¿La tecnología de construcción clave del puente atirantado con vigas cajón de acero de 628 metros de luz del segundo puente sobre el río Yangtze de Nanjing?
Introducción integral a la construcción del ramal sur del segundo puente sobre el río Nanjing Yangtze, incluido el refuerzo de grandes ataguías de acero en rápidos de agua de 50 m de profundidad, el pilotaje de pilotes de cimentación ultralargos y de 3 m de diámetro grande, y el vertido de tapas de hormigón armado de gran volumen de 5100 m3. Control de temperatura, vertido de una torre de puente de hormigón armado de gran altura y pendiente de 195 m, instalación de bloques de vigas cajón de acero de gran volumen y tonelaje de 300 t, tracción e elevación de 336 m. p>
1. Descripción general
Río Nanjing Yangtze El segundo puente cruza el río Yangtze que fluye a través de la ciudad de Nanjing y está ubicado 1 km río abajo del famoso puente del río Nanjing Yangtze, que se completó y abrió al tráfico. 1968. El puente principal en el brazo sur del Segundo Puente del Río Nanjing Yangtze está sostenido por diez pilares de transición, diez pilares auxiliares, diez torres sur y diez pilares auxiliares. La combinación de luces es 58,5 m+246,5 m+628 m+58,5 m = 65438. . El segundo puente atirantado del río Nanjing Yangtze ocupa el tercer lugar entre los diez puentes atirantados más importantes del mundo con una luz principal de 628 m. Goza de la reputación de ser el puente atirantado más grande de China. Esta es la característica más importante y lo más destacado. del Segundo Puente Nanjing sobre el río Yangtze.
El puente principal del brazo sur del Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing es el puente del canal principal y está ubicado en el tramo inferior del río Yangtze. El segundo puente del río Nanjing Yangtze está ubicado en aguas profundas y de flujo rápido. Afectado por la marea, el nivel del agua cambia día a día. El terreno del sitio del puente es irregular y la orilla del río es empinada e inestable; la geología de sus cimientos es compleja y el lecho de roca es débil. El tramo principal del segundo puente atirantado sobre el río Yangtze de Nanjing no tiene precedentes en China, y la construcción de grandes voladizos en condiciones de viento es muy arriesgada. El período de construcción del segundo puente sobre el río Nanjing Yangtze es corto y sus estándares de ingeniería de calidad tienen requisitos de construcción extremadamente altos. La cimentación infalible en aguas profundas, la velocidad y la apariencia del vertido de la torre de cable alto, el montaje e instalación de vigas principales de acero de gran tonelaje y la realización de varios indicadores de alto nivel constituyen las dificultades de construcción sobresalientes del ramal sur. Puente del Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing.
La Corporación Provincial de Construcción de Carreteras y Puentes de Hunan, responsable de la construcción principal de abajo hacia arriba del Puente Sur, adoptó humildemente opiniones de expertos, estudió teorías y métodos avanzados nacionales y extranjeros, estrictamente organizados y dedicados. se puso a construir y superó varios problemas, aseguró la finalización sin problemas del ramal sur del segundo puente sobre el río Nanjing Yangtze y creó muchas tecnologías y conceptos de procesos nuevos que vale la pena aprender.
En segundo lugar, la estabilidad de grandes ataguías de acero en aguas rápidas y a 50 m de profundidad.
Las torres principales sur y norte del segundo puente del río Nanjing Yangtze están compuestas de cobre circular de doble pared. ataguías y 21 ataguías de cobre de largo. Consta de pilotes perforados in situ de 102 m y 87 m φ3 m, una pared de vertedero rellena con hormigón de pared de pozo de 8700 m3, hormigón de respaldo de 8,5 m de espesor vertido en el fondo de la presa y un muro de hormigón armado de 6 m de espesor. plataforma de tapa de hormigón en la parte superior del pilote, es decir, una ataguía de cobre de doble pared, pilotes de cimentación, cubierta posterior de hormigón y tapado de hormigón armado.
Las profundidades de agua de los dos grandes cimientos submarinos de la torre sur y la torre norte son de 39 m y 20 m respectivamente en condiciones de bajo nivel de agua. El espesor de la capa de cobertura de los cimientos en las áreas de la torre sur y la torre norte es de 33 my 29 m respectivamente, y la diferencia máxima de altura de la superficie del lecho rocoso dentro de los 36 m es de 0,57 my 1,06 m respectivamente. Después de retirar la capa de cobertura, la profundidad máxima del agua para la construcción de los cimientos de la torre alcanza los 68 m. El caudal de agua máximo medido durante la construcción con niveles altos de agua en el sitio del muelle.
Las dos ataguías circulares de cobre de doble pared de la Torre Sur y la Torre Norte son las ataguías de acero para aguas profundas más grandes de China hasta el momento, con un diámetro exterior de 36 m, un diámetro interior de 33 m, un espesor de 15 my una altura máxima de 65,5 m. El espesor del concreto de sellado posterior de la presa es de 8,5 m cada uno, y el volumen total de concreto es de más de 6200 m3, que también es el mayor volumen de concreto de sellado posterior total. lloviendo en China.
