港珠澳大桥沉管预制顶推滑移轨道关键技术
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港珠澳大桥背后的科技支撑港珠澳大桥国家科技支撑计划港珠澳大桥。
新华社记者梁旭摄此外,大桥还囊括了世界首创主动止水的沉管隧道最终接头、世界首创桥—岛—隧集群方案、世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座、世界最大难度深水无人对接的沉管隧道等多项世界之最。
曾参与指挥建设东海大桥、杭州湾大桥等工程的老桥梁专家谭国顺用“集大成者”来形容港珠澳大桥。
他表示,“世界之最”的背后,是港珠澳大桥在建设管理、工程技术、施工安全和环境保护等领域填补诸多“中国空白”乃至“世界空白”,进而形成一系列“中国标准”的艰苦努力。
港珠澳大桥打破了国内通常的“百年惯例”,制定了120年的设计标准。
在海洋地质标准的技术、工艺无法满足施工需要的情况下,中国科研人员依靠1986年以来湛江地区累积形成的海洋水文数据攻克了大量技术难题,并结合伶仃洋实际,创造性地提出了“港珠澳模型”等一整套具有中国特色、世界水平的海洋防腐抗震技术措施,最终保障了“120”指标的达成。
“我们采用了当前世界上最好的高性能环氧钢筋、不锈钢筋、高性能海工混凝土、合理的结构、工厂化制造等,集目前国内国际最好的耐久性技术,来保证港珠澳大桥达到120年的使用标准,这在中国也是绝无仅有的。
”港珠澳大桥总设计师孟凡超自豪不已。
集成“桥、岛、隧”,瞄准高精尖早在大桥尚在设计阶段时,就面临既要保障珠江口伶仃洋主航道繁忙时候超过4000艘轮船的绝对畅通,同时还要保证所在海域附近香港机场每天1800多架航班的正常起降的“硬门槛”。
为了克服这两点,就得建造海底隧道。
而要链接大桥与隧道,就不得不建人工岛,因此桥、岛、隧缺一不可。
“隧道出来出了水面不能直接接到桥,就必须有一个人工岛。
人工岛就是桥搭在人工岛上,人工岛上再伸到海底去,这样就是一个桥梁和隧道转化的人工岛,由此形成了一个桥岛隧组合的方案。
”港珠澳大桥管理局总工程师苏权科回忆,当初大桥几乎是被“逼”成为世界最大规模的桥岛隧集群工程。
“从规模上来说,这是个巨型化的规模,世界级的工程,是国际上最大的一个单体跨海交通项目,集桥、岛、隧于一体。
珠港澳大桥的设计原理
珠港澳大桥(简称港珠澳大桥)是连接中国广东省珠海市、香港特别行政区和澳门特别行政区的一座大型跨海桥梁,由一连串的桥梁和隧道组成。
以下是该桥的设计原理:
1. 定位和规划:在设计珠港澳大桥时,首先要确定桥梁的定位和规划。
这包括研究桥梁所处的地质条件、水文条件、环境影响等因素,并根据交通需求和工程可行性进行综合考虑。
2. 结构设计:港珠澳大桥采用了大跨度斜拉桥、悬索桥和人工岛结合的设计方案。
主要桥段包括港珠澳主桥、人工岛和香港连接线等。
桥梁主体结构采用坚固稳定的混凝土和钢材,以承受海洋环境下的风、浪、冲刷和地震力。
3. 施工技术:港珠澳大桥的施工涉及大面积水下工程和长跨度桥梁的建设,需要采用先进的施工技术和设备。
例如,施工人员使用了沉管隧道技术,在海底预制大型的钢铁沉管,然后将其沉放到水下形成隧道。
4. 风洞模拟:由于桥梁跨越大海,风力对桥梁的影响非常重要。
在设计过程中,进行了大量的风洞试验,模拟了不同风速和方向下的桥梁响应,以确保港珠澳大桥在恶劣天气条件下的安全性能。
5. 建设管理和监测:在港珠澳大桥建设过程中,设计者需要考虑施工过程中的
安全管理和环境保护,以及建设完成后的桥梁监测和维护。
监测系统可实时监测桥梁的变形、振动等参数,以确保桥梁的运行安全。
