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1、2004 年度优秀施工论文（技术总结） 余姚兰墅单塔宽幅斜拉桥施工技术总结第 1 页 共 21 页 1余姚兰墅单塔宽幅斜拉桥施工技术总结【内容提要】余姚兰墅大桥是国内首座弯塔不等跨双索面斜拉桥，桥面宽 35.5 米，全长 120 米。整个桥位于最良江两岸的软土地基上是这座桥施工的一个难点，加之主塔结构复杂、工期紧、工艺新、施工难度大，为了确保质量和施工进度，在施工中大力倡导技术创新，开发新工艺，赢得了许多时间，最终优质按期建成。【关 键 词】钻孔桩 软基 沉管灌注桩 不等跨 大体积砼 弯塔 斜拉索 预应力1. 工程概况1.1 斜拉桥结构1.1.1 桥式设计采用两跨斜拉桥，主桥跨径组合为 75+
2、45m，桥中心取规划河道中心线。主塔似弓形，主梁如弦上之箭。主塔底部宽大，桥塔高出桥面近 42m。1.1.2 支承体系主桥采用塔墩梁固结的结构体系，墩梁相交处不设支座，边墩顶设盆式橡胶活动支座。为增加边跨压重，将边跨主梁伸出边墩并设牛腿，引桥箱梁压在牛腿上。1.1.3 斜拉体系为双索面斜拉桥，斜拉索采用扇型布置，主跨 9 对，边跨两根斜拉索一对，共 4 对。主跨梁上基本索距为 6m，边跨梁上基本索距为 8m。斜拉索采用 7mm 镀锌平行钢丝索，R by=1670Mpa，两端采用冷铸锚，索外包挤黑色和彩色 PE 防护套各一层。每根斜拉索均设减震器，并在下端 2.5m 高的范围内外包不锈钢管。1.
3、1.4 主梁主梁截面采用双实心边形式，为双向预应力砼结构。标准梁高 2m，标准肋宽 1.8m，边主梁中心距26.5m。顶板厚 28cm，主梁外悬臂长 3.6m。梁顶纵向每隔 6m(5m、4m)设一横隔梁，横隔梁高 2m，厚0.3m，采用预应力结构。1.1.5 主塔桥塔采用预应力钢筋砼结构，桥面以上塔高 41.6m，横桥向尺寸为 2.5m，立面上为曲线且为变宽度，以横桥看为船形。梁段以下桥塔为 82.5m 实心矩形截面，在梁段以上部分以内径 R=80m、外径 R=82m 的弧形逐渐减到 0.7682.5m。在梁段以上塔背侧配置了 12 束 19 j15.24 钢绞线，梁段以下塔腹侧配置了 4 束
4、 19 j15.24 钢绞线。在两塔之间设一道砼横梁，高 4m，宽 2m，为矩形实心截面。在横梁内设横桥向的预应力为2004 年度优秀施工论文（技术总结） 余姚兰墅单塔宽幅斜拉桥施工技术总结第 2 页 共 21 页 212 j15.24 钢绞线。1.1.6 主塔基础基础采用钻孔桩，桩径为 2m，桩长 56.5m，嵌岩 3m。1.1.7 边墩采用独柱独桩的结构形式，每个墩由两个独立的截面为 32m 的砼立柱组成。其中边跨每个立柱上安放 GPZ()4 盆式橡胶支座，靠南侧为单向活动支座，北侧为双向活动支座。1.2 技术标准1.2.1 道路等级：城市次干道级1.2.2 计算行车速度：40km/h1.
