防腐保护。2.2.1.4套箱预拼为保证套箱的整体拼装精度,在套箱加工完成涂装完毕后,应进行套箱的预拼装。各分块的拼装用的临时匹配件套箱分块加工时不焊接,在套箱预拼时再焊。具体方法如下:在套箱预拼的场地上按照套箱的平面尺寸放出大样,根据套箱分块尺寸分块,调平场地标高后,按顺序吊装就位,调整其
8、平面位置和垂直度,在相邻两块间焊接对接用的临时匹配件。图2.2-3 套箱预拼2.2.1.5套箱运输套箱在工厂加工及防腐涂装作业完成后,通过平驳船运输至三个主墩,运输方案如下:将加工完成后的套箱块件,运输至码头处,通过150T浮吊将其吊到平驳船上,拖轮配合平驳船将套箱运至YZ02#-YZ04#主墩处,利用浮吊配合龙门吊进行套箱的翻身起吊安装工作。套箱运输设备如下表:表2.2-1 套箱运输机械设备配置表名称规格数量备注履带吊70T1台龙门吊60T/80T各1台浮吊150T1艘平驳船2000T1艘拖轮3600匹1艘图2.2-4 套箱运输2.2.1.6套箱拼装(1)拼装顺序套箱底板直接采用原钻孔平台,
9、不用再次进行拼装;套箱侧板拼装时,对称拼装,实现最终的合拢。拼装顺序如下图所示。图2.2-5 拼装顺序图(2)侧板拼装流程1)底板检查修复:在桩基施工完成后,对钻孔平台面板进行修复更换,同时检查调节承重梁的平面位置,保证钢套箱的安装精度。2)测量定位:在底板检查调节完成后,在平台上精确放出套箱侧板的平面位置。同时对套箱位置的标高进行相应调节,确保套箱侧板位置底板处于同一标高处。3)水平限位:侧板平面位置确定后,即可焊接侧板的内外限位装置,侧板的内外侧限位装置直接焊接在底板的承重梁上,限位装置应于侧板保持20mm的距离,以便于拼装过程中对侧板的角度调整。 图2.2-6 侧板内外限位4) 侧板吊装
10、:侧板最大重55t,套箱分块由平板驳运输至主墩平台后,利用浮吊放置在平台上,然后60T/80T龙门吊吊装。为准确定位套箱侧板,在每块侧板吊装时,将两根麻绳分别固定在侧板的两边,利用麻绳来调节侧板的角度和位置,使其与内外限位装置的距离大致相同。5) 侧板的临时固定:侧板调整到位后,采用I25a斜撑对侧板进行临时固定。每个侧板标准仓两端各设置一道,斜撑与套箱底板夹角为60,两端直接与套箱底板、侧板焊接,在两道型钢之间一道缆风绳,缆风绳与支撑型钢组成拉压结构,对套箱侧板进行临时固定。图2.2-7 侧板吊装6)侧板的拼装:首块侧板定位准确后,按照上述方法进行下一块侧板的吊装,第二块位置调整到位后,安装
11、其与首块之间的临时匹配件,待其与首块侧板连接好后,安装第二块侧板的临时固定斜撑,安装完毕后再进行两块套箱侧板之间的焊接作业。其他侧板的安装和上述两块侧板相同,按照拟定的侧板拼装顺序进行侧板的拼装,直至侧板合拢。(3)侧板与底板连接按照钢套箱的下放方案,采用在侧板上安装下放装置的方式进行套箱下放。在侧板内外侧设置吊杆对底侧板进行连接。该吊杆沿着侧板四周设置,对应底板的承重梁位置各设置一个,偏离侧板20cm。边缘的承重梁与侧板平行,在钢套箱内外各设6对吊杆,将底板与侧板连接固定。图2.2-8 侧板吊杆 (4)套箱侧板牛腿设置采用在套箱侧板四周设置一排间距为0.5米的牛腿,将其直接浇筑于封底混凝土中
12、,保证套箱侧板受力的方式进行施工。牛腿底面距套箱底板距离为50cm。牛腿布置图如下:图2.2-9 侧板牛腿布置(5)套箱内支撑施工内支撑水平支撑管采用8008mm钢管,水平支撑均呈“井”字型,内支撑中心距套箱侧板顶口85cm。内支撑钢管采用整体焊接拼装的形式进行安装。具体步骤如下:钢管下料(其中纵桥向采用通长钢管,横向分三段)在套箱侧板上放出相应钢管位置并沿钢管位置焊接三道25255mm加劲板用60T/80T龙门吊吊装纵向钢管,放置于相应加劲板上进行纵向钢管的焊接用同样的方法进行横向钢管的吊装焊接工作(钢管横向连接均采用哈佛接头)。图2.2-10 套箱内支撑布置(6)连通管的设置在套箱的底板上
