桥梁工程快速化施工法研究及应用.ppt

,桥梁工程快速化施工法研究及应用,汇报内容,快速化施工研究的必要性,快速化施工研究的意义及目的,快速化施工研究成果,快速化施工研究项目背景,结论,实现快速化施工的主要方法,快速化施工的展望,一、快速化施工研究的必要性,一、快速化施工研究的必要性,解决工程质量、安全与工期之间矛盾的需要,解决成本投入与经营效益之间矛盾的需要,解决桥梁设计与施工之间矛盾的需要,二、快速化施工研究的意义及目的,2.1、意义,安全、优质、快速的施工，是在日益激烈的市场竞争中施工企业赢得市场而生存发展的法宝,2.2、目的,在确保工程质量和安全要求的前提下，合理的增加投入或不增加投入，甚至是减少投入的前提下，通过改革和创新施工方法，以科学发展的态度优化施工方案，精心组织和科学管理，加快工程项目的施工进度，提高经济效益和社会效益。,二、快速化施工研究的意义及目的,三、快速化施工研究项目背景,三、快速化施工研究项目背景,本课题研究对象主要为大桥局五公司在建项目：,福厦铁路厦门跨海大桥,厦门快速公交系统（BRT）2号线,向莆铁路东新赣江特大桥,广深沿江高速深圳段机场特大桥,四、实现快速化施工的主要方法,四、实现快速化施工的主要方法,实现快速施工不是以牺牲工程质量和安全为代价，也不是一味的增加投入和提高劳动强度为手段，而是以改革和创新的施工方法去实现：,变高空为陆地,变平行为立体,变现场为工厂,变部分为整体,变先后为同步,变水上为岸上,本课题主要针对大桥局五公司近年在实现快速化施工中取得较好效果的几种常规施工法做详细的阐述，以解决近年桥梁建设工期普遍紧张，施工压力大的问题，同时也可为类似桥梁施工提供借鉴。,四、实现快速化施工的主要方法,4.1、总体施工方案优化,总体施工方案是工程施工的主线、灵魂，应综合考虑公司的人员、物资、机械设备等资源，同时结合现场的实际情况，以改革和创新的理念，充分利用自然条件进行多方案技术经济研究、比选，最终选定适合于该项目的施工方案。合理、合适的施工方案及施工方法能直接影响到工程进度、投入，同时在提高工程质量方面也有积极的作用。因此，要实现快速化施工首先要确定一个合理、合适的总体施工方案。其原则是：技术先进、安全可靠、快速、经济。,四、实现快速化施工的主要方法基础施工,4.2、基础施工,基础施工是桥梁工程主要的隐蔽工程，其安全、质量、进度是制约整个桥梁工程进度的第一要素。在制定基础施工方案时力求变水上为岸上施工，实现途径主要有：,栈桥+钻孔平台施工,筑岛施工,整体浮运的大型双壁钢围堰施工,四、实现快速化施工的主要方法基础施工,、筑岛施工,筑岛施工适用于水深不大，流速较小且水位变化小的施工环境。具有可利用资源多，施工速度快，投入少的优点，但不利于文明施工和环境保护。,四、实现快速化施工的主要方法基础施工,、栈桥+钻孔平台施工,栈桥功能：提供水上施工物流通道,相对于筑岛施工采用栈桥方案的适用范围较广，基本不受地质和水文条件的影响，在钻孔桩施工中通常需配合钻孔平台。,砼桥面结构,钢桥面结构,四、实现快速化施工的主要方法基础施工,、栈桥+钻孔平台施工,栈桥施工:,分配梁安装,贝雷梁安装,钓鱼法施工栈桥,桥面板安装,打桩船插打钢管桩,四、实现快速化施工的主要方法基础施工,、栈桥+钻孔平台施工,钻孔平台施工:按平台的结构形式、施工方法可分为：先护筒后平台形式和先平台后护筒形式。在成本投入，施工进度，护筒的插打精度及施工安全方面前者较后者略差；尤其在裸岩地质条件下宜采用先施工钻孔平台后插打钢护筒方案进行钻孔桩施工。对于水深小于20m，流速小于2m/s的水文条件下可优先采用“板凳式”钻孔平台结构。该平台结构受力明确，施工简单，已成功的应用于福厦铁路厦门跨海大桥和向莆铁路赣江东新特大桥的栈桥和钻孔平台施工。,四、实现快速化施工的主要方法基础施工,、整体浮运的大型双壁钢围堰施工,大型双壁钢围堰近几年得到了较快的发展，它是大型深水基础工程施工较为理想的结构物，目前已发展到参与部分结构的受力，这既增加了深水基础工程结构的整体性能，又提高了下部结构的防撞能力，方便了施工，降低了工程造价。