港珠澳大桥主体工程施工桥梁主桥建筑施工组织设计及对策.docx

1、港珠澳大桥主体工程施工桥梁主桥建筑施工组织设计及对策港珠澳大桥主体工程桥梁主桥施工方案一、工程构造概况1、青州航道桥：采用半漂浮体系双塔整幅钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为110+236+458+236+110=1150m。青州航道桥主要构造及数量编号部位名称构造形式工程数量约计备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩156根2现浇承台主墩：哑铃形承台，外轮廓尺寸36.5*83.75*6m2个6个约49626立方砼辅助墩、过渡墩：承台外轮廓尺寸24*39.5*3m4个3索塔采用H桥塔，上横梁采用钢构造“中国结造型，塔身163m，塔柱采用渐变倒圆角矩形断面2个约20719立方砼4预制墩身辅助墩、过渡

2、墩墩宽12m，厚5.5m，单节最大吊重约2100t4个5斜拉索采用1940Mpa，平行钢丝索，最长索长约250m，最大索重约29t14+146加劲梁主梁采用“整幅式钢箱梁方案，标准梁段长度为15m，截面尺寸35.34*17.2*4.5m约65块约20460吨2、江海直达船航道桥：采用独柱型三塔整幅钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为129+258+258+129=994m。江海直达船航道桥主要构造及数量编号部位名称构造形式工程数量约计备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩60+26=86根2现浇承台主墩承台厚9m，平面尺寸横桥向35m，顺桥向26m2个6个约28090立方砼辅助墩、过渡墩：承台厚6m

3、，平面尺寸横桥向33m，顺桥向19m4个3索塔采用钢-混组合构造塔身，塔身高约103m，索塔钢构造局部吊装重量：主体局部采用大节段整体吊装，吊重约1750t未考虑吊具重量3个索塔钢构造局部总重量约6500吨4预制墩身辅助墩、过渡墩过渡墩墩高18.8m，墩底厚4.5m，宽12m，采用预制空心墩身，分两节吊装，吊重分别为500t和2300t4个5斜拉索中央单索面，平行钢丝斜拉索，钢丝抗拉强度1940Mpa，最长索长约135m，最大索重约20t10+10+106加劲梁主跨和次边跨有索区段采用整箱形式，边跨无索区段采用分体箱形式，有索区段采用浮吊索塔处和桥面吊机架设，最大吊重约350t，边跨区段那么利

4、用大型浮吊，采用大节段整体吊装，吊重约3400t均未考虑吊具重量约65块约24000吨3、九洲航道桥：采用双塔整幅正交异性桥面板钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为85+127.5+268+127.5+85=693m。九州航道桥主要构造及数量编号部位名称构造形式工程数量约计备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩88根2现浇承台主墩承台36.5*23.5m横桥向*顺桥向*5m， 2个6个约20525立方砼辅助墩承台36.5*17横桥向*顺桥向*4.5m，过渡墩承台18*11横桥向*顺桥向*4m4个3索塔采用钢-混组合构造塔身，主塔高115.2m，塔柱和曲臂自塔底至塔顶依次为：14m混凝土塔柱、5m钢-

5、混结合段和96.2m钢塔柱2个索塔钢构造局部总重量约5610吨4预制墩身辅助墩、过渡墩过渡墩墩高18.8m，墩底厚4.5m，宽12m，采用预制空心墩身，分两节吊装，吊重分别为500t和2300t4个5斜拉索采用直径7mm高强度镀锌平行钢丝拉索，钢丝标准强度不低于1770Mpa7+76加劲梁主梁采用开口钢箱结合混凝土桥面板的整幅断面形式，截面高度4.485m，标准节段长12.5m，钢梁顶宽12.5m，底宽11.5m约37块约14614吨二、工程特点港珠澳大桥是中国交通建立史上技术最复杂、环保要求最高、建立要求及标准最高的工程之一。桥位区水文、地质条件复杂、珠江口航道众多、航行密度大、对航行平安要

