杭州湾大桥建造施工技术简介课件

目 录一、工程概况一、工程概况二、工程的特点和难点二、工程的特点和难点三、特殊地质应对策略三、特殊地质应对策略四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术五、海洋环境下墩身和承台施工技术五、海洋环境下墩身和承台施工技术六、跨度六、跨度50m50m箱梁施工技术箱梁施工技术七、跨度七、跨度70m70m箱梁施工技术箱梁施工技术八、小结八、小结一、工程概况一、工程概况杭州湾跨海大桥是国道主干线同三线跨越杭州湾的便捷通道。大桥北起嘉兴市海盐郑家埭，跨越宽阔的杭州湾海域后止于宁波市慈溪水路湾，全长36。大桥建成后将缩短宁波至上海间的陆路距离120余公里。除南、北航道桥外其余引桥采用3080不等的预应力混凝土连续箱梁结构。杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥，大桥主体工程确保2003年内顺利开工建设，2008年建成，2009年通车。杭州湾跨海大桥按双向六车道高速公路设计，设计时速100，设计使用年限100年，总投资约1亿元。大桥设南、北两个航道，其中北航道桥为主跨的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准35000吨；南航道桥为主跨318的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥，通航标准3000吨。一、工程概况一、工程概况2001年9月成立项目公司，大桥建设投资额为118亿，资本金为38.5亿元。其中，宁波方占90%股份，嘉兴方占10%股份。公司资本金中民营企业投资占到50.25%。本项目商请国家开发银行、中国工商银行、中国银行、浦发银行等四家银行贷款70亿元，已签订贷款协议。大桥本身的经济效益是吸引投资者看好的重要基础。据交通流量调查推测，2009年通过大桥的车流量达5.2万辆，2015年达8万辆，2027年达9.6万辆。经测算，大桥财务内部收益率将达8.0310.1%，投资回收期14.2年，投资回报率15.10%（不含建设期）、12.58%（含建设期）一、工程概况一、工程概况二、工程的特点和难点二、工程的特点和难点()桥最长、工程量最大是本工程的最大亮点 大桥36公里的长度，使之超过了美国切萨皮克海湾桥和巴林道堤桥等世界名桥，而成为目前世界上已建成或在建中的最长的跨海大桥。据初步核定，大桥共需要钢材76.9万吨，水泥129.1万吨，石油沥青1.16万吨，木材1.91万立方米，混凝土240万立方米，各类桩基7000余根，为国内特大型桥梁之最。南滩涂50米16米箱梁采用整孔预制，大型平板车梁上运梁的工艺，开创了国内外重型梁运架的新纪录。水中区引桥70米16米箱梁采用整 孔制、运、架一体化方案，单片梁重达2180吨，为国内第一。水中区引桥打入钢管桩直径1.5-1.6米,桩长约80米,总数超过4000根,其钢管桩工程规模全国建桥史上第一。南岸滩涂地下50米深处有浅层气分布，对大桥基础施工带来一定的影响。由于自然条件比较复杂，一年的有效工作日不足200天。二、工程的特点和难点二、工程的特点和难点(2)建设条件之复杂是本工程的一大难点 杭州湾为世界三大强潮海湾之一。在自然条件方面，受风、流、潮、气的影响比较大。风：受台风、热带风暴影响较大，小气候易产生龙卷风。流：平均流速239ms，实测最大流速5ms以上。潮：潮流紊乱，冲刷严重。(3)桥景结合是本工程的一大闪光点 大桥在设计中首次引入了景观设计的概念。景观设计师们借助西湖苏堤“长桥卧波”的美学理念，兼顾杭州湾水文环境特点，结合行车时司机和乘客的心理因素，确定了大桥总体布置原则。整座大桥平面为S形曲线，总体上看线形优美、生动活泼。从侧面看，在南北航道的通航孔桥处各呈一拱形，具有了起伏跌宕的立面形状。在南航道再往南17公里，就在离南岸大约14公里处，有一个面积达1.2万平方米的海中平台。该平台在施工期间，将作为海上作业人员生活基地，海上救援、测量、通信、海事监控平台。大桥建成后，这一海中平台则是一个海中交通服务的救援平台，同时也是一个绝佳的旅游休闲观光台。二、工程的特点和难点二、工程的特点和难点()科技含量之高是本工程的一大特色 科技含量之高首先体现在施工工艺上。我们坚持尊重科学，依靠专家，广泛开展技术咨询和交流活动。根据专家意见提出了施工决定设计，采取预制化、工厂化、大型化、变海上施工为陆上施工的施工方案，突破了长期来设计决定施工的理念。预制吊装的最大构件为长70米、宽16米、高4.0米、重2180吨的预应力混凝土箱梁，最长的构件为长度84米、直径1.6米的超长钢管桩，这种构件可称得上是举世无双。