大噸位、多節(jié)段勁性骨架吊裝及扣錨系統(tǒng)施工技術(shù)

1、匯報(bào)人匯報(bào)人-樊秋林樊秋林 二、技術(shù)難點(diǎn) 三、施工技術(shù) 四、科技創(chuàng)新 一、工程概況 云桂鐵路南盤江大橋全長(zhǎng)852.43m，其中主橋?yàn)?孔凈跨416m的上承式勁性骨架鋼筋砼拱橋。大橋地處山嶺重丘區(qū)，橫跨南盤江，兩岸懸崖陡立，場(chǎng)地狹窄，地勢(shì)險(xiǎn)要，交通運(yùn)輸條件較差，施工難度為云桂線路全線之最。工程概況工程概況 勁性骨架為等高（上、下弦鋼管中心桁高7.45m），變寬結(jié)構(gòu)（拱頂286m段為16.8m等寬，兩側(cè)拱腳65m為16.8m-26.8m變寬）。全橋除1m合龍段外共分成38個(gè)吊裝節(jié)段，單節(jié)長(zhǎng)度約12m，最重節(jié)段近130t，用鋼量總重近4300t。工程概況工程概況 施工方法：施工方法：勁性骨架采用纜索

2、吊吊運(yùn)，斜拉扣掛法進(jìn)行對(duì)稱懸臂拼裝。工程概況工程概況技術(shù)難點(diǎn)技術(shù)難點(diǎn) 橋址兩岸山高坡陡，扣錨系統(tǒng)錨碇設(shè)置難度大。采用組合式巖錨和預(yù)應(yīng)力樁基承臺(tái)錨碇兩種形式。 單桁拱肋吊裝，安裝質(zhì)量不易保證，高空作業(yè)量大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。采用整節(jié)段吊裝極大的減少了高空作業(yè)量，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，有利于焊接質(zhì)量和安裝精度控制 吊裝過(guò)程受外界因素影響大，線形、應(yīng)力控制難度大。結(jié)合施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)的各階段應(yīng)力、索力與變形數(shù)據(jù)，及時(shí)分析與理論計(jì)算預(yù)測(cè)值的差異并找出原因，提出修正對(duì)策，確保勁性骨架的應(yīng)力狀態(tài)和外形曲線與設(shè)計(jì)盡量相符。技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān) 在股份公司大力指導(dǎo)幫助下，通過(guò)外聘專家、集團(tuán)公司專家以及我項(xiàng)目參建技術(shù)人員

3、的努力，攻克了扣錨系統(tǒng)設(shè)置、勁性骨架吊裝、線形、應(yīng)力控制等諸多難題。 扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì) 勁性骨架吊裝階段共設(shè)置永久扣索40束（南寧側(cè)、昆明側(cè)各20束），臨時(shí)扣索36束（南寧側(cè)、昆明側(cè)各18束）；共設(shè)錨索48束（南寧側(cè)20束、昆明側(cè)28束），扣錨索均由1860型j15.24鋼絞線組成。 其中扣索S1S4(L1L4)錨固于交界墩箱體內(nèi)，S5S10(L5L9)錨固于塔架錨梁上。 扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì) 南寧側(cè)扣索最大索力計(jì)算值為1985KN（吊裝18節(jié)段時(shí)S9索力） 昆明側(cè)扣索最大索力計(jì)算值為2006KN（吊裝18節(jié)段時(shí)S9索力） 為滿足勁性骨架安裝、管內(nèi)混凝土壓注及外包混

4、凝土施工措施需要，對(duì)扣錨系統(tǒng)進(jìn)行了專項(xiàng)施工設(shè)計(jì)?？坼^系統(tǒng)由扣塔、扣點(diǎn)、扁擔(dān)梁、扣錨索及錨碇等部分組成。 扁擔(dān)梁扁擔(dān)梁扣點(diǎn)扣點(diǎn)鋼扣塔鋼扣塔交界墩交界墩扣索扣索扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣塔底座與扣塔底座與0#0#塊固結(jié)塊固結(jié)(4832(4832精軋螺紋鋼）精軋螺紋鋼）鋼扣塔加工、安裝焊接鋼扣塔加工、安裝焊接 扣塔：5#、6#交界墩及上部鋼塔架作為扣塔，鋼扣塔為雙立柱桁架結(jié)構(gòu)，主要由立柱、上桁架、錨梁組成。鋼管支腿采用32經(jīng)軋螺紋鋼錨固在交界墩上?？坼^系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì) 扁擔(dān)梁 樁基承臺(tái)錨碇 全橋共設(shè)置預(yù)應(yīng)力樁基承臺(tái)錨碇3個(gè)。預(yù)應(yīng)力樁基承臺(tái)錨預(yù)應(yīng)力樁