6、求高；工程方案研究中要满足XX及澳门机场航空限高要求针对本工程的高度限制要求，青州航道桥小于208米；江海直达船小于158米；九州航道桥小于138米。在施工生产中，施工船机设备及设施高度均需考虑航空限高要求。；桥轴线穿越珠江口中华白海豚保护区，对环保要求高；大桥设计寿命为120年，要同时满足地、XX、澳门有关技术标准及法律、法规要求；业主提出的建立目标定位高；工程的特点及定位决定了本工程施工工作也将是高标准、高难度的。主桥预制构件重量大、体积大、质量要求严格、预制和安装难度高。三、施工部署和主要施工手段及设备考虑到三座主桥中，以青州航道桥最为复杂、最为典型，因此本方案以青州航道桥为主。1、施工

7、部署施工拟划分三个工段进展管理、指挥和调度，具体划分如下：主墩施工工段：主要负责QZ3、QZ4墩根底、索塔混凝土构造、索塔钢构造及钢箱梁施工；过渡墩及辅助墩施工工段：负责QZ1、QZ2、QZ5、QZ6墩根底及墩身施工；陆上工段：专门为主墩、辅助墩和过渡墩所需钢构件、混凝土预制构件、钢筋和模板等在陆上预加工、堆存、转运提供支持和效劳，负责水上施工工段物资供给。在满足施工总体进度的前提下，QZ3、QZ4墩根底优先开工，QZ1、QZ2、QZ5、QZ6墩钻孔桩待QZ3、QZ43墩桩基施工完毕后陆续开钻。将QZ3、QZ43墩钻孔平台作为水上施工基地，布置供电系统、物资仓库、现场施工人员办公及生活设施等。

8、索塔墩是本工程施工的重点，从总进度方案上看，索塔施工的各环节始终处于本工程的关键线路上；从施工难度上看，临时构造的规模巨大，水流、风浪等诸因素较复杂。2、施工流程及关键设备2.1施工流程本工程索塔、辅助墩、过渡墩施工均采用搭设水上钻孔平台的方法进展根底施工，根底施工完成后，局部撤除和改造施工平台，分块拼装和下沉钢吊箱围堰，钢吊箱封底抽水干施工承台、主塔、墩身。主塔施工完成后开场进展钢箱梁安装和挂索，调整桥面线型。总施工流程如下：打桩船沉设辅助平台钢管桩 起重船配合搭设施工平台及下沉钢护筒边施工平台边进展抛填维护 完成试桩和钻孔桩施工 施工平台改造 钢吊箱围堰安装 浇筑封底混凝土 抽水 施工承台

9、 主塔墩身底段浇筑 安装爬模系统 逐段爬升模板浇筑索塔下塔柱墩身、安装横梁现浇支架 逐段爬升浇筑索塔中塔柱、横梁施工 逐段安装钢锚箱、逐段爬升浇筑索塔上塔柱、搭设零号块钢箱梁及辅助墩、过渡墩墩顶钢箱梁安装支架 索塔封顶 安装零号块钢箱梁 安装桥面吊机 逐段对称安装钢箱梁和挂索、斜拉索索力调整 主桥合拢。2.2关键设备打桩船：我局现有技术性能优良的打桩船10艘，包括具有全回转功能、外海施工抗风浪能力强的天威号打桩船等45艘可以投入本工程施工。混凝土拌和船：我局现有技术性能优良的各种混凝土拌合船9艘，混凝土拌合能力为60270m3/h,其中高性能、高效率的天砼号270m3/h、拌和7号160m3/

10、h等23艘可以投入本工程施工。钻机：采用KP3500型或购置德国产扭矩大于200kn-m、钻深大于130m的顶置式全液压回转钻机，并配置空压机和泥浆别离器以满足钻孔桩施工需要。投入20台左右。发电机：根据需要配备一定数量的400kW和200kW发电机组。起重船：350t全旋转起重船100t全旋转起重船3500t全旋转起重船，可满足安装起重作业需要。龙门吊：投入4台100t高架龙门吊。桅杆吊：投入4台WD70的桅杆吊。千斤顶：投入200t千斤顶20台左右。塔吊：投入1台H3/36B改良型塔吊作为主塔及挂索施工起重设备；液压爬模：投入4套液压爬模作为主塔施工模板系统；桥面吊机：投入2台3500kN

