港珠澳大橋工程墩臺吊裝施工及措施

2015-05-0610:51

系統分類：技術資料

專業分類：路橋隧道

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”即可關注~港珠澳大橋青州航道橋輔助墩、過渡墩輔助墩、過渡墩墩身為薄壁空心墩，輔助墩、過渡墩墩身高度分別為37.6m、35.4m，其中0.5m進入承臺。每個橋墩分為上、中、下三個節段。下節段墩身高度為5.5m，其中0.5m伸入承臺；輔助墩、過渡墩中墩身高度分別為21.6m、19.4m；上節段墩身高度為10.5m。墩身截面外側尺寸為15m×5.5m(橫橋向×順橋向),倒角為1.5m×0.3m(橫橋向×順橋向)，內側倒角為0.5m×0.2m(橫橋向×順橋向)。墩身壁厚1.2m。上節段墩身橫向變寬，變寬段高10m，頂部橫向寬度21.4m。墩頂設有檢修槽口，深1.5m。墩頂支座橫向中心距18m。對于過渡墩上節段墩身，橫向變寬段在縱向同樣打開，縱向寬度由5.5m增加至7.3m。港珠澳大橋深水區非通航孔橋橋梁工程CB03合同段深水區非通航孔橋承臺為六邊形，等寬段尺寸14.8m×11.1m×4.5m（橫橋向×中心順橋向×承臺高度），在樁基對應位置，承臺設有預留后澆孔，后澆孔直徑3.6m，側壁設有環向剪力齒，齒高0.1m；變寬段尺寸為16m×12m×5m（橫橋向×中心順橋向×承臺高度），在樁基對應位置，承臺設有預留后澆孔，后澆孔直徑3.8m，側壁設有環向剪力齒，齒高0.1m。除16#墩外，其它橋墩為薄壁空心墩，分為兩類，Ⅰ類過渡墩為分段式墩身，分為上、中、下節段；Ⅱ類過渡墩為整體式墩身。Ⅰ類過渡墩下節段墩身與承臺一起預制，下節段墩身高度為14m、14.6m兩種，上節段墩身高度為8.5m。Ⅱ類過渡墩墩身整體與承臺一起預制，設有施工縫，位于變截面段底部下方0.5m。見圖5.4-1、5.4-2。16#墩與島橋結合部非通航孔橋相接，為整體式墩身，設有施工縫，位于變截面段底部下方0.5m處。墩身整體與承臺一起預制。墩身截面尺寸為10m×3.5m(橫橋向×順橋向)，倒角為1.5m×0.3m(橫橋向×順橋向)，墩高15.735m（含蓋梁）。墩頂蓋梁高6.0m，底部截面與墩身相同，頂部截面尺寸24.5m×5m（橫橋向×順橋向)。為適用深水區和島橋結合部非通航孔橋不同的梁高，蓋梁頂在島橋結合部非通航孔橋側設有錯臺，截面尺寸為高1.5m，寬2.5m。最重整體式墩身為16#，重量約3380t；最重承臺及下節墩身52#、53#，重量約3174t；最重中節段墩身為53#，重量約1497t；最重上節段墩身為51#，重量約932t。墩臺吊裝施工及措施：(1)施工方案依據各預制墩臺的重量，墩臺的運輸、安裝分為三種情況施工：①“宇航起重3000”浮吊吊裝裝船、大型運輸駁船運輸、“宇航起重3000”浮吊安裝非通航孔橋整體式墩臺（16#除外）、分節段預制承臺與下節段墩身、青州航道橋墩身，采用“宇航起重3000”浮吊吊裝裝船、大型運輸駁船運輸、“宇航起重3000”浮吊（16#除外）安裝方案。預制墩臺縱橫移至出海碼頭前端，利用“宇航起重3000”浮吊吊裝裝船下海，8000t大型運輸駁船運輸至待安裝墩位，拋錨定位后用“宇航起重3000”浮吊安裝至已完成的鋼管復合樁上，調節其平面位置及高程，吊掛在邊角四根鋼管復合樁上。②“小天鵝”號運架船吊裝、運輸、安裝非通航孔橋分節段墩身中節段及上節段，采用“小天鵝”號運架船吊裝、運輸、安裝方案。預制墩臺縱橫移至出海碼頭前端，利用“小天鵝”號運架船吊裝、運輸至待安裝墩位，拋錨定位后安裝預制墩臺。③非通航孔橋16#整體預制墩臺吊裝、運輸、安裝非通航孔橋16#墩為本合同段內最重節段，重約3600t（含圍堰、支撐等），采用“振浮7#”浮吊吊裝下海，8000t大型運輸駁船運輸至待安裝墩位，拋錨定位后用“振浮7#”浮吊安裝已完成的鋼管復合樁上，調節其平面位置及高程，吊掛在邊角四根鋼管復合樁上。(2)承臺及下節段墩身（或整體墩臺）安裝①安裝施工流程承臺及下節墩身安裝施工流程詳見“圖5.4-35