为了减轻海水中氯离子对大桥钢材和混凝土的腐蚀，保证大桥100年的寿命，设计者专门研制了一整套防治海水腐蚀的有效方案。等等这些可见大桥工程的科技含量之高。杭州湾跨海大桥将是一座数字化大桥。科研单位将利用硬件及接口技术、网络及数据库技术、图像图形技术、人工智能技术、计算数学、有限元技术、力学等多学科，建立一套大桥设计、建设及养管的科学评价体系，整座大桥将设置中央监视系统，平均每1公里就有1对监视器。这样，不仅大桥可进行科学合理的维护管理，而且大桥身体的健康状况也在实时掌握中。目前，本项目已向交通部申报17项大桥工程关键性科研立项项目，在国内桥梁界也是少见的。二、工程的特点和难点二、工程的特点和难点()民营资本比例之高是本工程的一大创举 杭州湾跨海大桥是目前国内第一家以地方民营企业为主体，投资超百亿的国家特大型交通基础设施项目。大桥资本金38.5亿元，其中民营资本占了50%以上，共有17家省内民营企业凭着日益增强的经济实力进行投资入股。可以说，大桥项目的投资体制和建设模式，对拓宽民营资本的投资领域，建立民营资本与国有资本有机结合的投资模式，取得政府和企业“双赢”的经营机制作出了积极、有益的探索。二、工程的特点和难点二、工程的特点和难点特殊地质情况：在勘察时，在南引桥滩涂区发现压力较大的浅层气，其甲烷含量在95以上。可燃性强，有强烈喷发的可能，分布在标高-50m以下的粉细砂层。浅层气的诸多不定因素将对钻空桩的施工安全带来隐患。应对策略：为了保证钻空桩施工的安全，根据浅层气的分布情况，采取了集中排放和零星排放两种预排放的措施。集中排放采用石油系统采集天然气的设备进行可控制放气，在钻空桩施工前6个月进行，单井放气需要2个月；零星排放利用钻探船抛锚定位直接钻探放气。三、特殊地质应对策略三、特殊地质应对策略设置目的：可将海上繁重的作业转移到平台上，从而加快钻空桩施工的进度。设计原则：1）满足平台在风、浪、潮作用下的安全性要求；2）有利于平台的周转；3）结构标准化、模块化，能和栈桥有互换性；4）满足钻空桩施工需要。四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术1、海上钻孔平台搭设、海上钻孔平台搭设四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术钻孔桩平台搭建中钻孔桩平台搭建中四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术钻孔区平台拆除之后钻孔区平台拆除之后四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术平台基础采用打入式钢管桩，平台纵横梁均采用标准的“321”贝雷桁架，上铺正交异性桥面板形成平台四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术平台结构形式：分为钻孔区、施工通道区和材料堆放区。钻空桩施工完毕后，保留施工通道区和材料堆放区，钻孔区平台拆除，周转到其余墩区。1）桩基设计情况：桩长81m，桩径为1.5m和2.0m。持力层为硬塑粘土。2）钢护筒施工：采用QUY80履带式起重机配合DZ180型振动锤进行振沉施工。2、海上钻孔、海上钻孔四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术3）钻孔机械的选择的原则：具有足够大的扭矩；能够满足长大钻孔桩气举反循环要求；可以实现泥浆分离。4）选择的设备：QJ250-1型工程钻机；KPG-300型工程钻机；ZX-250型泥浆分离器四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术5）ZX-250型泥浆分离器的运用，可有效的过滤出泥浆中的砂子，从根本上控制了泥浆含沙量，保证了钻孔桩的质量。四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术6）气举式反循环钻机的运用，解决了传统工艺因钻孔过深而无法抽出孔内土、渣的难题，加快了钻孔桩的施工进度。四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术7）钢筋笼冷挤压对接工艺，比传统焊接连接工艺相比，大大节省了材料，缩短了时间，保证了质量。四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术8）长线法钢筋笼加工工艺，系采用螺旋卷制机，钢筋笼冷挤压对接工艺，比传统焊接连接工艺相比，大大节省了材料，缩短了时间，保证了质量。四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术9）超声波探孔仪，可以直观地观察到长大钻孔每个断面的情况，其运用实现了成孔质量定量检查。