厦门海沧大桥西塔关键施工技术
建筑天下| http://www.667e.com |08-22 11:59:03| 道路工程|人气:365次
厦门海沧大桥西塔关键施工技术,道路工程,市政道路工程,
摘要：厦门海沧大桥主航道桥为三跨连续钢箱梁悬索桥，跨径组合230m+648m+230m。简要介绍西塔施工中的桩基、深水大体积承台、塔柱爬架翻转模板、横梁劲性支撑等几个关键技术。
关键词：悬索桥 主塔 施工技术
1 概述
厦门海沧大桥主航道桥为三跨连续钢箱梁悬索桥，跨径组合230m+648m+230m。设有东、西两索塔，塔高123.5m。索塔为门式结构，两塔柱内侧倾斜度从下到上保持一致，两塔柱之间设上下横梁，下横梁不设竖向支座。塔柱、横梁形状复杂。西塔位于火烧屿东侧、东航道西侧的海域上，距火烧屿约150～200m，西塔基础采用大直径桩基础，桩径2m，桩长达70m，嵌入微风化岩层2～３m。南北承台结构桩基分别有14根，共28根。承台平面尺寸为17.6m×19.6m，底面标高-1.5m，顶面标高+3.5m，高潮水位时吃水深度达6m。两承台间用底横梁联成整体，底横梁底面标高与承台底面一致，跨径超过26m。
海沧大桥西塔桩基础施工，地质情况复杂，入岩深度大；海水泥浆工艺复杂，清孔难度较大。承台吃水深、体积大，施工难度大。在总工期11.5个月不能变的情况下，由于基础及承台的施工难度大，其分项工程工期势必较长，造成了塔柱施工要在较短的时间内完成。如果塔柱及横梁采用常规的施工方法，那么西塔将不能按时完成。所以必须加大施工设备的投入，采用超常规的方案施工，才能按时完成。
2 关键技术工艺
2.1 桩基础施工技术
海沧大桥西塔桩基施工主要技术，首先是采用了先进的设备，其次采用了先进的海水造浆技术工艺。
钻机采用郑州探矿机械厂生产的KP-3500型钻机2台，QJ-250型钻机1台。每台分别配以20m3/min(压力1 176kPa)、10m3/min空压机，作用是为气举反循环排渣供气。
泥浆循环是桩基础施工必不可少的工序。在海上进行桩基础施工，如果泥浆是用常规的淡水膨润土造浆方法制造，当泥浆循环到钻孔内与海水及海底淤泥混合后，泥浆发生化学变化，发生泥浆离析现象，其相对密度及粘度达不到要求，很容易造成塌孔事故。寻求海水造浆的技术工艺显得非常关键。
经过多次试验和试制，因地制宜，在当地采集海底黄泥代替膨润土，加入适当的化学处理剂如NAOH和CMC调配，用海水配制出合格的泥浆。其相对密度在1.05～1.15之间，粘度23～28s，含砂率≤3%。经过实际使用，效果良好，完全满足钻孔泥浆的各项指标。用这种海底黄泥代替膨润土，成本低、取材方便，是海上钻孔泥浆制造的好方法。
图1有底套箱施工
此外，厦门市对环境保护要求很严，规定严禁向海里排放泥浆和钻渣。在泥浆循环与排渣系统中，我们充分利用桩护筒及自制的泥浆罐，配合德国产的BE-250泥浆处理机，解决了泥浆循环及排渣问题。
2.2 深水大体积承台施工技术
海沧大桥西塔承台吃水深、体积大，其施工难度及风险较大，为确保质量和施工进度的要求，经过对各种施工方案进行了认真的分析与比较，最后决定采用“有底套箱”施工方案(图1)。该方案利用原14根桩基础另增加2根150cm桩作支承系统，在其上安装预制砼立柱，立柱上布置钢桁架，在钢桁架上均匀地布置吊杆，利用吊杆形成套箱悬吊系统。
有底套箱施工方案与钢管桩围堰施工方案比较，其优点主要有三个：(1)有底套箱方案对周围环境破坏很小，大部分材料可以回收，基本不改变该位置的海床标高，有利环境保护。(2)有底套箱方案把握性大，不受淤泥覆盖层承载力的影响。而钢管桩围堰筑岛必须对该位置进行“清淤换填”，因为淤泥覆盖层承载力无法满足高填土要求。(3)有底套箱的密封性及抵抗水头压力能力强，可适应高潮差要求。
