东海大桥施工技术简介.ppt

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1、东海大桥施工技术简介,2005年10月,一、东海大桥工程简介 东海大桥是目前世界上最长的跨海大桥，全桥总长30.87公里，起始于上海南汇区芦潮港镇客运码头往东约4公里的南汇咀处，跨越杭州湾北部海域，经小乌龟、大乌龟、颗珠山岛屿，直达浙江省嵊泗县崎岖列岛的小洋山岛。芦潮港镇位于南汇县东南，南芦公路直达，交通方便。小洋山诸岛屿位于舟山群岛西北部的崎岖列岛，长江口和杭州湾的汇合处，行政区划隶属于浙江省舟山市嵊泗县.,南距宁波北仑港约90公里，北距长江口灯船约65公里。它是上海国际航运中心洋山深水港区一期工程的重要配套工程,为洋山深水港区集装箱陆路集疏运和供水、供电、通讯等需求提供服务。东海大桥全线可

2、分为约2.3公里的陆上段，海堤至大乌龟岛之间约25.5公里的海上段，大乌龟至小洋山岛之间约3.5公里的港桥连接段，总长约为31公里。大桥按双向六车道加紧急停车带的高速公路标准设计，桥宽31.5米，设计车速80,公里/小时，设计荷载汽车超20级，挂车120并按集装箱重车密排进行校验。全桥设5000吨级主通航孔一处，通航净高40米，净宽400米，桥墩按万吨级防撞能力设计；设1000吨级辅通航孔一处，通航净高25米，净宽140米;设500吨级辅通航孔两处，通航净高17.5米，净宽分别为120米和160米。大桥能满足2020年洋山港区集装箱陆路集疏运需求。东海大桥的设计基准期为100年。东海大桥于20

3、02年6月26日正式开工建设，计划2005,年年底建成通车。东海大桥工程是我国第一座真正意义上的跨海大桥,无论从设计、施工、管理，还是从技术规范和建桥理论上，都将为我国跨海大桥的建设奠定坚实的基础。东海大桥的建成，将成为我国桥梁建设史上一座新的里程碑。施工工艺大桥按施工工艺特点可分为六个组成部分，即陆上段、浅海段、非通航孔段、主通航孔、辅通航孔和港桥连接段，其中港桥连接段又分为开山路段、海堤段和颗珠山大桥三部分。,针对每个部分的地质状况和施工条件，确定了如下施工方案：陆上段：为芦潮港新、老大堤之间约2.3公里的桥梁。桩基采用600PHC管桩，桥墩采用现浇混凝土工艺，上部采用跨径为30米的连续箱

4、梁，用支架法现浇施工。浅海段：由26孔50米跨连续梁组成。桩基采用1200PHC管桩，承台采用预制套箱加现浇混凝土工艺，上部采用跨径为50米的连续箱梁，采用移动模架法逐孔现浇。非通航孔段：分为60米和70米跨径区段，共333孔。桩基主要采用1500的钢管桩，承台采用预制套箱加现浇混,凝土的施工工艺，上部为简支变连续的多跨等截面预应力混凝土连续箱梁，采用整孔预制、大型浮吊简支安装，墩顶现浇混凝土接头变连续的工艺。辅通航孔分三处，其中两处500吨级、一处1000吨级。桩基采用2500的钻孔灌注桩，桩长100米。上部结构分别为主跨120米、160米和140米的预应力混凝土变高度连续箱梁，采用挂篮悬臂

5、浇筑施工。主通航孔为双塔单索面叠合梁斜拉桥，桩基采用2500的钻孔灌注桩，桩长110米。主塔为倒Y型钢筋混凝土结构，塔,高150米，主跨420米，主梁采用钢混叠合梁，节段拼装，锚栓连接。斜拉索采用平行钢丝索。港桥连接段中，大乌龟岛和颗珠山岛上为开山路段；大乌龟岛与颗珠山岛之间的1.9公里海堤采用抛石斜坡堤结构，采用塑料排水板进行地基加固；颗珠山岛与小洋山岛之间为约1.66公里桥梁结构，主桥为双塔双索面叠合梁斜拉桥，桩基础2500的钻孔嵌岩桩，主跨332米，主塔为H型钢筋砼结构，塔高100米。主梁采用钢混叠合梁，斜拉索采用平行钢丝索；引桥为跨径50米的连续箱梁，桩基采用2500的钻孔嵌岩桩,和1