总体来说,珠港澳大桥的设计原理包括综合考虑地质、水文和环境因素的定位规划、结构设计的合理选择、采用先进的施工技术、进行风洞模拟试验和建设管理与监测等方面的工作。
这些设计原理为港珠澳大桥的安全运行和交通便利提供了重要保障。
港珠澳大桥的施工方法港珠澳大桥是连接中国香港特别行政区、珠海特别行政区和澳门特别行政区的一座跨海大桥,是世界上最长的跨海大桥之一。
它的施工方法涉及多个领域,从桥梁设计到海底基础施工,都需要经过精确计划和高度的专业技术。
首先,在桥梁设计阶段,港珠澳大桥的总体布置和风险评估是最重要的。
由于桥梁的长度和跨海部分的设计,需要充分考虑水流、浪涌和风力对桥梁的影响。
工程师使用大量的计算和模拟技术,以确定桥墩设计及梁体连接方式。
这些设计必须能够承受强风、海浪和地震等自然灾害的冲击。
接下来是桥梁的施工。
港珠澳大桥的建设采用了多种施工方法,其中包括预制桥梁段的建造、海上吊装和沉箱浮运等。
首先,在陆地上进行预制,将桥梁段制作成较小的部分,然后将其运送到施工现场,并用用吊装设备进行安装。
这种方式可以减少施工现场的工作量,提高施工速度。
同时,使用模块化设计可以保证建造的准确性和稳定性。
对于港珠澳大桥的跨海部分,施工团队采用了沉管安装和海上吊装两种主要方法。
沉管是由建筑钢筋混凝土预制而成的,具有一定的浮力。
首先,在海岸边制作,然后上浮浮运到施工现场,通过将沉管逐段下沉,最后沉底定位。
这种方式适用于水深较浅的海域。
海上吊装是将桥墩预制成整体,然后用吊车吊装到潜伏在海底的钢管桩上。
这种施工方法适用于水深较深的海域。
在港珠澳大桥的施工过程中,还需要进行大量的土建工程和辅助安装。
例如,施工团队需要在水下挖掘基坑,修筑桥墩的基座和连通桥梁的道路。
同时,还需要进行各种管线的敷设和安装,例如电力、水务、通信等。
这些工作需要高度的协作和合作性,确保施工过程的连贯性和安全性。
总的来说,港珠澳大桥是一项复杂而庞大的工程,涉及到多个领域的专业知识和技术。
从桥梁设计到实际施工,都需要精确计划和合理安排。
通过合理的施工方法,港珠澳大桥成功地连接了香港、珠海和澳门,成为中国交通基础设施建设的重要里程碑。
港珠澳大桥的“科技密码”港珠澳大桥是连接中国内地、澳门和香港的一座重要交通工程,是世界上最长的跨海大桥,也是集桥梁、海底隧道、人工岛等多种工程技术于一体的超级工程。
港珠澳大桥的建设离不开科技的支持与保障,科技成为这一超级工程的“密码”,推动了港珠澳大桥建设技术的创新和发展。
一、先进的施工技术港珠澳大桥的建设面临着诸多挑战,例如深水施工、大跨度桥梁设计、海底隧道掘进等,需要运用大量的先进施工技术。
在桥梁施工方面,港珠澳大桥采用了世界上最大的钢箱梁桥梁远洋预制装配技术,通过大型工厂对钢箱梁进行预制,然后再通过海运运到工地进行组装。
这种技术可以极大提高施工效率,降低施工成本,同时保证了桥梁的质量和安全性。
在海底隧道的建设方面,港珠澳大桥采用了世界领先的“沉管法”技术,即利用浮船将预制的隧道沉管运到海底后,再通过水下控制沉放沉管。
这种技术避免了传统的挖掘隧道的方式,大大缩短了建设周期,降低了风险,同时也减少了对海洋生态环境的影响。
二、智能化的桥梁管理系统三、绿色环保的建设理念港珠澳大桥建设过程中积极倡导绿色环保的建设理念,通过科技手段保护海洋生态环境。
在施工过程中,采用了节能减排的先进技术和装备,减少了对环境的污染和破坏。
在桥梁运营管理阶段,采用了清洁能源、智能交通管理等绿色科技手段,减少了车辆的排放和交通的拥堵,降低了对大气和水质的影响。
港珠澳大桥还通过建设了多个人工养殖岛,创造了大量的海洋生态资源,促进了海洋生态的恢复和保护。
四、智能交通系统港珠澳大桥智能交通系统是整个大桥跨海交通运营的“大脑”,通过先进的智能技术实现了跨区域的一体化管理和协同运营。