2.3 塔柱爬架翻转模板施工技术
海沧大桥塔柱外形设计复杂，索塔的施工时间不到120d(包括了2道横梁的施工)，平均速度必须大于1.5m/d。翻转模板的设计既要满足塔柱外形尺寸的要求，又要方便安装、拆卸。
根据西塔塔柱施工的具体情况，如采用常规每次浇筑4.5m高节段砼的翻转模板，则平均速度无法达到1.5m/d的要求。为此，结合钢筋规格定尺12m的长度，决定采用每次浇注6m高节段砼的翻转模板。
翻转模板包括了模板和爬架两部分(图2)：
图2爬架翻模构造图
模板：总高9m，分三节，每节3m， 每次浇筑砼高6m。 始终保持有一节模板(3m)和已施工的塔柱固定，作为模板和爬架的着力点，同时保证每次浇筑砼接缝的平顺。为适应塔柱截面变化，模板间接缝采用调整螺栓孔和夹木板等办法实现。为了便于拆模，对拉螺杆采用连接式(即埋入砼部分和外露部分用螺栓套筒连接)。
爬架：根据海沧大桥塔柱截面形状的特点，采用三柱框架式爬架，设上中下三层工作平台。
爬架通过活动牛腿支承在模板的加劲肋上，支承活动牛腿设在中平台上。爬架爬升系统动力用5t卷扬机，设在下平台位置。
2.4 下横梁劲性支撑施工技术
对于索塔和横梁的施工，设计的基本要求是：当塔柱施工到一定的高度(一般为超出横梁位置12～15m)时，必须要等横梁施工完毕，使两塔柱联成框架后才允许塔柱继续往上施工。
西塔下横梁的施工如果采用常规的三跨“膺架”支架方案，下横梁施工占用塔柱的施工工期至少1.5个月，那么西塔工程无论如何都无法按业主工期要求完成。为此，下横梁的施工必须寻求新的施工方案，实现塔柱能继续往上施工，同时又不违反设计文件的要求，使塔柱的施工不受下横梁施工的影响或把影响减到最低。
塔柱继续往上施工的基本条件就是两塔柱之间有横向联系形成框架。为此，施工单位提出了“劲性支撑”施工方案。劲性支撑是大型的钢桁架结构。首先是临时取代下横梁的“联系”作用，使两塔柱形成框架后塔柱可以继续往上施工；其次作为下横梁的施工支架，使下横梁的施工和塔柱的施工可以同步进行，增加了工作面，加快了施工进度。
图3横梁劲性支撑施工方案图
2.5 上横梁支架整体吊装技术
虽然塔柱施工按时封顶，提供了上部构造施工先导索过江的条件，但如果上横梁不及时完成，会影响钢格栅的吊装和定位，影响猫道承重索的架设。海沧大桥总体工期要求上横梁施工必须在1997年8月10日前完成，也就是说上横梁的施工时间不能超过1个月。
经反复的研究与验算，决定采用密集型双层六·四式单跨军用梁支架，在塔底拼装，然后整体吊装到位，以节省支架拼装时间。为便于支架整体吊装，采用“伸缩式”牛腿。
本
上横梁支架设计的成功之处：首先，采用了标准材料六·四式军用梁，避免了特殊结构的投入，节省了资金；第二，采用单跨结构，节省了临时墩材料，也节省了临时墩的安装时间；第三，采用了活动式牛腿结构，不但使牛腿材料可以回收，避免翻模开孔，重要的是使支架整体吊装能实现。上横梁施工的难点，也是支架整体吊装这个环节。支架吊装整体重量约100t，提升高度120m，中间要横向偏位提升，翻越下横梁。所以支架吊装是上横梁施工成败的关键。在支架吊装设计中，我们采用了四点起吊的方案。在下横梁以下这段高度的提升过程，用2台卷扬机横拉偏移起吊翻越下横梁，下横梁以上高度则提升垂直起吊。
3 结语
厦门海沧大桥西塔工程的各分项工程施工方案，都是经过反复研究、比较后才确定的，每个方案都综合了工期、成本、工程质量和施工安全等因素，技术含量高，为西塔工程项目按时、按质完成打下了基础。 道路工程
