湘江大桥

2024-12-16

湘江大桥（精选6篇）

湘江大桥篇1

随着交通运输事业的发展, 许多公路都要提高运输等级, 线路上的桥梁也需要进行改建或加固, 有必要通过桥梁现场荷载试验对桥梁结构工作状态进行直接测试, 以此确定桥梁的实际承载能力。同时在役桥梁在运营过程中, 因受到地震、台风、雨雪、冰冻等自然因素的影响以及冲击荷载等人为因素的作用, 桥梁会受到不同程度的损害。为了了解桥梁的实际损害程度以便决定采取何种养护或维修措施, 就有必要对这些受损桥梁进行鉴定测试。桥梁荷载试验分为静载试验和动载试验。

静载试验是通过测试桥梁结构在试验荷载作用下的控制截面的应变、位移或裂缝, 分析判定桥梁的承载能力。动载试验是通过测试桥梁在动载作用下的响应, 分析桥梁的频率、阻尼和振型等模态参数, 根据动力响应和模态参数进行桥梁承载能力评定。采用静载试验评定桥梁承载能力的方法是最成熟且传统的方法, 动载法以往是和静载法结合使用的。

本文以湘江北大桥西引桥为例, 介绍空心板梁桥的静动载试验, 并对该桥的实际承载能力作出评估。

(一) 工程概况

长沙市湘江北大桥是319国道的一座特大桥, 大桥总长3616.66m, 其正桥长2355.9m。正桥由东引桥、主桥和西引桥 (即银盆岭大桥) 组成。西引桥部分共l7孔, 每跨采用l6m简支梁结构, 桥面净宽26.6m, 其中机动车道4×3.95m, 非机动车道2×3.65m, 人行道2×1.5m, 桥梁设计荷载为汽车—20级, 挂车—100级。桥梁上部结构均采用梁高为70cm的预应力混凝土空心板, 其中1号中板19块, 2号中板2块, 边板2块, 混凝土设计标号为C40。下部结构为钻孔灌注桩双柱式墩台, 西引桥横断面布置如图1所示。

本次荷载试验选择靠湘江西岸的四跨。

(二) 荷载试验

1. 试验内容

(1) 简支梁跨中挠度检测; (2) 中跨跨中截面应力检测; (3) 边跨跨中截面应力检测; (4) 动载试验; (5) 模态试验。

2. 测点布置

(1) 挠度测点布置:挠度测点布置在每跨跨中空心板梁底缘, 如图2所示。

(2) 应力测点布置:应力测点布置与挠度测点布置相同。

3. 试验荷载及荷载布置

静载试验采用12辆试验车, 装载后每辆车的总重及轴重略有不同, 但相差不大, 取平均值后每辆车装载后总重150kN, 前轴50kN, 后轴100kN。静载试验共六种工况, 荷载布置如图3和图4所示。

4. 试验结果

(1) 挠度检测结果:桥梁上部结构的挠度值是反映构件整体性能, 工作状态的一项重要指标, 若构件实际的挠度值小于允许规定的挠度值, 则说明桥梁处于良好的工作状态;若是构件实际测试的挠度值大于规范允许的挠度值, 则说明桥梁整体刚度减小, 将会影响结构的正常使用。同时构件也会产生过多的裂缝和较明显的桥梁振动, 由挠度的检测可知桥梁结构的工作性能和施工是否达到设计要求, 也可确定桥梁运营的可靠性。现将六种工况下的跨中挠度实测值与设计计算值相比较, 结果汇总于表1。

(2) 应力检测结果:利用试验仪器采集其各梁跨中截面应变值, 然后利用公式σ=Eε, 把应变换算成梁底混凝土应力, 把该值与设计计算值相比较, 即可知结构受力安全与否, 从而对其承载力进行评估。现将六种工况下的梁底混凝土最大应力的测试值与设计值相比较, 结果汇总于表1。

(3) 卸载前后位移值:见表3。

(4) 动载试验结果。动载试验主要是测量移动荷载作用下桥梁结构的动态响应, 本次动载试验采用两辆15t的载重车, 车辆分别以30km/h、50km/h的车速通过桥面, 实测加速度频谱曲线如图5所示。根据实测加速度频谱曲线图, 可得到该桥自振频率为5.5Hz, 比理论计算的4.3Hz稍大。

(5) 裂缝观测结果:在试验荷载作用下, 经检测空心板梁跨中下缘及梁端主拉应力区未发现裂缝。

(三) 试验结论

在静荷载试验中, 用挠度、混凝土应力的校验系数以及相对残余变位评定该座桥的承载能力, 校验系数η指荷载试验实测效应与相应的计算效应之比。

1. 挠度分析:

由表1可知, 在工况六对称荷载作用下, 跨中挠度最大值6.98mm, 其挠跨比为1/2292, 远小于规范允许值 (l/600) 。最不利工况荷载作用下的挠度校验系数为0.96, 满足预应力混凝土的挠度校验系数0.7~1.0的要求。实测挠度值均小于设计计算值, 因此, 桥梁的刚度具有足够的保证。

2. 应力分析:

由表2可知, 最不利工况荷载作用下的应力校验系数为0.89, 满足预应力混凝土应力校验系数0.6~0.9的要求。实测值基本上小于理论计算值, 说明材料的实际强度较高, 混凝土桥面铺装及人行道等与主梁共同受力, 理论计算的简化模型偏于安全, 桥梁结构具有一定的安全储备。

3. 残余变形分析:

由表3可知, 工况六荷载作用下梁的挠度最大, 卸载后可得控制测点的残余变形, 最大的相对残余变位值为12.56%, 小于允许值20%, 说明结构处于弹性工作状态。

参考文献

[1]宋一凡.公路桥梁荷载试验及结构稳定[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[2]张俊平.桥梁检测[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[3]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