承臺及下節段墩身安裝施工流程框圖”。②安裝施工步驟承臺及下節墩身安裝施工步驟詳見“圖5.4-36

預制墩臺運輸及安裝施工步驟圖(一)”、“圖5.4-37

預制墩臺運輸及安裝施工步驟圖(二)”。③墩臺安裝前的施工準備A、選擇合適時點墩臺的安裝施工對水文氣象環境依賴度較高，為海上作業，受水流、波流和風等因素影響較大，因此首先選定合適的作業時點。根據氣象情況的了解，由于風、雨、霧等惡劣天氣影響吊裝和測量工作，必須隨時掌握天氣情況，吊裝工作應選擇作業點風速5級以下，無雨霧天氣，并且溫差變化較小的時段內進行。B、基坑開挖、鋼管復合樁施工完畢墩臺安裝前基坑開挖、鋼管復合樁必須施工完成方可進行。④墩臺安裝方法A、墩臺預制時要準確安裝吊具。B、樁基施工完畢后還應對樁頂口進行處理，采用打磨機磨平鋼管頂面，保證鋼管頂面水平，同時鋼管頂面與導向裝置之間設置一圈鉛板，以確保鋼管頂面受力均勻。此外，在每根鋼管頂部需設置工具式導向裝置，以承臺預留孔順利穿入鋼管，防止承臺底部混凝土槽口損傷。C、墩臺在運輸過程中采取抗滑移、抗傾覆等措施。D、“宇航起重3000”浮吊下放墩臺時，緩緩落鉤，利用鋼管導向裝置穿入鋼管，直至吊具擱置四根鋼管復合樁頂部，逐漸頂升吊具的豎向千斤頂，通過實時反饋的豎向千斤頂監控系統，待四個千斤頂受力均勻后松鉤，完成墩臺由吊裝船受力向鋼管復合樁受力轉換。⑤導向裝置在鋼管樁樁頂設導向裝置，作為承臺下放時的導向和施工平臺，承臺墩身精調時在導向裝置上放置三向千斤頂作為精調裝置，詳見“圖5.4-38

墩臺安裝導向裝置結構示意圖”。⑥精確定位A、墩臺精確調位施工流程墩臺精確調位流程詳見“圖5.4-39

墩臺精確調位流程框圖”。

B、精確調位方法墩臺精確調位通過各調整油缸組來完成，調整油缸分組詳見“圖5.4-40墩臺調整油缸分組框圖”，其中豎向調整、X向調整、Y向調整和墩臺頂緊油缸組用于精確調位。各油缸組的每個油缸均可獨立控制伸縮的位移和載荷，實現精確調整。a.墩臺垂直度調整墩臺垂直度主要控制墩身垂直度，通過X向和Y向油缸組來精確調整。墩臺垂直度變化時，4個支點的豎向千斤頂荷載將發生變化，因此在調整過程中應同步觀測各豎向千斤頂的負荷，并同步進行相應調整，確保4個支點的豎向千斤頂受力均衡。b.墩頂標高調整墩頂標高調整通過豎向調整油缸組來完成，由于調整墩頂標高是在墩身垂直度調整后進行，因此標高調整時，豎向調整油缸組的4個油缸同步調整。c.墩頂平面位置調整當墩臺垂直度及墩頂標高調整到位后，利用X向、Y向油缸組來進行墩頂平面位置的精確調整。根據實測墩頂平面位置偏差，通過X向、Y向油缸組實現墩頂平面位置的精確調整。C、墩臺調位精度控制a.質量檢驗評定標準根據《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T