关键词：悬索桥 主塔 施工技术
1 概述
厦门海沧大桥主航道桥为三跨连续钢箱梁悬索桥，跨径组合230m+648m+230m。设有东、西两索塔，塔高123.5m。索塔为门式结构，两塔柱内侧倾斜度从下到上保持一致，两塔柱之间设上下横梁，下横梁不设竖向支座。塔柱、横梁形状复杂。西塔位于火烧屿东侧、东航道西侧的海域上，距火烧屿约150～200m，西塔基础采用大直径桩基础，桩径2m，桩长达70m，嵌入微风化岩层2～３m。南北承台结构桩基分别有14根，共28根。承台平面尺寸为17.6m×19.6m，底面标高-1.5m，顶面标高+3.5m，高潮水位时吃水深度达6m。两承台间用底横梁联成整体，底横梁底面标高与承台底面一致，跨径超过26m。
海沧大桥西塔桩基础施工，地质情况复杂，入岩深度大；海水泥浆工艺复杂，清孔难度较大。承台吃水深、体积大，施工难度大。在总工期11.5个月不能变的情况下，由于基础及承台的施工难度大，其分项工程工期势必较长，造成了塔柱施工要在较短的时间内完成。如果塔柱及横梁采用常规的施工方法，那么西塔将不能按时完成。所以必须加大施工设备的投入，采用超常规的方案施工，才能按时完成。
2 关键技术工艺
2.1 桩基础施工技术
海沧大桥西塔桩基施工主要技术，首先是采用了先进的设备，其次采用了先进的海水造浆技术工艺。
钻机采用郑州探矿机械厂生产的KP-3500型钻机2台，QJ-250型钻机1台。每台分别配以20m3/min(压力1 176kPa)、10m3/min空压机，作用是为气举反循环排渣供气。
泥浆循环是桩基础施工必不可少的工序。在海上进行桩基础施工，如果泥浆是用常规的淡水膨润土造浆方法制造，当泥浆循环到钻孔内与海水及海底淤泥混合后，泥浆发生化学变化，发生泥浆离析现象，其相对密度及粘度达不到要求，很容易造成塌孔事故。寻求海水造浆的技术工艺显得非常关键。
经过多次试验和试制，因地制宜，在当地采集海底黄泥代替膨润土，加入适当的化学处理剂如NAOH和CMC调配，用海水配制出合格的泥浆。其相对密度在1.05～1.15之间，粘度23～28s，含砂率≤3%。经过实际使用，效果良好，完全满足钻孔泥浆的各项指标。用这种海底黄泥代替膨润土，成本低、取材方便，是海上钻孔泥浆制造的好方法。
图1有底套箱施工
此外，厦门市对环境保护要求很严，规定严禁向海里排放泥浆和钻渣。在泥浆循环与排渣系统中，我们充分利用桩护筒及自制的泥浆罐，配合德国产的BE-250泥浆处理机，解决了泥浆循环及排渣问题。
2.2 深水大体积承台施工技术
海沧大桥西塔承台吃水深、体积大，其施工难度及风险较大，为确保质量和施工进度的要求，经过对各种施工方案进行了认真的分析与比较，最后决定采用“有底套箱”施工方案(图1)。该方案利用原14根桩基础另增加2根150cm桩作支承系统，在其上安装预制砼立柱，立柱上布置钢桁架，在钢桁架上均匀地布置吊杆，利用吊杆形成套箱悬吊系统。
有底套箱施工方案与钢管桩围堰施工方案比较，其优点主要有三个：(1)有底套箱方案对周围环境破坏很小，大部分材料可以回收，基本不改变该位置的海床标高，有利环境保护。(2)有底套箱方案把握性大，不受淤泥覆盖层承载力的影响。而钢管桩围堰筑岛必须对该位置进行“清淤换填”，因为淤泥覆盖层承载力无法满足高填土要求。(3)有底套箱的密封性及抵抗水头压力能力强，可适应高潮差要求。
2.3 塔柱爬架翻转模板施工技术
海沧大桥塔柱外形设计复杂，索塔的施工时间不到120d(包括了2道横梁的施工)，平均速度必须大于1.5m/d。翻转模板的设计既要满足塔柱外形尺寸的要求，又要方便安装、拆卸。