该系统融合了先进的智能监控、智能调度、智能安全、智能救援等功能,可以实现对所有跨越港珠澳大桥的车辆、船舶等交通工具进行全方位、全天候、全天候的监控和管理。
智能交通系统还融合了先进的车辆识别、交通预测、自动驾驶等技术,提高了大桥的运输效率和安全性,为跨海交通提供了更加便捷快速的服务。
沉管预制顶推滑移轨道技术例析1 工程概況及工程特点分析1.1 工程概况港珠澳大桥沉管预制采用工厂法全断面浇筑工艺施工,沉管预制共33个管节,混凝土总量约87万m³,每个标准管节分为8个节段预制,每个预制节段混凝土方量约3400 m³。
一个标准节段长22.5m,宽37.95m,近九千吨重,匹配预制水平顶推距离为22.5m,整个管节预制完成需顶推约132m至舾装区,整个顶推滑移轨道长约320m,顶推轨道平整度超标、支撑千斤顶受力不均等问题均会导致管节节段间剪力键受力局部混凝土开裂。
为满足管节顺利平稳顶推,对滑移轨道平整度及基础沉降提出非常高的要求,滑移轨道平整度允许偏差为1mm/1m,两块滑移轨道板错台允许偏差为3mm,相邻基础不均匀沉降为3mm。
2滑移轨道关键技术2.1基础梁设计顶推滑移轨道钢筋混凝土基梁共8条(每个管节4条),每条长318.04m,纵向共分为7个结构段,分段长度取基梁上部滑移钢板标准长度的倍数,结构缝位置与上部滑移钢板分缝位置一致,结构缝宽度20mm。
首段基梁长49.04m,第2段基梁长48m,第3段基梁长36m,第4~6段基梁长45m,第7段基梁长50m。
基梁断面采用倒T形结构,其中首段基梁位于管节浇筑坑的部分长26.63m,上部宽650mm,高1110mm,下部宽1200mm,高890mm;浇筑坑外部分基梁长22.41m,和第2段和第3段基梁同位于顶推作业区,上部宽650mm,高1110mm,下部宽1200mm,高440mm;第4~7段基梁位于浅坞区,上部宽650mm,高1110mm,下部宽2000mm,高440mm,并在基梁两侧设置宽675mm、高1350mm、长1000mm的置换墩,纵向间距3.75m,用于在管节顶推至浅坞区就位后置换梁顶液压千斤顶。
其中第3段基梁与浅坞钢闸门轨道相交并应浇筑为一体,保证密封止水效果。
为保证顶推作业期间千斤顶竖向荷载传递,在结构缝处基梁底下设置长4000mm、宽2500mm、厚450mm的过渡板。
阅读下文,完成下列小题。
港珠澳大桥的“科技密码”①远眺,全长55公里双向六车道的港珠澳大桥宛若蛟龙,蜿蜒腾越于蔚蓝色的海面上。
大桥将珠三角地区连成一片,珠海、澳门同香港间的车程由3小时缩短至半小时,形成港珠澳一小时经济生活圈。
②这是世界上最长的跨海桥梁工程,也是一座名副其实的科技大桥。
③根据规划,港珠澳大桥工程项目要穿越30万吨级巨轮通行的航道,同时毗邻香港国际机场。
大桥要满足30万吨级巨轮通行的需求就得建高,要满足附近机场航班降落的限高需求又得建矮。
经过综合考量,大桥的最合理方案确定为“桥、岛、隧交通集群工程”,即在航道海域大桥沉入海底,搭建深埋沉管隧道,同时在隧道两端建起人工岛连接桥身。
④外海人工建岛和海底沉管隧道,是港珠澳大桥建设的难中之难。
⑤从上空俯瞰港珠澳大桥,巨龙在离岸20多公里处倏忽隐没,再在6公里外腾空而起,隧道两端的小岛状似蚝贝,工作人员都亲切地称其为“贝壳岛”,这是在外海“无中生有”造出的两座面积10万平方米的小岛。
科研人员设计了多个方案,最后探索出外海快速筑岛技术,即用120个巨型钢圆筒直接固定在海床上并插入海底,再在中间填土形成人工岛。
每个圆筒直径有22米,大概和篮球场一般大;最高达51米,相当于18层楼高;重达550吨,与一架A380“空中客车”相当。
