成贵铁路五通岷江特大桥 m连续钢桁梁架设方案.docx

成贵铁路五通岷江特大桥 m连续钢桁梁架设方案.docx

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成贵铁路五通岷江特大桥m连续钢桁梁架设方案

成贵铁路五通岷江特大桥工程

（140+224+140）m连续钢桁梁架设方案

1编制依据

（1）国家、铁路总公司现行设计、施工规范、规程、质量检验标准及验收规范等；

（2）新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段五通岷江特大桥（140+224+140）m连续钢桁梁施工图；

（3）招标文件及投标合同；

（4）《中铁四局集团有限公司施工组织设计和施工方案管理实施细则（暂行）》（中铁四技[2013]428号）；

（5）成贵铁路五通岷江特大桥（140+224+140）m连续钢桁梁工程《实施性施工组织设计》（编号：

CGZQGG1-ZTSJGG-SSXSGZZSJ-1）；

（6）施工现场调查获得的有关资料、数据以及现场实际情况；

（7）本公司的施工技术能力、机械设备能力及相关工程的施工经验。

2工程概况

2.1工程简介

五通岷江特大桥起终点里程为：

D2K25+703.872～D2K31+300.8，桥梁全长5596.928m，在D2K27+347处采用（140+224+140）m连续钢桁梁跨越岷江。

（140+224+140）m连续钢桁梁地理位置图，见图2.1。

图2.1（140+224+140）m连续钢桁梁地理位置图

2.2设计概况

（140+224+140）m连续钢桁梁采用变桁高双主桁结构，下弦杆为变高度布置，桁宽14m，边跨端部及跨中桁高16m，中支点桁高32m，节间长度14m，上、下弦杆均采用焊接整体节点。

边跨跨度140m，共10个节间；中跨跨度224m，共16个节间。

钢桁梁立面、断面图见图2.2。

14m

（a）立面图

（b）1-1断面图（c）2-2断面图

图2.2（140＋224＋140）m连续钢桁梁断面图

2.2.1钢桁梁结构形式及构造

（1）主桁

上、下弦杆均采用箱型截面，上弦杆内高1100mm，内宽1000mm；下弦除E7E8、E8E9、E9E10外，内高1100mm，内宽1000mm，E7E8内高1100mm变到1600mm，E8E9内高1600mm，内宽从1000mm变到1400mm，E9E10内高1600mm，内宽1400mm；上弦杆上、下水平板板厚24～50mm，竖板厚为24～50mm，在四块板上各设一道板式加劲肋；腹杆根据受力大小采用箱型截面和H型截面，箱型截面有外高1100mm，外宽1000mm，及内高1100mm，内宽1000mm两种，上、下水平板的板厚为24～40mm，竖板厚为28～48mm，在四块板上各设一道板式加劲肋，H型截面高1000mm，宽860mm，翼板厚为36mm，腹板厚为24～28mm。

（2）桥面系

桥面采用纵横梁结构体系，每一线铁路下方设两道纵梁，间距2.0m，纵梁腹板高1500×20mm，下翼缘板为600×28mm。

纵梁全桥连续，遇横梁时与横梁栓焊连接。

沿桥纵向每一节点处设1道横梁，横梁采用箱型截面，腹板为1800mm×30mm，顶板、底板为1100×36mm。

（3）平纵联设计

主桁上弦平面、下弦平面均设交叉型纵向联接系，平纵联的杆件与所在平面弦杆相连，杆件采用H型构件，斜杆为2-400×16mm、1-418×12mm，横撑为2-420×20mm、1-410×16mm。

平纵联节点板两端头区域要求制造时打磨匀顺并锤击处理，以减少应力集中，提高疲劳强度。

（4）横联与桥门架

每个竖杆处均设有桁架式横联，横联为交叉杆形式，桁架高约5m，斜杆为2-400×12mm、1-426×12mm，横撑为2-400×16mm、1-418×12mm。

边墩及主墩处设置有桥门架，斜杆为2-400×12mm、1-426×12mm，横撑为2-400×16mm、1-418×12mm。

（5）道砟槽板

本桥钢梁桥面纵梁上设道砟槽板，道砟槽板地面铺设保6cm护层（含防水层），其上在铺道砟。

2.2.2支座

支座采用特殊设计的球形支座。

主墩（40#、41#）支座吨位为85000kN，设固定支座、纵向活动支座、横向活动支座、多向活动支座各1个，其中固定支座位于40#墩；边墩（39#、42#）支座吨位为15000kN，设纵向活动支座、多向活动支座各两个。