6、500的钢管桩，用移动模架法逐孔现浇。工程特点建设条件复杂受风、流、潮、浪、雾、雨等复杂海洋环境的影响比较大，年有效作业天数少于50。建设规模巨大大桥全长约31公里，其中跨海段25.5公里；根据测算，制作施打各类桩基8600多根，海上桥墩达814个，预制并吊装6070米、重达18002000吨的箱梁666片，现浇各类箱梁140孔。,工艺内容繁多整座桥包括两座大跨度海上斜拉桥、四座大跨度的预应力连续梁桥、大量的大跨径整跨安装的非通航孔桥、在水深负15米处筑起的长达1.9公里的海堤、开山320万立方米建成的面积达35万平方米的沈家湾大型构件预制场等。创新含量丰富东海大桥设计基准期为100年，这在国

7、内还是第一次，在外海建造一座真正意义山的跨海大桥，参建单位均缺乏现成的施工经验和配套设备；外海环境对结构的防腐和耐久性也提出了更高的要求。,管理难度较高大桥建设是个庞大的系统工程，需要将施工组织管理、质量管理、海上船机管理（200多条不同类型施工船舶同时作业）、测量控制管理和工程信息管理等多种要素进行综合。恶劣的海况条件与台汛影响给施工的安全带来巨大威胁，安全管理任务异常繁重。工期非常紧张东海大桥计划于2005年年底建成通车，与同类型跨海工程相比，工期上要求比较高。,东海大桥鸟瞰效果图,二、标段工程施工技术1、标段工程施工 标段工程施工范围总长11.08 km，约占全桥总长的40%，分为三段：

8、第一段里程为K15069K18219，长3.15 km，共45孔70m箱梁；第二段里程为K19049K24579，长5.53 km，共79孔70m箱梁；第三段里程为K25079K27479，长2.40 km，共30孔70m箱梁和650m连续顶推箱梁。,下部结构桥墩159座，单幅计318个，其中预制墩身节段共286段，其余采用海上现浇。上部结构70m 预应力混凝土连续箱梁154跨，计308片，现浇650m顶推连续箱梁一联。桥面单幅桥两侧设置高1.4m的防撞墙及栏杆结构，单线总长44.32km。,本标段工程施工，大临设施主要位于浙江省嵊泗县大洋镇沈家湾岛预制基地。预制基地设有墩身预制场、箱梁预制场

9、、混凝土工厂和箱梁出海码头、综合码头。综合码头用途包括材料码头、砂石料码头、交通码头及墩身出海码头功能。,2 大临设施兴建,沈家湾预制场总体布置图,墩身预制场长222 m，宽84.2 m，占地面积约18700 m2，设置预制台座6个，墩身存放台座32个。配置350t龙门吊机一台，塔吊一台及布料机一台。箱梁预制场长596 m，宽140 m，占地面积约83400 m2，设置预制台座6个，墩身存放台座18个。配置60t龙门吊机3台，5t小型门吊2台，布料机4台。,混凝土工厂设置2.0 m3搅拌站4台，混凝土固定式输送泵4台，产量达400m3/h。,混凝土工厂,箱梁出海栈桥为钢管桩基础，钢桩顶设置钢筋

10、混凝土承台，上部结构为双肢“工”字形钢梁。主栈桥长168m，两分栈桥长50m。标、标共用本栈桥。,综合码头能停泊型长81m的墩身运架综合船及各类砂石料船舶和交通船只。码头前沿水深,平均高潮位时，达7.8m，低水位时水深大于3.0 m。,3 墩身预制施工,3.1 预制台座预制墩身节段单件重约350t，高约12 m，共286节，在浙江嵊泗县大洋镇沈家湾预制基地预制。根据总的预制工作量和总工期要求，设置预制台座6个，存放台座32个。,预制台座为混凝土扩大基础，钢结构座体。预制墩身底部有长1.2m的预留钢筋，考虑到空心墩身墩壁内外温差问题，台座底部设通风孔，台座高度设计为2.2 m。钢台座顶面面板设置