La ataguía de acero se ensambla y hunde con bloques de torre, es decir, la sección inferior de la ataguía de acero se hace en la orilla, se lanza al agua a lo largo del tobogán y se hace flotar hasta el muelle del puente. Luego, los bloques se empalman gradualmente en la sección inferior, se vierten gradualmente en la pared de la presa y se hunden en el lecho del río. Luego, durante el proceso de empalme del bloque, se sopla arena hacia el vertedero y el concreto se vierte gradualmente en la pared del vertedero. Finalmente, pasa a través de la capa de cobertura y golpea la roca por gravedad (peso propio y presión).
Después de cálculos y demostraciones de expertos, durante las inundaciones del río Yangtze de junio a agosto, la seguridad de la ataguía de acero contra el impacto de un enorme flujo de agua sólo se puede entender completamente después de que se haya completado el sellado posterior y de 2 a Se completan 3 pilas aburridas. Por lo tanto, ¿cómo garantizar un desprendimiento suave de rocas de la ataguía de acero, completar el sellado posterior de la ataguía de acero y la construcción de 2 o 3 pilotes perforados antes de la llegada del pico de inundación del río Yangtze y lograr el objetivo de descarga de la ataguía de acero? La ataguía con pilotes es el paso más importante en la construcción de la ataguía de acero. La cuestión clave. Con una mayor inversión y gestión de equipos, materiales y personal, la adopción de las siguientes medidas y tecnologías es la garantía más importante para el éxito de la construcción de la ataguía de acero del Segundo Puente sobre el Río Yangtze de Nanjing:
1. Elección del tiempo de construcción de la ataguía de acero
Para garantizar que la ataguía de acero pueda sobrevivir con seguridad a la inundación, es muy importante y fundamental organizar razonablemente el período de construcción de la ataguía de acero. La cuenca del río Yangtze está dominada por la lluvia y la escorrentía de las inundaciones, con la temporada de inundaciones de mayo a octubre y la estación seca de noviembre a agosto. Los picos de inundación ocurren principalmente de junio a agosto, y los niveles más bajos de agua ocurren de junio a agosto o febrero. . El propietario y contratista del puente principal del ramal sur del segundo puente sobre el río Nanjing Yangtze firmaron un contrato de construcción el 25 de agosto de 1997 y celebraron una ceremonia de inauguración el 6 de junio. El 6 de marzo de 1998 se colocaron de forma segura y precisa las ataguías de acero de las torres principales sur y norte. El 27 de abril de 1998, se completó el sellado submarino de hormigón de la ataguía de acero de las torres gemelas y se completó con éxito la construcción de 3 a 6 pilotes perforados en cada uno de los dos pilares principales antes de la llegada del pico de inundación el 27 de mayo. Se puede ver que para la construcción de la ataguía de acero del río Yangtze más grande de China, el Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing ha realizado arreglos de progreso razonables y un estricto control del período de construcción. Un progreso razonable en la construcción es de gran importancia para garantizar el éxito de la construcción de ataguías de acero y reducir el costo de la construcción de ataguías de acero.
2. Diagrama de disposición del sistema de anclaje de anclaje totalmente de hierro
Desde la posición del muelle hasta la finalización del concreto de sellado posterior y una pequeña cantidad de construcción de pilotes perforados, la ataguía de acero tiene experimentado flotando en el agua antes de ser implantado y plantando Hay varias etapas diferentes que soportan estrés, como ser enterrado en el fondo poco profundo después de ser hundido y ser enterrado en el fondo profundo después de soplar arena. Durante estas etapas, la ataguía de acero debe disponer de un sistema de anclaje absolutamente fiable. Organizar razonablemente el período de construcción Cuando las tres etapas están en el período sin inundación, el papel del sistema de anclaje en la etapa de flotación de la ataguía de acero en el agua es crucial, porque la estabilidad de la ataguía de acero es la más desfavorable en este momento. escenario, y la ataguía de acero y el grupo de botes guía soportan mayores cargas. La resistencia al agua, toda la resistencia al agua y la presión del viento de la ataguía de acero son soportadas por el sistema de anclaje. Según los cálculos, la resistencia máxima al flujo más la presión del viento antes de que se implante la ataguía de acero de la Torre Norte alcanza los 5.000 kN.
El sistema de anclaje de ataguía de acero del segundo puente del río Nanjing Yangtze adopta un sistema de anclaje totalmente de hierro. Sobre la base de considerar plenamente las cargas más desfavorables del flujo de agua y el viento, el estado estable más desfavorable de la ataguía de acero y la conveniencia de la construcción, este sistema está razonablemente organizado en dos etapas: la etapa inicial y la etapa posterior. Los hechos han demostrado una vez más que este sistema tiene las ventajas de un despliegue rápido, una fuerte fuerza de anclaje, alta confiabilidad, bajo costo, reservas de seguridad y medidas de emergencia, y puede aplicarse a construcciones similares en aguas profundas y rápidos.