2.2.3主要材料

（1）钢材

主桁节点板板厚大于35mm的采用Q420qE或Q370qE，其他的采用Q420qD、Q370qD，联接系杆件采用Q345qD钢材。

Q420qE、Q420qD、Q370qE、Q370qD与Q345qD技术性能均应符合《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB/T10002.2-2005）中附录A的规定。

主桁上、下弦内侧节点板、主桁下弦杆内侧竖板钢材应满足Z35性能要求，具体技术条件应符合《桥梁用结构钢》（GB/T714-2008）与《建筑结构用钢板》（GB/T19879-2005）的相关要求。

附属结构采用Q235B.Z钢材，应符合《碳素结构钢》（GB/T700-2006）的标准。

（2）高强度螺栓

钢桁梁杆件连接采用摩擦型高强螺栓连接副，规格有M24、M30两类。

M24高强度螺栓采用20MnTiB，M30高强螺栓采用35VB，性能等级均为10.9S，螺母及垫圈采用45号钢，其规格尺寸及机械性能均应满足《高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈和技术条件》（GB/T1228～1231-2006）要求。

主桁弦杆和斜杆的连接采用M30的高强度螺栓（Ф33mm孔），上、下平纵联、桥面系横梁和纵梁的连接采用M24高强度螺栓（Ф26mm孔）。

2.3计划工期

主桥钢梁架设工期从2015年8月1日至2016年12月31日。

2.4主要技术标准

（1）线路等级：

客运专线；

（2）正线数目：

双线；

（3）设计速度：

250km/h；

（4）正线间距：

4.6m；

（5）桥上线路：

纵向平坡，直线桥；

（6）主墩基础施工水位按照10年一遇水位：

346.70m；

（7）航道标准：

梯级改造后内河Ⅲ-（3）级航道，代表船型采用1000吨级单船；

（8）最高通航水位：

358.05m；

（9）通航净空：

在设计最高通航水位以上不低于18m，其主孔通航净宽为140m；

（10）设计荷载和洪水频率：

设计荷载为双线ZK活载；洪水频率：

1/100。

2.5自然条件

2.5.1水文状况

五通岷江特大桥桥位所处属于岷江流域，是长江的一级支流，发源于四川省与甘肃省交界处的岷山麓，经乐山与青衣江及大渡河合并，汛期一般在每年的6月-9月，汛期降水占全年降水的72%-84%，水位最高峰值出现在7月上旬至8月中下旬。

岷江河道与线路中心线夹角0～4度，基本正交。

五通岷江特大桥39#墩~51#墩位于岷江江水及江岸滩上，岷江在桥位处宽约800m，最大断面流量Q1%=46014m3/s，H1%=354.51m，V1%=2.13m/s；Q0.3%=54014㎡/s，H0.3%=355.43m，V1%=2.62m/s，河床底336.6m，岷江水域历年水位统计见表2.5.1341.4m，即主河道水深约4.5m。

一般冲刷线高程334.2m，局部冲刷线高程329.5m，平均冲刷高度约4.5m

表2.5.1岷江水域连续5年最高水位统计表

观测日期

水位m

流量m3/s

备注

2009年8月1日

347.059

15800

当年最高

2010年8月20日

347.519

17700

当年最高

2011年7月5日

345.70

11000

当年最高

2012年7月22日

347.80

19500

当年最高、10年内最高

2013年7月9日

346.48

14400

当年最高

图2.5.1-1岷江水域连续5年水位线曲线统计（单位：

m）

图2.5.1-2历年最高、最低水位断面图（单位：

m）

2.5.2气候条件

桥位区位于四川盆地西南部，为浅丘和低山交接地带，属亚热带湿润气候区，丘陵、平原区多年平均气温16.2～17.5℃，极端最高气温39.7℃，极端最低气温-2.9℃，最热月平均25.9℃，最冷月平均7.1℃，最大月平均日较差9.1℃；年平均相对湿度81%，月最小相对湿度19%；多年年平均降雨量1264.1mm，年最大降雨量1948.4mm，年最小降雨量913.3mm，日最大降雨量326.8mm，一次最大及延续时间365.2mm（15天）；年平均蒸发量1076.1mm，年最大蒸发量1241.2mm；雨量集中于5～9月，占全年降雨量的78.5%，其中以7～8月最大，分别达324.1、307.8mm。