同时还有利于提高钢护筒的定位精度，提高钻孔桩的成桩质量和施工安全度。施工方法上创新了整体制造，气囊法下水，整体浮运定位及浮动挂桩技术，该技术提高了围堰的加工质量，速度和定位精度，同时也增强了围堰在洪水期间的成桩能力，加快了桩基施工速度。目前已在武汉天兴洲长江大桥等几座桥梁大型深水基础施工中取得了成功的应用。,四、实现快速化施工的主要方法,对于里程较长或施工难度大的施工栈桥和大型双壁钢围堰可采用提前招标、施工的方式。提前施工栈桥或加工制造双壁钢围堰，一旦工程开工即可进行主体结构施工，可以加快主体工程的建设速度，减少建设工期。此做法已有成功的例子。如：厦漳跨海大桥北叉施工栈桥，武汉天兴洲长大桥和武汉二七路长江大桥的双壁钢围堰加工制造。,工程实践建议,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,承台根据施工环境可分为岸上承台和水中承台。,4.3、承台施工,水中承台主要施工方法有钢板桩围堰，单壁钢围堰，双壁钢围堰，钢筋混凝土围堰，锁口套箱围堰等。对于大型的深水台宜采用双壁钢围堰，整体浮运、定位技术，同时围堰兼做钻孔平台，以加快工程施工进度。本文主要以大桥局五公司近年来研究并推广的锁口套箱围堰和自浮式钢底板单壁吊箱围堰为例，阐述在施工水头小于10m的水中承台快速化施工。,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,、锁口套箱围堰施工,锁口套箱围堰结合了钢板桩和整体套箱围堰的优点，主要由锁口结构、侧板结构、内导梁和内支撑结构组成，锁口结构与侧板之间通过螺栓连接。锁口结构由无缝钢管子母扣、密封槽和加劲梁组成，具备调节围堰尺寸及吊装单元的大小和防漏水功能，目前设计的标准尺寸为90cm；侧板结构由面板和加劲梁组成，结构应满足强度和刚度要求，侧板分块大小可根据需要设计成几组标准尺寸，侧板标准高度为8.5m和12m两种；内导梁及内支撑在设计时应尽量选择大截面构件，以减少施工难度，降低劳动强度为原则。,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,、锁口套箱围堰施工,锁口结构示意图,锁口套箱围堰经过五公司多年的实践并改进后，锁口结构从创新时与围堰侧板一体化设计到目前将锁口与侧板结构分离，把锁口和侧板均设计成标准尺寸，通过配置不同数量的锁口和侧板来实现各种尺寸的围堰拼装，使得围堰的应用更为灵活，目前已成为五公司标准化周转设备。,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,、锁口套箱围堰施工,围堰设计、钻孔桩施工拆除钻孔平台安装内导梁拼装侧板安装内支撑围堰内清基或填筑围堰封底（或封堵锁口密封槽）封堵锁口密封槽（或围堰封底）抽水承台施工，墩身施工围堰拆除。,锁口围堰关键施工流程：,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,、锁口套箱围堰施工,适用范围较广，可用于施工水头小于10m，承台埋置深度小于3m的低桩承台或承台底至河床面高度小于5m的高桩承台施工。,锁口围堰的优点及不足：,围堰拼装方便、灵活，拆除简单，可与钻孔桩同步施工，定位控制准确，机械设备投入少。,围堰结构可设计成标准构件，重复利用率高。,密封槽填筑混凝土施工要求较高，控制不到位易发生渗水。,承台埋深较大时围堰侧板插打较困难，需辅助吸泥或提前清泥。,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,五公司近年采用锁口套箱围堰施工一览表,说明：表中承台埋深负值为高桩承台，正值为低桩承台。