自锚式悬索桥缆索系统施工组织设计.doc
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1、目 录第一章 缆索系统施工概述41。1工程概况41。2自然条件51。3施工难点6第二章 缆索系统施工方案72。1施工概述72。2主索鞍的安装92.2。1塔顶门架的设计与施工102.2。2主索鞍的吊装施工112.2。3设计单位对主索鞍安装精度要求142.2.4主索鞍施工注意事项142.3散索鞍的安装142.3。1散索鞍的吊装施工152.3.2设计单位对散索鞍安装精度要求182。4牵引系统、猫道的设计与施工182.4.1牵引系统的设计182。4。2猫道系统的设计192.4.3牵引系统、猫道架设施工流程222.4.4牵引系统施工222.4.5猫道架设施工222.4。6牵引系统及猫道施工工效分析242
2、.5主缆索股架设施工252.5。1概述252.5.2主缆索股架设施工流程262.5。3主缆架设施工262。5。4主缆架设常见问题及解决方法312。5.5索股架设施工工效分析342.6主缆紧缆342.6.1紧缆机342。6。2 紧缆作业施工流程352。6。3 紧缆施工352。6。4紧缆施工质量安全保证措施372.6.5紧缆施工工效分析372。7索夹、吊索安装372.7。1概述372.7.2索夹、吊索安装流程382.7.3索夹安装382.7。4吊索安装402.7。5设计单位对索夹、吊索安装精度要求402。8体系转换施工(吊索张拉)402。8.1体系转换施工402。8.2吊索张拉施工422.8。3吊
3、索张拉、体系转换施工工效分析442.9主缆缠丝、涂装防护施工442.9。1主缆涂装防护体系442.9。2施工流程442.9。3主缆涂装施工工艺45第三章 缆索系统施工进度、人员的安排及设备的配备473。1施工进度安排473.2施工人员安排473.3施工设备的配备48第四章 缆索系统施工安全、质量保证措施504.1质量目标504.2质量保证措施504.3安全保证措施50第五章 文明生产与环境保护措施525。1文明生产525.2环境保护措施52第六章 附件一塔顶门架设计计算书54第七章 附件二猫道设计计算书68第八章 附图798。1牵引系统总体布置图(LS-01)798.2牵引系统塔顶布置图(LS
4、-02)798。3牵引系统横断面布置图(LS03)798.4索股牵引示意图(LS04)798。5轨道索锚碇系统布置图(LS05)798.6滚筒总体设计图(LS-06)798.7施工猫道总体布置图(LS-07)798。8施工猫道横断面布置图(LS-08)798。9网面图布置图(LS-09)798。10塔顶锚固布置图(LS-10)798.11施工猫道吊耳布置图(LS-11)798.12猫道边跨锚固布置图(LS-12)798。13散索鞍支架预留孔布置图(LS13)798.14工具索鞍布置图(一)(LS14)798。15工具索鞍布置图(二)(LS15)798.16工具索鞍布置图(三)(LS16)798
5、.17工具索鞍布置图(四)(LS-17)798。18塔顶门架总体装配图(LS18)798.19塔顶门架预埋件总体布置图(LS-19)79 自锚式悬索桥缆索系统施工组织设计第一章 缆索系统施工概述1。1工程概况江东大桥通航孔桥为空间缆索结构自锚式悬索桥,跨径布置为83+260+83m,双塔双缆面结构,分离式钢箱梁,独柱式桥塔,主缆为三跨空间线型,中跨两根空间主缆交汇于塔顶,吊索间距9m,矢跨比f/L=1/4。5,边跨主缆在中央分隔带内平行布置,不设吊索.自锚式悬索桥位于0.85%的直线纵坡段上。图1 自锚式悬索桥桥型布置图图2 自锚式悬索桥三维效果图1.2自然条件桥址位于钱塘江强潮河口,其潮汛特
