大跨度钢桁梁桥浮拖施工工法

大跨度钢桁梁桥浮拖施工工法中铁二院工程集团有限责任公司二〇一三年十二月成都汇报内容：施工流程及操作要点3概述12特点及工艺原理质量、安全及环保措施4应用实例5钢桁梁的浮运拖拉法具有施工周期短、经济性好、断航时间短等明显优点，常在有通航要求的河流上被采用。对于重量大、高墩大跨度钢桁梁桥，采用常规的浮拖法施工，在拖拉过程中稳定性很难控制，存在较大的安全隐患。针对目前国内跨度最大的漯阜概述铁路颍河（Ⅳ级通航标准）特大桥128m有砟桥面双线简支钢梁，对其施工方法进行了深入的研究，经多次专家评审。最终采用拼拖交替组拼钢桁梁及并联船两点支撑系统的浮拖架设施工，简化了浮拖计算方法，提高了钢桁梁浮拖的稳定性。概述为节约拼装支架的搭设长度，钢桁梁的组拼采用先在岸边支架上拼装部分节间，然后向前拖拉，拼装与拖拉循环交替直至拼装完成。此组装方法具有经济性好，施工周期短等优点。工法特点及工艺原理半悬臂拼拖交替组装法采用散装货船并联构成浮船组，在浮船上设置浮墩，当浮墩托起钢梁后，仅保留钢梁尾部及浮墩顶支撑点，组拼船锚定系统及两点支撑拖拉法工法特点形成二点支承钢梁的简支结构。在整个浮拖过程中，浮墩的顶托力是恒定的，排除了浮拖途中抽排水引起的浮墩倾斜等不安全因素。有效克服了顶推过程中水流、风力、水位及通航对浮船稳定性的不利影响，保证了钢梁移动时的平稳、安全、可靠。工法特点及工艺原理工法特点浮拖单跨跨度大、吨位重、浮墩高经查新，本工法依托的赵寨颍河特大桥为目前国内外单跨跨度最大(128m)，浮拖吨位最重(24000KN)，浮墩最高(28m)的大跨度钢桁梁桥。本工法是在预先搭设好的岸边临时支架上进行钢桁梁组拼，钢桁梁的组拼采用拼拖交替法进行，待组拼完成后将散装船舶并联成浮船组并通过锚固系统就位，浮墩就位后抽去船舱内压仓水，浮墩上浮托起钢梁前端，仅保留浮墩顶及钢梁尾部支点，形成二点支承的简支浮运体系，保证浮运过程中浮墩的顶托力为恒定，直至拖拉完毕并就位落梁。工法特点及工艺原理工艺原理施工流程及操作要点施工流程施工流程及操作要点施工流程施工流程及操作要点施工流程施工流程及操作要点施工流程施工流程及操作要点操作要点①岸上支架搭设完成后按1.2倍承重进行预压。②上滑道高度的设置应根据预拱度及最大悬臂时的下挠确定。③拼拖交替过程须检测实时监测钢梁梁端挠度值、前支点反力、支架的强度、钢梁的倾覆稳定（稳定系数不小于1.5）。钢桁梁拼拖交替组拼施工流程及操作要点钢桁梁浮拖前检查及准备①应对所有缆绳应严格检查，合格后方可使用，必要时可作拉力试验；②检查驳船加固、联接是否牢固；③对浮拖经过的航道进行详细探测，充分掌握不同水位时的河床深浅、流速流向，使船体在最大吃水量及最低水位时，船底应高出河床一定距离，保证安全；④对系泊设备进行检查，确保满足设计要求；⑤抽灌水试验，测定水泵性能、抽灌速度、隔舱水密性等；施工流程及操作要点钢桁梁浮拖前检查及准备⑥钢桁梁拖拉前，应向当地气象台站了解拖拉施工期间的气象预报，在风力达到6级时不应拖拉钢梁。⑦在支架上设置观测点,检查支架的变形情况和水平位移量。⑧作业前在下弦杆做好拖拉位移标记,用以观察左右下弦拖拉速度是否一致。⑨拖拉过程中由专业技术人员随时观测梁体的线形和位移，发现偏移及时进行纠正。特别注意钢梁的偏位情况，杜绝钢梁横向偏向一侧。施工流程及操作要点浮拖架设①安装顶推（拖拉）装置，并进行试拖。人员就位后，开始顶推，并逐一拆除悬空的上滑道。