11、桥面吊机作为钢箱梁安装设备；振动锤：我局现有从荷兰进口的S-280型液压冲击锤可满足钢管组合桩和局部钢管打入桩的施工3、影响施工作业的自然因素和有效作业天数的估计3.1台风据统计，从19492003年共55年间在中部惠东一带沿海地区登陆的热带气旋有101个其中到达台风量级的49个，年平均1.84个，其中13个年份达3个以上，最多的1999年达6个，正面袭击拟建桥位或对桥位会产生严重影响的台风有19个。台风降临时，施工船舶须拖至避风锚地避风。考虑船舶来回拖带时间，每次避风估计耽误时间为10天。假定每年进展3次避风，那么台风影响时间为：30天。3.2雾、雷暴本区域以澳门观测站记录的雾日最多，年平均

12、达19.3天。雾天主要发生在每年的14月，其中以3月为最多，平均7.3天。考虑局部起雾时间发生在夜间，因此雾日影响时间按15天计算。年平均雷暴日以观测站记录最多，年平均为61.6天。雷暴天气主要集中出现在49月，约占全年的8993，11月至翌年1月较少出现雷暴天气。考虑雷暴与台风影响叠加，全年雷暴影响按40天计算。3.3风对于打桩船和起重设备，考虑风速6级风时停顿作业，以站统计为例，年平均6级10分钟最大风速10.8米/秒以上大风日数10.7天，全年影响按11天计算。3.4浪根据九澳站1986年2001年波浪观测资料统计，有效波高大于1m的波出现频率为4.96%。当浪高超过1m时起重及混凝土拌

13、和船应停顿作业。全年浪高1m的总天数为365d4.96%=18.104d影响按18天计算。3.5 潮流潮流对作业时间的影响主要在钻孔平台搭设和钢吊箱施工阶段，当潮流流速2m/s时，施工作业难度很大。根据下表，潮流流速均小于2m/s。可忽略潮流影响。工程区附近测站潮流可能最大流速(m/s) 层次测站表0.2H0.4H0.6H0.8H底垂线平均SW021.581.811.621.521.220.681.41SW071.571.781.851.661.301.141.553.6有效作业天数根据以上分析计算确定有效作业天数估计为：365d-30d-40d-15d-11d-18d251d四、桩基施工1、

14、概述青州航道桥桩基由QZ1QZ6号墩共计156根直径分别为2.5m的钢管复合桩和2.2m的钻孔桩组成。其中QZ3和QZ4号墩各38根，桩径为2.5m钢管复合桩和2.2m钻孔桩，桩底标高分别-121m和-114m，桩长分别为68.3+58.5m和57.3+55.5m；QZ1、QZ2、QZ3、QZ4号墩各20根，桩径为2.5m钢管复合桩和2.2m钻孔桩，桩底标高分别-100m、-100m、-91m、-91m，桩长分别为61.8+38.5m、61.8+38.5m、54.3+37m、59.3+32m。桩根底分两批施工，首先施工QZ3、QZ4号墩，QZ1、QZ2、QZ5、QZ6号墩桩根底待以上两墩桩基施

15、工完毕后再陆续开钻。各墩首先进展钢管桩施打以及沉放钢护筒，搭设钻孔平台，进展浅层沼气排放工作为便于区分，将施工辅助使用的钢管桩称钢管桩，将构造钢管桩称钢护筒，下同。2、钻孔平台设计与施工2.1 QZ3、QZ4号墩钻孔平台设计2.1.1设计思路利用钢管桩及钢护筒共同作为钻孔施工钢平台的支撑。首先沉放钢管桩形成起始平台，然后利用该平台作为钢护筒下沉测量控制以及先期下沉的钢护筒的依托。利用设置在定位船上的导向架沉放钢护筒，将已经沉放的钢护筒与起始平台连接，步步为营，稳扎稳打，沉放所有钢护筒，施工剩余的钢管桩，最终形成钢平台。利用钢管桩及钢护筒共同作为钻孔施工钢平台的支撑，有助于提高平台构造的整体稳定