6、征为非规则的半日潮类型,一日两涨两落,潮波向上游传播过程中,逐渐增大,湾口南汇咀多年平均潮差为3.17m,至湾顶澉浦达5。57m,实测最大达9。00m。涌潮是钱塘江河口一种特有的水力现象,江东大桥位于强潮河段,桥址附近河段涌潮可能最大高度约为3。0m,此时测点瞬时最大流速可达912m/s。每年710月台风期间常受风暴潮影响,如风暴潮遭遇天文大潮,则会形成异常高潮位,历史高水位有85由台风暴潮遭遇天文大潮所致。位于桥址上游3km的仓前水位特征见表1.表1 桥位仓前水位特征 项目单位量值出现时间平均高潮位m4.21平均低潮位m2.66平均潮差m1.55最高潮位m8。011997年8月19日最低潮位
7、m0.401955年12月25日最大潮差m5.271994年8月22日平均涨潮历时h:min1:42平均落潮历时h:min10:43100年一遇高水位m8。2350遇高水位m7。9820遇高水位m7。64桥址处从上到下地质土层情况见下表2.表2 桥位地质土层情况表 土层序号土层名称层厚M层底标高M1素填土0.73。03.825.172江底填土0。75.0-0.284。161砂质粉土1。06.22.22。662粉砂夹粘土8.817.5-16.56-7。88 砂质粉土夹粘土2.215-24.8316。98、1粘土7。928。5-45.5029。312砂质粉土2。016。558.936。083、1、
8、2、3粉质粘土8.549.5-66.1841。551全风化砂砾岩、泥质粉砂岩2。115。672。01-56。252强风化砂砾岩、泥质粉砂岩15。839。6-104。6581。283中风化砂砾岩、泥质粉砂岩3。521.4104。8101。65微风化泥质粉砂岩、砂砾岩下伏基岩为北垩系下统朝川组下段岩层,岩性为砂砾岩及泥质粉砂岩,岩石单轴极限抗压强度为13MPa。1.3施工难点由于自锚式悬索桥主缆为空间曲线线形,所以在施工技术方面存在以下几个施工难点:主缆的架设。先合后分,体系的转换。索夹的安装。由于本桥吊索为空间索面,这就要求索夹准确定位,不仅空间坐标定位准确,索夹耳板的空间角度也要定位准确.中跨
9、猫道改吊及拆除。猫道采用三跨分离式,两边跨各设一幅猫道,中跨猫道在索股架设阶段合二为一,猫道改吊时一分为二.第二章 缆索系统施工方案2.1施工概述自锚式悬索桥缆索系统施工主要包括:主索鞍安装、散索鞍安装、主缆系统施工、紧缆、悬吊系统施工,缠丝涂装等。主索鞍采用塔顶门架吊装、散索鞍由汽车吊吊装。主缆架设采用PPWS法,主缆牵引系统采用单线往复牵引系统,分别在萧山侧和杭州侧边跨内设置主、副卷扬机,利用塔吊将牵引索绕塔顶与主副卷扬机连接,同样架设轨道索,锚固于轨道支撑架,即形成了牵引系统。全桥共布置2套牵引系统,左右分幅布置。施工猫道采用三跨分离结构,两边跨侧只设一幅猫道,宽5。3m。中跨每根主缆下
10、各设一幅猫道,每幅猫道宽度2。85m,索股架设完成前两幅猫道合二为一(总宽5。7m),猫道改吊时将中跨两幅猫道分开.主缆的放索场地布置在PM19#PM20#墩边跨内,牵引场地布置在自锚式悬索桥两边跨内。图3 缆索系统施工流程图施工前准备工作一览表人员组织本桥缆索系统施工是自锚式悬索桥最为复杂、最为关键的工程,作业面多,工序多,多工作面多个机具协调共同作业,在作业过程中,协调指挥将是作业完成的关键,为此,专门成立自锚式悬索桥缆索系统施工现场协调指挥组保障施工.现场指挥组由5人组成:总指挥、副总指挥、总工程师、机械调度、人员调度组成。同时成立专门的施工队1个,负责缆索系统施工。施工队人员组成:机械
11、操作人员、机械技术员、土木技术员、电工、吊装工、焊工、测控人员等。所有工作班组中机械技术人员担任各点临时指挥,负责与指挥组联系,以保证工程施工的顺利进行.人员培训该项目操作人员由我部具有悬索桥施工经验,技术上最优秀的人员组成。为了保证安全优质的施工质量,针对本工程特点将组织所有施工人员进行学习培训,并在工程施工的每个环节严格按照规范操作。所有在本工程中从事可能影响产品质量的工作人员,进行规定的技能考核认定.针对该工程高空作业多的特点,对参与该工程的所有人员进行体格检查和高空测定,所有培训考试均完整记录在案。2。2主索鞍的安装一合同段自锚式悬索桥共计2个主索鞍,分别布置于PM21#主塔顶面和PM