,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,、自浮式钢底板单壁吊箱围堰施工,自浮式钢底板单壁吊箱围堰主要是针对广深沿江高速深圳段机场特大桥水中承台施工而研究和设计的，该案施工操作方便，安全可靠，倒用率高，可有效的加快施工进度，减小成本投入。2009年底已成功完成该项目水中承台施工，使用周期12天左右。,自浮式钢底板单壁吊箱围堰施工技术已申报了技术专利，并获2009年度集团公司科技进步奖一等奖。,适用条件：目前仅对双排桩基承台施工进行了研究和应用，可在承台底面距河床面距离大于3m以上的双排桩基础，抽水水头在10m以下的高桩承台施工。,四、实现快速化施工的主要方法承台施工,、自浮式钢底板单壁吊箱围堰施工,围堰特点：,围堰底板为自浮式结构，可重复使用,侧板分为四大块整体模板。,围堰主要构件之间均为销轴连接。,围堰四角的斜撑兼作封底砼施工时吊挂分配梁。,围堰采用砼预制块配重下沉。,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,4.4、墩身施工,墩身施工通常有墩身整体预制形式和原位现浇方式，整体预制即在预制场将墩身预制后，与承台之间采用湿接缝连接，需要大型的起吊设备配合，适用高度不大的墩身施工；原位现浇方式根据墩身结构及高度可采用液压爬模、翻模及整体一次现浇方式施工。若墩身高度小于15m时可用原位一次现浇方式，传统的施工方法主要采用搭设钢管脚手架，利用脚手架形成的平台进行现场墩身钢筋绑扎工作。但该方法效率较低，往往搭设一个脚手架的时间需要12天左右，现场绑扎墩身钢筋需要34天左右。施工周期较长且在进行操作的过程中均为高空作业，安全风险较大。,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,、墩身钢筋整体绑扎、吊装施工,通过对厦门快速公交系统BRT2#线A合同段工程的墩身施工方法的研究，改革和创新的墩身钢筋施工方法，即在工,厦门BRT2号线墩身钢筋吊装,广深高速墩身钢筋吊装,厂进行墩身钢筋整体绑扎，现场整体吊装的施工方法。该法通过在厦门一年多的研究应用和广深沿江,高速深圳段机场特大桥墩身施工的推广，现已是成熟的工法，取得了良好的经济和社会效益,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,、墩身钢筋整体绑扎、吊装施工,特点：,墩身钢筋在钢筋车间整体预制，实现由现场施工为工厂施工，钢筋笼制作工效高，质量有保证。,墩身钢筋整体吊装，不需再搭设绑扎钢筋用脚手架平台，使钢筋绑扎工作从高空作业变为钢筋车间平地作业，同时实现变高空作业为陆地作业，施工安全风险大大降低，加快了施工进度，减小了机械设备的占用时间。,墩身钢筋笼在承台浇筑砼前进行吊装，无须再进行墩身预埋钢筋的预埋工作，即墩身钢筋与承台钢筋同时绑扎，实现变先后作业为平行作业。,墩身钢筋采用整体预制、整体吊装与常规墩身施工方法相比，施工时间可大幅缩短，可提高墩身模板的周转率，施工投入可大幅降低。,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,、墩身墩身钢筋整体绑扎、吊装施工,适用范围:,适用于墩高在15m以下的墩身施工。,需有满足墩身钢筋整体运输及吊装要求的施工环境。,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,、墩身墩身钢筋整体绑扎、吊装施工,关键技术:,墩身钢筋笼制作：为保证墩身钢筋制作质量和提高钢筋绑扎的效率，需按照墩身钢筋的结构尺寸制作专用胎具。胎具的形式可根据墩身的高度进行确定，墩身高度小于7m时可用立式胎具；墩身高度大于7m时宜采用平卧式胎具。胎具制作材料可用钢管脚手架或型钢制作。