湘江北大桥动载试验结构状况研究篇2

长沙湘江北大桥是319国道的一座特大桥, 大桥总长3616.66m, 正桥长2355.9m。西引桥部分共17孔, 每跨采用16m简支结构, 桥面净宽26.6m, 其中机动车道4×3.95m, 非机动车道2×3.65m, 人行道2×1.5m。桥梁设计荷载为汽车-20级, 挂车-100。桥梁上部均采用70cm厚的后张法预应力混凝土空心板, 下部采用4ф120cm钻孔灌注桩, 柱式墩, 每墩双柱。修好匝道后对交通提出愈来愈高的要求, 交通量的不断增加和横向荷载的影响, 交通能力、承载能力等功能性缺陷加剧, 故重点对其有影响的西引桥的四跨梁做试验。

梁的动力反应可以通过解典型方程, 即

二、动载实验

(一) 理论分析。

对于任意结构, 如果不计阻尼和外荷载的作用, 其振动方程可以表示为:

式中[K]为结构刚度矩阵;[M]为结构质量矩阵;ω2为第i阶振动圆频率 (1/rad) ;{ф}i为第i阶振动模态。

本桥运用梁格法对桥面划分单元, 采用有限元软件对其进行动力特性分析。

(二) 实验分析。

根据测试目的的不同, 桥梁动力荷载试验一般分为脉动试验、跑车试验等。本桥试验动力性能试验采用德国生产的国际公认的HBM动力测试与分析系统完成。数据采集过程是分布在桥面不同位置的传感器采集位移和加速度信号, 利用屏蔽导线输入信号采集系统进行采集、储存;然后对储存的信号进行处理, 选择其中的有效信号进行分析, 得到桥梁结构的自振频率、振型和冲击系数等参数的实测值。

1、测试方法。

1) 跑车。该方法属于动力振动测试, 即给结构一个初始速度或位移, 让其发生振动以获得结构的动力特性。本试验采用15t重的试验车以30km/h、50km/h的速度分别通过测试跨, 并记录跑车后桥跨结构的自由振动响应, 进行结构自振频率分析。 (2) 环境随机振动。有时又称脉动试验, 当桥跨结构无车辆通过时, 记录结构在环境随机激励下的加速度响应, 通过频谱分析可获得结构的自振特性。

综合跑车及环境随机振动的测试数据, 可得到精确而真实的桥跨结果自振特性数据。

2、测试结果分析。

结构动力反应测试

从动力荷载试验的结果看, 该桥试验的竖向自振基频、阻尼比在跑车试验时与脉动试验时所测结果基本相同.所测的频率均不小于相应的理论计算值, 表明所试验的桥梁有着较好的刚度.从自振频率的角度看, 结构是安全的。

冲击系数综合的反应了桥梁结构的动力特性、车辆的运动性能以及桥面的平整状态等因素的影响, 它直接影响到桥梁结构的安全性和设计的经济合理性。行车对简支梁的冲击效应较大, 实测最大行车冲击系数为0.26, 根据规范计算得行车冲击系数为0.242。由于规范中采用荷载为组合荷载, 而实测时采用单车荷载, 实测行车冲击系数应比计算行车冲击系数略大。考虑此因素, 此桥实测行车冲击系数与计算冲击系数接近。

(3) 狄克曼舒适度指标。桥梁振动引起的司机、旅客和桥上行人不舒适和不安全, 是人体对振动的反应。一般采用狄克曼指标K简便判别人体对结构振动具有良好感觉的界限。指标K亦称为敏感度。人体对振动敏感度的区域如下:

得到该桥:30Km/h时该桥的狄克曼指标K=5.79;50Km/h时该桥的狄克曼指标K=6.92。

说明该桥不会产生过大振幅, 乘客和行人能忍受在桥上的振动。

三、结论

(一) 实测结构自振频率大于理论计算频率, 实测桥跨结构最大竖向频率F1=4.721 Hz, 桥跨结构估算竖向频率Fd=4.298Hz, 评定标度F1/Fd=1.098, 处于1.0～1.1范围, 说明结构处于较好状态, 桥跨结构动力性能较好。

(二) 从桥跨结构冲击系数的实测值和根据现行规范计算的容许值的比较可知:

实测简支梁最大行车冲击系数为0.26 (对应车速50 km/h) , 根据规范计算得行车冲击系数为0.242。由于规范中采用荷载为组合荷载, 而实测时采用单车荷载, 实测行车冲击系数应比计算行车冲击系数略大。考虑此因素, 此桥实测行车冲击系数与计算冲击系数接近。

(三) 狄克曼舒适度指标处于1～10, 说明乘客和行人能忍受桥上的振动;

(四) 从北大桥的动力测试结果来看, 该桥的动力性能足够, 不需要进行加固维修。

参考文献

[1].刘晶波, 杜修力.结构动力学.机械工业出版社[M]

湘江大桥篇3

永州湘江1号特大桥是湘桂铁路扩能改造工程的一项控制性工程, 该桥全长593.4 m, 跨径布置为32 m+ (48+4×80+48) m+5-32m。该桥以90°夹角跨越湘江, 其中, 主桥2号～6号墩位于水中, 4号、5号两个主墩的承台要嵌入基岩3.5 m, 这两个桥墩的位置在中水位时平均水深为2 m, 卵石层厚约为2 m。

水中墩桩基施工采用的是筑岛施工的方法, 承台利用就地下沉沉井进行施工。沉井设计内径21.5 m, 壁厚1 m, 采用钢筋混凝土。在筑岛施工前, 需要对4号、5号墩承台基坑位置疏浚爆破, 承台基坑开挖尺寸均为12.5 m×20 m, 预计清除卵石层工程量约为1 000 m3, 爆破工程量约为1 750 m3。