5、基承臺(tái)錨扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)組合式巖錨：錨碇除利用3號(hào)、4號(hào)墩、8號(hào)橋臺(tái)作為樁基承臺(tái)錨外，還需要設(shè)置7個(gè)臨時(shí)組合式巖錨。 組合式巖錨組合式巖錨扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔預(yù)應(yīng)力錨索鉆孔預(yù)應(yīng)力錨索下料預(yù)應(yīng)力錨索下料扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)錨碇施工預(yù)應(yīng)力錨索安裝后注漿預(yù)應(yīng)力錨索安裝后注漿錨碇鋼筋、預(yù)埋件、模板安裝錨碇鋼筋、預(yù)埋件、模板安裝錨碇施工扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)錨碇混凝土梁施工錨碇混凝土梁施工錨碇混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)錨碇混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后張拉預(yù)應(yīng)力錨索（力錨索（900KN900KN/ /束）束）, ,提前驗(yàn)證預(yù)應(yīng)力提前驗(yàn)證預(yù)應(yīng)力錨索的

6、抗拔力及山體邊坡的承載力。錨索的抗拔力及山體邊坡的承載力。錨碇施工扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)樁基承臺(tái)錨樁基承臺(tái)錨組合式巖錨組合式巖錨錨座安裝、預(yù)埋錨筋錨座安裝、預(yù)埋錨筋張拉（張拉（40t/40t/根）根）錨箱安裝錨箱安裝錨碇施工扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì) 風(fēng)攬?jiān)O(shè)置：勁性骨架安裝過(guò)程中，全橋共設(shè)置12道風(fēng)攬。 重力式地錨（南寧側(cè)）重力式地錨（南寧側(cè)）風(fēng)攬布置圖風(fēng)攬布置圖巖錨式地錨（昆明側(cè)）巖錨式地錨（昆明側(cè)）扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)扣錨系統(tǒng)施工設(shè)計(jì)監(jiān)控監(jiān)測(cè) 本橋的施工監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括纜索吊塔頂位移、扣塔變形及應(yīng)力、錨固點(diǎn)位移、勁性骨架線形及應(yīng)力、扣錨索索力等方

7、面。勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝索力監(jiān)測(cè)采用三弦智能穿心力傳感器（索力監(jiān)測(cè)采用三弦智能穿心力傳感器（ZX308ZX308型）型）進(jìn)行索力監(jiān)測(cè)進(jìn)行索力監(jiān)測(cè)主弦管應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用主弦管應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用表面鋼弦式應(yīng)力傳感器表面鋼弦式應(yīng)力傳感器勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝索力監(jiān)測(cè)索力監(jiān)測(cè) 勁性骨架線形監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在上弦鋼管端400mm管頂位置，在距離測(cè)點(diǎn)位置50mm處安裝反光棱鏡，以監(jiān)測(cè)吊裝過(guò)程中測(cè)點(diǎn)的線形情況。勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝線形監(jiān)測(cè)線形監(jiān)測(cè) 在交界墩、鋼扣塔上設(shè)置固定反光棱鏡，纜索吊塔架頂部設(shè)置觀測(cè)刻度線，監(jiān)測(cè)勁性骨架吊裝過(guò)程中上述結(jié)構(gòu)的變形。勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝線形監(jiān)測(cè)線形監(jiān)測(cè) 應(yīng)力監(jiān)測(cè)應(yīng)力監(jiān)測(cè) 主拱

8、圈應(yīng)力監(jiān)測(cè)控制斷面：左拱腳、1/8拱、1/4拱、3/8拱、拱頂、5/8拱、3/4拱、7/8拱以及右拱腳截面，共9個(gè)斷面（編號(hào)19）。拱肋勁性骨架的應(yīng)力采用表面附著式應(yīng)力傳感器測(cè)量。混凝土結(jié)構(gòu)（橋墩）采用埋入式鋼弦應(yīng)變計(jì)測(cè)量應(yīng)力。勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝 傳感器位置大致在節(jié)間的中部，實(shí)際布置時(shí)作局部調(diào)整；對(duì)每條拱肋的各截面，在鋼管的上、下游側(cè)（或頂、底位置）布置測(cè)點(diǎn)，在拱腳、L/4、L/2截面處，測(cè)點(diǎn)適當(dāng)增加。勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝 應(yīng)力監(jiān)測(cè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)勁性骨架立拼完成檢查合格后通過(guò)勁性骨架立拼完成檢查合格后通過(guò)4 4臺(tái)臺(tái)液壓小車（承重液壓小車（承重60t/60t/臺(tái)）將整節(jié)段骨架臺(tái)）將整節(jié)段骨架