5、2.3 桥梁纵坡：不大于 2.5%1.2.4 横断面布置：0.25(栏杆)+3(人行道)+2.5(斜拉索及其护栏)+4(非机动车道)+16(机动 4 车道)+4(非机动车道)+2.5(斜拉索及其防栏)+3(人行道)+0.25(栏杆)=35.5m1.2.5 桥面横坡：双向 1.5%人字坡1.2.6 设计荷载：城-A 级，人群荷载基准值为 4.5KN/m2。1.3 与国内外同类技术比较这是我国第一座双索面不等跨混凝土弯塔斜拉桥，这座大桥的成功建成，是我国桥梁建设工艺取得的新成就。斜拉桥采用弯塔在国内还是第一次，设计和施工都遇到了很多技术上的挑战。2.工程特点该斜拉桥同其他桥梁相比，具有以下特点：2
6、.1 软基处理。采用沉管桩作为基础，地上用钢管或型钢做立柱。2.2 弯塔的钢筋制作。在塔的内部，按照索塔的形状用角钢焊制劲性骨架，然后钢筋以劲性骨架为基础加固定位成型。2.3 预应力。由于本桥预应力多且复杂，最长束达 120.97 米，需要在浇注砼后一次性穿束，无论是穿束还是张拉都具有相当大的难度。3.工程项目的施工方案、施工方法3.1 钻孔桩基础根据桥址处地质情况，2.0m 钻孔桩基础施工使用冲击钻机，1.2m、0.8m 钻孔桩基础施工使用旋转钻机（进入岩层时使用冲击钻机） 。3.1.1 场地平整在现场地上填筑 1 米厚碎石碴，以利于钻机的稳定。2004 年度优秀施工论文（技术总结） 余姚兰
7、墅单塔宽幅斜拉桥施工技术总结第 3 页 共 21 页 33.1.2 埋设护筒护筒用 8mm 厚钢板卷制而成，直径比钻孔桩直径大 40cm，长度为 23 米，护筒制成整体，顶端留有出浆口。护筒埋设方法采用挖孔法埋设，钢护筒顶面高出地面 50cm，护筒的孔口平面位置偏差不得大于5cm,埋设斜度不得大于 1%。3.1.3 选取泥浆3.1.3.1 选择粘土为保证钻孔工作的顺利进行，选择优质粘土制成泥浆。具有下列特征的粘土均可制造泥浆：自然风干后，用手不易掰开捏碎；干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角；用刀切开面时，切面光滑，颜色较深；浸湿后有粘滑感、加水和成泥膏后，容易搓成直径小于 1mm 的细长泥条；用
8、手指揉捻，感觉砂粒不多。良好的制浆粘土的技术指标是：胶体率不低于 95%；含砂率不大于 4%；造浆能力不低于 2.5l/kg。3.1.3.2 泥浆的性能指标a.比重：灌入钻孔中的泥浆 ，其比重一般地层以 1.1-1.3 为宜，施工过程中经常用比重计检测，及时调整。b.粘度：一般地层中以 16-22S 为宜，用手指插入泥浆中,拨出手后手指附有均匀泥皮,不见肉纹,可认为粘度合适。c.含砂率：新制泥浆含砂率不宜大于 4%，循环泥浆不得超过 8%。d.胶体率：新制泥浆胶体率不应小于 95%。e.PH 值：泥浆的酸碱度 PH 值要大于 6.5。在施工过程中应由试验室经常检测，保证泥浆各项性能指标。 3.
9、1.4 钻机成孔钻孔连续作业，中途不能停止。3.1.4.1 冲击钻施工a 钻孔前，设置泥浆流槽、沉淀池、泥浆池，泥浆池作为沉淀及储存泥浆之用，沉淀池的底部应比泥浆池底低 1 米左右，以利沉淀存碴。b 安装钻机时，底架垫平，保持稳定，使之不产生位移和沉陷。c 开始钻孔时，在护筒底，投入粘土并掺小片石，用小冲程将粘土、片石挤入孔壁加固，防止在钢护筒下坍孔。d 在钻进过程中随时注意地质变化情况，对不同的地层，采用不同的钻进方法：在粘性土中钻进，可利用原土造浆，造浆不足时可适当投入粘土，钻头冲程不能过大，以防粘钻；在淤泥质粘土层钻进时，2004 年度优秀施工论文（技术总结） 余姚兰墅单塔宽幅斜拉桥施工
10、技术总结第 4 页 共 21 页 4投入粘土并掺小片石，用小冲程将粘土、片石挤入孔壁加固，泥浆比重宜为 1.3 左右；在基岩中钻进，泥浆比重宜为 1.2 左右，冲程可用最大值。如岩面倾斜，则先填片石，以小冲程高频率将片石砸碎并将孔底砸平后，再加大冲程。e 出渣采取正循环法出渣。3.1.4.2 旋转钻机施工a 钻孔前，设置泥浆流槽、沉淀池、泥浆池，泥浆池作为沉淀及储存泥浆之用，沉淀池的底部应比泥浆池底低 1 米左右，以利沉淀存碴。b 安装钻机时，要求转盘中心同钻架上的起吊滑车在同一垂直线上，钻杆位置偏差不得大于 2cm，安装钻机底座垫平稳固，钻架四角拉好缆风绳，以防钻机倾斜或位移。c 开始钻孔时
