大吨位、多节段劲性骨架吊装及扣锚系统施工技术.ppt

汇报人汇报人-樊秋林樊秋林 二、技术难点 三、施工技术 四、科技创新 一、工程概况 一、工程概况一、工程概况 云桂铁路南盘江大桥全长852.43m，其中主桥为1孔净跨416m的上承式劲性骨架钢筋砼拱桥。大桥地处山岭重丘区，横跨南盘江，两岸悬崖陡立，场地狭窄，地势险要，交通运输条件较差，施工难度为云桂线路全线之最。工程概况工程概况 劲性骨架为等高（上、下弦钢管中心桁高7.45m），变宽结构（拱顶286m段为16.8m等宽，两侧拱脚65m为16.8m-26.8m变宽）。全桥除1m合龙段外共分成38个吊装节段，单节长度约12m，最重节段近130t，用钢量总重近4300t。工程概况工程概况 施工方法：施工方法：劲性骨架采用缆索吊吊运，斜拉扣挂法进行对称悬臂拼装。工程概况工程概况 二、技术难点二、技术难点 技术难点技术难点 桥址两岸山高坡陡，扣锚系统锚碇设置难度大。采用组合式岩锚和预应力桩基承台锚碇两种形式。锚碇设置困难锚碇设置困难 单桁拱肋吊装，安装质量不易保证，高空作业量大，安全风险高。采用整节段吊装极大的减少了高空作业量，降低了安全风险，有利于焊接质量和安装精度控制 劲性骨架安装难度大劲性骨架安装难度大 吊装过程受外界因素影响大，线形、应力控制难度大。结合施工过程中监测的各阶段应力、索力与变形数据，及时分析与理论计算预测值的差异并找出原因，提出修正对策，确保劲性骨架的应力状态和外形曲线与设计尽量相符。拱肋线形、应力控制难度大拱肋线形、应力控制难度大 三、施工技术三、施工技术 技术难点攻关技术难点攻关 在股份公司大力指导帮助下，通过外聘专家、集团公司专家以及我项目参建技术人员的努力，攻克了扣锚系统设置、劲性骨架吊装、线形、应力控制等诸多难题。扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 劲性骨架吊装阶段共设置永久扣索40束（南宁侧、昆明侧各20束），临时扣索36束（南宁侧、昆明侧各18束）；共设锚索48束（南宁侧20束、昆明侧28束），扣锚索均由1860型j15.24钢绞线组成。其中扣索S1S4(L1L4)锚固于交界墩箱体内，S5S10(L5L9)锚固于塔架锚梁上。扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 南宁侧扣索最大索力计算值为1985KN（吊装18节段时S9索力）昆明侧扣索最大索力计算值为2006KN（吊装18节段时S9索力）为满足劲性骨架安装、管内混凝土压注及外包混凝土施工措施需要，对扣锚系统进行了专项施工设计。扣锚系统由扣塔、扣点、扁担梁、扣锚索及锚碇等部分组成。扁担梁扁担梁 扣点扣点 钢扣塔钢扣塔 交界墩交界墩 扣索扣索 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 扣塔底座与扣塔底座与0#0#块固结块固结(4832(4832精轧螺纹钢）精轧螺纹钢）钢扣塔加工、安装焊接钢扣塔加工、安装焊接 扣塔：5#、6#交界墩及上部钢塔架作为扣塔，钢扣塔为双立柱桁架结构，主要由立柱、上桁架、锚梁组成。钢管支腿采用32经轧螺纹钢锚固在交界墩上。扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 扁担梁 桩基承台锚碇 全桥共设置预应力桩基承台锚碇3个。预应力桩基承台锚预应力桩基承台锚 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 组合式岩锚：锚碇除利用3号、4号墩、8号桥台作为桩基承台锚外，还需要设置7个临时组合式岩锚。组合式岩锚组合式岩锚 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 预应力锚索钻孔预应力锚索钻孔 预应力锚索下料预应力锚索下料 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 锚碇施工 预应力锚索安装后注浆预应力锚索安装后注浆 锚碇钢筋、预埋件、模板安装锚碇钢筋、预埋件、模板安装 锚碇施工 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 锚碇混凝土梁施工锚碇混凝土梁施工 锚碇混凝土达到设计强度后张拉预应锚碇混凝土达到设计强度后张拉预应力锚索（力锚索（900KN900KN/束）束）,提前验证预应力提前验证预应力锚索的抗拔力及山体边坡的承载力。