9、 運(yùn)至起吊點(diǎn)運(yùn)至起吊點(diǎn)采用纜索吊結(jié)合扁擔(dān)梁進(jìn)行采用纜索吊結(jié)合扁擔(dān)梁進(jìn)行整節(jié)段吊裝整節(jié)段吊裝勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝節(jié)段對(duì)接就位節(jié)段對(duì)接就位高強(qiáng)螺栓連接高強(qiáng)螺栓連接勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝斜拉扣掛斜拉扣掛勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝每節(jié)段吊裝完成后，及時(shí)對(duì)已吊裝完成節(jié)段的標(biāo)高、索力監(jiān)測(cè)，與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，并找出原因，提出修正對(duì)策，并在后續(xù)節(jié)段吊裝過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)所有扣錨索均一次張拉到位即可精確合龍的目的，確保勁性骨架的應(yīng)力狀態(tài)和外形曲線與設(shè)計(jì)盡量相符。，。焊縫探傷檢測(cè)（超聲波）焊縫探傷檢測(cè)（超聲波） 勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝采用采用co2氣體保焊滯后一節(jié)段焊接氣體保焊滯后一節(jié)段焊接勁性骨架吊

10、裝勁性骨架吊裝安裝合龍段鋼管安裝合龍段鋼管循環(huán)上述步驟，合龍前通過(guò)循環(huán)上述步驟，合龍前通過(guò)斜拉扣索調(diào)整最后吊裝節(jié)段線形到位，臨時(shí)鎖定。斜拉扣索調(diào)整最后吊裝節(jié)段線形到位，臨時(shí)鎖定。勁性骨架選擇凌晨2：00左右溫度低的時(shí)候采用合龍，首先將頂推千斤頂按照設(shè)計(jì)要求安裝就位并施加頂推力，型鋼與鋼管焊接將兩合龍口牢固鎖定，精確測(cè)量主管嵌補(bǔ)段長(zhǎng)度后并加工，吊裝就位，實(shí)施合龍段主管焊接，完成合龍。 勁性骨架吊裝勁性骨架吊裝合龍后松索成拱合龍后松索成拱勁性骨架合龍勁性骨架合龍對(duì)稱、自上而下、間隔、分級(jí)松索。每松一級(jí)，暫停15至20分鐘，觀察各節(jié)段標(biāo)高變化有無(wú)不正?，F(xiàn)象，當(dāng)有過(guò)大的標(biāo)高變化應(yīng)查找原因作出正確的判斷

11、，并在下一松索程序中作出調(diào)整。 扣錨索整束放張扣錨索整束放張第一步：千斤頂打出約第一步：千斤頂打出約3/43/4行程，工具錨行程，工具錨1 1夾緊，工具錨夾緊，工具錨2 2打開。打開。第二步：繼續(xù)打千斤頂，拔松扣索錨，松開后取下夾片，保持工具錨第二步：繼續(xù)打千斤頂，拔松扣索錨，松開后取下夾片，保持工具錨1 1夾緊，工具錨夾緊，工具錨2 2打開，千打開，千斤頂回程，到回程約剩下斤頂回程，到回程約剩下20mm20mm時(shí)，工具錨時(shí)，工具錨2 2夾緊。夾緊。第三步：千斤頂繼續(xù)回程，力轉(zhuǎn)換到工具錨第三步：千斤頂繼續(xù)回程，力轉(zhuǎn)換到工具錨2 2，工具錨，工具錨1 1松開，保持工具錨松開，保持工具錨1 1松開

12、。松開。第四步：千斤頂打出約第四步：千斤頂打出約3/43/4行程，工具錨行程，工具錨1 1夾緊，繼續(xù)打千斤頂，頂松工具錨夾緊，繼續(xù)打千斤頂，頂松工具錨2 2。第五步：下一步千斤頂回程，到回程約剩下第五步：下一步千斤頂回程，到回程約剩下20mm20mm時(shí)，工具錨時(shí)，工具錨2 2夾緊，千斤頂繼續(xù)回程，力轉(zhuǎn)換夾緊，千斤頂繼續(xù)回程，力轉(zhuǎn)換到工具錨到工具錨2 2，工具錨，工具錨1 1松開松開, ,工具錨工具錨2 2夾緊。夾緊。注意：要求只能放到接近注意：要求只能放到接近3/43/4行程行程, ,工具錨工具錨1 1和工具錨和工具錨2 2要人工控制其初始夾緊狀態(tài)。要人工控制其初始夾緊狀態(tài)。 千斤頂結(jié)構(gòu)千斤頂