16、性，对于保证钻孔桩施工质量和平安是十分有利的。由于主桥离岸线较远，且施工条件复杂，为尽量减少恶劣天气对施工的不利影响，在QZ3号平台上布设泥浆制备处理设施、发电机组及储油设施、压缩空气供给设施、现场物资仓库等，将施工人员办公生活设施放置在施工船平台上，将QZ3号墩及施工船平台共同作为主桥水上施工基地。2.1.2设计条件 水文条件见下表：钻孔平台设计水文条件表序号设计参数数值1高潮位3.52m澳门最高潮位2低潮位1.24m澳门最低潮位3垂线平均流速最大垂线平均水流流速约为2.2m/s4允许冲刷深度5.0m抛填维护后的允许冲刷深度5风速澳门年平均风速分别为3.6米/秒6最大波高2.86m平台顶标高

17、=最高潮位+最大波高/2+充裕高度=3.52+2.86/2+1=5.95m6m 其它设计参数其他设计参数表序号分项参数取值1平台顶标高钻孔施工平台为+6.0m；两端的辅助平台为+8m；2钢护筒最长护筒67.5m，一次性施沉，重量约97t，采用S-280型液压冲击锤，导向架定位导向；3起重设备平台上下游共布置2台WD70桅杆吊；4钻机荷载施工平台考虑8台KP3500型钻机同时作业，钻机隔孔布置，考虑冲击系数1.3 ；5平台均载按10KN/m2考虑；6船舶荷载两侧各系泊2艘1000t级驳船，靠船力各取30t，其余船舶靠抛锚定位作业。2.1.3平台构造型式平台根底采用150016mm钢管桩以及250

18、025mm钢护筒作为支撑，钢管桩桩顶标高为+6.0m，钢护筒顶标高为+6.0m。上下游平台的上部构造采用贝雷桁架通过牛腿与钢管桩连接，标高1.0m处用80010mm钢管作为下层平联。所有构件之间的连接均采用焊接方式。QZ4号墩和QZ3号墩形式一样，同时施工。2.2 QZ1、QZ2、QZ5和QZ6墩钻孔平台设计参数QZ1号墩设计参数：QZ1号墩设计参数表序号分项参数取值1起重设备平台上布置1台WD70桅杆吊2钻机荷载考虑4台KP3500型钻机作业，冲击系数1.3 ；3船舶荷载系泊1艘1000t级驳船，靠船力取30t。2.3 钻孔平台施工天威号等打桩船进展钢管桩、钢护筒沉放，100t起重船进展上部

19、构造安装。2.3.1施工工艺流程打桩船抛锚定位沉放钢管桩安装起始平台上、下层平联定位船、起重船抛锚定位沉放钢护筒定位船、起重船移位连接钢护筒与起始平台沉放其余钢护筒同时焊接护筒之间的平联沉放其余钢管桩安装桅杆吊平台面板安装钢平台施工完毕。2.3.2钢管桩制作、运输钢管桩在专业钢构造加工厂制作好后，驳船运输至施工现场。2.3.3钢管桩沉放钢管桩沉放分两个局部进展，首先沉放起始平台的钢管桩，其余局部钢管桩待钢护筒沉放完毕后再行施打。钢管桩沉放前根据桩位图计算每一根桩中心平面坐标，直桩直接确定其桩中心坐标，斜桩通过确定一个断面标高后，再计算该标高处钢管桩的中心坐标，同时确定好沉桩顺序，防止先施打的桩

20、阻碍后续的桩施工。利用打桩船上配置的打桩定位仪测量定位沉桩。沉桩施工要点及考前须知：打桩船利用船载GPS定位测量系统测量进展初步定位，启动调平系统调平船体，然后通过调整锚定系统，将打桩船准确定位在桩位上；为确保沉桩质量，钢管桩沉入施工应选择在天气情况较好期间进展；钢管桩平面位置偏差应不大于15cm，垂直度应控制在1/100以；应尽量使船体与水流方向一致，以提高钢管桩的定位精度；沉放钢管桩时应防止船体挤靠已沉钢管桩，并防止锚缆挂靠钢管桩；已沉放好的桩应按设计要求及时连接，尽量缩短单桩抗流时间。2.4 起始平台搭设钢管桩整根沉放，经平联后形成钢护筒沉放初始平台。初始平台形式见下列图。2.5 钢护筒