多年平均风速小于2.0m/s，无霜期270～320天，年平均日照时间43天，年平均雾天日数45天，最大积雪深5cm，年平均雷暴日数33天。

2.5.3地形地貌

岷江特大桥桥位河段河槽整体呈“U”型，两岸为基岩，枯水期河槽较窄，高洪水期河床变宽。

桥区河段属癞儿滩河段，河床质和河床地质构造均为砂卵石，砂卵石江心洲纵横江中，岸线不规则，砂卵石河床地质结构松散，经不起水流冲击，崩塌严重，导致河形越演越弯。

主桥39#墩位于岷江西岸冲击平原上，现已被当地村民开垦为农田，距离江水岸线约70m。

40#~51#墩（岷江东岸）位于岷江主河道及冲刷岸线上，岷江河床起伏较大，施工高差约12m（见图2.5.3），施工难度大。

图2.5.3岷江东岸地形地貌图

2.5.4地质状况

桥位所在地地质主要为上层粉土及粉砂土（σ0=0.12MPa），厚度约0.3~0.5m，其下为卵石层（σ0=0.33MPa），厚度为2~12m，再下为砂夹泥岩，岩层部分已风化，弱风化岩σ0=0.4MPa~0.48MPa，临时墩基础施工难度大。

桥位处河床表面照片见图2.5.4。

图2.5.4桥位处河床表面

2.6施工现场条件

本工程地处乐山市五通桥区境内，西岸附近可通过进港大道与乐宜高速相连，桥位下游1.6公里为乐宜高速五通岷江公路大桥，对外交通较为便捷。

东岸均为村庄便道，道路狭窄且路口较多，紧邻路口四周均为当地民房，满足不了钢梁运输的条件，需要改建现有便道。

钢梁杆件以汽车运输为主，钢梁拼装场至桥位之间运输通过施工便道和栈桥运输。

2.7主要工程数量

本桥主要工程数量见表2.7。

表2.7主要工程数量表

序号

类别

项目名称

单位

数量

备注

1

钢桁梁

制作与安装

Q420qD/E、Q370qD/E

吨

11088

主桁及桥面系

Q345qD

吨

1512

联结系

2

高强螺栓

M30（35VB）

套

176400

M24（20MnTiB）

套

151200

3

防腐涂装

内表面

平方

18270

外表面

平方

72450

4

球形支座

1500t、8500t

个

8

各4个

5

检查车

吨

200

6

桥面系

米

504

2.8建设相关单位

建设单位：

成贵铁路有限责任公司

设计单位：

中国中铁二院工程集团有限公司

监理单位：

北京瑞特工程建设监理有限公司

施工单位：

中铁四局集团钢结构有限公司

3工程重难点分析

（1）钢梁主跨采用全悬臂拼装架设，最大悬臂长度达112m，拼装作业面距水面最大高差近60m，钢梁水上、高空、大悬臂拼装安全风险高，施工难度大。

（2）钢梁在跨中进行合龙，合龙杆件多，精度要求高，且受通航条件限制，主跨无法设置临时墩，钢梁合龙是本工程的重、难点。

（3）本桥采用变桁高三跨连续钢桁梁，下弦杆为变高度布置，横梁采用桁架式结构，桥梁结构形式在国内首次采用，变桁高处钢梁杆件细长、构造复杂，整体稳定性及抗扭转能力差，施工安全风险高，钢梁架设难度大。

（4）桥址处河道流速急、比降陡、流态紊乱，洪枯水水位变幅大，河床表面均为砂卵石覆盖，卵石层厚度达2～12m，卵石粒径较大，砂卵石河床基础结构松散，汊道较多，河道内的临时墩设计、施工、防护难度大。