施工布置如图1所示。

2施工总流程

清除卵石层→炸礁→筑岛→桩基施工→混凝土沉井制作→沉井下沉→沉井封底→承台施工。

3清除卵石层

水下卵石层采用反铲挖泥船进行水下开挖, 拖轮拖带泥驳装、运、卸。挖泥船必须平行于水流方向作业, 水下开挖施工由上游往下游方向进行, 开挖出来的卵石用泥驳装运, 并卸于设计指定的抛泥区。水下卵石全部清除完毕后, 经施工班组采用硬式扫床的方法进行扫床检验合格后, 方可进行炸礁工序。

4水下炸礁

1) 移船定位。本工程的爆破点比较分散, 因此采用移动方便的钻孔船钻孔。湘江的流速较大, 钻机船平行于水流方向作业。钻机船的移船定位采用全站仪测量指挥定位、利用抛设的锚缆控制船位。在施工水域抛设主锚缆及八字锚缆, 主锚缆用以控制船体上、下移位, 八字锚缆控制船体左、右移位。钻孔孔位采用测站全站仪直接测定, 利用钻机船抛设的主缆和横缆移动船位和调整孔位。在孔位上量测水深, 由施工水位高程、河底高程以及设计承台底高程, 确定钻孔深度。2) 水下钻孔。水下钻孔采用垂直钻孔形式, 布孔方式采用三角形;钻孔完成后, 将孔内的泥砂、石屑清除干净, 并用探水杆校核钻孔深度。3) 装药。水下爆破施工要求炸药具有能克服水的浮力、有一定的耐水性和安全度的特性, 经综合考虑, 本工程采用密度较大、抗水性好和安全性佳而廉价的乳化炸药进行爆破。用送药杆将制好的药包送入孔中, 装药时要拉紧提绳, 不得使药包自由坠落。4) 爆破。爆破时要注意将人员机械撤至安全区域内。5) 清渣。水下清渣采用长臂反铲挖泥船进行水下开挖, 拖轮拖带泥驳装、运、卸渣。

5筑岛施工

岛体部分采用黄土、砂土、细颗粒砂卵石填筑, 炸礁坑体位置采用河砂填筑, 以便围堰下沉。迎水面码砂袋, 端头急流处下铁笼以防冲刷。

6桩基施工

桩基施工采用冲孔钻机冲孔施工。

7混凝土沉井制作

7.1 沉井底节制作

7.1.1 土模填筑

根据本工程的实际情况, 决定采用挖土内模法制造刃脚, 该方法与垫架法相比可以节省大量木材。土模周围挖一道排水沟, 遇雨天用帆布盖好土模。

7.1.2 底节钢模安装

模板安装是沉井制作过程中的关键工序, 其设计选型、用料、制作及现场安装等方法直接关系到沉井的工程质量与施工安全。

将所有钢模支点位置垫好木板, 抄平。根据事先在土模顶面放出的中线, 按先立内模, 然后安装底节钢筋, 待钢筋安装好后再立外侧模板。

井壁的内外模板全部采用组合式的定型钢模板, 散装散拆, 以方便施工定型;模板的制作尺寸要准确, 表面平整无凹凸, 边口整齐, 连接件紧固, 拼缝严密;模板安装应做到位置准确, 表面平整, 支模要横平竖直不歪斜, 几何尺寸要符合图纸要求;模板安装前必须涂刷脱模剂, 使沉井混凝土表面光滑, 减小阻力便于下沉。

7.1.3 刃脚及底节钢筋安装

钢筋绑扎在内模支立完毕、外模尚扣合时进行。

7.1.4 底节及刃脚混凝土浇筑

1) 为了避免沉井混凝土与土模砂浆表面粘结, 在土模上铺一层水泥袋纸。2) 混凝土沿井壁四周对称浇筑, 避免混凝土面高低相差悬殊, 以防不均匀沉降而产生裂缝。3) 混凝土应分层、均匀、连续的浇筑直至完毕。每层灌注厚度控制在300 mm左右。4) 振动棒移动的水平距离不超过振动棒作用半径的1.5倍, 亦不应直接碰钢模, 振捣上一层混凝土时, 应插入下一层混凝土5 cm～10 cm[2]。5) 沉井灌注到最后一层混凝土时插接缝钢筋。

7.2 沉井接高

下沉前井顶混凝土面应凿除浮浆层及较松散混凝土, 并冲洗干净;沉井下沉到位稳定24 h后, 测量沉井位移、倾斜度及刃脚高程, 并在顶面做点放出接高模板中线。

8沉井下沉

8.1 抽除垫木

抽除垫木是下沉的开始。沉井模板拆除后, 垫木抽除前要进行刃脚高程和沉井中线测量, 在沉井四角井壁上作出标尺, 在抽除垫木时, 注意观测四角的高程变化, 如果发现沉井一侧沉降过大时, 则要采取措施纠正。

在抽除垫木时统一指挥, 分组、对称、同步的将垫木抽除到井外。垫木每抽完一组, 立即用中、粗砂回填, 为防止沉井倾斜, 严禁从筑岛上挖取回填砂。待同一组的垫木抽除并回填完毕后, 方可抽除下一组垫木[3]。

8.2 抓土下沉

垫木抽除后, 将土模拆除, 要注意土模拆除挖土从中心到四周分区、分层、同步、对称进行, 防止沉井倾斜扭曲。然后由中间向刃脚处均匀对称除土, 使井底中央形成锅底状。当锅底比刃脚处低1 m～1.5 m时, 沉井即可靠自重下沉, 并将刃脚处的土挤向锅底。从井底继续挖土, 则沉井就继续下沉。

除土时应注意保持沉井均匀稳步竖直下沉, 当遇到障碍物时立即停止, 立即检查, 针对产生原因排除障碍后, 方可继续下沉。

当沉井下沉至一定深度, 抓土下沉效果不佳时, 则改为吸泥机吸泥下沉。

8.3 吸泥下沉

吸泥机在吸泥过程中应处于悬吊状态, 并不断起落, 经常移动位置, 以保证吸泥的最佳效果。在吸泥时应经常换点分层取土, 吸泥机应先吸中部, 并以中间点为主。吸泥管口离泥面距离控制在15 cm～50 cm, 过低容易堵管, 过高则吸泥效果不佳。