F50-2011)，墩、臺身安裝的質量標準詳見“表5.4-22

墩臺安裝實測項目表”。b.調位設備精度控制墩臺的精確調位主要采用液壓千斤頂來控制，參與精確調位的千斤頂包括：吊具上的水平千斤頂(X、Y兩個方向)和懸掛系統的三向千斤頂。精確調位的主要原理是：通過GPS定位信號，由主控系統進行定位分析計算，輸出控制指令，控制各向調位油缸的伸縮，從而實現精確定位。該系統調整范圍及控制精度詳見“表5.4-23

調位系統調整范圍及控制精度表”。其中壓力傳感器為德國進口，測量精度為5‰；行程傳感器主要元件為德國進口，實時測量油缸的行程，測量誤差0.1mm。根據調位系統的調整范圍及控制精度可知，調位設備能保證安裝精度要求。(3)預制墩臺安裝的精度和測量控制預制墩臺安裝施工測量主要工序包括：吊裝定位、墩身安裝精調位及驗收測量。測量與監控的關鍵工序：平面和高程基準測量，墩身頂口坐標、高程測量及墩身垂直度測量。①吊裝過程測量吊裝控制測量采用GPS定位系統。根據預制時在墩頂標定的測量控制點，在預制承臺、墩身下放過程中，實時測量定位點的位置和高程，經過計算機程序計算出承臺、墩身下放過程中的平面位置、傾斜度、平面扭角等下放定位參數，控制承臺、墩身的下放定位。實測數據與設計坐標成果對比分析，確認最終安裝位置。②精確調位平面位置測量采用GPS-RTK法控制，垂直度采用高差推算法與激光鉛直儀法共同控制，并以垂球法復核。高差推算法通過觀測墩臺身上4個角點高差，精確推算墩臺身傾斜度，采用天寶DiNi03電子水準儀，標稱精度：±0.3mm/km。通過測量數據指導調位系統進行墩臺垂直度、高程、平面位置精確調位。(4)中、上節段墩身的安裝施工根據總體方案，中、上節段預制墩身全部采用“小天鵝”運架船安裝。中、上節段墩身安裝施工詳見“圖5.4-41

中、上節段墩身安裝施工步驟圖”。在承臺及下節預制墩臺（或中節段）上設置節段導向裝置和臨時墊塊（或混凝土支撐柱），利用“小天鵝”號吊裝中節段墩身（或上節段墩身和墩帽），上下構件之間設置可調裝置，延著導向裝置擱置于臨時墊塊（或混凝土支撐柱）上，精確調整對位后，連接預應力粗鋼筋并安裝塑料波紋管墩身接縫密封裝置，在接縫處噴涂環氧樹脂，取走臨時墊塊（或混凝土支撐柱），下落中節段墩身（或上節段墩身和墩帽），再次精確微調定位，完成張拉預應力粗鋼筋及真空壓漿。分段式墩身接縫處涂抹環氧樹脂(或環氧砂漿)，材料應符合ASTM32標準和其它適用的工業標準作完全試驗的高交連(cross-linked)環氧樹脂。①施工準備A、按安裝預制墩臺計劃安排順序，安排專人對存儲場待架節段墩臺逐一進行檢查，并作好安裝前預制墩臺檢查臺帳。檢查工作應提前一定時間進行，并與預制工區對應責任人經常和定期聯系核對。B、選擇合適時間對安裝節段墩臺兩端面進行拼裝前的處理。用電動鋼絲刷刷清接觸面并排除灰塵等影響膠拼質量的因素。C、在存儲場放好預制墩臺安裝各向中線和相關標志標線，以便吊裝時快速對位、定位。D、安裝節段起吊浮吊準備就緒。其吊裝用浮吊屬大噸位水上起重機械，在預制節段墩臺吊裝之前對吊裝船進行全方位檢查、檢驗、檢測工作。E、墩頂標高的復測、臨時墊塊的施工、導向裝置的安裝均需通過檢查合格。F、試驗室應提前做好環氧樹脂膠粘劑的配比試驗工作。G、吊裝節段預制墩臺之前應上報分項工程開工申請報告，獲得監理工程師的批準。H、組織安排好機械、人員、設備等各環節工作。②測量控制由于墩身匹配預制，在分節安裝時，墩身的平面位置控制是測量控制的關鍵環節，為滿足規范對安裝精度的要求，墩身平面位置使用2臺全站儀同時觀測。平面位置控制：首先在已安裝的墩身頂部測放出墩身軸線，通過吊具上的調節裝置在墩身下放時初步調節平面位置，對應墩身導向裝置，緩緩下放，通過墩身導向裝置放置在臨時墊塊上，平面位置即可在控制范圍內。安裝標高控制：墩身標高采用層層控制的方法，即從承臺及下節段墩身安裝時開始，安裝時均將標高的偏差值控制在范圍之內，根據該值再調整墊塊高度，盡量降低累計誤差。③墩身外部施工平臺預制節段墩臺導向設置安裝、墩臺精確定位微調、安裝及取消臨時墊塊、連接預應力鋼筋、涂裝環氧樹脂等均需要一個操作平臺。操作平臺不僅供操作人員使用，還需要承載其它操作必須器材、設備重量。操作平臺采用鋼結構。操作平臺如“圖5.4-42

