龍門(mén)吊施工方案

龍門(mén)吊方案一、工程概況1、概述：杭州市錢(qián)江四橋位于錢(qián)江大橋下游4.3公里，南星橋1#碼頭上游約200米處；北端跨越濱江公路通過(guò)復(fù)興立交橋與杭州市已建的中河高架路相連，構(gòu)成了一條連接杭州市中心與濱江新區(qū)的便捷通道。橋位處江面規(guī)劃寬度為1160米，橋梁設(shè)計(jì)全長(zhǎng)1376米，主橋設(shè)計(jì)采用鋼管砼雙主拱方案，其計(jì)算跨徑組合為2×85+190+4×85+190+2×85，其中85米跨為下承式系桿拱橋和上承式拱橋的組合，190米跨為下承式系桿拱橋和中承式拱橋的組合。兩側(cè)引橋均為雙層3×45米跨高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力砼箱梁結(jié)構(gòu)；全橋的跨徑組合為3×45+90+89+196+4×89+196+89+90+3×45。主橋上、下層均不設(shè)縱坡，上層橋面的中心標(biāo)高32.315米，為6車(chē)道的快車(chē)道，下層橋面的中心標(biāo)高18.60米，為過(guò)江輕軌和人行通道，通航標(biāo)準(zhǔn)按國(guó)家四級(jí)航道設(shè)計(jì)，最高通航水位為6.123米，通航凈高10米，航道寬度80米。190米跨部分橋梁的橫斷面寬度為30.6米，引橋及85米跨部分橋梁的橫斷面寬度為25.0米，引橋上層設(shè)4.0%的縱坡，下層設(shè)2.0%的縱坡。橋梁上、下層等寬，外形結(jié)構(gòu)美觀(guān)，整體性好。2、水文氣象：錢(qián)江流域位于南風(fēng)活動(dòng)地區(qū)，雨量充沛，四季分明，每年3～6月份為梅雨季節(jié)，7～10月份為臺(tái)風(fēng)期，常伴有暴風(fēng)雨，若與大潮汛相遇，將會(huì)出現(xiàn)特高潮位，錢(qián)江涌潮舉世聞名，近幾年來(lái)由于河道進(jìn)一步整治，下游河道主槽趨向順直，主流偏北，涌潮較以前更大，本河段七月份前后低潮位最低，八、九、十月份高潮位最高。閘口站歷年最高潮位+7.56米，歷年最低潮位+1.19米，最大漲潮差2.98米，最小漲潮差0.01米，平均漲潮歷時(shí)1小時(shí)33分，平均落潮歷時(shí)10小時(shí)52分。潮流為往復(fù)流。潮流流速按百年一遇設(shè)計(jì)為4.1m/s。橋位處百年一遇高水位為8.52米，低水位為1.23米，三百年一遇洪水位為9.08米，施工期間洪水與涌潮按10年一遇的頻率設(shè)計(jì)。3、工程地質(zhì)：橋址區(qū)上覆第四系覆蓋層厚度變化較大，近山前的杭州岸較薄，在2#墩處最薄為28.1米，向蕭山方向漸厚，在15#墩處最厚達(dá)59.40米，按其時(shí)代、成因和物理力學(xué)性質(zhì)可分為三大層。第一層為素填土及最新河流沖積相沉積的流塑～軟塑的亞砂土、亞粘土及松散～中密狀的粉、細(xì)、中砂，層厚11.4～35.1米，第三層為晚更新世沖相沉積的圓礫土及礫砂層，層厚1.25～19.85米。下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)（J3a）的火山巖層及白堊系下統(tǒng)朝川組（K1C1）的陸相碎屑沉積巖，兩者呈斷層不整合接觸，以錢(qián)塘江斷裂為界，東南側(cè)巖質(zhì)軟弱，工程性能差。西北側(cè)6#、7#墩基巖受構(gòu)造影響較重，發(fā)育有斷層破碎帶，差異風(fēng)化顯著。