11、与预留钢筋相匹配的圆端形长孔，其上另设四块钢筋定位和防漏浆垫板。,预制墩身内模和外模均外包钢结构台座，内外钢模利用上、下移动可调节预制墩身高度，以适应不同高度的预制墩身施工。,预制墩身外模,3.2 预制节段运输墩身节段在预制场预制完毕，按海上混凝土规范要求，淡水养护14d即可出运。墩身节段出运采用预制场350t龙门吊机起吊节段，走行至墩身出运码头，将节段放置于码头上存放台座上。,码头上墩身起吊,墩身节段海上起吊、运输采用大桥局自行设计、制造的墩身节段起吊、运输综合船完成。该吊船长81m，宽30m，弦外吊距9.0m，能同时装运墩身节段4节，一次循环可安装4节墩身，海上抛锚定位一次，墩间位置调整依

12、靠调整锚绳完成。墩身综合船同时具备起吊、安装模板、钢筋及浇注混凝土等功能。能将预制墩身安装完成后，同时施工墩座混凝土，而不需配置其它的起重设置和水上混凝土工厂。,综合船效果图,3.3 预制节段安装预制节段安装于墩座上是依靠墩座上四个预制短柱支承，然后浇注墩座混凝土，使之与墩座固结。为减少海上混凝土作业次数，墩身节段预制短柱改用分段预制，且同时具有导向作用。,预制混凝土短柱高1.2m，分三段预制，预制时预留6个80mm孔洞，墩身安装前，先将短柱安装于承台上，且在80mm孔洞内安装32钢筋，调整好其平面位置和高程后，压浆固定。墩身节段由综合船吊装于预制短柱上，测量定位后，临时焊接连接钢筋固定，然后

13、利用综合船吊装墩座钢筋和模板，浇筑墩座混凝土。,海上墩身吊装,4 墩身现浇段海上施工,由于标工程分别与主通航孔斜拉桥和辅通航孔五孔连续梁桥相连，桥面高程高，桥墩高度大，采用预制需要较大的起重设备，且起重高度较高（高墩高达34m）。因此采用部分海上现浇施工。全标段海上现浇段的桥墩共59个，约需分148次现浇。,4.1 模板安装因海上风浪较大，且大桥混凝土需达到100年耐久性的特殊要求，承台及墩身混凝土外表面不允许预埋任何外露铁件，这给模板安装带来了很大的不便。现浇墩身模板均采用钢模，内模通过预制墩身上的预留孔固定，使之成为墩身现浇施工的劲性骨架，钢筋绑扎和外模均由内模固定。外侧钢模竖向采用支架支

14、承于承台和墩座上。,4.2 钢筋安装现浇墩身在沈家湾预制基地制作成型，船运至墩位处绑扎。墩身竖向主筋采用GLLT钢筋螺纹连接头。,4.3 海上墩身混凝土浇筑与养护海上墩身混凝土现浇采用自制水上混凝土工厂浇筑。海上混凝土工厂产量120m3/h，配备搅拌机两台，布料机一台。墩身混凝土浇筑采用插入式振动器振捣。混凝土脱模后采用喷涂覆膜封闭养护。,海上混凝土工厂效果图,5 70m箱梁高位预制,本标段上部结构箱梁，跨度70m，梁高4.0m，梁面宽15.05m，梁底宽7.25m，单箱单室直腹板结构，三向预应力体系，箱梁在预制场简支预制，海上运输架设后浇筑湿接头混凝土，经体系转换成为五跨一联预应力混凝土连续

15、箱梁结构。单片梁重达2015t。箱梁预制基地位于距桥址中线约20Km的浙江省嵊泗县沈家湾海岛上。,70m预制箱梁浇注现场,箱梁施工程序：预制、场内运输、下海、海上运输、架设、浇筑湿接头混凝土及体系转换。按常规的预制施工方案，预制场内需安装两台起重量超千吨的起重设备，投资巨大，且占用预制场地。高位预制方案较好地解决了这一问题，既可节省预制场大型起重设备，又能缓解预制场地狭小的矛盾，安全可靠，节省投资。,箱梁起顶和横移动作均需在箱梁两端的横移滑道上完成，箱梁存放于存梁台座上采用两点支承，横移滑道和存梁台座基础要求有较高的承载能力和抵抗变形能力，以免箱梁在运输和存放过程中受扭。,5.3 箱梁纵、横移