墩身外部施工平臺布置圖”所示。④預制墩臺導向裝置本項目所處區域屬南亞熱帶海洋性季風氣候區。處于熱帶氣旋路徑上，登陸和影響的熱帶氣旋十分頻繁。為減小波浪對安裝船體沖擊擺動幅度，降級季風對安裝墩臺產生的不利影響，特在底節段墩頂上方設置節段墩臺導向裝置。導向裝置有6套預埋件組成，單塊預埋件像“尖刀”形狀，置與下節段墩臺頂面內部，預埋件與下節段墩身用螺栓連接，上節段墩身內部埋置鋼板，墩臺對接時，使“尖刀”沿著鋼板插入。墩身對接導向裝置如“圖5.4-43

墩身對接導向裝置示意圖”所示。⑤中、上節段墩身安裝施工中節段（上節段）墩身吊裝就位前，在承臺及下節段墩身（中節段）頂部預留位置安裝對接導向裝置及臨時墊塊，利用薄鋼板調整臨時墊塊標高，必須確保四點的標高一致并符合設計要求。臨時墊塊頂部安裝橡膠支座，以緩沖上部墩身下放時的沖擊力。臨時墊塊位置如“圖5.4-44

墩頂臨時墊塊位置示意圖”所示。“小天鵝”號運架船將中節段（上節段）墩身運至待安裝墩位，拋錨定位，通過絞錨將墩身吊至對應的待安裝的墩位上方，緩緩落鉤，當墩身降低至距支撐柱橡膠支座頂面1250px時停止落鉤，通過調整吊具的調節裝置初步調整墩身平面位置后，緩慢下落，直至上下導向裝置套攏，墩身在臨時墊塊橡膠支座上基本就位后，松吊鉤，由臨時墊塊支承受力。同步驟進行下一節墩身安裝。⑥涂裝環氧樹脂檢查涂刷環氧樹脂膠粘劑前，接縫面要用清水洗凈，不得有油污，有油污處應用丙酮進行洗刷，接觸面清洗后，應使之自然風干，方可涂刷氧樹脂膠粘劑。涂刷環氧樹脂膠粘劑，涂刷要求快速均勻，厚度1mm左右(指每一條縫兩個面)。如施工氣溫低于5攝氏度時，混凝土膠拼面應用紅外線加熱板進行加熱到20攝氏度后，才能刷膠粘劑，以增加膠粘劑滲透能力，增大粘結強度。膠粘劑涂刷完畢，應立即采取措施，防止雨水侵入。⑦預應力施工預制墩臺在預