武汉二七长江大桥大跨度结合梁斜拉桥施工技术.pdf

1、2012-10-231中铁大桥局股份有限公司设计分公司二0一二年十月主讲人：汪芳进武汉二七长江大桥大跨度结合梁斜拉桥施工技术中铁大桥局股份有限公司设计分公司工程概况一主塔施工三压重肋形梁施工四结合梁施工五目 录基础施工二中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况一、工程概况中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况武汉二七长江大桥是武汉城市二环线上跨越长江的特大型桥梁，是武汉市的第七座长江大桥，距上游长江二桥3.2km，距下游 天 兴 洲 长 江 大 桥 6.8km。其 主 跨 布 置 为（90+160+2616+160+90）m的三塔斜拉桥，是世界跨度最大的三塔斜拉桥和世界跨度最大的结合

2、梁桥。二七长江大桥于2008年10月1日开工建设，2011年12月31日建成通车。概述2012-10-232中铁大桥局股份有限公司设计分公司工程位置一、工程概况汉口汉口武昌武昌中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况武汉二七长江大桥武汉二七长江大桥武汉二七长江大桥武汉二七长江大桥中铁大桥局股份有限公司设计分公司桥式布置一、工程概况u世界上最大跨度的三塔斜拉桥u世界上最大跨度的结合梁斜拉桥主桥：三塔斜拉桥主桥：三塔斜拉桥（901602616160901732m）非通航孔深水区：结合梁非通航孔深水区：结合梁（690）m非通航孔岸滩区：连续梁非通航孔岸滩区：连续梁（550+245+70+245）

3、m跨铁路线：连续梁跨铁路线：连续梁（45+60+45）m中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况技术标准u设计基准期：100年u道路等级：城市快速路u主线设计行车速度：80kmhu主线设计车道：双向8车道u设计洪水频率：300年一遇u设计汽车荷载：公路级u最高通航水位（黄海高程）：+25.81m最低通航水位（黄海高程）：+9.75mu通航净空：两主孔，宽度不小于575m，高度不小于24m2012-10-233中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况支承体系u 斜拉桥主梁采用半漂浮支承体系u 中塔横梁顶设置竖向支座及纵向限位挡块，横向设置限位装置。u 边塔横梁顶设置双向活动支座，横向设置

4、限位装置，在边塔横梁两侧设置4套纵向阻尼装置。中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况基础u主塔基础均采用钻孔灌注桩，高桩承台u5号墩：28-2.8m，L=90mu4号墩：18-3.4m，L=85m中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况主塔结构u混凝土主塔u由下、中、上塔柱及下横梁四部分组成u花瓶型钻石构造u塔高209m+10.5m+219.5m中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况斜拉桥主梁结构钢混结合梁u工字梁u高：3.5mu主梁间距：30.5mu桥面板厚：26cm2012-10-234中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况斜拉桥主梁结构混凝土压重梁中铁大桥局股份有限

5、公司设计分公司一、工程概况非通航孔深水区钢混结合梁u采用690m跨u上下游分幅布置，双幅桥面宽29.5m，梁高4.0mu梁体为单箱单室斜腹板结合梁，混凝土板厚0.280.45m主梁支点处标准断面图主梁跨中处标准断面图桥梁中心线44中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况非通航孔岸滩区砼连续梁u汉口侧由一联550m+245m+70m+245m预应力混凝土连续箱梁组成u武昌侧为一联（45+60+45）m预应力混凝土连续箱梁中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况斜拉索u镀锌平行钢绞线拉索u每座塔有2222根索，全桥共264根索u有34、37、43、48、55、61、73、79等八种类型u最

6、大索力785t2012-10-235中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况地质u桥址区第四系覆盖层主要为全新统河流冲积相地层，厚度变化桥址区第四系覆盖层主要为全新统河流冲积相地层，厚度变化较大，两岸及滩地较厚，厚较大，两岸及滩地较厚，厚38.3052.60m；河床段相对较薄，厚；河床段相对较薄，厚24.5026.80m。u表层以淤泥质黏土和粉细砂为主表层以淤泥质黏土和粉细砂为主u中间层以细中砂为主中间层以细中砂为主u岩层以泥岩为主（持力层）岩层以泥岩为主（持力层）中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况水文设计水位（设计水位（m）设计流量（设计流量（m/s）平均流速（）平均流速（m/