当需要停止顶推时，顶推装置应及时固定在下滑道上；②移动浮墩至预定位置，固定浮墩缆绳，按计算抽出浮墩压仓水，要求对称、均衡排水，使浮墩逐步受载至主墩支架前支点松动，注意两侧高差不得大于5mm，并将浮墩支点与支承节点固定；③浮墩左右支点受力是否均衡的检查：用4台千斤顶，将钢梁尾部顶起（悬空即可），4台千斤顶供油管采用施工流程及操作要点浮拖架设并联连接，此时检查4台千斤顶的油压是否相等，顶起高度是否一致，若偏差过大通过调整浮墩压仓（土袋）进行纠正。以保证浮墩左右平衡；④浮墩前行时松尾缆的同时，收紧前进缆，并注意收紧方向控制缆；⑤纠偏时应停止顶推，在支架上移动和悬臂阶段，采用单侧油缸纠偏，在浮拖阶段由浮墩方向缆纠偏；⑥浮墩控制，顶推和纠偏时方向缆要对称放松或收紧，在水位变化超过40mm时驳船要对称注水或放水。质量、安全及环保措施质量控制①高强螺栓施拧不得落后，一个节间散拼或吊装完成，必须在下一个节间施工前施拧完毕。②应严格按照拼装顺序，先后进行下弦杆、横梁、正交异性板、斜杆、竖杆、上弦杆、桥门架（如果有）、横联、上平联，最后进行高强螺栓施拧。不得随意改变拼装及工作顺序。③吊装作业时遵循：“平衡、对称、同步”的原则，保证钢桁梁的整体线形，尽量消除吊装过程中产生的扭曲变形。钢桁梁拼装质量、安全及环保措施质量控制钢桁梁拼装容许误差项目规定值或允许偏差（㎜）轴线偏位钢梁中线10梁底标高墩台处梁底±10每孔梁对角线支点的相对高差5固定支座处钢梁节点中心线与设计里程纵向偏差±20钢梁平面弦杆节点对梁跨节点中线连线的偏移跨度的1/5000弦杆节点对相邻两个奇数或偶数节点中心线连线的偏移5钢梁立面拱度偏差设计拱度≤60±4两主桁相对节点位置支点处相对高差梁宽的1/1000梁跨中线节点处相对高差1/500质量、安全及环保措施质量控制钢桁梁拖拉①钢桁梁拖拉前，应测量检查桥梁中线、墩台跨距、支座垫石的位置、尺寸、顶面高程及平整度和锚固螺栓预留孔的位置尺寸，符合设计要求和铁道部现行规定方可进行拖拉架设。支座垫石顶面应划线标明支座下座板的纵、横中心线，桥墩顶面应划线标明其纵、横中心线和按施工工艺设计要求设置中线及高程标点。②拖拉过程中应随时观测钢梁中线横向偏移情况，质量、安全及环保措施质量控制钢桁梁拖拉③拖拉作业应连续进行，在主梁前端支点到达墩台支点时方可停止拖拉。当中途停止拖拉时，推装置应及时锚固锁定。顶推速度一般不大于1m/min。④浮墩达到除水深不小于4.0m，否则必须进行疏浚。⑤架设过程中，钢梁倾覆稳定系数大于1.3，浮体倾覆安全系数大于2.0，倾角小于5°，其承载力为荷载的1.1倍以上。质量、安全及环保措施安全措施①凡从事电气、起重、焊接、火焰切割等特种作业职工，必须接受特种作业安全培训，通过考试取得“特种作业安全操作证”者才能上岗操作。②现场施工人员劳保用品穿戴整齐，戴好安全帽，禁止穿拖鞋或光脚进入施工现场。③大件吊装作业时，应详细制订吊装方案，编制吊装作业指导书，吊装前，要对吊机进行检查验收。保证吊机处于完好状态。④涂装人员在箱梁内施工时要佩戴防毒过滤口罩。并佩质量、安全及环保措施安全措施带报警装置，随时监测施工中箱梁内有害气体的浓度，一旦报警应暂停涂装。还须佩带个人防护警报器，感觉有中毒症状应立即停止工作。⑤高空作业人员必须配备和正确使用安全带和安全绳，安全带和安全绳应无磨损、断股、变质，钩挂有效。遇雨天气或六级以上大风天气，应停止高空作业及钢桁梁的拖拉。⑥炎热天气做好防署降温工作，保证现场饮水充足，并设置遮阳设施。雨雪天气一般停止施工。