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发表于2020-11-23     763人浏览     3人跟帖     总热度:1065  

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海域斜拉桥的非常规工艺

 裴剑铃 桥梁杂志
在一条长距离的交通道路建设中,往往关键线路均是一些大跨径桥梁的建设,其中斜拉桥又占比最大。如何采用先进、新型的快速化施工工艺将斜拉桥建造工期缩短, 就可缩短整条线路的建设周期,从而提高产品的社会价值及投资回报速率。

海洋环境下的快速化建造理念
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舟岱跨海大桥起于舟山马目斧双头山,依次跨越长白西航道、舟山中部港域西航道和岱山南航道,止于岱山双合码头附近,大桥全长16.34公里。舟岱大桥三标主通航孔桥为宁波舟山港主通道项目的控制性工程,采用主跨550+550米三塔双索面钢箱梁斜拉桥,全长1630米,能满足10万吨级油船全潮双孔单向通航要求,成为世界跨海三塔斜拉桥之最。

现场总工期仅有31个月,施工海域的台风、季风频发,年平均有效工作日不足200天。典型的海洋气候、繁忙的航道、复杂的海底管线,均给大桥的施工带来了巨大的困难和挑战。

面对恶劣的自然环境,如果采用常规施工工艺,功效较低,几乎不可能按时完工。因此,运用大型化、装配化、工厂化、标准化的快速化建设理念,从而能减少海上作业工序、时间,以及作业人数,并对安全、质量、进度有综合提升的效果。经过大量方案的比对,确定了六种快速化施工工艺的应用——钢锚梁与钢牛腿整体安装、塔与横梁异步施工、防撞套箱快速化安装、索塔钢筋节段整体吊装或分块安装、支架模块化安装、海上平台模块化施工。累计加快了工期近6个月,最终取得的效果非常明显。

六项工艺提升施工效率

海上平台模块化施工
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图1 海上平台模块化施

海上单个作业平台的面积达到5000平方米,用钢量达到7000吨。整个作业平台主要分三大区域——临时休息区、材料机械堆放区、主桩基钻孔区。采用模块化施工后,工序减少为4步。首先在钢管桩工厂预制完成后,运输到现场,通过打桩船进行钢管插打;然后进行组合平联安装;第三步进行长主梁的安装,最长的主梁达到了52米;最后一步是组合面板安装,最大的组合面板超过200平方米。整个海上平台模块化施工工艺可以节约工期达40天。

海上平台模块化施工技术特点:对钢管桩的打桩精度要求高;采用“工字形” 平联组合结构,使得平台的整体稳定性需要严加计算;组合面板在吊装时刚度较低,可采用N9型吊具,可以保证在吊装时不变形。

综合效果分析:构件均在厂内加工,减少现场工作量的同时,质量及安全更有保障;在进度方面,减少现场焊接工作量近70%,仅用12天完成上部结构搭设,排除了季风的影响,有效作业40天完成了单个平台的搭设,与常规工艺对比,效率提高了50%;成本方面,相对常规工艺的资源没有改变,但是工期提前,整个标段节约船机费用近1500 万元。

防撞套箱快速化安装
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图2 防撞套箱快速化安装

以主墩为例,主墩采用10吨级的防撞套箱,设计结构为内外双层,长70米、宽47米、高10米、厚10米,单个重量达2200吨,属国内首例。通过内层整体吊装,外层分块安装的工艺,节约工期达20天。其具体过程是,首先在船厂进行加工和预拼装,然后滚装上船,拖运到现场后,采用2600吨浮吊进行试吊装,最后安装就位。

防撞套箱安装技术特点:采用内外层整体预拼,确保了安装精度;因为部分栓接结构滚装上船时,船体平衡需要严加计算;专门设计了一种导向精确定位装置,即封缆、导向筒、精调限位一体化装置。

综合效果分析:遵循现场不动火原则,所有结构采用栓接,包括底板与套箱之间的连接。对防腐涂层起到了绝对的保护,并且在后期更换上带来了极大的便利,对质量及安全方面有所提升;进度方面,单个内层套箱上船、运输及安装不超过12小时;但在成本方面,由于增加了大型浮吊的使用,使得船舶费用明显增加。

索塔钢筋节段整体吊装或分块安装
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图3 索塔钢筋节段整体吊装或分块安装

大桥3个主塔均采用钻石形塔身,由下塔柱、中塔柱、上塔柱和下横梁组成;主塔高度均为180米,轮廓为弧形, 最小的曲线半径是138米;采用分块安装,塔柱共分41个节段施工。首先在桥位旁进行节段预拼装,然后采用大型塔吊分块起吊,在高空对位后,最后进行节段连接。

吊装及拼装技术特点:在前期按照“1+1”匹配拼装;吊装时,利用导向管解决对接过程中节段快速定位问题;在后期,借助专用吊具保证拼装姿态与安装姿态一致,实现高精度对接。

综合效果分析:在安全质量方面,单节近1100个直螺纹间隙相互误差小于1毫米,合格率真正做到了一次通过率100%;进度方面,由原先的散装48小时一节段,缩短至18小时一节段。与此同时,因为使用了更大型的塔吊,增加了成本。

支架模块化施工

支架模块化的施工工艺虽不算复杂,但效用明显。首先将支架分解成一个个模块,进行加工及预拼装,然后送到现场进行栓接,对于特殊构造,需要在现场焊接,最后对上部结构模块进行组拼。

异形结构均需在加工厂进行预拼来确保加工精度。因为支架种类较多,均采用模块化施工,增益效果翻倍。

塔与横梁异步施工
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图4 特殊构造现场焊接

由于主塔造型为钻石形,将原先的索塔独立不间断施作转变为异步施工横梁。异步钢筋接头采用1级,横梁作业侧的爬模需全封闭,临时拉压杆受力工况变得更为复杂。

从效果上来看,安全质量方面,局部接近上下交叉作业,增加了安全隐患,防护措施需到位;总体节约了工期20天,但在主塔混凝土抗裂方面增加了质量风险,需采用预拉横梁预应力的方法进行控制。

钢锚梁与钢牛腿整体安装
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图5 钢锚梁与钢牛腿整体安装

在工厂里进行散件的加工,组拼后运输到现场进行整体翻身吊装,最后进行精调。这种工艺的技术特点:采用先栓后焊,确保了索导管的精度。可周转托架,独立的精调装置可提高整体安装的效率。

从效果分析上看,成本、安全、质量、进度四个方面都比常规工艺有全面的提升。特别是安全方面,解决了以往的散件安装的结构稳定性较差、安全风险高的难题;质量方面也解决了散件安装索导管的锚固点及出塔点不在同一结构上,不易调整的问题。

上述的6种快速化施工工艺,在主通航孔桥上的应用可以发现,大部分的快速化施工工艺在安全、质量、进度方面占有较大的优势,而且性价比高,可推广性较强。

在充满未知与挑战的复杂海洋环境下,具有恶劣的自然环境影响,也有能承载大型船舶设备的先天优势。因此我们需要克服不利的条件,扬长其先天优势,从而更好更快地建设桥梁,最终通过技术创新去解决更多的项目管控难题。


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 发表于2020-11-23   |  只看该作者      

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感谢分享,值得下载

 发表于2020-11-25   |  只看该作者      

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 发表于2020-11-26   |  只看该作者       筑龙币+10

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内容丰富,指导性很强,非常好的施工组织设计,学习了!

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