7、s）频率频率26.94736001.715%27.53777001.741%29.63944001.890.33%桥址断面设计高水位、流量和平均流速表桥址断面设计高水位、流量和平均流速表中铁大桥局股份有限公司设计分公司一、工程概况气象u气温：历史上最高气温41.3（1934.8.10）最低气温-18.1（1977.1.30）年平均气温16.8u降雨：年均降雨量12141448mm，降雨多集中在47月u风速：最高达29.4ms（1967.1.27）中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工二、基础施工2012-10-236中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工总体施工施工方案u3#、4#

8、墩：吊箱围堰施工u5#墩：钢板桩围堰施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工1、3#/4#墩基础施工双壁钢吊箱围堰中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u3#、4#墩主塔位于河道中心，水深流急，枯、洪水期水位高差9m，基础采用“重锚锚锭体系+可升降吊箱围堰”法进行施工。该方法利用围堰兼作钻孔平台，在洪水期进行钻孔桩桩基施工，枯水期下放围堰，利用围堰作为承台施工挡水结构施工基础和部分下塔柱。中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工吊箱围堰吊箱围堰结构图2012-10-237中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工施工施工流程围堰制造围堰制造整体下河整体下河浮运至墩位浮运至墩

9、位围堰初、精定位围堰初、精定位定位船定位定位船定位形成钻孔平台形成钻孔平台进行基础施工进行基础施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 围堰工厂整体制造，气囊法下河u 围堰浮运中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 定位船进行围堰定位中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u以围堰内支架作导向，利用两台APE400B型振动打桩机联机插打定位钢护筒。之后将围堰挂于插打到位的定位钢护筒上，然后完成剩余钢护筒插打及钻孔桩施工。u选用自主研制的KTY-4000型钻机作为成孔设备，采用气举反循环方式钻进成孔。钢护筒插打及钻孔桩施工2012-10-238中铁大桥局股份有限公司设计分公

10、司二、基础施工u 插打钢护筒u 安装挂桩牛腿，形成钻孔平台中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 钻孔桩基础施工u 泥浆分离器中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u钻孔桩施工完毕后，拆除第一次挂桩牛腿u在围堰双壁侧板内灌水，使围堰下沉至设计高程u第二次挂桩u围堰封底u封底混凝土达到设计强度后在围堰内抽水u割除封底混凝土顶的钢护筒，清理桩头围堰下放、封底中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 围堰下放2012-10-239中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 封底砼浇注中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u承台尺寸为52.5m30.75m6m，混凝土共计

11、9580 mu采用大体积混凝土施工方法施工承台，一次浇筑完成承台施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 护筒割除、封底砼面整平u 承台钢筋绑扎中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工2、5#墩基础施工钢板桩围堰2012-10-2310中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u5#墩位于武昌侧防洪大堤边坡处，罗家渠排放站出口处的下游墩位于武昌侧防洪大堤边坡处，罗家渠排放站出口处的下游，为防止排放站对河道边坡的冲刷，抛有大量片石，因墩位处水，为防止排放站对河道边坡的冲刷，抛有大量片石，因墩位处水中拆迁物的影响，中拆迁物的影响，5#墩比墩比4#墩晚开工墩晚开工3个月。个月。中铁大

12、桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工施工环境u片石：14m厚u油船干扰u施工水域受限中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工施工施工方案u 总总体体思思路：大路：大临临结结构构均均异地拼装异地拼装，浮运至，浮运至现场现场，大，大型吊机起吊安型吊机起吊安装装u 快快速施工速施工方法方法：内支撑内支撑整体整体拼装及拼装及浮运浮运技术技术、内支撑分块内支撑分块整体整体吊吊装技术装技术、内支撑内支撑整体精整体精确确下下放技术放技术、钻孔平台、钻孔平台分块分块整体整体吊装技术吊装技术中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工钢板桩围堰结构图2012-10-2311中铁大桥局股份有限公司设计分公司