如沉井吸泥过久, 出现仍吸不出泥时, 可采用“憋风”的方法, 即暂将闸阀关闭, 稍停一段时间 (2 min～3 min) , 然后猛开风阀, 使风量、风压增加, 可吸出较坚硬的土来。

当采用以上办法吸泥效果仍不佳时, 可在吸泥机头装上高压射水管进行高压射水, 破坏其紧密状态, 使之松动、分散, 再进行吸泥, 以此清除刃脚斜面下的土块, 减小沉井下沉的正面阻力。

9沉井封底

9.1 基底清理及检验

当沉井沉到设计标高时, 为了防止封底混凝土和基岩之间掺入有害夹层, 在封底前将基岩表面的岩石碎块、卵石、砂及淤泥等杂质清理干净。基底清理完毕后, 派潜水员检查基底平面位置、尺寸大小、标高以及地质情况。

9.2 水下混凝土灌注

本工程采用C30混凝土进行封底。灌注前, 把漏斗、储仓装满混凝土。在一切准备工作就绪后, 打开导管阀门, 同时打开储仓的门, 此时导管内的空气和水在混凝土的重压下由导管底口排出, 瞬间混凝土通过导管压向基底, 在导管周围堆成一个平坦的混凝土圆锥体, 将导管底口埋住使水不能从底口进入导管。继而在灌注的混凝土通过导管源源不断地灌入锥体内。随着导管的提升, 混凝土在水下摊开和升高, 直至达到设计标高。

9.3 抽水

封底混凝土经养生达到设计强度后, 将井孔内的水抽净。

10结语

本工程在借鉴以往施工经验的基础上, 经过认真计算论证, 严格按照设计施工, 使沉井施工顺利完成;并且通过沉井法进行水中承台施工, 使得对施工水域航道的影响降到最低, 创造了良好的社会、经济效益。

摘要：以湘桂铁路扩能改造工程Ⅲ标永州湘江1号特大桥, 主桥主墩4号、5号墩基础沉井施工为例, 介绍一种水下钻孔爆破法炸礁和就地下沉沉井施工的方法, 从而使施工对水域航道的影响降到最低, 创造了良好的效益。

关键词：沉井,施工,炸礁,下沉,封底,技术

参考文献

[1]杨溢.特种爆破技术[M].北京:冶金工业出版社, 2004.

[2]铁道科学研究院.铁路混凝土工程施工技术指南[M].北京:中国铁道出版社, 2009.

[3]交通部第一公路总公司.公路施工手册 (桥涵) [M].北京:人民交通出版社, 2000.

[4]杨文渊, 徐.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社, 1997.

湘江大桥篇4

武广客专湘江特大桥中心里程DK1711+781.67, 桥长2399.59 m。全桥孔跨布置:53-32 m简支箱梁+ (64+4×116+64) m连续梁+1-32 m简支箱梁+1-24 m简支箱梁。此桥位于衡阳市衡阳县及衡南县 (湘江为两县界河) , 在衡阳市以北15 km, 距上游湘桂铁路湘江特大桥26.8 km, 距下游大源渡航电枢纽工程36 km。湘江此段河道宽约650 m~700 m, 较顺直, 水流自西向东, 水质较好, 流速较缓, 水深约2 m~10 m, 往来船只较多。河堤顶部宽约5 m, 可通车。

主要地质状况如下:淤泥质土, 呈软塑状;粉质黏土, 呈软—硬塑;粉土、细砂、粗砂, 呈稍密—密实状;细圆—粗圆砾土, 呈中密状;弱—强风化粉质砂岩泥岩夹泥岩, 呈硬塑土、偶见溶蚀现象。

二、施工方案

1. 平台制作。

基础采用钢护筒及ф1200×14辅助钢管桩, 固定吊机处采用ф2500×20钢管桩。并采用钢管平联, 以保证平台结构的整体稳定性。平台上部结构自上而下为桩顶设置2HM588×300横梁和HM588×300纵梁普通型单层双排贝雷片纵梁、型钢I16和8 mm厚钢板面层;并设置轨道支撑梁、钻机轨道和动臂区塔吊轨道, 采用2HM588×300和2HN912×302。以上结构采用有限元法进行计算复核。

2. 工艺流程。

搭设辅助施工平台—插打桩基钢护筒—搭设钻孔施工平台—钻机就位—造浆、钻进—终孔—一次清孔—超声波成孔检测—下放钢筋笼—下放导管—二次清孔—灌注混凝土。

三、施工过程

1. 施工准备。

首先用浮吊起吊钢护筒, 放入导向架, 再用浮吊起吊APE400液压锤进行钢护筒插打, 插打过程由测量人员实施监控, 使钢护筒平面位置偏差不超过10 cm, 倾斜度不超过1%。然后布设型钢完成钻孔平台搭设, 为防止施工过程中发生船舶碰撞钻孔平台事故影响桩基施工, 在平台四周插打防撞桩。

2. 钻机就位。

在钢护筒上划出十字线定出桩中心, 调整钻机位置, 使钻头对准桩中心, 并准确调平, 其中心位置和水平误差在规范允许范围内。钻机支承处适当加固, 保证在钻进过程中, 钻机平稳。

3. 泥浆制备。

选择较好的黏土, 塑性指数大于25, 粒径小于0.005 mm的黏粒含量大于50%的黏土制浆, 如无优质黏土, 则购买优质膨润土为原料造浆。制浆前, 先把黏土块打碎, 使其在搅拌中易于成浆, 缩短搅拌时间, 提高泥浆质量, 制浆采用泥浆搅拌机搅拌, 其比重、黏度、静切力、含砂率、失水量等各项指标均符合要求, 在钻进过程中, 试验人员定期检测泥浆质量, 以便适时调整, 使钻孔工作顺利进行。