工程当年开工,当年成岛,创造了世界纪录。
⑥海底沉管隧道,同样也是庞然大物。
5.6公里的沉管隧道由33个巨型混凝土管节组成,每个管节长180米、宽38米、高11.4米,重量达8万吨。
要让33节巨型管节在水下近50米的海底软基环境下对接安放,难度堪比航天器交会对接,需要精准的遥控、测绘、超算等一系列技术支撑。
面对世界首例深埋沉管的岛隧工程,多个单位的科研人员合作攻关,创造性地运用“半刚性”沉管新结构技术,飞越了这一国际“技术禁区”。
⑦这是世界最大的钢结构桥梁,能抗16级台风、7级地震,设计使用寿命长达120年,大桥仅主梁钢板用量就高达42万吨,相当于10座鸟巢或60座埃菲尔铁塔的重量,这在我国桥梁史上是从未有过的,大桥的钢桥面铺装面积达50万平方米,也创造了世界纪录。
港珠澳大桥海底隧道是世界最长的海底深埋隧道,沉管总长度5664米,由33节混凝土预制管节和1节12米长的“最终接头”组成。
其中,“最终接头”所采用的“小梁顶推”技术和装备为自主研制并属世界首创。
5月2日,“最终接头”在10多位外国专家和99名媒体记者的见证下,在28米深的海水中实现成功安装,南北向线形偏差控制在正负15厘米的标准范围内,实现了“日出起吊、日落止水、滴水不漏”的奇迹。
欢呼祝贺过后,“最终文蔡琳创造港珠澳大桥的“极致”接头”的线形偏差引起了争论。
“港珠澳大桥是120年设计使用寿命的超级工程,就像之前曲曲折折的33根沉管安装一样,这一次也绝不能留下任何遗憾。
”3日早上,中国交通建设股份有限公司总工程师、港珠澳大桥岛隧项目总指挥林鸣提出了一个大胆的想法——重新安装调整。
“这么好的结果,我反对再调整!”决策会上,“最终接头”止水带供应商荷兰特瑞堡公司工程师乔尔表示,“虽然止水带仍然可以再压缩一次,但是为了精调一个方向,就可能将这些来之不易的完美重新置于不确定性之中,一旦发生碰撞,不仅损失超亿元,甚至会造成重大事故。
”上午10时许,多方讨论的结果是“偏执”占了上风。
乔尔被这些为了精益求精而甘愿承担极大风险的中国工程师的情怀所感动,他感叹“这是一个非常艰难的决定”。
《消息二则》拓展阅读————世界最长海底隧道“最终接头”二次“精调”实现毫米级偏差拓展阅读214日晚8时43分,执着的大桥建设者经过34小时的奋战,将“最终接头”的线形偏差成功缩小到东侧0.8毫米、西侧2.5毫米。
“这就是我想要的结果。
”一天没上厕所、连续34个小时没合眼、指令发出上万次的林鸣终于笑了。
“在我参与的15座沉管隧道建设中,这个是最棒的,没有之一。
港珠澳大桥是世界造桥技术的最高体现!”乔尔感慨万千。
荷兰隧道工程咨询公司TEC 是世界沉管隧道领域的佼佼者,曾笑称“中国企业不会走路就想跑”。
5日,该公司发来贺电,向精准完成这一世界级难度安装的工程建设者们致敬。
港珠澳大桥沉管隧道新技术
陈韶章;苏宗贤;陈越
【期刊名称】《隧道建设》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】沉管法是20世纪初发展起来的一种专门修建水下隧道的工法,适用条件较为苛刻,随着工程技术的发展,其适应性越来越强。
继丹麦—瑞典的厄勒松海峡沉管隧道和韩国釜山—巨济沉管隧道修建之后,我国正在珠江口伶仃洋30万t 主航道下修建港珠澳大桥沉管隧道,借鉴了国外技术与国内施工经验,自主创新,结合工程项目特点,在地质勘察、结构分析、耐久性设计、管节预制、地基与基础处理等方面发展了一些新技术,并对这些新技术进行了探讨和总结。
【总页数】8页(P396-403)
【作者】陈韶章;苏宗贤;陈越