13、二、基础施工施工施工流程围堰内支撑整体制造围堰内支撑整体制造内支撑浮运内支撑浮运内支撑吊装内支撑吊装插打钢板桩、插打钢板桩、形成钻孔平台形成钻孔平台内支撑对接、下放内支撑对接、下放中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工内支撑整体制造u拼装稳定中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工内支撑整体浮运u浮运安全围堰围堰内支撑内支撑2-800t驳驳船船万能杆件万能杆件连连接系接系限限位位卡座卡座连连接立柱接立柱中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工内支撑分块整体吊装u铁驳与浮吊相对位置u起吊高度u负载前移2012-10-2312中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工内支撑整体下放

14、u提升对接u下放中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工钻孔平台吊装平台平台桩桩内支撑内支撑1钻孔平台钻孔平台1钻孔平台钻孔平台2钻孔平台钻孔平台3内支撑内支撑2中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 钻孔桩施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司二、基础施工u 围堰封底u 插打围堰钢板桩u 承台施工2012-10-2313中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工三、主塔施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工总体施工施工方案u下塔柱：爬模施工u横梁：支架法分两次浇注u中塔柱：爬模，设置三道横撑u上塔柱：爬模，塔梁同步中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工总体施工施工

15、方案斜拉索锚固区快速施工方法斜拉索锚固区快速施工方法u将索道管将索道管、定位、定位架架、定位、定位架横架横梁、梁、环向预应力环向预应力定位定位筋筋、环向预应环向预应力及力及高频高频焊管等在预拼场焊接在劲性骨架上焊管等在预拼场焊接在劲性骨架上，随劲性骨架一起吊装。随劲性骨架一起吊装。中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工爬模体系u埋件系统u附墙系统u导轨u支架u模板u液压动力系统2012-10-2314中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工塔柱分节u4.5m：46个节段u6.0m：36个节段u12m劲性骨架配12m长主筋中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工爬升轨迹u整拆整装u

16、以“上”确“中”u以“中”确“下”中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工塔柱底座及首节施工u4#墩中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工塔柱底座及首节施工u5#墩2012-10-2315中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工塔柱底座及首节施工u5#墩中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工u 首节塔柱与塔座同步浇筑首节塔柱与塔座同步浇筑u第二节开始逐步安装爬模进行塔柱施工第二节开始逐步安装爬模进行塔柱施工下塔柱施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工u横梁采横梁采用支架用支架法施工，法施工，下下塔柱施工塔柱施工时时同步安装横梁同步安装横梁支架支架u中主塔横梁中主塔

17、横梁混凝混凝土土分分2次次浇筑，浇筑，每次每次浇浇注高注高度度3.0m，浇，浇注分界线注分界线即即为为下、下、中塔柱中塔柱分界线分界线。边边主塔横梁主塔横梁一次一次浇筑浇筑成型成型横梁施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工u中塔柱采中塔柱采用液压用液压爬模施工爬模施工u为为平衡平衡塔柱塔柱内倾产生的应内倾产生的应力和变力和变形形，随随塔柱施工进塔柱施工进程设置程设置四四道水道水平支撑平支撑中塔柱施工主塔主塔内支撑内支撑水平水平力力序号边塔中塔标高水平力标高水平力1+75250t+80300t2+100210t+105250t3+125150t+130200t4+154110t+154

18、154t2012-10-2316中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工u 上塔柱采用液压爬模施工上塔柱采用液压爬模施工u 接长爬模系统，在上部塔柱接长爬模系统，在上部塔柱节段施工的同时，利用爬架进行节段施工的同时，利用爬架进行下部节段预应力张拉、压浆等工下部节段预应力张拉、压浆等工序序u 将塔柱劲性骨架与索导管定将塔柱劲性骨架与索导管定位架合二为一，整体安装，并在位架合二为一，整体安装，并在定位支架上设置管位精调装置定位支架上设置管位精调装置上塔柱施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司三、主塔施工塔梁同步施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司压重肋形梁施工四、压重肋形梁施工中铁大桥局股份有限