锚索的抗拔力及山体边坡的承载力。锚碇施工 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 桩基承台锚桩基承台锚 组合式岩锚组合式岩锚 锚座安装、预埋锚筋锚座安装、预埋锚筋 张拉（张拉（40t/40t/根）根）锚箱安装锚箱安装 锚碇施工 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 风揽设置：劲性骨架安装过程中，全桥共设置12道风揽。重力式地锚（南宁侧）重力式地锚（南宁侧）风揽布置图风揽布置图 岩锚式地锚（昆明侧）岩锚式地锚（昆明侧）扣锚系统施工设计扣锚系统施工设计 监控监测 本桥的施工监测内容主要包括缆索吊塔顶位移、扣塔变形及应力、锚固点位移、劲性骨架线形及应力、扣锚索索力等方面。劲性骨架吊装劲性骨架吊装 索力监测采用三弦智能穿心力传感器（索力监测采用三弦智能穿心力传感器（ZX308ZX308型）型）进行索力监测进行索力监测 主弦管应力监测采用主弦管应力监测采用 表面钢弦式应力传感器表面钢弦式应力传感器 劲性骨架吊装劲性骨架吊装 索力监测索力监测 劲性骨架线形监测点设置在上弦钢管端400mm管顶位置，在距离测点位置50mm处安装反光棱镜，以监测吊装过程中测点的线形情况。劲性骨架吊装劲性骨架吊装 线形监测线形监测 在交界墩、钢扣塔上设置固定反光棱镜，缆索吊塔架顶部设置观测刻度线，监测劲性骨架吊装过程中上述结构的变形。劲性骨架吊装劲性骨架吊装 线形监测线形监测 应力监测应力监测 主拱圈应力监测控制断面：左拱脚、1/8拱、1/4拱、3/8拱、拱顶、5/8拱、3/4拱、7/8拱以及右拱脚截面，共9个断面（编号19）。拱肋劲性骨架的应力采用表面附着式应力传感器测量。混凝土结构（桥墩）采用埋入式钢弦应变计测量应力。劲性骨架吊装劲性骨架吊装 传感器位置大致在节间的中部，实际布置时作局部调整；对每条拱肋的各截面，在钢管的上、下游侧（或顶、底位置）布置测点，在拱脚、L/4、L/2截面处，测点适当增加。劲性骨架吊装劲性骨架吊装 应力监测应力监测 劲性骨架立拼完成检查合格后通过劲性骨架立拼完成检查合格后通过4 4台台 液压小车（承重液压小车（承重60t/60t/台）将整节段骨架台）将整节段骨架 运至起吊点运至起吊点 采用缆索吊结合扁担梁进行采用缆索吊结合扁担梁进行 整节段吊装整节段吊装 劲性骨架吊装劲性骨架吊装 节段对接就位节段对接就位 高强螺栓连接高强螺栓连接 劲性骨架吊装劲性骨架吊装 斜拉扣挂斜拉扣挂 劲性骨架吊装劲性骨架吊装 每节段吊装完成后，及时对已吊装完成节段的标高、索力监测，与理论计算值进行对比，并找出原因，提出修正对策，并在后续节段吊装过程中进行调整，实现所有扣锚索均一次张拉到位即可精确合龙的目的，确保劲性骨架的应力状态和外形曲线与设计尽量相符。，。焊缝探伤检测（超声波）焊缝探伤检测（超声波）劲性骨架吊装劲性骨架吊装 采用采用co2气体保焊滞后一节段焊接气体保焊滞后一节段焊接 劲性骨架吊装劲性骨架吊装 安装合龙段钢管安装合龙段钢管 循环上述步骤，合龙前通过循环上述步骤，合龙前通过 斜拉扣索调整最后吊装节段线形到位，临时锁定。斜拉扣索调整最后吊装节段线形到位，临时锁定。劲性骨架选择凌晨2：00左右温度低的时候采用合龙，首先将顶推千斤顶按照设计要求安装就位并施加顶推力，型钢与钢管焊接将两合龙口牢固锁定，精确测量主管嵌补段长度后并加工，吊装就位，实施合龙段主管焊接，完成合龙。劲性骨架吊装劲性骨架吊装 合龙后松索成拱合龙后松索成拱 劲性骨架合龙劲性骨架合龙 对称、自上而下、间隔、分级松索。每松一级，暂停15至20分钟，观察各节段标高变化有无不正常现象，当有过大的标高变化应查找原因作出正确的判断，并在下一松索程序中作出调整。