【作者单位】港珠澳大桥管理局,广东珠海 519015; 广州市地下铁道总公司,广东广州 510030;港珠澳大桥管理局,广东珠海 519015;港珠澳大桥管理局,广东珠海 519015
【正文语种】中文
【中图分类】U455
【相关文献】
1.港珠澳大桥沉管隧道水工新技术研发探讨 [J], 闫禹;苏宗贤
2.沉管隧道火灾温度场分布规律研究——以港珠澳大桥沉管隧道为例 [J], 蒋树屏;
田堃;徐湃
3.港珠澳大桥隧道管幕工程成功穿越珠海拱北口岸港珠澳大桥主航道6.7 km 海底隧道2016年底难建成 [J],
4.沉管隧道火灾温度场分布规律研究——以港珠澳大桥沉管隧道为例 [J], 蒋树屏;田堃;徐湃;;;;
5.港珠澳大桥E32沉管安装成功,沉管隧道建设里程突破5km [J],
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港珠澳大桥沉管隧道施工技术单项选择题第1题港珠澳大桥沉管隧道基槽精挖采用()技术保证开挖的高程控制精度满足设计要求A、声呐探测B、定深平挖C、钢桩定位第2题港珠澳沉管隧道采用的梯形块整体预制安装最终接头,其本体结构形式是A、钢壳混凝土组合结构B、钢筋混凝土结构C、钢结构第3题沉管隧道一般由沉管段、()和敞开段三部分组成A、暗埋段B、岸上段C、水下段第4题港珠澳大桥沉管隧道采用了()技术进行块石基床的密实工作A、重锤夯实B、爆夯C、液压振动锤夯平第5题下列哪一项不是管节浮运安装的工序A、出坞浮运B、系泊定位C、沉放对接D、贯通测量E、覆盖回填第6题管节按制作材料主要分为两种形式,分别为钢壳混凝土管节和A、钢筋混凝土管节B、钢结构管节C、混凝土管节第7题下述哪一种不是管节制作常用的方法A、船台法B、干坞法C、工厂法D、挂篮悬浇法第8题下述哪类施工方法不适用于在软土地质中修建水下隧道A、盾构法B、沉管法C、矿山法第9题下列哪一项不是先铺法的优点A、基础施工不在隧道施工关键线路上,可以节省工期B、取消了本体结构中的预留孔洞,更有利于结构自防水的实现C、取消了在基槽中提前设置的临时支撑结构,简化工序,提高了工效D、需要特制的专用刮铺设备第10题沉管隧道管节之间的柔性接头大多采用()防水体系形式A、GINA一道橡胶止水带B、GINA和OMEGA两道橡胶止水带C、OMEGA一道橡胶止水带多项选择题第11题沉管基槽开挖分为三个步骤完成,分别是A、基槽粗挖B、边坡开挖C、基槽清淤D、基槽精挖第12题沉管隧道施工所使用的沉放设备和方法,包括A、起重船吊沉法B、浮箱吊沉法C、双驳扛吊法D、双体船杠吊法E、自升式平台船骑吊法第13题沉管隧道回填防护按照功能分为()三个组成部分A、锁定回填B、一般回填C、块石回填D、护面层回填第14题港珠澳大桥沉管隧道在预制工厂需要完成的施工工序包括A、管节起浮横移B、一次舾装C、管节系泊寄存D、二次舾装E、管节制作第15题港珠澳沉管隧道使用的自升式平台整平船集()三道工序为一体A、抛石B、整平C、夯实D、检测第16题工厂法四大关键工艺包括A、液压模板工艺B、流水线钢筋绑扎C、全断面混凝土浇筑D、整体顶推E、浮运出坞第17题水下隧道常用施工工法包括下述的A、钻爆法(矿山法和新奥法)B、盾构法(或TBM法)D、明挖暗埋法第18题世界上沉管隧道技术最发达建造沉管数量最多的三个国家是A、美国B、日本C、中国D、荷兰第19题下述哪几项属于沉管隧道的优点A、对地质条件适应能力强,对地基承载力要求低B、埋深浅,管顶可与海床面平齐,无需长引道,与两岸道路衔接容易C、隧道整体防水性能好,结构接头少,漏水几率低D、管节断面形式多样,使用功能适应性强,可以实现大断面、多车道设计第20题下面符合沉管隧道定义的选项有A、在拟修建隧道的江河、海湾或海峡的水底下预先开挖一条基槽B、把若干陆上预制的管节分别