四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术施工完毕的钻孔桩四、海洋长大钻孔桩综合施工技术四、海洋长大钻孔桩综合施工技术 主桥的墩身和承台施工是杭州湾大桥需要解决的重大难题之一，施工单位针对海洋的特殊环境，在施工中开发、应用了以装配式混凝土底板钢围堰工艺、福特斯FORMTEX透水模板布材料为代表的多项新工艺和材料，大大提高了工效，节约了成本，保证了结构物的内在和外观质量。下面介绍一下采用的主要新技术五、海洋环境下墩身和承台施工技术五、海洋环境下墩身和承台施工技术 装配式混凝土底板钢吊箱围堰，采用混凝土板底模代替钢板底模五、海洋环境下墩身和承台施工技术五、海洋环境下墩身和承台施工技术FORMTEX透水模板布，改善了混凝土表面配合比，避免了表面砂眼和裂纹的产生，提高了混凝土的抗腐蚀性能和外观质量五、海洋环境下墩身和承台施工技术五、海洋环境下墩身和承台施工技术 1、工程设计简介：南引桥滩涂区桥梁上部结构为50m先简支后连续的预应力混凝土连续箱梁，基本联长为20联8x50m和6联7x50m，总共26联，共计404片箱梁。箱梁采用单箱单室截面，顶宽15.8m，底宽6.625m，梁高3.2m，悬臂长3.9m，斜腹板。预制梁段的边梁和中梁分别重1430t和1425t。是同类施工方案中吨位最大的结构。六、跨度六、跨度50m箱梁施工技术箱梁施工技术 2、整孔箱梁施工方案的主要内容：1）预制厂规划；2）制梁台座结构设计；3）存梁台座结构设计；4）模板工程方案；5）钢筋工程；6）混凝土工程；7）预应力工程；8）整孔箱梁运输；9）整孔箱梁架设。六、跨度六、跨度50m箱梁施工技术箱梁施工技术 3、工程的难点和重点：重点：50m梁的预制、运输和架设。难点：1）大吨位箱梁整孔预制的综合施工技术。2）海工耐久混凝土的配合比设计及施工工艺。3）大吨位箱梁运输、架设的施工技术（重）大吨位箱梁运输、架设的施工技术（重点介绍）。点介绍）。4）大吨位箱梁先简支后连续的体系转换施工技术。六、跨度六、跨度50m箱梁施工技术箱梁施工技术 4、整孔箱梁运输和架设 六、跨度六、跨度50m箱梁施工技术箱梁施工技术 1）、预制场内搬运：ML800轮胎式搬运机有主梁、支腿、大车运行机构、起升机构、吊梁小车、吊具、司机室、动力系统、液压系统、电气系统等部分组成。它具有吊梁纵横向运行、原地90转向、荷载自平衡（三吊点）和轮组压强自动均衡等功能。4、整孔箱梁运输和架设 六、跨度六、跨度50m箱梁施工技术箱梁施工技术 2）、整孔箱梁提升上桥：HM800轮轨式提梁机由主梁（桁架结构）、刚性支腿（桁架结构）、柔性支腿、吊梁小车、吊具、走形平台、司机室、电气系统等部分组成。它具有原地起吊箱梁、横移箱梁、轻载（200吨）自力走行（组装、解体运梁机和架桥机）、荷载自动均衡（三吊点）等功能。4、整孔箱梁运输和架设 六、跨度六、跨度50m箱梁施工技术箱梁施工技术 3）、整孔箱梁架设：LGB1600步履式架桥机由主梁、吊梁小车、吊具、前后支撑、前后支腿以及动力、液压、机械传动、电控系统等部分组成。它具有将箱梁起吊、横移、纵移并精确落梁、整机自力过孔等功能。1、工程设计简介：杭州湾跨海大桥海上引桥上部结构全部采用跨度70m先简支后连续的预应力混凝土连续箱梁，全桥70m箱梁共计540片，海上分布长达18.27km（双幅）。箱梁采用单箱单室截面，顶宽15.8m，底宽6.25m，梁高4m，斜腹板。70m箱梁预制架设具有形体大、重量重（2200t）、起吊高度高（52m），作业海域水文气象条件复杂的特点。七、跨度七、跨度70m箱梁施工技术箱梁施工技术 2、整孔箱梁施工关键技术：1）预制场建设和设备配套；2）整体式钢模设计和钢筋整体吊装；3）海工耐久混凝土配合比试验研究；4）箱梁早期裂纹及缺陷控制；5）大型箱梁浇筑工艺；6）重型箱梁场内搬运（重点介绍）；7）海上运架设备研制；8）箱梁在墩顶精确调整位置。七、跨度七、跨度70m箱梁施工技术箱梁施工技术 3、整孔箱梁预制场 七、跨度七、跨度70m箱梁施工技术箱梁施工技术 4、整孔箱梁横向水平运输 七、跨度七、跨度70m箱梁施工技术箱梁施工技术 5、整孔箱梁纵向水平运输 七、跨度七、跨度70m箱梁施工技术箱梁施工技术 6、整孔箱梁二次横向水平运输上船 七、跨度七、跨度70m箱梁施工技术箱梁施工技术 杭州湾跨海大桥总投资118亿元，全长36km，是目前世界上最长的跨海大桥。该大桥所处的杭州湾，是世界上三大强潮海湾之一，具有风高、浪急、潮差大、流速快、涌砂为特征的气候、水文环境；同时，地下浅层富含天然气，地质条件复杂。大桥的设计和施工 面临着一系列世界性尖端技术难题，使得我国的建桥技术上了一个更高的台阶。九、小结九、小结