19、公司设计分公司四、压重肋形梁施工概况u肋形梁位于边墩与辅助墩之间，横跨武昌防洪大堤和沿江大道，肋形梁总长94.5m，C60砼3700m，重约9600t，每延米重超过100t，采用支架现浇法施工。现浇支架上部采取贝雷梁结构，基础采用直径1.5m钻孔桩。2012-10-2317中铁大桥局股份有限公司设计分公司四、压重肋形梁施工u为减小支架变形及不均匀沉降对粱体的不利影响，混凝土主梁分3段浇注，分段长度为33m+24.5m+37m。u先施工6#墩侧33m梁段（包括钢混结合段），再施工7#墩侧的37m梁段，最后施工跨中的24.5m梁段。中铁大桥局股份有限公司设计分公司、结合梁施工五、结合梁施工中铁大桥

20、局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工概况u主梁：工字型钢主梁u材质：Q370qDu总量：2万吨u最大重量：44tu最大节段：墩顶18m长，最大重量425t中铁大桥局股份有限公司设计分公司总体施工方案u4#墩：双悬臂架设，浮吊架设墩顶节间及架梁吊机五、结合梁施工2012-10-2318中铁大桥局股份有限公司设计分公司总体施工方案u5#墩：塔梁同步，由6#墩向5#墩架设，直至合龙五、结合梁施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司总体施工方案u合龙：全桥共两次合龙，先合龙武昌岸(5#4#墩)，后合龙汉口岸(4#3#墩)u合龙步骤：1、拆除肋形梁现浇支架与临时支座，将支架与梁体脱空，边墩钢梁向边跨适当纵

21、移2、安装合龙段钢梁3、边墩钢梁向中跨纵移，实现钢梁合龙4、架设桥面板，结合湿接缝，进行另一端合龙五、结合梁施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司总体施工方案u 斜拉索：平行钢绞线拉索，u 钢绞线及零部件在工厂制作完成，现场逐根安装、逐根张拉形成整索u 施工时先安装第一根斜拉索钢绞线和索道管，对称节段的四根索道管安装就位后，同步对称安装其余钢绞线，并在每根索梁部锚固端选择1-2根绞线安装压力环进行后期索力监控。五、结合梁施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司钢梁制造u钢梁由边主梁、横梁、锚拉板、小纵梁组成u钢梁制造：工厂制造u预拼：“6+1”模式，端头梁段在本轮预拼装完成后继续参加下一轮次的预拼装

22、五、结合梁施工2012-10-2319中铁大桥局股份有限公司设计分公司钢梁涂装五、结合梁施工结构部位涂层涂装体系道数总干膜厚（）施工场所钢梁外表面二次涂装喷砂Sa3.0级，粗糙度Rz25-100；厂内施工大功率二次雾化电弧喷铝/180环氧封闭漆130（不累计总厚度）环氧云铁中间漆180氟碳面漆140氟碳面漆140现场施工高强螺栓连接部位二次涂装喷砂Sa3.0级，粗糙度Rz25-100；厂内施工电弧喷铝/150中铁大桥局股份有限公司设计分公司桥面板预制u桥面板：工厂预制u三种规格：2.4/3.4/3.914.7mu板厚：26cmu最大重量：44tu存放时间：不少于6个月五、结合梁施工中铁大桥局股

23、份有限公司设计分公司五、结合梁施工中主塔（4#墩）钢梁架设锚固点锚固点临时支撑临时支撑临时支撑临时支撑墩顶三节段钢梁架设：采用无托架形式，在主塔下横梁两侧预先布置临时支撑和预留锚固孔，将两边主梁锚固在主塔上，以抵消墩顶钢梁架设过程中的不平衡力，施工时利用浮吊拼装完成墩顶三个节段钢梁及桥面板。中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工中主塔（4#墩）钢梁架设利用架梁吊机进行后续钢梁施工，钢梁架设由4#墩向两侧对称悬臂进行。架梁吊机每走行一次架设两个节段钢梁及桥面板，单吊主梁最大起重量40t。2012-10-2320中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工标准节段钢梁架设流程吊机就位架设