浮运至现场,一个接一个地沉放安装C、在水下依次将管节相互连接并正确定位在基槽内D、在管内外进行相关辅助和交通工程施工,使管节组合体成为连接水体两端陆上交通的隧道型运输载体第21题沉管基础按照基础施作与管节安装时间先后关系分为()两类A、先铺法B、砂流法C、后填法第22题沉管浮运需要开挖的航道一般包括A、社会船舶临时通航航道B、管节浮运航道C、施工专用航道第23题沉管隧道施工的主要施工工序包括A、管节制作B、基槽开挖C、管节浮运D、沉放对接E、基础处理F、覆盖回填第24题钢筋混凝土管节根据设计结构和浇筑方式的不同,分两种类型A、整体式B、串联式C、节段式判断题第25题管节在制作完成之后,须进行检漏工作以确认管节的水密性正确错误第26题港珠澳沉管隧道采用了压载水远程遥控系统,实现了管节内无人沉放对接正确错误第27题沉管隧道施工受水文和气象条件影响明显正确错误第28题沉管安装后一般采用大块石进行锁定和一般回填正确错误第29题沉管隧道施工期间对航道的社会通航没有影响正确错误第30题沉管浮运对航经水域的船舶通航环境影响大,海事警戒和护航组织工作非常重要正确错误。
港珠澳大桥沉管预制顶推滑移轨道关键技术作者:陈伟李智
来源:《建筑工程技术与设计》2015年第17期
摘要:港珠澳大桥沉管隧道预制管节分8小阶段匹配预制,预制期间小阶段间未加设临时预应力,节段间链接脆弱,在顶推过程中若出现顶推轨道平整度超差、顶推轨道摩擦力超标等情况,节段剪力键就会应力不均产生裂缝,对结构安全、管节防水产生很大隐患。
针对以上可能出现的问题,本文结合港珠澳大桥沉管预制工程实践,提出满足管节顶推要的几项主要的顶推滑移轨道关键技术,为今后类似工程项目提供工程借鉴。
关键词:沉管预制顶推滑移轨道关键技术
Abstract:Precast pipe sections of immersed tunnel on Hong Kong-Zhuhai Macau Bridge should be divided into 8 stages to match and precast. During the period, there is no temporary prestress between small stages. The link between sections is fragile. In the pushing process, it appears worse fatness of pushing railway and exceeding pushing railway friction, etc., situations, shear connector of sections will crack because of uneven stress. This has a huge hidden danger to structure safety and waterproof pipe section. Aiming at the above possible problems, this paper combines with immersed tube’s precast engineering practice on Hong Kong-Zhuhai-Macau Bridge, proposes several main key technologies of pushing slip railway for satisfying pushing, and provides engineering references for future similar engineering projects.