21、沉放2.5.1钢护筒构造钢护筒直径为2.5m，采用厚25mm的钢板卷制拼焊而成。最长护筒底标-62.5m，顶标高+6.0m，全长68.5m。单根钢护筒重约97t。为了保证钢护筒的沉放精度，所以采用整根吊装并沉放的方法施工。2.5.2护筒制作及运输 材料钢护筒材质为Q235A。手工焊焊条采用J422焊条，埋弧自动焊焊丝采用H08A，焊剂采用HJ431。钢材和焊接材料均应有质保证书和出厂材质证明； 护筒制作、运输方案钢护筒由有资质的专业钢构造加工厂制作。首先在车间制成10m长的标准节段，用拖车运至加工厂江边码头，进展接长，然后用100t浮吊装船运至施工现场。 划线、号料和切割a、划线和号料应根据工

22、艺要求预留制作和电焊收缩的余量、以及切割、开坡口等加工余量；b、号料前应验明材料规格，钢材型号。合理排料，提高材料利用率；c、气割前应将钢材切割区域外表的铁锈，污物等去除干净，气割后应去除熔渣和飞溅物；d、号料时划出检查线及中心线、弯曲线，并注明接头处的字母及焊缝代号等。 矫正a、在环境温度低于5时不能进展冷矫正和冷弯曲；b、矫正时的加热温度控制在700800，矫正后必须缓慢冷却；c、矫正后的钢材外表，不应有明显的凹面或损伤。划线痕深度不得大于0.5 mm。钢板边缘加工a、钢板边缘加工的切削量不应小于2 mm；b、采用数控切割机进展下料、开坡口，边缘加工允许偏差直线度为l/3000且不大于2m

23、m；c、对接接头安装错边量允许偏差为t/10，且不大于3mm，对接接头间隙允许偏差为1mm；d、焊缝坡口的尺寸应按工艺要求进展，坡口角度允许偏差为5，留根允许偏差为1mm，间隙允许偏差为1mm。卷板工艺a、卷板前应熟悉图纸、工艺、精度、材料性能等技术要求；b、检查钢板的外形尺寸，坡口的形式与尺度，装配及焊接收缩余量和样板的正确性，以及检查划制的板料中心线、检验线的正确性等；c、对中：将四面开好坡口的板料置于卷板机上滚弯时，为了防止歪扭，应将板料对中，使板料的纵向中心线与轴轮线保持严格的平行，并用挡板挡紧；d、板料位置对中后，一般采用屡次进给法滚弯调节上轮在三轮卷板机上使板料发生初步的弯曲，然后

24、来回滚动而弯曲。当板料移至边缘时，检查所划的检验线的位置是否正确，然后逐步压下上滚轮并来回滚动，使板料的曲率半径逐渐减小，到达规定的要求。；e、在卷板时，由于钢板的回弹，卷圆时必须施加一定的过卷量，在到达所需的过卷量后，还应来回多卷几次；f、卷弯进程中，应不断用样板检验弯板两端的半径。单件组装a、单件组装前应对部件的尺寸检查合格；连接接触面和沿焊缝边缘每边3050 mm围的铁锈、毛刺、污垢等应去除干净；b、钢护筒壳板纵向接逢的装配采用在筒身的纵向接逢的两边对应处分别焊上几对角钢，用螺栓调节；c、纵向板边错位的装配：采用在筒身纵向接逢的一边焊上形铁扣紧调控另一边，直径对齐。纵缝调平见下列图。纵缝

25、调平示意图 单向推撑器示意图d、局部椭圆度装配在钢护筒壁径向布置一组或多组单向推撑器，具体位置视钢护筒局部椭圆度而定，采用调节螺栓控制钢护筒的椭圆度。单向推撑器见上图。e、各吊装段均应在旋转胎架上安装，定位焊接前，应按图纸及工艺要求检查焊件的几何尺寸、坡口尺寸、根部间隙、焊接部位的清理情况等，如不符合要求，不得进展定位焊。定位焊不得有裂缝、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷。如遇定位焊开裂，必须查明原因，去除开裂焊缝，并在保证构件尺寸的条件下作补充定位焊。f、定位焊所用焊条的型号应与正式焊接所用的型号一样，焊接高度不超过设计焊接高度的2/3，长度以40mm为宜，间隔不大于400mm，并应由具有