,平卧式绑扎,立式绑扎,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,、墩身墩身钢筋整体绑扎、吊装施工,关键技术:,墩身钢筋安装导向架制作：由于墩身钢筋笼在承台浇筑砼前进行吊装，故需要设置一专用装置（导向架）做为钢筋笼的临时固定装置和安装的导向装置，导向架需根据墩身截面尺寸和高度进行专项设计，必须足够的强度和刚度，以保证墩身钢筋定位准确。,墩身钢筋笼导向架结构,四、实现快速化施工的主要方法墩身施工,、墩身墩身钢筋整体绑扎、吊装施工,关键技术:,墩身钢筋吊装：墩身钢筋笼运输至现场后，用汽车吊机将墩身钢筋笼吊入导向架，通过导向架的导向让墩身钢筋笼进入预定位置，待墩身钢筋笼顶面高程达到设计高程后，利用导向架上的限位钢管来限定墩身钢筋笼的竖直位置。同时利用导向架上的水平限位装置限定墩身钢筋笼在顺桥向和横桥向的位置。墩身钢筋笼在水平方向、竖直方向均完成定位后，墩身高度较大时需在墩身钢筋笼顶部四角设置缆风绳以便完成墩身钢筋笼的固定工作，防止竖立的钢筋笼倾覆，同时可利用缆风绳来调整墩身钢筋笼的垂直度。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,4.5、混凝土箱梁施工,混凝土箱梁施工主要有原位现浇、悬臂施工、预制拼装、整体预制架设、顶推施工或几种方法的组合应用。原位现浇施工包括支架现浇、移动模架施工。本文主要以大跨度贝雷梁原位现浇为例进行说明。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,在设计施工方案之前应根据整个工程项目工期安排，箱梁数量进行支架的投入数量与成本和施工进度进行系统的分析，取得合理的支架投入数量，通过科学的组织安排，得到理想的施工进度。结构设计时应以变部分为整体，方便操作，易于倒用为原则。大跨度贝雷梁支架现浇施工工期：简支梁施工平均15天一跨，连续梁施工（3至4跨一联）平均35天一联。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,贝雷梁布置：,贝雷梁根据箱梁的尺寸和跨度进行合理布置，横向间距宜以90cm或45cm布置，以便合理选用标准支撑架，最大限度使用定型产品。根据受力计算确定采用单层（单层加,强）或双层（双层加强）贝雷梁结构和横向排数。贝雷梁组合时宜采用两排一组或三排一组的组合形式进行布置，以方便吊装和拆除。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,贝雷梁内力控制：,贝雷梁内力计算时宜将单层贝雷梁的弯矩控制在600kN.m以内，加强型控制在1200kN.m以内，剪力控制在210kN以内；双层贝雷梁弯矩控制在1200kN.m（加强型控制在2400kN.m）以内，剪力控制在300kN以内。以确保结构受力安全和箱梁线形。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,贝雷梁左右幅横移施工：,若桥梁左右幅箱梁为分离式结构，贝雷梁支架设计时需考虑贝雷梁能左右横移施工，以减少贝雷梁拼拆时间，减少现浇梁施工工期。尤其是墩身较高时采用贝雷梁左右幅横移技术，在加快施工进度，减少机械设备投入效果比较明显。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,临时墩设计：,临时墩通常用螺旋钢管制作，钢管数量根据计算确定。跨度小时可用4根，大跨度贝雷梁施工时宜采用8根。同时将两侧的2根或4根钢管在加工厂用连接系加工成标准节，节段间用法兰连接，分节长度需综合考虑整个工程现浇支架的倒用情况，按模数化、标准化的原则分节；左右侧标准节之间的连接系采用销轴连接。钢管桩临时墩按模数化、标准化设计，在加工厂加工成标准的整体结构，确保了连接系的焊接质量，减少了现场劳动强度及机械设备的占用时间，同时还大大的加快了支架的拼装速度。通过现场实践比较一个临时墩采用工厂加工成整体，现场吊装施工仅需12天时间。若在现场散拼、焊接需用时间7天左右，且焊接质量不易得到保证。