天津金钢桥改建工程建筑工程新技术应用情况

天津金钢桥改建工程建筑工程新技术应用情况一、工程概况金钢桥改建工程，位于天津市原金钢桥桥位，北接河北区中山路，南接红桥区大胡同，横跨海河，建筑面积93761m2，全桥分为上下两层，村下层桥为钢砼组合连续箱梁结构，上层桥主桥为三跨中承式无推力钢管砼系杆拱桥，上层桥双引桥为现浇预应力砼连续箱梁结构，地面以上高度最大达到225m,工程技术含量高，有多项技术攻关课题，本工程建设单位为天津市市政工程局地产房屋综合开发公司，设计单位为市政局勘测设计研究院，由天津第一市政公路工程有限公司承建，开工日期96年5月1日，竣工日期为96年11月20日。二、应用新技术情况本工程施工体现的新技术，一是把传统的旧工艺更新改造，二是结合本工程结构的特性研究开发新工艺，三是在工程部位上引用新品种。综合有以下几个方面：1、使用商品混凝土及泵送技术本工程位于城市中心区，全部使用商品混凝土，更显示其施工优越性。混凝土熟料经过搅拌运输车运到现场，授料给混凝土泵车，泵送到浇筑部位，使混凝土作业机械施工一体化。泵送方式有三种：（1）陆地泵送。泵程较短，主要为引桥跨河部位。（2）河跨泵送。泵程较长，主要为主桥跨河部位。（3）顶升泵送。泵送管接通套模，由底部向上顶升充满，这种方式技术较复杂，主要用于主桥钢管混凝梁土。本桥下部工程主要来自社会商品混凝土约7240m3，上部工程混凝土因技术性能较强，由本企业预拌混凝土供应约3860m3，混凝土总量计 111万 m3。金钢桥改建工程仅购买社会商品混凝土一项便节约工程费7078万元，效益明显，同时减少了城市污染，使用便捷、质量稳定。2、WDJ齿碗扣型多功能支架在桥梁施工中的应用本工程中各项施工部位全部使用了WDJ齿碗扣型多功能支架，使现场面貌焕然一新，针对使用部位的工程特性，设计了不组合状态，达到了很好的效果，主要类型有：（1）现浇箱梁支架。具有承载大、空间高、底部线形高低差变化大的特点，同时不允许有较大压缩变形，使用和设计的支架组合状态，达到较好效果，同时使模板支撑系统简化。（2）现浇箱梁通车孔支架。在满堂红支架留出通车孔时，设计了加强组合碗扣支架，发挥了支架功能。（3）架设钢管拱用支架。由于其支架空间最高达20m，荷载集中，支撑点最大达25t，其支架的稳定性是关键。设计了连锁、分布式支架组合，解决了稳定问题。（4）现浇拱肋支架。是底部为弧线的条型支撑面，发挥了支架的竖向组合微调系统，解决这项问题。（5）轻型脚手支架。桥梁轻型脚手具有独立性（不能依附建筑物），有时同一外脚手还需要反复改型或重设，使用新型支架拆装简捷、施工速度快，本工程脚手类型也具有多样性，主要有墩柱脚手、帽梁脚手、拱架脚手、外装饰脚手、爬梯步道等。本工程投入WDJ齿碗扣型多功能支架共计504t，使用1460吨次，使用周转频率平均约三次。现仅就上层桥南北引桥箱梁砼脚手架采用WDJ碗扣支架与使用常规钢木支撑脚手比较节约工程费8654万元。3、高强及高性能混凝土的技术使用工程主体部位和主要结构采用高强或高性能混凝土。（1）高强混凝土。采用C50以上缓凝早强型混凝土的部位有引桥箱形梁、预制横梁、下层桥桥面混凝土。计有3440m3。（2）高性能混凝土。重要采用了微缩混凝土和补偿收缩混凝土，用于主桥叠合梁面板和上层主桥钢管混凝土拱肋计有670m3。（3）特种混凝土。