11、，稍提钻杆，在护筒内旋转造浆，开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后以低档慢速开始钻进，使护筒脚处有牢固的泥皮护壁。钻进护筒脚下 1.0 米后，方可按正常速度钻进。如护筒底发现漏浆时，可提起钻头，向孔内投放粘土，再放下钻头旋转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙，待不再漏浆时，继续钻进。钻进过程中，保证钻孔的垂直。d 在钻进过程中随时注意地质变化情况，对不同的地层，采用不同的钻进方法，在粘性土中钻进，中等钻速，大泵量，稀泥浆。进尺不得太快，否则钻杆易折断，泥块不易粉碎。在软土层中钻进，控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，防止泥浆排量不足，钻渣来不及排除而造成埋钻事故。e 泥浆泵有足够的流量，以免影
12、响钻进速度。为了避免泥浆泵损坏时停工，每台钻机配备两套泥浆泵轮换使用。泥浆泵的泵压，对孔深百米以内钻孔，2MPa 及以上的泵压，可以使用。f 起落钻头要避免撞击孔壁。在接卸钻杆时，必须严防钻头脱落。钻进时防止扩孔和卡钻，每进尺58 米，检查钻孔直径一次。3.1.5 清孔当钻孔达到设计标高，经终孔检查符合设计要求后，立即进行孔底的清理。因为孔内钻碴大部分悬浮于泥浆中，光靠抽碴的方法难于清除干净，在停钻至灌注水下混凝土的一段时间内，钻碴又会沉淀孔底，形成软弱垫层，使桩端支承反力显著降低。因此，在灌注水下混凝土前，必须再次清孔，以提高桩的承载能力。3.1.5.1 换浆法清孔当钻进至与设计标高差 1m
13、 时，改用稠泥浆（比重 1.4 以上） ，钻到标高后，将钻头提起离孔底约30cm，钻机不停地旋转，同时供给稠泥浆，直至将孔内含碴泥浆换完，然后停钻检查合乎要求后，即可灌注水下混凝土。这种方法可以避免坍孔。2004 年度优秀施工论文（技术总结） 余姚兰墅单塔宽幅斜拉桥施工技术总结第 5 页 共 21 页 53.1.5.2 抽渣法清孔当钻孔地层地质条件较好、不易产生坍孔时，利用旋转钻机的反循环抽渣。3.1.5.3 冲击钻成孔可利用吸泥机将沉渣吸净。3.1.6 钢筋笼的制作安装钻孔桩钢筋笼采用分节制作，每节长度为 20m，每节段内主筋采用闪光对焊连接，节段之间主筋采用挤压套筒连接。为保证钢筋笼在吊装
14、过程中不变形，在加强箍筋上设十字支撑加强钢筋，吊装时临时绑扎钢管或杉木杆增加骨架刚度。吊装采用两点法，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到三吊点之间。起吊时先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊待骨架离开地面后，第一吊点停止起吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。为防止在灌注水下砼过程中钢筋笼上浮，钢筋笼在孔内就位后在孔口上端通过焊接固结于护筒上。3.1.7 水下混凝土灌注3.1.7.1 安装砼导管及储料漏斗采用内插扣式导管，内径 273mm，壁厚 6mm，分节长度一般为 2m 和 4m，另有 0.5m 和 1m
15、的调整节。在使用前，先进行承压、抗拉，接头水密性试验，合格后方可使用。安装时先在孔位旁分段拼装，在吊放时进一步拼装。分段拼装前检查变形和密封圈磨损情况，并保证管内壁光滑顺直、局部无凹凸，粘附的灰浆清理干净。储料漏斗的容积使首批砼能满足导管初次埋置深度的需要。下端出料口圆管比导管内径略小（约 1020mm） ，导管安好后，将储料漏斗圆管直接插入导管，无需连接，插入导管长度为1520cm。在出料口安设阀门，作为隔水栓。3.1.7.2 砼的拌制水泥采用 32.5 级普通硅酸盐水泥，砂采用各种有机物含量符合要求，含泥量不超过 5%，碎石采用有机物含量及级配符合要求，外加剂是为了增加砼的和易性，掺加水泥用量 1%的缓凝减水剂。砼采用拌和站拌合，搅拌时间不少于 3 分钟，砼塌落度控制在 18-22cm 为宜，每小时的灌注高度不小于 10 米，以防止顶层砼失去流动性，提升导管困难，增加事故的可能性。3.1.7.3 水下砼灌注灌注前先将阀门置于关闭状态，固定好卡块，在阀门上面铺一张同样面积大小的塑料布后，在 30 分