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,临时墩结构图,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,临时墩基础设计：,临时墩基础有条件时应尽量利用承台，减少施工工程量，安全质量也能得到很好的保证。在贝雷梁跨越能力范围内的现浇梁施工时尽量减少中间临时墩的设置，以加快现浇梁施工进度，提高结构的安全性。若基础地质较好时，可采用钢筋混凝土预制基础，单个预制基础的重量宜控制在10t以内，便于施工和倒用。,四、实现快速化施工的主要方法箱梁施工,、大跨度贝雷梁现浇支架施工,小结：,贝雷梁支架现浇施工中，应尽量采用大跨度结构，减少临时墩施工，充分利用承台作基础，综合考虑整个工程项目的施工安排，选用标准化、模数化结构，科学组合，合理调配资源，实现快速化施工。,五、快速化施工法研究成果,五、快速化施工法研究成果,项目研究对象为大桥局五公司部分在建项目，通过近两年的研究和实践应用，以下几种施工方法在实现快速化施工有着显著的效果。即混凝土桥面板施工栈桥、裸岩地质条件下“板凳式”钻孔平台结构、锁口套箱围堰、自浮式钢底板单壁吊箱围堰和大跨度贝雷梁现浇支架等施工方法。以上施工方法中仅锁口套箱围堰施工方法在厦门集美大桥、福厦铁路厦门跨海大桥、厦门杏林大桥的承台施工中节约成本投入约3000万元，锁口套箱围堰施工一个承台的工期最短的仅7天。将裸岩地质条件下“板凳式”平台结构推广应用到在向莆铁路东新赣江特大桥施工栈桥及钻孔平台施工；将承台双壁套箱围,五、快速化施工法研究成果,五、快速化施工法研究成果,堰施工方案优化成锁口套箱围堰施工，实现了东新赣江特大桥在一个枯水期内完成所有水上桩基、承台施工。同时节约了围堰钢材投入量一万余吨。大跨度贝雷梁现浇支架施工法在厦门BRT2号线施工中创造的厦门桥梁施工的“厦门神话”，仅用八个月时间完成4000m桥梁施工。广深沿江高速深圳段机场特大桥施工创新了自浮式钢底板单壁吊箱围堰，进一步推广了混凝土桥面施工栈桥和锁口套箱围堰的施工应用。,六、快速化施工的展望,六、快速化施工的展望,从桥梁事业发展的层面上应从影响桥梁发展的三大要素：材料、施工和设计为突破口，进一步研究和实现快速施工：,材料：高强、轻质、耐久,设计：大跨、整体,施工：机械化、工厂化、自动化,七、结论,七、结论,本项目的研究及应用成果基本达到了预期目的。主要研究成果有混凝土桥面板施工栈桥标准化设计及应用、“板凳式”钻孔平台结构在裸岩地质条件下的设计和应用、锁口套箱围堰及自浮式钢底板单壁吊箱围堰的创新设计和应用、大跨度贝雷梁现浇支架标准化、模块化设计和应用。本项目研究的成果在一定程度上提高了工程建设的进度，节约的成本投入，赢得了较好的社会效益和经济效益。其中混凝土桥梁板施工栈桥及锁口套箱围堰施工已在五公司得到全面的推广，以后将继续推广自浮式钢底板单壁吊箱围堰的应用。,七、结论,七、结论,实现快速化施工必须要有改革和创新的理念，创新无处不在，工程项目施工中哪怕是小小的改革或创新，都可能促进桥梁工程施工水平的发展和进步。是解决工程施工工期压力，提高企业盈利能力，获得更好的社会效益和市场竞争力的有效途径。,实现快速化施工要把握全局，做好总体施工方案设计及优化，科学组织，精心管理，共享资源。总体上充分考虑整体化、标准化、工厂化和机械化施工。,实现快速化施工还要从细节上把握施工方案及施工方法的设计，以安全、方便、经济为原则。细节决定成败，在方案设计时还需综合考虑各项目的特点，施工环境，材料、设备等资源情况。,七、结论,7.1、快速化施工需注意的几个问题,快速化施工不能牺牲工程安全和质量为代价，而获得较快的施工速度。,快速化施工应与材料研究、桥梁设计相结合。以材料、设计的发展带动施工技术的发展。力求高强、整体的结构，高度机械化施工。,快速化施工对项目管理、组织要求较高，对施工单位可能造成较大的压力。,汇报完毕！谢谢！,