4施工进度计划

4.1主要工序作业时间分析

钢桁梁采用2台架梁吊机对称悬臂拼装，每个节间用时12天，具体工效分析见表4.1。

表4.1每个节间悬臂架设工效分析表

序号

工程项目

工程量

单位

天数

备注

1

架梁吊机移位

/

/

1

高栓施拧、杆件倒运在杆件拼装期间完成；

2

下弦杆安装

2

件

2

3

横、纵梁安装

5

块

2

4

下平联安装

1

组

1.5

5

腹杆安装

4

根

1.5

6

横联（桥门架）安装

1

组

1

7

上弦杆安装

2

根

1

8

上平联安装

1

组

1

9

钢梁线型检测调整

/

/

1

合计

12

4.2关键工序节点安排

（140+224+140）m连续钢桁梁总长504m，共计36个节间，考虑架设工艺和施工条件影响，全桥钢梁架设工期约12个月。

根据工期要求和设计图纸进度（按2014年8月30日图纸到位），钢桁梁悬臂架设关键工程节点计划见表4.2。

表4.2关键工程进度节点计划表

序号

工程项目

工期（d）

开始时间

结束时间

备注

1

施工准备

186

2014年9月1日

2015年3月5日

2014/8/30图纸到位

2

临时用地征拆

-

-

2014年12月31日

3

钢梁拼装场地建设

127

2015年3月6日

2015年7月10日

4

39#和42#墩旁塔吊基础施工及安装

90

2015年1月1日

2015年7月15日

5

边跨拼装支架施工

90

2015年3月6日

2015年7月31日

6

边跨首节钢梁安装

12

2015年8月1日

2015年8月12日

9

架梁吊机安装

40

2015年9月6日

2015年10月15日

10

边跨其余节间安装

133

2015年8月13日

2016年1月7日

进度指标

12天/节间

11

主跨钢梁安装

180

2016年1月8日

2016年7月5日

12

跨中钢梁合龙

30

2016年7月6日

2016年8月4日

13

起落梁及支座安装

60

2016年8月5日

2016年10月3日

14

桥面及附属工程

60

2016年10月4日

2016年12月2日

15

辅助工程拆除等

29

2016年12月3日

2016年12月31日

备注：

1、施工准备时间按2014年8月30日施工图纸到位；

2、钢梁拼装场地征地2014年12月31日前完成；

3、39#至42#墩墩身在2015年7月14日前完工。

5施工工艺技术

5.1钢梁架设总体方案

边跨钢梁采用临时墩辅助半悬臂拼装架设，主跨采用全悬臂拼装架设，在主跨跨中进行合龙。

在两侧边跨各搭设6组临时墩，并在39#和42#墩旁安装2座1100t.m塔吊作为提升站，利用提升站架设边跨前3个节间钢梁后，在钢梁上弦安装70t架梁吊机。

利用架梁吊机，从边跨向主跨逐节间悬臂架设钢梁，直至主跨跨中合龙。

钢梁架设前，在边墩、主墩墩顶上均按照设计位置放置正式支座，利用纵向活动支座释放钢梁温度变形。

通过降边墩钢梁，调整合龙口的竖向偏差及转角，利用墩顶纵、横移纠偏装置调整合龙口的纵、横向偏差，实现钢梁跨中合龙。

钢梁合龙口后，全桥起落梁，调整钢梁线形，将支座与钢梁连接，并进行灌浆。

钢梁架设方案布置见附图1。

5.2钢梁架设总体布置

5.2.1施工便道及栈桥

临时引入便道采用《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）中四级道路的标准，道路采用泥结碎石路面，单车道+错车平台，路面宽度为6m；路面厚8cm。