主要采用钢纤维混凝土，用于上层桥桥面及伸缩缝锚固区，计有240m3。以上三种混凝土浇筑量为 4350m3。在混凝土配合比数据上采用了多种高效减水剂，科学配制满足了施工需要，达到设计指标，节约水泥123t，节省工程费487万元。4、运用多种预应力技术，实现新的桥梁结构本工程所有桥梁上部结构均为预应力体系，同时采取各种预应力新技术、使得工程结构现浇，其类型如下：（1）OVM群锚预应力体系及连接器的使用，实现连续多孔箱形预应力桥梁结构。该技术体现群锚大吨位张拉及通过连接器的使用技术，使长线张拉得以实现，并减少预应力损失。共配置715.24钢绞线380束，总重70.86t。实现了6孔及7孔连续梁桥。（2）使用OVM扁锚系统单根张拉，实现桥面板薄层断面建立预应力结构，实施此项技术不仅增强了桥面板本身的技术性能，还使得本工程下层桥与钢箱相叠合的组合结构体系达到完好的匹配。本桥下层桥桥面共配置51524钢铰线共48束。（3）预应力预制构件的推广，为发挥预应力预制构件的特点，本工程在预制上层桥横梁等构件中，充分使用预应力技术。（4）使用可调节预应力，完成无推力拱桥施工的建造技术。在拱桥建造每个承载阶段及完成后，运用调节技术逐步调节系杆张拉力，以抵抗拱脚的外推力，使桥墩不承受水平力，完成一种经济结构，最后分段完成有粘结力与无粘结力段，这也是一种新型体系。（5）使用定型揽索与张拉控制做为桥梁杆件。工程中用双护层大扭距成品索作为拱架的吊杆，并通过张拉和锚端的调节。控制安装应力和定尺长度。本工程预应力筋使用量共计为104t。5、桥面防水技术的应用在桥面防水技术上，本桥下层桥首次采用罗美克斯2605防水系统，是一项有益的尝试，其它部位桥面采用国产PVC防水涂料，可以相应比较。6、微机CAD在钢结构上的应用。在金钢桥结构制造中，计算机CAD应用于钢箱梁、钢管拱施工图绘制，优化工艺设计，在短期内绘制了几百张钢箱梁、钢管拱施工工艺图，快捷、准确、直观，是传统手工绘制所不能比拟的，是工程提前开工和保证工程质量的重要保证手段。7、钢箱与混凝土叠合连续梁结构施工综合技术本桥钢箱梁采用分段全焊。高强螺栓拼接，概况了栓焊两方面的技术，同时对安装合拢的正位拼接准确、符合线形有一定的技术手段。在与混凝土桥面板叠合时采用焊接剪力键技术以及微缩混凝土和扁锚预应力的应用，不仅使叠合作用达到良好效果，还使抵抗连续梁负弯矩应力的作用显著提高。这种结构在城市桥梁的立交桥工程中，近年来得到重视。这种新结构对施工技术包括钢结构制作与安装提出了较高的要求。本工程共制作安装4条全长848m的三孔连续钢箱梁，并横向连接成整体，共用钢材277.47t，铺装混凝土321.8m3。桥面面积1583m2。在钢箱梁制作过程中，自行设计、制作了曲线铣边机、15m直线铣边机及钢箱梁翻转胎，节省机械购置和租赁费33万元。8、无推力钢管混凝土拱桥新结构施工综合技术实现无推力钢管混凝土拱桥的施工主要有四个环节、一项控制。（1）钢管拱制作。要把钢管拱分成若于个单元杆件，由于引进CAD技术，在施工图绘制、优化工艺设计中取得了很好的效果。每一个单元杆件的形态（规格）都控制在整体的线形之内，经拼合和安装后符合构造线形。在钢结构制作中的裁、铣、卷、焊、校、拼等各工序中，实现成套的钢管拱制造工艺。由于自行设计研制了“钢管角度切割机”高精度钢制组装平台，较常规工艺制作节约工程费185万元，提高了工效；加工质量合格。