26、焊接合格证的工人操作。装配a、将各拼装好的钢板钢护筒吊至总装胎架上进展总装。总装胎架采用滚轮式，各钢护筒件可在上面转动，每个胎架设四个轮子为一组。小合拢时可用二组胎架进展，当大合拢时要有三组进展。钢护筒节段总装配见下列图。钢护筒节段总装配图b、用“马板在钢护筒进展定位先用“马板12块沿大接逢圆周相互间隔300进展马板定位。“马板的尺度采用厚30 mm，长600 mm，宽250 mm，“马板采用双面角焊缝焊在钢护筒侧。然后进展定位焊，最后进展环缝的焊接工作。每个钢护筒的纵向接逢线应相互错开，间距不小于1100 mm。钢护筒环缝定位见下列图。环缝“马板定位示意图焊接工艺a、钢板在焊接时，不仅要考虑

27、外界的温度，而且还应考虑焊件的厚度。b、在施焊前焊条应按要求进展烘焙。焊丝应除净锈蚀和油污。c、焊工必须持有合格证前方可施焊，合格证中应注明焊工的技术水平及所能担任的焊接工作，如停焊时间超过半年以上应重新考核。d、施焊前焊工应复查组装质量和焊缝坡口区两侧的清理情况，如不符合要求，应清理合格前方可施焊。施焊完后应去除熔渣及金属飞溅物。e、多层焊接应连续施焊，其中每一层焊道焊完后应及时清理焊渣，如发现有影响焊接质量的缺陷，必须去除后再焊。f、严禁在焊缝区以外的母才上打火引弧。g、纵向对接焊缝应在焊件的两端临时配置引弧板和熄弧板，其材质、板厚及坡口型式与焊件一样，当施焊完成后用气割切除并修磨平整，不

28、得用锤击落。h、焊接完毕后，用机械方法或火焰方法进展校正。i、钢护筒上口与端头处接口，以及局部厚板采用V型坡口。j、钢护筒环缝焊接将已卷成型的钢护筒吊放在特制的环缝焊接台架上，见下列图。钢护筒环缝焊接胎架示意图对于V型焊接坡口外部焊缝时，将焊接平台调节到顶部，自动焊机放在焊接平台上，使焊丝对准钢护筒的中心线上，焊机不动钢护筒旋转，即可进展焊接。当焊接V型坡口部电焊时，先炭刨清根出白，然后将胎架旋转90度，并将焊机平台移至下方伸进钢护筒，焊机不动，由钢护筒旋转，然后进展环缝焊接。k、护筒纵缝焊接将护筒的纵缝方向与焊接平台吊臂方向相一致，使钢护筒不转，由自动焊机行走，完成外部纵向焊缝。在焊接部清根

29、后的纵缝时，同样将焊接平台架移至下方，伸进钢护筒，由焊机自动行走，完成部纵向焊缝。钢护筒加工允许偏差a、板厚18mm钢护筒体卷圆后，应用样板进展检查，在任何20圆弧，钢护筒的局部允许偏差为板厚的10%，最大偏差不得超过厚度的12%。b、钢护筒直径允许偏差如下：OD (max.)- OD (min.) 0.3% of DnomOD (max.)- OD (min.) 20 mmOD = 任意位置处的外直径t = thictness 厚度Dnom =nominal diameter 公称直径c、钢护筒体端面的倾斜度最大允许偏差为f=3mm。d、钢护筒纵轴线弯曲失高不大于护筒长的0.1%，并不得大于30cm。2.5.3钢护筒沉放钢护筒拟采用最大起重能力为300 t的起重船或相近性能的起重船作为起重设备，利用安装在定位船上的定位导向架整根沉放。施工工艺流程钢护筒采用导向架定位导向，振动锤振动下沉。单根钢护筒沉放工艺流程如下：导向架安装定位船、起重船抛锚定位护筒吊入导向架测量校核振动下沉。振动锤选择我局荷兰进口的S-280型液压冲击锤可满足钢管组合桩和局部钢管打入桩的施工，根据需要可以进口锤击能量更大的液压冲击锤，以满足大直径钢管打入桩的施工。钢护筒定位导向架定位导向架采用钢桁构造，为大刚度悬臂式定位导向架，安装在起始平台上，导向架总高度