道路路面高出自然地面0.2～0.3m，道路两侧设置排水沟，沟深和底宽不小于0.4m。

施工便道断面见图5.2.1-1。

图5.2.1-1施工便道断面示意图

成都侧施工便道沿线路右侧铁路红线范围内设置，连接至进港大道，接入外界路网。

贵阳侧41#～49#墩之间通过钢栈桥与外界路网相连。

根据局施工任务划分，栈桥设计及施工由线下分部完成。

钢栈桥设计应满足以下要求：

一是设计荷载应考虑钢梁最重杆件运输平板车（共计约100t）、200t汽车吊及100t履带吊通行要求；二是栈桥柱顶标高应考虑汛水期水位的影响。

钢栈桥宽6.0m，局部加宽至9m，全长约340m，栈桥结构示意图见图5.2.1-2。

图5.2.1-2栈桥结构示意图（单位：

mm）

5.2.2钢梁预拼场

根据施工安排及现场条件，在桥位岷江东、西两岸各设置一个钢梁拼装场，每个拼装场占地面积约4500m2，可供3个节间杆件的存放及预拼装需要，拼装场地内部布置见图5.2.2（详图见附图3）。

图5.2.2拼装场地布置图

成都侧钢梁拼装场（岷江西岸）拟沿线路平行布置，位于35#～39#墩之间，长150m，宽30m，场地内布置1台26m跨60吨龙门吊用于杆件装、卸及预拼装。

预拼装完成后利用平板车通过施工便道运至39#墩旁塔吊提梁位置处。

贵阳侧钢梁场（岷江东岸）拟设置在51#墩采石场附近的菜地，长度150m，宽30m，场地内布置1台26m跨60吨龙门吊用于杆件装卸和预拼装。

预拼装完成后利用平板车通过栈桥运至42#墩旁塔吊提梁位置处。

5.2.3临时墩

（1）临时墩设计

边跨（39#～40#墩和41#～42#墩）钢梁采用临时墩辅助半悬臂架设，临时墩布置见图5.2.3-1。

临时墩上部结构采用钢管支架，由钢管立柱、连接系、分配梁及操作平台组成，材质均为Q345B。

临时墩基础采用钻孔灌注桩，均为嵌岩桩，混凝土级别为C30。

临时墩及基础设计图详见附件1。

（a）边跨临时墩立面布置图

（b）临时墩基础平面布置图（成都侧）

（c）临时墩基础平面布置图（贵阳侧）

图5.2.3-1临时墩布置图（单位：

mm）

1#（12#）、2#（11#）、4#（9#）临时墩采用单桩单承台单柱结构，桩径为1.5m，最大桩长为18m，最大嵌岩深度为6m，承台平面尺寸为2.5×2.5m，厚度为3m。

立柱均采用Φ1000×25mm钢管，最大柱高为38m。

立柱采用纵横向平面管桁架连接，构成框架结构体系，管桁架弦杆采用Φ500×12mm钢管，腹杆采用Φ351×10mm钢管。

柱脚采用埋入式，埋入承台深度为2m，见图5.2.3-2。

（a）承台（b）柱脚灌砼

图5.2.3-2柱脚结构（单位：

mm）

3#（10#）、5#（8#）采用双桩单承台单柱结构，桩径为1.5m，最大桩长为17m，最大嵌岩深度为6m，承台平面尺寸为7.5×2.5m，厚度为2.5m。

钢立柱均采用Φ1000×30mm钢管，最大柱高为38m，立柱采用纵横向平面管桁架连接，构成框架结构体系，管桁架弦杆采用Φ500×12mm钢管，腹杆采用Φ351×10mm钢管。