4、施工特點(diǎn)：本工程水文及地質(zhì)情況復(fù)雜，橋位處受涌潮影響嚴(yán)重，若采用水上船舶施工，對(duì)施工船舶的適應(yīng)性能要求很高，泊錨困難，作業(yè)時(shí)間有限，其基施工段由于墩位多，工作量大，且受上部結(jié)構(gòu)安裝時(shí)機(jī)的限制，組織流水作業(yè)困難，要求投入大量的船機(jī)及起重設(shè)備，且該河段交通運(yùn)輸船舶繁忙，因此，施工期間，航道管理困難。工程質(zhì)量、進(jìn)度及船舶機(jī)設(shè)備的安全均難以保證。從該河段已建及在建的橋梁的施工情況看，采用棧橋徹底擺脫涌潮影響的施工方案已十分成熟，有大量的成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。其上部結(jié)構(gòu)均為安裝構(gòu)件，工作量十分巨大，安裝精度極高，而橋位處地勢(shì)平坦，受臺(tái)風(fēng)影響嚴(yán)重，故要求上部結(jié)構(gòu)安裝工藝簡(jiǎn)便快捷，安裝精確。針對(duì)上述具體情況，經(jīng)多方面比較，我局提出了如下施工方案：一、基礎(chǔ)階段采用單棧橋陸上施工，不僅可省掉大量的船機(jī)設(shè)備，且對(duì)工程的質(zhì)量進(jìn)度和安全有充分的保障。二、上部結(jié)構(gòu)施工階段采用雙棧橋、龍門(mén)吊及少支架施工方案，其施工工藝簡(jiǎn)單，方便快捷，且安裝精度高。三、棧橋設(shè)計(jì)：1、縱向軌道梁：龍門(mén)吊大車(chē)行車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)間距為24.0m，考慮到棧橋在使用過(guò)程中對(duì)稱(chēng)均勻受力，初步將棧橋的設(shè)計(jì)跨度定為12.0m，軌道擬采用單層三排貝雷桁梁，設(shè)計(jì)最大單輪壓力為26t，每組滑車(chē)的前后輪距為1.8m，結(jié)合軌枕的布置，取如下計(jì)算圖求。△①△②△③△12.0m12.0m12.0m當(dāng)荷載作用在①③跨時(shí)為彎距最不利位置：查彎距影響線(xiàn)圖表得：Mmax=2×l×f=0.289×12×52t=194.208t.m<[M0]=224.64t.m最大撓度查表得：Fmax=K×（pl3/100EI）式中：K——撓度系數(shù)取為2.716P——為集中荷載為52tL——為計(jì)算跨度12mE——彈性模量為2.1×107t/m2I——慣矩為7.515×105cm4Fmax=2.716×(52/123)/(100×2.1×107×0.007515)=1.55×10-2m=15.5mm<l/600=20mm剪力計(jì)算：Vmax=K×P=1.34×52=69.68t<V0=69.89t故均符合要求2、鋼管樁設(shè)計(jì)1）樁長(zhǎng)計(jì)算：橋位處河床較為平緩，河床頂標(biāo)高從+00.34m至-2.09m，河床平均標(biāo)高按-1.0m計(jì)算，棧橋的頂標(biāo)高為+10.0m，樁頂標(biāo)高為+7.85m，采用Φ800×8鋼管樁，單樁承載能力按50t計(jì)算，使用過(guò)程考慮河床有2.0m的沖刷，河床上部覆蓋層一般為淤泥質(zhì)亞粘土、亞砂土，土層的極限摩阻力τ1=20Kpa，每墩采用4根管樁支承軌道梁，設(shè)計(jì)時(shí)不考慮閉塞效應(yīng)和群樁效應(yīng)。由于在樁入土范圍內(nèi)有多層砂層分布，綜合考慮2米粉砂層作為持力層，取L=25Kpa，則：P=K.λs.U∑τili式中：K——安全系數(shù)取為0.65λs——擠土效應(yīng)為0.87U——樁周長(zhǎng)2.513mP=K.λs.u.(τ1×l1+τ2×l2)則：l1=（P-Kλs.u.