12、22主塔顶面.本桥采用空间缆索系统,成桥状态中跨两根主缆在倾斜平面内(倾角约为19),边跨两根主缆在竖直平面内。主鞍座必须适应主缆的空间转换,因此本桥主鞍座除了在顺桥向设置立面圆弧外,在平面内同样设置圆弧,以完成主缆在顺桥向和横桥向的方向转换。主缆索股安装和紧缆施工均在竖直平面内进行,因此在中跨鞍槽出口设置一段半径2000mm的平面圆弧。主索鞍鞍体为铸焊结合结构,主体为铸钢件,中间肋板采用焊接钢板。为适应施工中的相对移动,在鞍体在设不锈钢板-聚四氟乙烯板滑动副。为增加主缆与鞍槽的摩阻力,并方便索股定位,鞍槽内顺桥向设竖向隔板,隔板走向应沿鞍槽走向。在索股全部就位并调整后,在顶部用锌块填平,用压
13、板和楔块压紧,再将鞍槽侧壁用螺栓夹紧。下承板尺寸为6。0m(横桥向)4.95m(顺桥向)。鞍体顺桥向尺寸约5。01m(底板3。92m)、横桥向为2。02m,高度约2。5m。主索鞍安装分承板和鞍体两部分.主索鞍鞍体在横桥向分为两块,每块重量为56t(四川天元公司提供的理论重量).主索鞍格栅为纵横向以竖直钢板焊接而成的格构,上、下设格状顶、底板,形成纵横两向均为工字形断面的网格.顶推反力架与格栅结构结合,在鞍座顶推就位后割除,塔顶格栅及反力架构造单件重约36t,每座塔顶1件,全桥2件。格栅、下承板、安装板、主索鞍鞍体等较重构件采用塔顶门架吊装,其它构件采用Q150塔吊直接吊装.图4 主索鞍鞍体构造
14、图鞍体安装时,先用杭州岸的龙门桁吊将主索鞍吊放至已架好的钢箱梁桥面上,通过桥面轨道将鞍体运至各塔主跨侧位置,再用塔顶门架起吊系统从各塔主跨侧纵桥向起吊(塔吊已改装到主塔侧面钢箱梁顶横桥向安装)。主索鞍安装施工流程图下见图。图5 主索鞍吊装施工流程图2.2。1塔顶门架的设计与施工塔顶门架的设计塔顶门架尺寸确定塔顶门架平面尺寸为16.288m8m10。7m(长宽高)。跨中纵桥向悬臂长度应能满足吊装索鞍与隔栅的尺寸要求。悬出塔顶长度=塔柱纵桥向自桥面向塔顶内倾水平距离+隔栅长/2+小车纵桥向长度/2+前端结构需求长度+安全距离=2.7+7.16/2+2/2+2.5+0。3=10.08m,取10.1m
15、悬臂距离。塔顶门架高度=主索鞍高度+吊具与吊绳高度+动滑车下悬高度+塔顶后浇段厚度+预埋件下移高度+安全距离=2。7+2+4+1+0。2+0.8=10.7m。塔顶门架主要组成部分塔顶门架主要结构包括主承重结构、支撑锚固结构、起吊行走装置、工作平台组成.a.主承重结构门架主承重结构包括承重梁、立柱、横撑、斜撑、横向联系等.其中,主承重梁采用HW400X400,立柱采用HW400X300,横向联及斜撑均采用HW200X200,横向联系采用HW400X300。各杆件分段之间均采用高强螺栓等强连接。b。支撑锚固结构支撑锚固结构包括柱脚锚栓、柱脚型钢等。其中柱脚锚栓采用Q345M36锚栓,柱脚型钢底板采
16、用40mm钢板,柱脚采用锚栓锚固于塔顶. (主塔顶面横桥向单边已加宽75cm)。c.起吊行走装置门架起吊行走装置包括吊具、滑车组、起吊钢绳、起吊横梁、移位器、卷扬机等。其中滑车组采用两组HQD680滑车;起吊钢绳采用直径30mm钢绳;起吊横梁为箱形结构,高80cm,宽50cm;横梁下方每侧布设2件ZWY60移位器。卷扬机采用两台15t卷扬机,布置于主塔下方钢箱梁顶面.d.工作平台门架工作平台在门架长度方向通长布置,工作平台宽1.2m,采用14与10作为主承重骨架,上方铺设木板作为面板.具体设计详见附件一塔顶门架设计计算书。图6 塔顶门架施工照片塔顶门架的施工塔顶门架各杆件在加工厂内加工完成,运
17、输至现场利用JL150型塔吊提升至塔顶采用高强螺栓连接成整体。其工艺流程为:准备材料塔顶门架杆件加工塔顶栓接拼装安装顶横梁及纵移装置安装吊点滑车穿线卷扬机就位.2.2。2主索鞍的吊装施工测量放线精确测量塔顶轴线是保证主索鞍安装位置准确的前提条件。首先选择在天气较好并且气温较稳定的夜间测量放线,在塔顶东西方向放出塔柱轴线。主索鞍安装轴线均以塔顶放样的轴线为控制线,以消除温度和天气变化对塔位的影响. 主索鞍移至起吊位置上下承板、安装板、鞍体等主索鞍各主要部件先用杭州岸的龙门桁吊吊放至已架好的钢箱梁桥面上,通过桥面轨道将其运至起吊位置。塔顶门架试吊为了保证门架系统的安全性,在进行主索鞍吊装之前,须在