4. 钻孔。

一是初钻。先往孔底供泥浆, 换出原孔中的清水。然后开动空压机送风吸碴, 最后开动钻机转盘机构, 并低速开钻, 直至整个钻头进入正常速度钻进。二是正常钻进。为了保证钻杆垂直, 孔位准确, 采用减压钻进, 当孔底土质较硬时可在钻头上方加以配重块, 但钻压不得超过钻头加钻杆、配重总重的80%, 使钻杆在钻进过程中始终受拉而保持钻杆垂直, 以避免或减少弯孔、斜孔现象的发生。钻进时, 空压机送风与钻锥回转同时进行, 接钻杆时, 将钻杆稍提升30 cm左右, 先停止钻锥回转, 再送风数分钟, 将孔底钻渣吸尽, 再放下钻锥, 进行拆装钻杆工作, 以免钻渣沉淀而发生埋锥事故。另外, 随时注意护筒口泥浆面标高, 如果孔内水头逐渐下降时, 立即将新鲜泥浆补入护筒, 以免发生坍孔事故。换钻杆时, 先用水洗净钻杆端面, 加上经检查完好的橡胶垫圈, 最后对孔接杆, 务必做到接头紧密, 避免漏气、漏水和松脱。保证钻孔内水头, 从泥浆池向孔口提供的泥浆量约等于从孔底通过钻杆排出的泥浆量, 以避免孔壁坍塌现象发生。护筒内的泥浆面应比施工水位高出2 m~4 m, 确保内外水头压差。钻孔施工中地质工程师要经常核对地质情况判断并确定嵌岩深度和孔底标高。钻进过程中, 如发现钻杆有偏斜, 应严格控制速度并采用扫孔方法纠正。钻进过程中, 若钻杆卡死, 溢流阀溢流时应立即提升钻杆, 再缓慢下放改为轻钻压慢钻进, 排除故障后正常钻进。因故中断钻进时立即将钻头提起至安全位置 (一般0.5 m~2 m) , 并送气10 min~15 min, 让砂石完全排出钻杆, 再钻进时先送气10 min~15 min, 让泥浆充分循环, 直至泥浆正常之后慢慢放下钻具钻进, 要特别注意停钻时先提钻, 停主机泵组, 等排出的泥浆中无渣时方可停风, 否则将会造成埋钻事故。

5. 清孔。

在孔深达到设计标高取样检查合格后, 采用反循环抽浆换浆法清孔, 钻头提起离孔底20 cm~30 cm, 采用稍高的转速转动钻头, 一边继续反循环, 把孔底泥浆钻渣混合物排出孔外, 一边向孔内补充储浆池内净化后的泥浆, 一直持续约4 h, 检测出浆口的泥浆达到规范要求后拆除钻杆, 提出钻头, 准备安装钢筋笼。

6. 钢筋笼加工与安装和二次清孔。

钢筋笼的加工:在钢筋加工场内按图纸要求放样制作。根据吊机的起吊能力钢筋笼分节制作。接头错开, 钢筋骨架的保护层通过在箍筋上穿入中心开孔、厚5 cm、直径14 cm的圆形箍25#水泥砂浆块或塑料垫块来保证, 垫块数量位置按设计布置。一是钢筋笼的吊装:钢筋笼采用浮吊安装, 钢筋笼安装时为保证不变形, 用型钢作一吊架将笼吊起, 骨架进入孔口后, 应将其扶正徐徐下放, 严禁摆动碰撞孔壁, 并且边下放边拆除内撑。当最后一道加劲箍筋接近孔口时, 将骨架通过工字钢临时固定在钻孔平台上。再吊起上一节钢筋笼, 进行钢筋笼连接。接头加工好后, 再吊起骨架抽出工字钢, 下放骨架, 最后用同直径的光圆钢筋做吊筋把钢筋笼通过吊架固定在钻孔平台上。二是二次清孔:钢筋笼安装好后, 根据孔深安装导管, 然后安装高压气管, 在浇注砼前进行气举法二次清孔, 通过导管将孔底沉渣吸出, 以达到设计孔底沉淀厚度小于5 cm或设计的要求。经监理工程师检查合格并签证后拆除气管, 立即进行水下砼的灌注。

7. 水下砼灌注。

导管选用壁厚6 mm以上的无缝钢管制造, 内径30 cm, 导管制作完成后要按1.5倍孔底静水压力进行水密性试验, 以保证灌注过程中不漏水和不爆裂。储料斗和漏斗容积满足首批砼数量能将导管埋入1.0 m~3.0 m。水下混凝土需经设计, 采用双掺技术保证混凝土的缓凝时间。顶头坍落度等指标符合规范要求。砼用罐车运输至施工码头, 输送泵送入储料斗。灌注水下封底砼时, 在导管和漏斗之间设置阀门, 先将阀门关好并将导管提离孔底30 cm~40 cm左右, 然后将灌注漏斗和储料斗装满砼, 同时打开漏斗和储料斗的阀门灌注首批砼。每次抽拨导管时, 要用测量绳测出砼顶面标高, 计算出导管埋深, 决定拨管长度。此项工作要由专人负责, 确保导管埋深在2 m~6 m之间, 同时还要作好砼灌注记录备查。砼开始灌注后, 不宜中途停顿, 需连续灌注。砼灌注桩顶标高应比设计标高高1.0 m左右, 以确保桩头砼灌注质量。