扣锚索整束放张扣锚索整束放张 第一步：千斤顶打出约第一步：千斤顶打出约3/43/4行程，工具锚行程，工具锚1 1夹紧，工具锚夹紧，工具锚2 2打开。打开。第二步：继续打千斤顶，拔松扣索锚，松开后取下夹片，保持工具锚第二步：继续打千斤顶，拔松扣索锚，松开后取下夹片，保持工具锚1 1夹紧，工具锚夹紧，工具锚2 2打开，千打开，千斤顶回程，到回程约剩下斤顶回程，到回程约剩下20mm20mm时，工具锚时，工具锚2 2夹紧。夹紧。第三步：千斤顶继续回程，力转换到工具锚第三步：千斤顶继续回程，力转换到工具锚2 2，工具锚，工具锚1 1松开，保持工具锚松开，保持工具锚1 1松开。松开。第四步：千斤顶打出约第四步：千斤顶打出约3/43/4行程，工具锚行程，工具锚1 1夹紧，继续打千斤顶，顶松工具锚夹紧，继续打千斤顶，顶松工具锚2 2。第五步：下一步千斤顶回程，到回程约剩下第五步：下一步千斤顶回程，到回程约剩下20mm20mm时，工具锚时，工具锚2 2夹紧，千斤顶继续回程，力转换夹紧，千斤顶继续回程，力转换到工具锚到工具锚2 2，工具锚，工具锚1 1松开松开,工具锚工具锚2 2夹紧。夹紧。注意：要求只能放到接近注意：要求只能放到接近3/43/4行程行程,工具锚工具锚1 1和工具锚和工具锚2 2要人工控制其初始夹紧状态。要人工控制其初始夹紧状态。千斤顶结构千斤顶结构 结果比对结果比对 实测索力：实测索力：南宁侧扣索最大索力1990KN（S9索力，比计算值大5KN），昆明侧最大索力2012KN（S9索力，比计算值大6KN)。结果比对结果比对 索力比对：索力比对：扣索S1S6实测索力略小于计算索力，S7S10实测索力略大于计算索力，但相差不大。南宁侧南宁侧S5索力变化索力变化 南宁侧南宁侧S7索力变化索力变化 结果比对结果比对 应力比对：应力比对：吊装期间，骨架弦管最大轴向拉应力13.2MPa，最大压应力75.5MPa，杆件最大应力为40.7MPa，均小于容许应力值210Mpa，满足要求。结果比对结果比对 线形比对：线形比对：合龙松索后劲性骨架实测标高比设计值偏低，最大差值为10mm；横向偏位最大6mm；拱肋接缝错台最大为2mm，均满足设计和验标要求。四、科技创新四、科技创新 科技创新科技创新 创新点一：创新点一：通过缆索吊配扁担梁进行整节段吊装 防止变形，提高劲性骨架安装精度防止变形，提高劲性骨架安装精度 减少了空中焊接作业量，降低了安全风险减少了空中焊接作业量，降低了安全风险 加快了施工进度加快了施工进度 科技创新科技创新 创新点二：创新点二：研发并应用了组合 式岩锚和预应力桩基承台锚碇 解决了陡峭边坡上设置锚碇的难题解决了陡峭边坡上设置锚碇的难题 便于锚索角度的灵活调整便于锚索角度的灵活调整 永临结合，节约了施工成本永临结合，节约了施工成本 科技创新科技创新 创新点三：创新点三：所有扣锚索一次张拉到位即实现劲性骨架精确合龙 规避了过程调索的安全风险 减少了施工作业量 加快了施工进度 专利：目前围绕该技术已授权专利3项。扣锚体系组合式岩锚 实用新型实用新型 已授权已授权 科技成果科技成果 扣锚体系组合式桩基承台锚 实用新型实用新型 已授权已授权 整体式防松型索力调整装置 实用新型实用新型 已授权已授权 围绕该技术获省部级优秀工法2项，股份公司优秀工法3项 工工 法法 大跨度拱桥劲性骨架吊装扣锚系统施工及索力控制工法 大跨度、多节段劲性骨架安装测量控制工法 大跨度重载荷缆索吊架设施工工法 科技进步奖科技进步奖 该技术获集团公司科技进步特等奖 大跨度拱桥劲性骨架制作安装及钢管内高标号混凝土施工技术 结语结语 施工过程中，通过深入研究，科学创新，总结出了大跨度拱桥劲性骨架吊装扣锚系统施工及索力控制工法，有效解决了山高坡陡的峡谷地带大跨度、大高差、大吨位拱桥劲性骨架吊装的难题，通过由组合式岩锚、桩基承台锚、扣塔、扣锚索及扁担梁组成的扣锚体系、科学合理的测量控制技术及大型结构分析软件的综合运用，保证了劲性骨架的高精度合龙，整体技术达到了国际先进水平，为后续拱桥技术的发展起到了极大的推动作用。中铁十八局集团有限公司中铁十八局集团有限公司