18、超重情况下进行试吊。试吊系统由起吊系统、吊具和配重组成。起吊时卷扬机提升重物,卷扬机钢丝绳经滑车组与吊具相连.配重采用钢筋或型钢。按起重机设计手册规定,试吊重量应超过实际重量一定比例。试吊时采取逐次增重的方法。按主索鞍设计重量(56t)的80、100和110逐级加载。试吊应同时进行动载和静载、以及行走试验。塔顶格栅的安装当塔顶混凝土浇注至塔冠及施工缝位置时(塔冠顶留有6。7m5.71m0.6m空间的混凝土后浇,塔冠顶中跨侧和上下游侧三面边缘90cm95cm宽混凝土浇注至塔顶),在塔顶平面相应位置预埋钢筋、顶推反力架、塔顶门架柱脚及格栅定位型钢等预埋件,并确保预埋件下混凝土密实不留空隙,沿施工缝
19、将塔顶混凝土表面人工凿毛,并根据塔中心,在塔顶混凝土表面设置纵横向中心标志,利用门架起吊系统垂直起吊、平移格栅安装到设计位置。由于格栅的安装精度直接影响主索鞍的安装精度,为确保格栅的安装精度,要求在格栅安装以前,在格栅顶面划纵横向中心线,在塔顶预埋定位型钢及安装楔形钢垫块,然后在格栅吊点上安装承重扁担梁,扁担梁通过吊具与起吊钢丝绳连接在一起,启动卷扬机进行吊装作业。吊装过程需保证格栅的平稳吊装,当格栅起吊到高出塔顶一定高度时,纵向移动起吊横梁车到适当位置,将格栅缓慢放在塔顶设计位置,并与塔顶标志线对齐,利用预埋的定位型钢对格栅进行初步定位调整。格栅放至混凝土槽口内后,通过钢丝绳将格栅反力架侧与
20、塔顶门架临时锚固。格栅的精确定位是利用水平仪、全站仪等测量仪器配合格栅调整工具进行的。平面位置的调整利用布置在三边的手动千斤顶进行微调,高程位置利用格栅调整工具进行。格栅调整工具主要由4个手动千斤顶、调整主梁、调节小型钢、调整精扎螺纹钢筋组成。通过在门架柱脚型钢上横放一根型钢调整主梁做反力架,主梁上设置千斤顶、通过精扎螺纹钢筋与格栅连接,依据测量数据、利用千斤顶进行格栅高程的调整,同时在三边利用千斤顶进行平面位置的精确定位,使格栅纵横两个方向安装误差小于2mm,顶面高程偏差0+5mm。在格栅底部加垫楔形钢块,并进行反复调整,直至格栅安装满足设计要求。 格栅位置调整满足设计要求后,在格栅侧壁均匀
21、的布置楔形钢块与槽口内侧壁砼接触,将格栅卡紧在槽口内,并将格栅反力架与预埋钢板部分进行焊接,确保格栅在混凝土浇注及震捣过程中位置不变,其中格栅内混凝土标高控制在塔顶标高以下40mm,格栅内混凝土必须振捣密实。浇注过程中注意对下承板锚栓孔用海绵塞紧,防止混凝土填充。混凝土达到设计强度后,将格栅表面打磨干净,以备主索鞍下承板的安装。主索鞍下承板和安装板的安装主索鞍下承板、安装板同样采用塔顶门架吊装,吊装到设计位置后通过锚栓与格栅固定。安装板吊装完成后吊装主索鞍鞍体.主索鞍鞍体安装安装鞍体前,需粘贴四氟滑板和不锈钢板,并做好滑移面的润滑处理。主索鞍鞍体纵桥向分为两块,座板吊装完成后,利用塔顶门架吊装
22、主索鞍鞍体.鞍体在塔顶的初始位置按设计预偏值:PM21#主塔上鞍座向边跨预偏727mm,PM22主塔上鞍座向边跨预偏723mm。标记好安装线;就位时单块主索鞍纵剖线对准安装线并临时固定;再吊装另一半主索鞍部分,两半鞍体靠拢后用M30高强螺栓连接成整体,并用黄油填塞两侧缝隙。经检查位置无误后,安装主索鞍其他限位及导向等各种部件,以备顶推之用。主索鞍顶推完成后割除反力架。 图7 主索鞍吊装施工效果图2.2.3设计单位对主索鞍安装精度要求主索鞍安装精度要求序号检 查 项 目规定值或允许偏差1主索鞍轴线最终偏位顺桥向(mm)5mm2横桥向(mm)2mm3下承板顶面中心高程(mm)+5,04四 角 高
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