四、结语

湘江大桥篇5

湘江三汊矶大桥由西岸边孔8×65 m跨预应力混凝土顶推连续箱梁+主孔(70+132+328+132+70)m自锚式悬索桥+东岸边孔5×65 m预应力混凝土顶推连续箱梁组成,大桥全长1 577 m。主孔主塔11号、12号墩基础为ϕ2.4 m钻孔桩基础,每墩共18根,上下游各9根,桩基均为嵌岩桩基础,桩顶设承台,承台为上下游独立圆形承台,厚5 m,直径17 m,承台顶设置4 m高横系梁,主塔设计为花瓶形,塔柱为变截面钢筋混凝土结构,上下游塔柱之间设置两道横梁,塔高自承台起算至避雷针顶高度分别为119.685 m和118.379 m。主孔边跨9号、10号、13号、14号墩下部结构为双桩双柱式结构,基础每墩为两根3.5 m大直径钻孔桩基础,桩基均为嵌岩桩基础,桩基顶面接直径3.2 m的圆柱形墩身,上接盖梁。主孔上部结构采用双塔双索面自锚式悬索桥,悬索桥加劲梁采用钢箱梁,为扁平闭口流线形单箱5室结构,桥轴线处箱梁净高3.6 m,桥面做成2.0%的双向横坡,箱梁全宽35.0 m。全桥共设两根主缆,主缆中心距为25 m,每根主缆由37股预制平行钢丝索股组成。

2 主孔自锚式悬索桥施工流程

2.1 基础施工

桩基施工根据不同的地质情况和河床水深采用不同的成孔方法,除12号墩位于龙洲岛因覆盖层较厚采用筑捣后钻孔的施工方法外,其余桩基均位于主河槽中,覆盖层较薄,采用墩位下沉双壁钢围堰封底进行人工挖孔或冲击钻孔的方法,施工过程中除11号墩下游9根桩和13号、14号墩采用人工挖孔外,9号、10号墩以及11号墩上游侧9根桩人工挖孔采用了钻孔桩成孔完成。直径3.5 m桩基采用冲击正循环泥浆护壁钻孔成孔,配置高性能配方的泥浆,同时换浆采用泥浆分离器,既保证了成孔质量,又保证灌注水下混凝土的质量。

2.2 塔柱施工

塔柱采用北京卓良模板公司生产的液压自爬模施工,施工标准节段高度为4.5 m,模板高度为4.6 m。由于下塔柱向外侧倾斜,在下塔柱设置3道拉杆,拉杆使用钢绞线,以抵消下塔柱外倾产生的附加拉应力。必须对上塔柱施工节段施加平衡顶推力。下横梁采用在横系梁上设钢管立柱,柱顶分配梁上用贝雷梁搭设横梁施工承重支架进行现浇施工。上横梁施工采用在塔柱上预埋牛腿,在牛腿上搭设贝雷梁支架作为横梁施工的承重支架,进行横梁混凝土现浇施工。

2.3 钢箱梁顶推施工

2.3.1 钢箱梁顶推布置

钢箱梁全长732 m,共分81个节段,最大吊装重量220 t,钢梁顶推平台(包括9号墩顶盖梁)考虑存放3节12 m长钢箱梁节段,顺桥向长度36 m(自9号墩中心线算起),横桥向宽度36 m。顶推临时墩共设置6个,钢箱梁顶推跨度最小48 m,最大为77 m(根据主航道通航净空要求确定)。

龙门吊机提升站设计施工:钢梁提升龙门吊机按最大设计吊重量220 t设计,采用双吊点,钢箱梁在内侧腹板位置起吊,双吊点之间距离按22.8 m设计,龙门吊机净跨39 m,立柱和横梁均采用贝雷梁拼装。

滑道布置:钢箱梁顶推横桥向采用两条滑道,滑道横向距离22.8 m,支承于钢箱梁的内侧腹板下方。滑道长度根据各支点受力情况确定,主墩和临时墩分别为4 m和5 m,顶推平台上设置了1 m和1.5 m两种滑道,滑道宽度按0.6 m计。

钢导梁设置:顶推钢导梁设计长度为48 m。导梁采用箱形断面设计,导梁与钢箱梁端部及导梁节段之间均采用螺栓连接,其中底板螺栓受拉,采用高强螺栓,其他部位螺栓为普通螺栓,按受剪控制设计。

2.3.2 钢箱梁顶推系统设置

顶推滑道及滑板:钢箱梁顶推采用δ=12 mm的MGE型滑板,滑板宽度按50 cm制作,这种滑板具有承载力高,摩阻力小的特点,为减小顶推过程中摩阻力,在滑板与不锈钢板之间涂硅脂,滑道在临时墩及顶推平台上为一钢板焊接而成的滑道梁,上贴δ=3 mm不锈钢板。

顶推牵引系统:钢箱梁顶推采用多点顶推拖拉,即在每个主墩和临时墩上均设置千斤顶拖拉钢梁向前移动,顶推时需在钢梁底部焊接临时反力座。顶推千斤顶采用ZLD100自动连续顶推泵站系统,每墩两个千斤顶共一台油泵。顶推拖拉杆采用6根ϕ15.24 mm钢绞线。

2.4 缆索系统安装

2.4.1 主、散索鞍的安装

主索鞍分鞍体和下底座板,先安装下底座板定位后,再吊装鞍体(分成两部分),实际最大吊装重量约15.5 t。采取辅助吊装方法(在塔顶拼装起重钢支架)。主索鞍在吊装时按设计设有预偏量,并在成桥过程中根据监控值分阶段逐渐顶推到最终设计位置。

本桥散索鞍位于箱梁顶面,相当于索箍,在主缆安装完成后再安装,为保证主缆安装过程中索股的定位,在散索鞍位置靠主塔一侧设一主缆定位架,定位架先固定于钢箱梁上。

2.4.2 牵引系统的安装

主缆拽拉牵引系统采用单线往复式牵引系统,牵引系统的牵引索两端分别卷入主、副卷扬机,一端用于卷绳进行牵引,另一端用于放绳,两台驱动装置联动,使牵引索作往复运动。在上下游各架设一组相互独立的承重索道,承重索上安装3 t开口滑车作跑马滑车,滑车下悬挂手拉葫芦吊挂锚头,与牵引系统共同持股牵引。同时可用于索夹、吊杆的安装、紧缆以及小型机具、料具的吊运等。