τ2.l2）/(kλJ.u.τ1)=(5×105-0.65×0.87×2.513×25×103×2)/(0.65×0.87×2.513×20×103)=15.1m樁長(zhǎng)∑l=l0+l1=7.85+1+15.1+2+2=27.95m2）沉降計(jì)算：棧橋墩支承樁的沉降按單樁簡(jiǎn)化計(jì)算如下：S=△c+△k=Nl0/EA+2Nh/3EA+N/COA0式中：N——樁頂豎向壓力為N=50tE——材料彈模E=2.1×105N/mm2L0——沖刷線(xiàn)以上樁長(zhǎng)L0=10.85mH——沖刷線(xiàn)以下樁長(zhǎng)h=17.1mA——樁的橫斷面積A=20106mm2CO——樁底平面的地基豎向地基系數(shù)CO=mohMO為樁比例系數(shù)，亞砂土層取MO=3000KN/m4則CO=3000×103/10.2×1.71×104=5.13×10-2N/mm3A0——樁底平面的作用面積A0=Л（d/2+h.tgψ/4）2或A0=1/4Лl12取兩者中的小值。ψ為土的內(nèi)磨擦角取ψ=15。L1為兩排樁間距取2.0m。A01=Л（d/2+htg4/4）2=Л×(800/2+1.71×104×tg15/4)2=7.3×106mm2A02=1/4Лl12=1/4×Л×20002=3.14×106mm2取AO=3.14×106mm2則：S=Nl0/EA+2Nh/3EA+N/COAO=1.285+1.35+3.1=5.735mm但在實(shí)際使用過(guò)程中，作用在單樁頂上的壓力均小于50t，且為群樁，故單樁的沉降均在5mm以?xún)?nèi)，能夠滿(mǎn)足使用要求。3、棧橋的結(jié)構(gòu)形式：1）上游側(cè)：根據(jù)上述計(jì)算，結(jié)合錢(qián)江六橋的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，棧橋采取如圖3-1、3-2所示結(jié)構(gòu)圖，上游側(cè)橋橋?qū)?.0m，設(shè)龍門(mén)吊軌道和運(yùn)輸車(chē)輛通道，橋面板采用δ10mm鋼板，龍門(mén)吊軌道采用P43鋼軌，縱向分配梁采用I12.6工字鋼，沿寬度方向通長(zhǎng)按50cm布置，在橋墩處考慮到如50T履帶吊車(chē)等起重設(shè)備作業(yè)需要，局部將縱梁按25cm布置，橫向分配梁采用I25a工字鋼，全斷面范圍內(nèi)按1.50m的間距布置，在龍門(mén)吊作用范圍內(nèi)按75cm布置，龍門(mén)吊縱向軌道梁采取單層三排貝雷桁架，在四分之一節(jié)點(diǎn)處，需作加強(qiáng)處理，行車(chē)道部分縱梁采用單層雙排貝雷桁架，樁頂帽梁采用I25a工字鋼，每墩5根Φ800×8鋼管樁，離橋墩附近采用6根，如圖3-3、3-4、3-5所示。為方便計(jì)算，取如下計(jì)算圖式驗(yàn)算P43鋼軌強(qiáng)度Mmax=KFL=0.289×26×0.75=5.6355+m拉應(yīng)力：f=M/WW——為截在抵抗矩W=217.3cm3=(5.6355×104N×103mm)/217.3×103mm3=259.3N/mm2<[f]滿(mǎn)足強(qiáng)度要求2）下游側(cè)下游側(cè)棧橋，只考慮龍門(mén)吊的行走軌道和人行走道，寬度按照3.0m考慮，在兩軌道之間鋪裝走道網(wǎng)板，沿寬度方向按50cm間距通長(zhǎng)布置[10槽鋼作為縱向分配梁，橫梁采用I25工字鋼，沿縱向按75cm布置，龍門(mén)吊軌道采用單層三排貝雷桁架，每跨跨度12.0m，每個(gè)棧橋墩采用4根Ф800鋼管樁，壁厚δ=8mm，樁長(zhǎng)工27.95m，考慮到下游側(cè)棧橋?qū)挾容^小，為保證讓其有足夠的側(cè)向鋼度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將4根樁連成整體，其結(jié)構(gòu)形成與上游側(cè)的棧橋的龍門(mén)吊部分相同。