Keywords:Immersed tube’s precast, pushing, slip railway, key technology
1 工程概况及工程特点分析
1.1 工程概况
港珠澳大桥沉管预制采用工厂法全断面浇筑工艺施工,沉管预制共33个管节,混凝土总量约87万m³,每个标准管节分为8个节段预制,每个预制节段混凝土方量约3400 m³。
一个标准节段长22.5m,宽37.95m,近九千吨重,匹配预制水平顶推距离为22.5m,整个管节预制完成需顶推约132m至舾装区,整个顶推滑移轨道长约320m,顶推轨道平整度超标、支撑千斤顶受力不均等问题均会导致管节节段间剪力键受力局部混凝土开裂。
为满足管节顺利平稳顶推,对滑移轨道平整度及基础沉降提出非常高的要求,滑移轨道平整度允许偏差为1mm/1m,两块滑移轨道板错台允许偏差为3mm,相邻基础不均匀沉降为
3mm。
2滑移轨道关键技术
2.1基础梁设计
顶推滑移轨道钢筋混凝土基梁共8条(每个管节4条),每条长318.04m,纵向共分为7个结构段,分段长度取基梁上部滑移钢板标准长度的倍数,结构缝位置与上部滑移钢板分缝位置一致,结构缝宽度20mm。
首段基梁长49.04m,第2段基梁长48m,第3段基梁长36m,第4~6段基梁长45m,第7段基梁长50m。
基梁断面采用倒T形结构,其中首段基梁位于管节浇筑坑的部分长26.63m,上部宽650mm,高1110mm,下部宽1200mm,高890mm;浇筑坑外部分基梁长22.41m,和第2段和第3段基梁同位于顶推作业区,上部宽650mm,高
1110mm,下部宽1200mm,高440mm;第4~7段基梁位于浅坞区,上部宽650mm,高1110mm,下部宽2000mm,高440mm,并在基梁两侧设置宽675mm、高1350mm、长
1000mm的置换墩,纵向间距3.75m,用于在管节顶推至浅坞区就位后置换梁顶液压千斤顶。
其中第3段基梁与浅坞钢闸门轨道相交并应浇筑为一体,保证密封止水效果。
为保证顶推作业期间千斤顶竖向荷载传递,在结构缝处基梁底下设置长4000mm、宽2500mm、厚450mm的过渡板。
顶推滑移轨道钢筋混凝土基梁均嵌入岩层深度0.3m,底部碎石应清除并回填C15素混凝土垫层,其中第1~3段基梁底部要求C15素混凝土垫层厚度不小于200mm。
滑移轨道梁基础见图 1、2所示。
2.2滑移轨道钢板设计
2.2.1 顶推滑移钢板结构图
顶推滑移钢板设计为工字型,由两部分组成:
(1)水平钢板和不锈钢板:水平钢板,宽740mm,厚35mm;其上布置三条3mm厚的不锈钢平行条,不锈钢板与水平钢板以角焊缝方式连接。
(2)侧向钢板:高185mm、宽45mm,共两块,钢板连续、垂直,并与水平钢板以熔透焊方式连接;侧向钢板上还需进行开槽,用以作为顶推千斤顶的反力点。
(3)每隔750mm设置一道反立槽。
其立面图及断面图见3。
2.2.2滑移轨道钢板安装注意事宜
滑移钢轨在加工厂加工完成后,运输至安装现场。