2.4.3 猫道架设施工

猫道由猫道承重索、扶手索、猫道面层、抗风制振索、锚固体系、调整装置等组成。猫道承重索为8-ϕ20钢丝绳,两端头采用承重梨形环和夹头与锚固件连接。承重索绳头通过连接座和ϕ32预应力粗钢筋与锚梁连接,锚梁通过拉杆和塔顶吊耳连接,构成复合调节装置,下锚采用直接销接结构。

2.4.4 主缆架设施工

首先利用锚后25 t汽车吊将索股盘安装在放索架上,并拉出索股前锚头,将牵引钢丝绳与索股锚头连接并预紧,用手拉葫芦将锚头与承重索上的滑车连接牢固,启动牵引系统缓慢放索。

通过牵引索携持主缆索股,自放索场出发向另一侧行进,前锚头牵引到达前端横梁锚管口,解除锚头与承重索上的手拉葫芦的连接,检查整根索股的扭转情况,从前端锚头开始往后端锚头方向用人工将索股扭正。

牵引索股,使前锚头缓慢进入锚管并穿出锚口,直至后锚头到达端横梁,用设置在后锚面的20 kN卷扬机牵引后端锚头进入锚管并穿出锚口,锚具同时穿入锚管。

2.4.5 索夹安装

索夹安装顺序:中跨是从跨中向塔顶方向进行,边跨是从散索鞍位置向塔顶进行。索夹安装采用多个作业面,安装阶段螺栓分两次进行,安装组将索夹就位后,精调索夹位置,采用扳手对螺栓进行紧固,轴力导入由张拉组进行。

2.4.6 吊索的安装

施工中采用汽吊或塔吊将吊索运至安装位置,从索夹处放下吊绳,利用塔顶卷扬机垂直起吊吊索,直至下锚头吊离主梁锚管口,将其引入锚管,下放锚头穿出梁底垫板,然后拧上锚固螺母。利用倒链葫芦辅助上提到位,对准销孔后,安装销轴及挡板。

2.4.7 紧缆、主缆缠丝防护

主缆挤紧分预紧缆和正式紧缆作业,是将已按设计要求排列顺当的散状高强钢丝束,经人工初整圆后,用紧缆机向心挤紧,达到设计要求的直径,紧缆时先从塔顶向跨中挤紧,再从塔顶向锚碇挤紧。桥面铺装完成后,清除主缆表面的泥泞和残留杂物后,涂上防腐油膏,并在油膏固化前进行缠丝,缠丝施工顺序:先中跨、后边跨、从低往高分别从跨中向塔顶和从锚碇向塔顶缠丝。

2.5 体系转换

三汊矶大桥体系转换的方法是通过将中跨箱梁起顶一定高度后保证吊杆在无应力状态下安装到位,然后再落梁,逐步使吊杆受力完成悬索桥的体系转换。

钢箱梁顶推施工时按照成桥线形标高顶推安装就位,按设计意图,主缆安装后安装吊杆前需将主跨328 m跨中钢箱梁起顶高为1.5 m,才能将吊杆安装就位,吊杆安装完成后,再通过逐步落梁至设计标高使吊杆和主缆逐步承受钢箱梁荷载,完成自锚式悬索桥的体系转换。中跨钢箱梁的起顶和下落均通过主跨内4个临时墩支点滑道的升高和降落来达到目的。

3 新工艺、新技术应用情况

1)直径3.5 m桩基大部分采用了冲击钻机一次冲击成孔,同时在钻孔泥浆净化处理时采用泥浆分离器进行净化泥浆,既保证了工程进度,又保证了工程质量,同时为大直径桩基采用冲击钻机成孔提供了施工经验。2)主孔钢箱梁节段吊装采用预应力体系龙门吊机,具有跨度大、起重量大、自重轻的特点。龙门吊机采用贝雷架作为主要材料,横梁设置预应力系统,增加了横梁的抗弯刚度,也减轻了自重及栈桥上荷载。3)自锚式悬索桥在本工程加劲钢箱梁的安装采用了顶推施工,取得了成功,验证了竖圆曲线上钢箱梁采用一端顶推的可行性,为在竖曲线上箱梁的顶推施工提供了宝贵的经验。

4 结语

湘江三汊矶大桥经过不到两年时间的施工建成通车,在施工中通过大胆创新,优化方案,克服了施工难度大、自然条件的影响等不利因素,安全、优质、快速的完成了建桥任务。在湘江上创造了建桥的奇迹,为长沙市又增添了一道亮丽的风景。

摘要：针对主桥水中基础大直径钻(挖)桩施工、主塔施工、钢箱梁顶推施工、悬索系统施工等所采取的相应工艺措施,全面介绍了长沙市湘江三汊矶大桥主孔自锚式悬索桥的施工,为类似工程积累了经验。

关键词：自锚式,悬索桥,桥梁施工

参考文献

湘江大桥篇6

封底混凝土是桥梁基础钢围堰施工的重要环节, 封底混凝土通过与钢围堰、钢护筒和河床 (基岩) 的紧密结合, 抵抗水浮力和水压力, 达到强度后排水, 为承台和桥墩施工提供安全和理想的作业空间。

水中墩30#墩基础采用双壁钢围堰施工, 围堰下沉到位, 清基完毕检查合格后, 即可进行封底混凝土施工。

封底混凝土厚度按1m考虑, 实测水深5.5m (施工水位为50.1m) 。

F抗浮力=G钢围堰+G封底混凝土+G壁仓灌水+F桩粘结力=127.1t+[21.3m×14.4m×1m+ (15.4+22.3) ×2×0.5]×2.4t/m3+ (15.4+22.3) ×2×6×1t+12×1m×3.14×2.4m×10.2t/m2=2328.5t;

F抗浮力/F浮力=2328.5t/2101.7t=1.11 (安全) 。

30#墩设计承台底标高为45.126m, 河床面标高为44.86m。经检算, 在施工水位为50.1m, 封底混凝土厚度为1m, 封底混凝土基底标高为44.126m。