柱脚采用外包式，外包高度为2.5m，见图5.2.3-3。

（a）承台（b）柱脚灌砼

图5.2.3-3柱脚结构（单位：

mm）

6#（7#）采用四桩单承台四管格构柱，桩径为1m，最大桩长为14m，最大嵌岩深度为3m，承台平面尺寸为5×5m，厚度为1.8m。

立柱均采用Φ900×14mm钢管，格构柱腹杆采用Φ351×10mm钢管。

柱脚采用锚栓式，锚栓埋入承台深度为720mm，见图5.2.3-4。

图5.2.3-4柱脚结构（单位：

mm）

（2）临时墩施工

临时墩施工顺序：

钻孔桩基础和承台施工（含预埋件施工）→安装钢立柱及连接系→安装柱顶操作平台及走道。

临时墩桩基础及承台在岷江枯水期完成，桩基础采用旋挖钻施工。

钢管支架在钢梁拼装场内进行加工制作，使用汽车吊或塔吊进行安装。

5.2.4墩顶布置

根据主跨跨中合龙工况分析，39#、40#、41#和42#各墩顶分别布置纵横向纠偏装置及竖向起顶装置，对钢梁进行纵横向及竖向调整。

（1）边墩墩顶布置

根据钢梁悬臂架设计算报告（附件计算报告1），边墩单片桁下最大支反力为683t，竖向千斤顶选用2台500t，2×500×0.8=800t＞683t，满足要求；横移方向选用1台100t水平千斤顶，其中滑道采用MGB板与不锈钢滑道，摩擦系数取0.1，100×0.8=80t＞683×0.1=68.3t，满足要求。

边墩墩顶布置见图5.2.4-1。

（a）平面图

（b）断面图（c）立面图

图5.2.4-1边墩墩顶布置图（单位：

mm）

（2）主墩墩顶布置

根据钢梁悬臂架设施工计算报告，主墩单片桁下最大支反力为3236.5t，竖向千斤顶选用8台600t，8×600×0.8=3840t＞3236.5t，满足要求；纵、横移方向各选用2台300t水平千斤顶，其中滑道采用MGB板与不锈钢滑道，摩擦系数取0.1，2×300×0.8=480t＞3236.5×0.1=323.65t，满足要求。

主墩墩顶顶布置见图5.2.4-2。

（a）平面图

（b）立面图

（c）断面图

图5.2.4-2主墩墩顶布置图（单位：

mm）

（3）纵横向纠偏装置

纵横向纠偏装置主要由水平千斤顶、垫梁I、垫梁II、滑道组成（见图5.2.4-3），垫梁I与垫梁II之间采用不锈钢板与MGB滑板组成摩擦副，静摩擦系数取0.1。

竖向起顶装置主要由液压泵站、竖向千斤顶和抄垫板组成。

（a）平面图

（b）A-A剖面图（横向位移调整）

（c）B-B剖面图（纵向位移调整）

图5.2.4-3纠偏装置结构图

墩顶布置使用的千斤顶汇总见表5.2.4-1。

表5.2.4-1千斤顶汇总表

墩号

单片桁最大支

反力（t）

竖向千斤顶选型

纵、横方向千斤顶选型

备注

型号（t）

数量（个）

型号（t）

数量（个）

39#

683

500

2

100

2

数量为单片桁数量

40#

3236.5

600

8

300

24

41#

3236.5

600

8

300

24

42#

683

500

2

100

2

5.3主要施工机械设备

5.3.1架梁吊机

架梁吊机是在钢梁上弦行走的起重机，要求具有提升、变幅、回转、整机前移及锚固的功能。

吊机一次前移站位，至少能完成一个节间钢梁的架设。

架梁吊机应满足以下两个最不利工况要求：

（1）架设上、下弦杆，最重杆件，约62.2吨（不含拼接板重量），最大吊距18.5m；

（2）架设最长竖腹杆时，最大吊重30吨，最大吊高20m，最大吊距18.5m。

根据上述要求，钢梁架设采用2台WD70型架梁吊机（见图5.3.1-1），该吊机为全液压驱动，全回转轨道式行走，整体重量约202t。

WD70型架梁吊机主要技术参数，见表5.3.1。

WD70型架梁吊机吊装曲线见图5.3.1-2。

最大起重力矩为1960t.m，最大起重量为70t×28m（在28m作业半径内，可以吊装70吨），最大起重量和对应吊距均能满足吊装要求。

吊臂长36.5m，满足架设最长竖腹杆工况要求。

（a）立面图

（b）平面图

图5.3.1-1WD70架梁吊机结构图

表5.3.1WD70型架梁吊机主要技术参数

整机性能

起升机构

备注

工作级别

A4

最大起重量

70t/15t

主钩/副钩

电源

280kW/380V

幅度

8～36m

桥面以上高度

最大起重力矩

1960t.m

起升速度

0～6m/min

主钩满载

起升高度

36m

容绳量

560m

吊臂长度

36.5m

回转结构

轨道间距

12.5m

回转速度

0～0.5r/min

最大单件重量

20t

支