当因进度要求质量、安全及环保措施安全措施需赶工时，将在有效的防雨雪设施保护下施工。⑦油漆、燃气瓶等易燃、易爆物资，应存放在专用库房内符合安全要求，并设专人负责看管，随用随取，库房处设置醒目的禁火警示牌。质量、安全及环保措施环保措施①对施工中废弃的零碎配件，边角料、包装箱、生活垃圾等及时收集清理，并按当地有关规定投掷在指定地点，搞好现场卫生，减少污染，以保护自然与景观不受破坏。②适当控制噪音叠加，如交叉使用风砂轮作业等，尽量避免噪音机械集中作业，减小噪声污染。应用实例-颍河特大桥128m简支钢桁梁概况10×12.8=128A1E0A2A3A4A5A4'A3'A2'A1'E1E2E3E5E4'E3'E2'E1'E0'横联38.7°16有砟桥面128m双线简支钢桁梁应用实例施工方案设计计算水平顶推力及拖拉力的计算1、钢梁纵移水平顶推力F1钢梁拼装完成后的顶推重量约22180KN，顶推力计算如下：F=K×G×f+G×I=1.5×22180×0.08=2661.6kN。K——为安全系数，一般取K＝1.2～1.5；G——为顶推钢梁总重；f——为滑道摩擦系数，一般取f＝0.08；I——为顶推钢梁的设计坡度；应用实例施工方案设计计算水平顶推力及拖拉力的计算2、钢梁纵移水平牵引力T钢梁在浮拖时对支架的最大水平推力由二部分组成：①墩移动时风阻力风阻力F2=13×16×0.27×0.4=22.5kN②浮墩移动时水流的冲击阻力船所受冲击力R=v2（fS+ψF）γ/g=1347.9kNT=F2+R=1370.4kN应用实例施工方案设计计算浮船稳定性计算①浮墩重心至甲板距离为h1=13.15m。②风荷载及作用点高度风力合计为143.22kN，作用点高度=20.74m③浮船纵向惯性矩计算驳船吃水深度3.15m，水线面积长度L=47.63m，水线面积宽度B=30m。装载时I=Iy-iy=270050.5-60343.9=209706.6m4④稳心半径ρ及重心至浮心的距离α计算应用实例施工方案设计计算浮船稳定性计算稳心半径:ρ=I/V=209706.6/3715.03=56.45m浮墩重心至浮心的距离:α=13.15-（5.6-1.69）=9.24m⑤倾覆力矩MHq及倾斜角θ计算MHq=143.22×（20.74+5.6-1.69）=3530.95kN.mθ=MHq/[10V（ρ-α）]=0°6＇54＇‘⑥最大容许倾角θmax及最大抗倾覆力矩Mmaxθmax=2×（5.6-0.5-3.15）/50Mmax=10V（ρ-α）θmax=136801.52kN.m应用实例施工方案设计计算浮船稳定性计算⑦稳定系数K的计算K=Mmax/MHq=136801.52/3530.95=38.7＞2.0应用实例浮拖锚固定位系统32m64m32m既有桥墩边锚边锚边锚边锚浮船钢桁梁既有桥墩船上铁锚桥墩将军柱绞车90m50m50m128m浮船（浮墩）载梁后完全依靠千斤顶顶推前移，锚定缆绳系统除克服水流的冲击力及风阻力外，主要控制移动方向。应用实例工程检测及结果评价赵寨颍河特大桥采用浮拖法施工，不仅断航时间短，采用的拖拼交替的钢桁梁组拼，减少了岸上支架的搭设长度，尤其是三组浮船并联的两点支撑浮拖系统，简化了钢桁梁浮拖的计算方法，有利保证了高墩、大跨钢桁梁拖拉过程中浮船的稳定性，为钢桁梁的浮拖施工提供了安全保障。较水中设置临时支墩的半悬臂拖拉法节约工程投资6%，节约工期60天。取得了良好的社会经济效益。顺利浮拖就位感谢各位专家光临指导!