24、钢梁2架设钢梁1挂设斜拉索挂设斜拉索架设两节段桥面板浇湿接缝、等强度吊机前行、下一循环中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 为确保大悬臂状态结构安全，在3#墩和4#墩之间设置一个临时墩，保证钢梁在合拢前横向抗风受力满足要求。临时临时墩墩临时墩中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工边主塔（5#墩）钢梁架设由于5#墩开工较晚，和主体工期难以匹配，经反复研究，改变了5#墩原双悬臂对称架设钢梁的方法，将5#墩钢梁架设的方案确定为：u6#-5#墩间钢梁在膺架架设u5#-4#墩间钢梁采用单悬臂架设u5#墩主塔施工和钢梁架设采用部分塔梁同步施工中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施

25、工u 膺架安装：6#-5#墩位于长江滩地，施工膺架采用钻孔桩基础，钢管支架。u“钢-砼”结合段施工：主塔5#墩施工的同时，在6#墩施工“钢-砼”结合段。u 架梁吊机安装：混凝土强度达到100%后开始拼装架梁吊机。2012-10-2321中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 6#-5#墩钢梁架设：在6#-5#墩间的膺架上散拼钢梁及桥面板，架梁吊机每走行一次架设两个节段钢梁，此过程不进行斜拉索挂设和桥面板结合。中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 5#-4#墩钢梁架设：由5#墩开始向跨中方向依次进行钢梁悬臂架设，每一轮次架设两个节段。悬臂端的斜拉索挂设、桥面板结合与边跨已架

26、钢梁对称同步进行。u 在第一对斜拉索挂设后，主塔施工与钢梁架设实现同步施工。中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工全桥共有两次中跨合龙，中跨合龙段长度均为7.0m，中跨合龙采用主动合龙方式，先合龙武昌侧主跨，再合龙汉口侧主跨。中跨合龙施工u 合龙之前，拆除肋形梁现浇支架与临时支座，将支架与梁体脱空，边墩钢梁向边跨适当纵移；u 安装合龙段钢梁；u 边墩钢梁向中跨纵移，实现钢梁合龙；u 架设桥面板，结合湿接缝，进行另一端合龙。中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 二七大桥斜拉索设计采用平行钢绞线拉索。钢绞线及零部件在工厂制作完成，现场逐根安装、逐根张拉形成整索。u 施工时先安装

27、第一根斜拉索钢绞线和索道管，对称节段的四根索道管安装就位后，同步对称安装其余钢绞线，并在每根索梁部锚固端选择1-2根绞线安装压力环进行后期索力监控。塔端梁端斜拉索挂设2012-10-2322中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 安装前先将钢绞线下料，将索套管焊接成整体，将锚固端锚具和张拉端锚具分别安装到桥面和塔柱上。中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u安装第一根斜拉索钢绞线和索道管；u对称节段的四根索道管安装就位后，同步对称安装其余钢绞线，并在每根索梁部锚固端安装压力环进行后期索力监控。中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 5#墩基础施工时受余家头中长燃加油

28、船未迁移影响，工期相对4#墩滞后。主塔上塔柱施工时采用塔梁同步施工方案。u 斜拉桥塔梁同步施工是在主塔施工没有完成以前，就开始主梁节段的悬臂施工，塔梁施工相互交融，在此过程中同时进行斜拉索的挂索及张拉。塔梁同步施工（边主塔）中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u为解决这一问题5#主塔施工时预先埋置监测棱镜，利用高精度全站仪架设在主塔两侧的强制对中观测台上，对埋设在已施工索塔节段侧壁上的监测棱镜进行实时观测，用事先编制的计算程序模拟出已施工节段偏位的数学模型，依据此数学模型推算出待浇节段定位的修正数据，从而完成塔柱及索道管定位的测量控制。u采取塔梁同步施工技术时，关键在于主塔垂直度的控制，由于主塔两侧主梁重量不完全相等导致索塔受不均匀水平力，索塔很可能出现较大的偏位。2012-10-2323中铁大桥局股份有限公司设计分公司五、结合梁施工u 为保证主塔、钢梁、桥面板架设同步施工安全，对主塔爬架进行全封闭，并在中塔处设置了一层安全防护平台。防护平台防护平台全全封封闭闭爬爬架架中铁大桥局股份有限公司设计分公司谢谢！