16、系统设计重达2000余吨的70m箱梁，从预制台座横移约60m，到达纵移滑道，再经纵移约700m到达箱梁出海栈桥主栈桥前端，最后横移50m到达“小天鹅”吊船起吊位置。梁体自重大、滑移距离远，且要求一天能移出箱梁多达四片，箱梁移动时，四支撑点高差不得大于3mm。,横移台车采用钢结构形式，每片梁采用两台横移台车起顶，每台台车配备800t竖向千斤顶2台，分别作用于梁端腹板底部，梁体顶起后呈四点支撑。为防止梁体运输过程中受扭，其中一台横移台车的两千斤顶油缸并联，另一点油缸独立。每台竖向千斤顶顶部安装可倾斜鞍座，确保梁体支承点处混凝土均匀受力。横移台车移动采用50t水平顶推千斤顶推进，每台台车配备UG21

17、G250-1500水平顶一台，顶座采用拉钩钩于下滑道钢板上，千斤顶行程千斤顶1.5m。,横移台车结构示意图（1/2）,纵移台车亦采用钢结构形式，台车由车身、滑靴、车顶滑道组成，车高0.55m，纵移台车顶与横移滑道顶高程相同，以便横移台车能直接滑移至纵移台车顶部，载梁与纵移台车一并前移。纵移台车前移采用2台ZJMM25型25t双滚筒卷扬机牵引，钢丝绳倍率为6，牵引力约130t。牵引定滑轮安装于箱梁出海栈桥前端，动滑轮固定于前纵移台车上。,6 箱梁架设及体系转换,6.1 箱梁海上运输70m箱梁自预制台座经横移、纵移到达分栈桥起吊位置后，采用大桥局集团公司自制的“小天鹅”起重船起吊、运输、架设于桥墩

18、上。逐孔架设，每跨两片。,6.1.1“小天鹅”吊船进港取梁“小天鹅”吊船由桥位或船厂进入沈家湾箱梁出海栈桥西南侧后，根据码头附近水流流速、风向确定吊船进港方案。分涨潮驶入、涨潮驶出、退潮驶入和退潮驶出四种情况。,“小天鹅”号构造示意图,6.1.2 箱梁海上架设吊船航行至桥中线西侧，距待架桥孔约40m左右时，先抛下自救锚。然后再根据桥孔处的风向、海流方向先后抛下艏锚或尾锚，艏锚或尾锚的两锚间夹角约6570，锚绳长130150 m，不用锚链，以便船体准确定位。,6.1.3 墩顶对位“小天鹅”吊船在桥位处准确对位后，将箱梁安放于墩顶临时支座上。每片箱梁共设置四个临时支座，分别安放于箱梁桥墩墩顶。每个

19、临时支座由两台水平液压千斤顶和一台700t砂顶组成，其中竖向采用两台砂顶，承载能力700t，水平方向采用两台千斤顶，分别设置于横桥向和纵桥向。临时支座具有水平两向调节位置功能，竖向支承和落顶功能，水平位置调节范围07.5cm。箱梁安放于临时支座上后，可利用临时支座将箱梁调整到设计允许偏差范围以内。,6.2 湿接头施工东海大桥上部结构箱梁，除一联为四孔一联外，其余均为5孔一联的预应力混凝土连续箱梁，每联箱梁需在海上浇筑四个湿接头现浇段，湿接头长约1.5m，采用无收缩混凝土施工。箱梁安装调整到位后，即可安装湿接头处连接钢结构支撑、预应力筋、普通钢筋、预埋件和模板，海上混凝土工厂在一天内气温最低时浇

20、筑湿接头混凝土。,6.3 体系转换湿接头混凝土达到设计张拉强度，按设计要求合拢顺利张拉合拢预应力钢束，合拢采用自边孔至中孔的顺序合拢，对称张拉，且依次卸除临时支座。,7 结语,东海大桥标段工程，具有预制构件数量大、单件重量大的特点。经反复的方案比选和专家论证，箱梁采用高位预制，纵横移场内运输，自制大型专用起重船架设是最为安全可靠和经济的方案。,材料码头及墩身出海码头，地处海滩回填区内，回填土层底部有厚度大13米的流塑性淤泥层，且处于不稳定状态，回填土层随时间变化而不断下沉和滑移。在此类不稳定回填土海域兴建重力式挡土墙码头，挡土高度超过10米，在国内尚属首创。此方案正在实施中，码头已初见雏形。,东海大桥高性能混凝土的配制，经配比设计和实施，已经达到设计要求的各项指标和施工要求。东海大桥各施工方案可供类似海上工程施工参考。,