13、设置相应的连通孔(管),以避免钢套箱下放过程中受海水浮力的影响,同时避免在下放结束至封底混凝土达到强度的时间段内钢套箱受涨潮落潮的影响。底板上设置8个连通管,均采用4266mm钢管,其底口与底板齐平,顶口高出封底混凝土0.3m左右。以达到套箱内、侧板仓内均能与外界保持相同的水平面的目标。图2.2-11 连通管设置2.2.2 钢套箱下放2.2.2.1 钢套箱下放施工流程2.2-12 套箱下放工艺流程图2.2.2.2 钢套箱下放施工步骤说明(1) 主吊点布置钢套箱下放时在套箱转角处对称设置4个下放点,吊点承重系统主要有2HN5020型钢,嵌固在钢护筒顶部形成前支点,后锚点嵌固在钢护筒槽口内,在前后
14、支点之间架设2HN90030型钢纵向承重梁,在纵梁前端安装2HN500200型钢前反力梁,在前反梁上安装350t千斤顶及钢绞线疏筋架,在后锚梁安装锚固装置,形成整体受力。下放吊点布置图如下:图2.2-13 钢套箱主吊点及辅助吊点布置平面图(2)辅助吊点布置在钢套箱上安装3排双层贝雷梁,贝雷梁横桥向布置于套箱上,上放2I25工字钢。随后将32精轧螺纹钢分两节,通过连接器将钢套箱底龙骨承重梁与下放承重系统进行连接,形成钢套箱下放附属吊点。图2.2-14 下放辅助吊点立面图(3)下放千斤顶及钢绞线下放采用350t千斤顶,满足下放要求,一个吊点采用20根钢绞线。(4)前拉后拔式承重梁支座施工钢护筒接高
15、后,内填满砂,在距钢护筒顶端110cm处安装由角钢、钢板、钢筋组成的悬吊模板,模板检查合格后,在受压钢护筒顶端垂直于纵梁方向对开600600mm槽口,然后将2HN500200型钢垫梁嵌入槽口内,并用弧形钢板将钢护筒槽口与型钢进行焊接,。检查焊接符合要求后,浇筑100cm高C30混凝土,形成实心桩顶结构,以利于钢护筒均匀受力。钢护筒加强结构构造图如下:图2.2-15 受压钢护筒加强结构图图2.2-16 桩顶混凝土浇筑模板示意图(5)悬吊系统施工吊放系统主要由20孔锚板、叠焊钢板、钢锚箱、钢绞线、千斤顶等组成。1)承重横梁、纵梁、反力架制作吊点处承压钢护筒及受拉钢护筒顶部承重横梁、千斤顶底部反力架
16、、锚固反力架均单体制作,即承重横梁采用2根HN5002003000mm型钢拼焊成整体,反力架采用2根HN500200800型钢焊接成整体,在型钢焊接时要保证型钢顶底面平齐,焊缝均匀并分段进行焊接。吊点处承重纵梁用2根HN9003004400mm型钢焊接拼成一体,拼装成整体后,在加工平台上与下放操作平台槽钢和边梁连接,焊接时要保证承重纵梁2根型钢顶底面处于同一平面。焊接完成后用龙门吊或吊车将其安装到相应位置。下放操作平台与承重纵梁同时加工,用龙门吊直接吊装就位。2)下放系统安装下放设备钢套箱下放施工选用设备:1个电脑主控台;2个阀体矩;4台350t连续性千斤顶;2.5t泵站两台;主控柜安装在工作
17、平台上,电缆及油管沿侧板壁敷设至各个吊点位置,由2个阀体柜控制4台千斤顶同步提升下放,此设备可保证各吊点提升力一致。同步精度10-20mm。千斤顶安装用龙门吊将350t千斤顶吊装并固定在承重反力架上,确保千斤顶中心与承重架预留孔中心一致。千斤顶吊装时要避免发生碰撞,就位时顶上阀块不可安装在套箱内壁一侧,以防碰伤。为保证千斤顶顶部3m以上钢绞线顺直,在承重梁上、安装有双拼20a槽钢和钢板焊接而成的钢绞线疏筋架,安装时注意疏筋架上的孔位水平面和垂直面要与上下吊点、千斤顶中心所处水平面平行,与垂直面处于同一平面内上,确保钢绞线顺直。泵站及控制系统安装用龙门吊将控制台、泵站、及阀体柜吊装在规划位置,进