（2）钢管供安装。以船吊、车吊和车辆组成运输安装工作系统，以工具支架和特制微调垫座组成支撑系统，以激光照准和精密测标组成定位系统。以及按技术程序进行焊接和落架，监测拱架形变。控制好这些要素达到工作稳妥，线形准确，释放安装应力，符合设计状态。（3）钢管混凝土灌注。采取分段间隔有序的灌注，用泵送由底部顶升，进行放气、封塞、止阀等操作。浇筑后用超声波等手段检查缝隙，必要时进行高压灌浆。这种封闭式的混凝土灌注方式风险性大，不允许失败有误，对掌握好运转和混凝土的工作度致关重要。（4）桥面系构造安装和铺筑。整个桥面系工作全赖以悬吊在由钢管拱肋垂下来的吊杆上，因此其安装和铺筑均在空间位置，其技术要点是遵循对称有序的技术程序，以使拱肋的受力状况合理。桥面系工序有钢构件、混凝土构件安装、预应力作业、混凝土铺筑、防水层铺筑（推广新型材料）、沥青混凝土桥面铺筑及桥面其它设施等。（5）施工监控。主要是对拱桥结构在施工状态中的监控。即在施工工程中，观测每一施工步骤对拱体产生的形变，以及推算出所发生的构造内应力，并用调整手段控制在一定的允许范围之内。主要监测拱的线形变化、拱脚位移和拱脚沉降三个项目。调整手段采取调整安装顺序及调节（张拉）系杆拉力。这项控制技术是架设本桥的技术核心。 三、社会效益与经济效益由于在工程施工中采用施工新技术、新工艺，已取得下列各项效益。1、缩短工期。这项工程结构体系多，立体工序繁杂，按传统工艺组织施工需18个月工期。由于采用新型支架，商品混凝土等机动灵活运作，钢结构、混凝土结构的预制和现场部位施工并进以及使用高效混凝土技术措施使工期大为缩减，实际工期只用了七个月。2、文明施工。减少城市污染。通过静压桩、膨胀爆破、市郊加工等措施消除噪音，商品混凝土使现场无堆积材料，新型支架整齐美观，实现现场道路不断行等，体现市政行业道德观念。3、节约工程造价。由于施工技术与先进设计的相结合，实现钢管混凝土无推力拱桥和钢箱与混凝土板组合连续梁这两种新的桥梁结构，比采用一般桥型估计节约工程造价4000万元。4、增进企业经济效益：金钢桥改进工程通过推广应用新技术工作，提高劳动效率、缩短工期、提高企业的技术水平和综合施工能力等方面均取得了明显的效益，并节约施工费21056万元。四、体会与建议1、肯于投入是开展应用新技术的保证条件。多数属于工艺性的新技术要靠先进的机具设备来实现，肯于投入资金购置，才能实现新工艺。如本工程中我公司再次投入资金240万元的购置碗扣支架，从而保证了工艺的实现。2、先进的设计是实现新技术的前提。本工程从制定设计方案时，就树立搞现代建筑的思想，从结构到部位充分采用新技术成果，施工中积极探求，而使新技术到位。3、引用和培植专业化生产，引进科研成果是实现新技术的方向。组成一个工程的生产项目繁多，施工企业不可能包揽和掌握各种新技术生产，引用新产品、科研成果或专业人员及部门，如本桥的防水层，。涨爆法施工及某些检测项目就是社会专业施工，预应力筋、锚具、吊索等是引用社会产品，一些特性混凝土配比是引用科研成果。4、对于推广新技术应用工作提出一个建议：鉴于施工企业投入资金来实现某些新技术所产生的效益属于社会效益，或是提高质量，或是短期内不能得到经济回报，容易影响企业积极性。因此建议在投标法或其它政策中，制定某种性质的新技术实现，给予施工企业以经济补偿或奖励。