30#墩钢围堰封底混凝土的参数见表1、2。

2 施工前的准备工作

2.1 清基检查:

钢围堰到达设计标高后, 布置清基设备, 作最后一次吸泥清基, 确保封底混凝土能很好地与岩面、钢刃脚、钢护筒结合在一起。潜水员下水检查, 对刃脚周围仔细检查, 核实围堰着床情况, 对刃脚悬空部位在围堰外侧采用编制袋装砂卵石或水泥填塞, 填塞严密后, 用打砂船沿围堰外侧进行反压回填, 确保回填厚度在1m以上, 同时对围堰壁内填筑砂卵, 填筑高度2m以上, 以提高围堰的抗浮力;对围堰内的检查, 主要是检查钢护筒外壁的清理效果, 要确保清理彻底, 以提高混凝土与钢护筒的粘接力, 同时用测绳对堰内每隔0.5仔细来回检查, 确保基底标高达到设计标高, 进而确保封底混凝土厚度不小于1m。

2.2 混凝土灌注平台搭设:

全部检查合格后, 在围堰平台上搭设灌注平台。导管平面位置设计根据钢围堰平面尺寸、桩基设计位置、内支撑位置、混凝土扩散半径确定, 导管作用半径随导管下口压力大小而定。导管数量及在平面上的布置, 应确保导管有效灌注半径互相搭接, 按每根导管扩散范围不大于4m计算, 顺桥向需布置3根或4根 (3根的间距为3.6m, 4根的最大间距为3.5m) , 布置7排, 共计24根导管灌注点;导管标高位置确保导管底部距离岩面或河床0.2m, 导管顶部安装活动式料斗。灌注平台搭设在钢围堰和钢护筒上, 采用36a工字钢和[20槽钢钢支墩, 支点设在两侧钢围堰上, 顶部设横梁, 横梁采用两根45a工字钢, 导管安装在横梁上。本次封底混凝土需配置2套移动式灌注设备, 需要导管7根 (每根长7m) 、4方料斗4个。

导管提升设备通过在围堰两侧设置两台船吊实现, 一台为50吨履带吊, 一台为25吨汽车吊。

2.3 混凝土输送方案:

设计封底混凝土标号为C25混凝土, 方量为344方, 由混凝土搅拌站集中供应。为了确保混凝土在短时间内灌注完成和封底质量, 混凝土输送设备配置2套, 其中汽车泵一套, 设置在30#墩栈桥处, 地泵设置在西岸防洪堤上, 泵管沿栈桥铺设到30#墩栈桥处, 搭设钢支架下落到钢围堰, 沿围堰外侧到达料斗口;混凝土罐车按6辆, 每小时按80方计算, 共计灌注时间为4.5小时左右。

3 封底混凝土施工:

封底混凝土严格按水下混凝土施工方法进行施工。封底砼的隔水措施采用拔球法, 首批混凝土灌注前精确计算首盘混凝土方量, 制作足够容积的封底用漏斗, 确保封底顺利, 确认封底成功后, 进行正常浇注。灌注过程严格依照规范进行, 随时进行混凝土质量、导管埋置深度等各项检测以保证整个灌注过程的顺利。浇注开始时, 要连续有节奏地进行, 当导管内混凝土不满时, 徐徐地浇注, 防止在导管内造成高压气囊, 压漏导管。导管底端要始终埋入混凝土面以下0.5m, 严禁在灌注过程中把导管提出混凝土面。

灌注顺序严格按附图进行, 从下游围堰内刃脚附近开始, 至上游刃脚部位合龙。开始时, 用地泵输送混凝土, 第一根导管灌注高度达到0.5m同时快接近第二根导管时, 地泵口接第二根导管拔球, 第一根导管同时接着用汽车泵灌注直至封底混凝土设计顶标高, 依次按设计顺序灌注。施工过程中每根导管布置一个测量点, 要经常测量导管底部和混凝土面标高, 确保封底混凝土厚度和质量。

第一排导管灌注完毕, 进行第二排导管灌注, 可以将第一排灌注平台吊放到第三排灌注平台位置。

封底混凝土要确保顶部基本平整, 灌注后期适当增加混凝土的坍落度, 使混凝土形成较平整的顶面, 封底混凝土的灌注标高一般比设计标高提高15cm, 待混凝土强度达到设计强度的80%, 抽水, 凿除顶面的软弱层至设计标高。

4 质量控制要点及质量保证措施

4.1 河床清基和刃脚、钢护筒检查:按封底混凝土为1.0m考虑, 即基底标高全部达到4 4.1 2 6 m, 并应基本处于同一标高, 测量人员用水平仪和测绳要仔细检查, 按0.5m间距仔细检查。

刃脚部位要确保刃脚内部基底干净, 外侧密实, 以避免灌注时从刃脚空隙处外泻。钢护筒周围和筒壁也要清理干净, 以提高混凝土与钢护筒的粘结力。

4.2 封底混凝土施工:

现场设总指挥一人, 指导混凝土灌注顺序, 设测量人员3人, 在灌注点前后、左右位置仔细检测, 以控制封底混凝土厚度和顶标高, 并将测量结果通知现场总指挥, 指导拔球的最佳时间。封底混凝土应连续进行并尽可能在短时间内完成。

5 安全要点及安全保证措施

双壁钢围堰接高下沉加载时, 应加强缆风绳固位, 防止围堰倾斜。围堰顶面应高出水面1.0m以上, 有涨潮或风浪时应考虑加高。

钢围堰封底混凝土施工时和混凝土强度未达到设计强度之间, 应严防往来船舶、漂流物等碰撞钢围堰。

当出现六级以上大风时, 停止工作, 并检查加固水面上的船只和锚缆等设施。如确有需要继续作业时, 采取有效措施。

施工使用的各种船只, 按航政部门规定设置航行标志, 并备有救生、消防及靠绑等设备。