18、行油管、控制线缆、及电源线的连接。连接管线时注意防止锐边损伤电源线及控制线缆,同时注意加强防水措施。管线连接完成后进行设备空载运行,检查电机转向、油路及控制线缆连接是否正确,检查千斤顶运行是否正确。钢绞线安装及预紧钢绞线卷盘(直径约1.2m)运输到工作平台上,在工作平台上解盘将绞线置于疏筋架顶部。用绳夹将钢绞线一端夹紧固定于钢套箱上,以防止穿索时下滑。打开千斤顶上下锚夹片,并支起安全锚的夹片。将钢绞线由上到下穿过安全锚、上锚、下锚、梳线板、及构件夹持器。钢绞线按左右旋间隔排布,每台顶各穿20根钢绞线。穿索完成后将上下锚压紧,调整构件夹持器位置,确保钢绞线无整体扭转。用1T手拉葫芦将绞线预紧,保
19、证各根钢绞线受力一致。检查钢绞线有无交叉。(6)限位装置布设选择钢套箱四周的钢护筒作为下沉定位及导向,在导向钢护筒对应钢套箱的位置设双层导向装置,第一层导向设置在距套箱侧板顶面0.85m处,第二层导向装置安装在距套箱侧面板底口2m处。导向装置采用32a双拼槽钢和弧形钢板直接焊在钢套箱侧板内壁上。导向装置安装时,要保证导向结构中心与钢护筒径向一致,导向装置与钢护筒之间留有少量的间隙,间隙值要根据护筒实测位置和倾斜度作适当调整而定。(7)套箱提升试验在钢套箱单点提升及联动调试完成后,进行钢套箱的整体试验提升。按照理论计算荷载的20、40、60、80、100分批对4个吊点同步进行加载。由于各种原因可
20、能导致钢套箱提升后,各吊点的受力与理论计算的结果不符,这时对各千斤顶的受力进行调整,使得各吊点的受力与理论计算值相近或者成比例。为了使钢套箱各吊点受力均匀,试提升过程中采用以下步骤:每提升一定高度,再下放一定高度,如此循环两次,每提升三次需重新进行各千斤顶的受力调整(即调平一次)。在整体试提升及加载过程中,利用应力应变器观测,壁板、内支撑、底板、支撑梁及支撑钢护筒的受力情况;观测各构件之间的连接焊缝有无破坏;观测导向系统、水平定位系统和钢护筒的位移量和沉降量;观测千斤顶的工作情况;观测吊点处钢绞线的受力情况;观测各千斤顶的同步性;观测千斤顶的累积位移及其产生的内力分配。控制要点:将千斤顶与油泵
21、连接,逐台千斤顶进行顶升试验,即对每台千斤顶施加油压使其顶升力达到设计最大值,以检验吊挂系统的安全性。单台试验完毕后,再进行每个吊点处同步顶升试验,顶升过程注意观察吊点、钢套箱变形情况,并做好记录以便积累后序施工经验。(8)割除钢护筒平联、牛腿钢套箱提升试验检验合格后,用提升装置将钢套箱提起50cm;然后用气割将钢护筒平联、斜撑、牛腿及影响钢套下放的所有障碍物进行割除,割除平联及斜撑采用先割中间后割四周,先割斜撑、再割下平联、最后割除牛腿及外伸结构。(9)钢套箱下放1)千斤顶操作步骤启动控制系统,收紧所有钢绞线,使其受力均匀一致。操纵千斤顶,使钢套箱平稳下落,直至千斤顶行程走完,钢绞线自锁。顶
22、升千斤顶(此时钢绞线已自锁、钢套箱不随之上升)顶升到位后,钢绞线开锁。复前面的操作,直至钢套箱达到设计标高后收紧钢绞线。钢套箱就位后,锁定上、下夹持器,拆除千斤顶外的设备,待封底混凝土浇筑完成后再重装设备,逐步卸载直到千斤顶完全不受力,拆除千斤顶。2)钢套箱下放钢套箱沉放由350t千斤顶、液压泵站、主控系统、15.24高强度钢绞线作为柔性吊杆,构成完整的下放系统。该下放系统的特点在于其工作的连续性与同步性,多台千斤顶在泵站及控制系统的控制下,将钢套箱平稳地下放到预定位置。在千斤顶、泵站和控制台安装到位后,将钢绞线的一头穿过千斤顶、安全夹持器后安装连接头,使安全夹持器处于打开状态,然后下放钢绞线
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