根据西塔塔柱施工的具体情况，如采用常规每次浇筑4.5m高节段砼的翻转模板，则平均速度无法达到1.5m/d的要求。为此，结合钢筋规格定尺12m的长度，决定采用每次浇注6m高节段砼的翻转模板。
翻转模板包括了模板和爬架两部分(图2)：
图2爬架翻模构造图
模板：总高9m，分三节，每节3m， 每次浇筑砼高6m。 始终保持有一节模板(3m)和已施工的塔柱固定，作为模板和爬架的着力点，同时保证每次浇筑砼接缝的平顺。为适应塔柱截面变化，模板间接缝采用调整螺栓孔和夹木板等办法实现。为了便于拆模，对拉螺杆采用连接式(即埋入砼部分和外露部分用螺栓套筒连接)。
爬架：根据海沧大桥塔柱截面形状的特点，采用三柱框架式爬架，设上中下三层工作平台。
爬架通过活动牛腿支承在模板的加劲肋上，支承活动牛腿设在中平台上。爬架爬升系统动力用5t卷扬机，设在下平台位置。
2.4 下横梁劲性支撑施工技术
对于索塔和横梁的施工，设计的基本要求是：当塔柱施工到一定的高度(一般为超出横梁位置12～15m)时，必须要等横梁施工完毕，使两塔柱联成框架后才允许塔柱继续往上施工。
西塔下横梁的施工如果采用常规的三跨“膺架”支架方案，下横梁施工占用塔柱的施工工期至少1.5个月，那么西塔工程无论如何都无法按业主工期要求完成。为此，下横梁的施工必须寻求新的施工方案，实现塔柱能继续往上施工，同时又不违反设计文件的要求，使塔柱的施工不受下横梁施工的影响或把影响减到最低。
塔柱继续往上施工的基本条件就是两塔柱之间有横向联系形成框架。为此，施工单位提出了“劲性支撑”施工方案。劲性支撑是大型的钢桁架结构。首先是临时取代下横梁的“联系”作用，使两塔柱形成框架后塔柱可以继续往上施工；其次作为下横梁的施工支架，使下横梁的施工和塔柱的施工可以同步进行，增加了工作面，加快了施工进度。
图3横梁劲性支撑施工方案图
2.5 上横梁支架整体吊装技术
虽然塔柱施工按时封顶，提供了上部构造施工先导索过江的条件，但如果上横梁不及时完成，会影响钢格栅的吊装和定位，影响猫道承重索的架设。海沧大桥总体工期要求上横梁施工必须在1997年8月10日前完成，也就是说上横梁的施工时间不能超过1个月。
经反复的研究与验算，决定采用密集型双层六·四式单跨军用梁支架，在塔底拼装，然后整体吊装到位，以节省支架拼装时间。为便于支架整体吊装，采用“伸缩式”牛腿。
本
方案在实施过程中，从支架吊装开始到拱形支架安装完毕只用了4d时间，从支架吊装到浇注完最后一层砼用了18d时间，比计划提前了12d时间。
上横梁支架设计的成功之处：首先，采用了标准材料六·四式军用梁，避免了特殊结构的投入，节省了资金；第二，采用单跨结构，节省了临时墩材料，也节省了临时墩的安装时间；第三，采用了活动式牛腿结构，不但使牛腿材料可以回收，避免翻模开孔，重要的是使支架整体吊装能实现。上横梁施工的难点，也是支架整体吊装这个环节。支架吊装整体重量约100t，提升高度120m，中间要横向偏位提升，翻越下横梁。所以支架吊装是上横梁施工成败的关键。在支架吊装设计中，我们采用了四点起吊的方案。在下横梁以下这段高度的提升过程，用2台卷扬机横拉偏移起吊翻越下横梁，下横梁以上高度则提升垂直起吊。
3 结语
厦门海沧大桥西塔工程的各分项工程施工方案，都是经过反复研究、比较后才确定的，每个方案都综合了工期、成本、工程质量和施工安全等因素，技术含量高，为西塔工程项目按时、按质完成打下了基础。 道路工程
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