3）由于受龍門(mén)吊設(shè)計(jì)跨度及主墩承臺(tái)施工時(shí)圍堰尺寸的限制，棧橋的行車(chē)部分，在主墩處要從內(nèi)側(cè)過(guò)渡到外側(cè)，然后又從外側(cè)過(guò)渡到內(nèi)側(cè)，其結(jié)構(gòu)形式如圖3-6所示，單幅棧橋漸按564米設(shè)計(jì)，其所需材料如下表示。名稱(chēng)Φ800（t）貝雷片（m）I25(t)I12.6(t)τ18(t)δ10mmmm（t）走道網(wǎng)（m2）τ10(t)數(shù)量1959789624512917．24265．65112828．2考慮其整體穩(wěn)定性及會(huì)車(chē)需要，棧橋在橋墩處加寬并與鉆孔平臺(tái)連成整體。四、支架系統(tǒng)：結(jié)合龍門(mén)吊吊裝拱肋，安裝過(guò)程中各分節(jié)節(jié)段采用少支架系統(tǒng)支承，小拱分三節(jié)吊裝，大拱分七節(jié)吊裝，吊裝時(shí)單節(jié)最大重量控制在80t以?xún)?nèi)，則小拱拱肋吊裝時(shí)，一跨共需4個(gè)支架，大拱吊裝時(shí)需要12個(gè)支架，支架系統(tǒng)擬采用打入樁作基礎(chǔ)，上部拼裝萬(wàn)能桿件桁架、樁基仍采用Φ800mm壁厚δ8mm的鋼管樁。單樁承載能力仍然為50t，樁頂標(biāo)高+6.0m，每墩采用4根鋼管樁，樁中心間距為4.0m，樁頂用δ20mm鋼板作樁帽，如圖4-1示。主拱支架系統(tǒng)如圖4-2、4-3、4-4示。用萬(wàn)能桿件拼裝成格構(gòu)形狀，共同承受水平荷截，每個(gè)支承立柱為4.0×4.0m，則一個(gè)主拱支撐所需的材料如下表示以部分異型桿件：名稱(chēng)Φ800Ι18δ20N1N3N4N5N8N11N26N22A數(shù)量（t）1827.27.5413581241009.218.41110.7一個(gè)小拱支架系統(tǒng)所需材料如下表：名稱(chēng)Φ800Ι18δ20N1N3N4N5N8N11N18N22AN26數(shù)量（t）612.42.5224.113.55.9191.512.871.042.312.4支架系統(tǒng)在拱肋安裝荷載作用下的內(nèi)力及變形，在這里不作詳細(xì)計(jì)算，但在實(shí)際過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)其荷載的分配情況對(duì)支架的水平偏位和壓縮變形作詳細(xì)計(jì)算，便于控制拱肋的安裝精度。五、施工工藝1、工藝流程在這里將④～⑤跨設(shè)為1#拱，⑤～⑥跨為2#拱。⑥～⑦跨為3#拱，⑦～⑧跨為4#拱，⑧～⑨跨為5#拱，現(xiàn)假設(shè)大橋施工以⑨墩為界，垂直劃分為兩個(gè)標(biāo)段，則一個(gè)標(biāo)段共需龍門(mén)吊2～4臺(tái)，其施工工工藝流程如圖5-1所示。