13、結(jié)構(gòu)結(jié)果比對(duì)結(jié)果比對(duì) 實(shí)測(cè)索力：實(shí)測(cè)索力：南寧側(cè)扣索最大索力1990KN（S9索力，比計(jì)算值大5KN），昆明側(cè)最大索力2012KN（S9索力，比計(jì)算值大6KN)。結(jié)果比對(duì)結(jié)果比對(duì) 索力比對(duì)：索力比對(duì)：扣索S1S6實(shí)測(cè)索力略小于計(jì)算索力，S7S10實(shí)測(cè)索力略大于計(jì)算索力，但相差不大。南寧側(cè)南寧側(cè)S5索力變化索力變化南寧側(cè)南寧側(cè)S7索力變化索力變化結(jié)果比對(duì)結(jié)果比對(duì) 應(yīng)力比對(duì)：應(yīng)力比對(duì)：吊裝期間，骨架弦管最大軸向拉應(yīng)力13.2MPa，最大壓應(yīng)力75.5MPa，桿件最大應(yīng)力為40.7MPa，均小于容許應(yīng)力值210Mpa，滿足要求。結(jié)果比對(duì)結(jié)果比對(duì) 線形比對(duì)：線形比對(duì)：合龍松索后勁性骨架實(shí)測(cè)標(biāo)高比設(shè)計(jì)值

14、偏低，最大差值為10mm；橫向偏位最大6mm；拱肋接縫錯(cuò)臺(tái)最大為2mm，均滿足設(shè)計(jì)和驗(yàn)標(biāo)要求。科技創(chuàng)新科技創(chuàng)新 創(chuàng)新點(diǎn)一：創(chuàng)新點(diǎn)一：通過(guò)纜索吊配扁擔(dān)梁進(jìn)行整節(jié)段吊裝 防止變形，提高勁性骨架安裝精度防止變形，提高勁性骨架安裝精度 減少了空中焊接作業(yè)量，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)減少了空中焊接作業(yè)量，降低了安全風(fēng)險(xiǎn) 加快了施工進(jìn)度加快了施工進(jìn)度 科技創(chuàng)新科技創(chuàng)新 創(chuàng)新點(diǎn)二：創(chuàng)新點(diǎn)二：研發(fā)并應(yīng)用了組合 式巖錨和預(yù)應(yīng)力樁基承臺(tái)錨碇 解決了陡峭邊坡上設(shè)置錨碇的難題解決了陡峭邊坡上設(shè)置錨碇的難題 便于錨索角度的靈活調(diào)整便于錨索角度的靈活調(diào)整 永臨結(jié)合，節(jié)約了施工成本永臨結(jié)合，節(jié)約了施工成本科技創(chuàng)新科技創(chuàng)新 創(chuàng)新點(diǎn)三：創(chuàng)新點(diǎn)三：所有扣錨索一次張拉到位即實(shí)現(xiàn)勁性骨架精確合龍規(guī)避了過(guò)程調(diào)索的安全風(fēng)險(xiǎn)減少了施工作業(yè)量加快了施工進(jìn)度 專利：目前圍繞該技術(shù)已授權(quán)專利3項(xiàng)?？坼^體系組合式巖錨 實(shí)用新型實(shí)用新型已授權(quán)已授權(quán)科技成果科技成果扣錨體系組合式樁基承臺(tái)錨 實(shí)用新型實(shí)用新型已授權(quán)已授權(quán)整體式防松型索力調(diào)整裝置 實(shí)用新型實(shí)用新型已授權(quán)已授權(quán) 圍繞該技術(shù)獲省部級(jí)優(yōu)秀工法2項(xiàng)，股份公司優(yōu)秀工法3項(xiàng)工工 法法大跨度拱橋勁性骨架吊裝扣錨系統(tǒng)施工及索力控制工法 大跨度、多節(jié)段勁性骨架安裝測(cè)量控制工法 大跨度重載荷纜索吊架設(shè)施工工法 科技進(jìn)步獎(jiǎng)科技進(jìn)步獎(jiǎng) 該技術(shù)獲集