按照长度进行划分,滑移钢轨共有7种规格,单条滑移轨道梁上的滑移钢轨数量见表1。
在浇筑坑位置处的滑移钢轨可用桥式起重机进行安装;厂房外的滑移钢轨用350t.m移动式塔吊进行安装。
为防止小节段滑移钢轨在吊装过程中产生较大变形,需设计起吊扁担,让滑移钢轨多点受力起吊。
在顶推滑移粱基础内间隔1.5m埋置一根横向的PVC套管,安装顶推滑移轨道前,在PVC 管中穿入横向的钢杆,并将PVC的出口处填塞密室,限制钢杆的移动。
然后在钢杆上安装滑移轨道安装支架,安装支架上设置有“C型固定架”,通过调节螺栓可将支架与顶推滑移钢轨连接成整体,确保两者的整体移动。
钢杆与C型固定夹之间设有调节螺栓进行标高的调节,测量复测滑移钢轨顶面标高达到设计要求后方可固定螺栓。
在滑移粱基础上方安装滑移钢轨,钢轨定位后,还必须对滑移钢轨侧向钢板与滑移轨道基础间的空隙进行封堵,具体方法如下:测量复测顶推滑移钢轨的平面位置满足设计要求后,在滑移粱基础与滑移钢轨的水平钢板间通长布置橡胶密封条,其外安装胶合板(通长),然后间隔0.5m设置1对木楔子,将胶合板支撑在滑移钢轨的侧墙钢板上,完成侧向缝的封堵工作。
将滑移轨道梁基础与钢板间的空隙用高强环氧灰浆灌满,确保滑移轨道的均匀受力及滑移轨道平整度。
为抵抗顶推时滑移钢轨与灰浆层、滑移轨道基础的剪力,在滑移钢轨下部每隔1m设置1道加劲肋,加劲肋必须与滑移钢轨焊接牢固,见图4所示。
2.3滑移板材料
2.3.1滑移板选材
采用滑移板顶推施工方式,是面接触的形式,能够保证滑移面和滑道之间的接触压强相对减小,提高了顶推施工的稳定性和安全性。
滑移材料的选取是管节顶推的关键之一,摩擦系数太大会导致顶推油缸尺寸过大,轨道固定强度增大,造成生产浪费、空间浪费和能源浪费。
在每个滑移钢板顶部设置3条通长的不锈钢板,其上放置PTFE板(即聚四氟乙烯板),两者的接触面作为管节顶推的滑移面,见图 5所示。
根据国内外顶推施工的工程经验,PTFE板与不锈钢板的摩擦系数为:
(1)最大静摩擦系数:4%~5%;
(2)滑动摩擦系数:1%~3%。
管节的顶推系统提供的顶推力只要大于最大静摩擦力即可。
2.3.2 润滑液选择
滑移面可采用进口非水溶性润滑脂产品,润滑效果较理想,但价格昂贵,可在施工前期通过采用国产润滑脂与润滑油混合,制定不同配比,分区段进行试验比对,最终可确定媲美进口非水溶性润滑脂的润滑液配比。
3结语
⑴珠澳大桥沉管隧道预制管节分小阶段匹配预制,预制期间未加设临时预应力,节段间连接较弱,在顶推过程中由于顶推轨道平整度超差、顶推轨道摩擦力超标等情况,节段剪力键部会产生局部应力过大,对结构安全、管节防水产生很大隐患。
⑵滑移钢轨在专业厂家制造,制造精度需满足要求,运输安装过程均需采用专用工装防止变形,安装时4条轨道整体调平后采取灌浆施工,确保滑移轨道面平整度满足要求。
⑶对PTFE板底部表面纹路进行优化,使其在沉管巨大压力下出现压扁情况时,保证润滑液仍可进入滑移面,不影响润滑效果,滑动摩擦系数不出现异常变化。