搭設(shè)上游棧橋→搭設(shè)鉆孔平臺(tái)←搭設(shè)拌和站←場(chǎng)面平整↓↓下鋼護(hù)筒預(yù)制場(chǎng)建設(shè)↓鉆孔樁施工↓↓↓↓↓↓①～④墩承臺(tái)施工⑤⑥⑨承臺(tái)施工搭設(shè)下游棧橋⑥⑦承臺(tái)施工↓↓↓⑤⑧⑨墩身施工搭龍門(mén)吊⑥⑦墩身施工①～④墩身施工1#、5#小拱施工搭設(shè)支架→1#、5#下層結(jié)構(gòu)施工→2#、4#小拱施工←搭設(shè)支架龍門(mén)吊拼至68.2米2#、4#下層結(jié)構(gòu)施工搭設(shè)支架3#拱施工↓3#下層結(jié)構(gòu)小拱上層結(jié)構(gòu)施工↓3#上層結(jié)構(gòu)施工↓橋面系施工↓交工驗(yàn)收施工工藝流程圖5-1杭州側(cè)施工后場(chǎng)只能設(shè)在沿江公路以?xún)?nèi),為方便施工，應(yīng)在施工后場(chǎng)與施工棧橋之間搭設(shè)一座10.0米寬的施工天橋橫跨馬路，天橋凈空應(yīng)在4.2米以上，保證車(chē)輛的正常通行，天橋沿縱向應(yīng)伸入施工棧橋內(nèi)20米以上，便于施工材料的轉(zhuǎn)運(yùn)，蕭山側(cè)可直接將施工棧橋與后場(chǎng)接通。2、龍門(mén)吊拼裝龍門(mén)吊拼裝時(shí)應(yīng)盡量靠近岸邊，棧橋搭好后，將龍門(mén)吊的行走系統(tǒng)安裝上軌道，并與棧橋固結(jié)，分別拼裝兩側(cè)立柱至50.2米高度，考慮到在拼裝過(guò)程中的側(cè)向穩(wěn)定性，在立柱拼至30米時(shí)，應(yīng)在其四角各設(shè)一根纜風(fēng)。同時(shí)在龍門(mén)吊橫梁垂直投影位置，拼裝橫梁至38米，并將左右兩片橫梁按2米的凈間距鎖定，安好天車(chē)軌道和天車(chē)，天車(chē)也應(yīng)與橫梁鎖定，等立柱和橫梁均拼裝好后，在立柱頂上各設(shè)4組滑車(chē)，將橫梁提升至立柱的48.2米處，與立柱對(duì)接。橫梁安裝就位后，將天車(chē)、行走系統(tǒng)的固結(jié)、兩橫梁間的鎖定及立柱纜風(fēng)解除，對(duì)龍門(mén)吊進(jìn)行調(diào)試。在安裝大拱前需將兩臺(tái)龍門(mén)吊的高度升至68.2米，考慮到不影響其它作業(yè)點(diǎn)的正常運(yùn)作，應(yīng)選擇中間的兩臺(tái)在棧橋上適當(dāng)?shù)奈恢媒痈?，由于拱肋安裝時(shí)是用兩臺(tái)龍門(mén)吊來(lái)共同提升，為保證龍門(mén)吊接高有足夠的穩(wěn)定性，可將兩臺(tái)龍門(mén)吊的立柱沿橋軸線(xiàn)方向連成整體，并將其行走系統(tǒng)與棧橋固結(jié)，首先在兩龍門(mén)吊立柱的44.2米處各設(shè)一道橫梁，橫梁可在棧橋上拼裝，用龍門(mén)吊自身起吊至44.2米處與立柱對(duì)接，然后將立柱逐節(jié)拼裝至68.2米，在拼裝時(shí)必需采取措施保證立柱的側(cè)向穩(wěn)定，待立柱拼至68.2米時(shí)，將天車(chē)與橫梁鎖定，并將兩橫梁鎖定，在立柱頂上各設(shè)四組滑車(chē)將橫梁懸吊后，解除橫梁與立柱之間的聯(lián)結(jié)，將橫梁提升至需要的高度后，與立柱對(duì)接，再解除橫梁與天車(chē)及橫梁之間的鎖定，又利用天車(chē)吊住44.2米處的橫向聯(lián)系桁架，將其與立柱之間的聯(lián)接解除，下放至棧橋面后解體，經(jīng)檢查確認(rèn)上述步驟均完成后，解除龍門(mén)吊行走系統(tǒng)與棧橋之間的固結(jié)，對(duì)龍門(mén)吊進(jìn)行調(diào)試，直到龍門(mén)吊的各項(xiàng)性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行主拱的吊裝施工。3、拱肋安裝：拱肋安裝時(shí)均采用2臺(tái)龍門(mén)吊共同起吊，吊裝時(shí)應(yīng)采取有效措施防止拱肋傾覆，具體施工步驟如下：1）基礎(chǔ)施工階段根據(jù)進(jìn)度安排