3. Seguimiento y observación de cambios en el lecho del río
El lecho del río en el muelle del puente se ve afectado por la erosión general, la erosión local y la arena que sopla en el azud, y el terreno cambia en en cualquier momento. La estabilidad, seguridad, posición plana, inclinación, etc. de la ataguía de acero se ven afectadas por los cambios en la topografía del lecho del río desde el momento de su implantación hasta el hundimiento en el suelo suprayacente hasta que golpea la roca, e incluso antes de que se coloquen los pilotes de inundación. terminado. Por lo tanto, es necesario realizar un seguimiento de los cambios en el lecho del río dentro y fuera del azud para controlar que la ataguía de acero esté en un estado ideal.
El segundo puente del río Nanjing Yangtze ha establecido un sistema de observación de la construcción de ataguías de acero con personal completo. Durante el proceso de implantación de la ataguía de acero, observe cuidadosamente la profundidad del agua, la topografía del lecho del río, la velocidad del flujo de agua, las coordenadas de implantación y la profundidad. Durante el proceso de soplado de arena para hundir la ataguía, siga la construcción del soplado de arena para observar las condiciones dentro y fuera de la ataguía en tiempo real después de que la ataguía golpee las rocas, observe el lecho del río cada medio mes para proporcionar una implantación precisa y segura; de la ataguía de acero proporciona una base detallada y precisa para prevenir el aumento de arena y la inclinación durante el proceso de hundimiento, controlar la precisión de la ataguía de acero que golpea las rocas y comprender la situación de erosión después de que la ataguía de acero golpea las rocas.
4. Disposición de la grúa torre flotante
En el pasado, se montaba una ataguía de acero y se dragaba y soplaba arena dentro de la ataguía, incluso la gran ataguía de acero con un diámetro de 31 m en el puente Tongling. Weir, solo es necesario disponer una grúa de mástil de 20 toneladas en un par de esquinas diagonales del barco guía para cumplir con todos los requisitos de elevación. Sin embargo, para la gran ataguía de acero del Segundo Puente de Nanjing con un diámetro de 36 m, incluso si se colocan cuatro grúas de mástil de 20 toneladas en las cuatro esquinas del sistema de barco guía, siempre hay un área que no se puede cubrir y la ataguía de acero no ser izado. Por lo tanto, durante la construcción de la ataguía de acero del Segundo Puente de Nanjing, no solo se colocaron tres grúas de mástil de 20 t en las tres esquinas del barco guía, sino que también se dispuso una grúa torre de 240 t m en el casco del barco guía. Sólo disponiendo la grúa de esta manera se puede cubrir completamente la superficie plana de la ataguía de acero.
Es la primera vez en el país y en el extranjero que se coloca una grúa torre sobre un casco guía flotante. Este intento del Segundo Puente de Nanjing se basa en un análisis y cálculo cuidadosos de la estructura general y local del sistema del barco guía, así como en el procesamiento estructural del casco local. La disposición de la grúa del Segundo Puente de Nanjing fue muy exitosa. La eficiencia de la grúa torre fue cinco veces mayor que la de la grúa, cumpliendo plenamente con los requisitos de elevación horizontal y vertical para todo el proceso de construcción de la ataguía de acero.
5. Controlar estrictamente el empalme y el posicionamiento.
Es muy importante y difícil controlar la precisión del empalme y la calidad de la soldadura de las ataguías de acero en estados flotantes y aguas abajo, así como la posición general del plano y el hundimiento. Para la construcción de ataguías de acero, Nanjing Second Bridge ha desarrollado un conjunto de métodos teóricos y procedimientos operativos fáciles de implementar en términos de empalme de bloques, precisión de posicionamiento general, control de calidad, etc., y también ha desarrollado sistemas completos, detallados y procedimientos de inspección de alto nivel. Se ha garantizado eficazmente la calidad de la construcción de la ataguía de acero.
6. Garantizar completamente el suministro de hormigón de sellado posterior
Para garantizar la resistencia, integridad y estanqueidad del sellado posterior submarino de gran superficie y gran volumen de la ataguía de acero. concreto, el concreto de sellado posterior debe ser continuo al mismo tiempo. Vierta y termine lo más rápido posible de una sola vez. Por lo tanto, durante la construcción del Segundo Puente de Nanjing, se llevaron a cabo una gran cantidad de preparativos técnicos preliminares y una cuidadosa organización de la construcción. Una de las tareas clave es la organización del transporte y suministro de grandes cantidades de hormigón.
Mediante análisis y demostración, el hormigón se suministra tanto por tierra como por agua. Además de las tres plantas mezcladoras de hormigón flotantes con una capacidad de producción de 50 ~ 60 m3/h que se instalaron en el pasado cerca de la ataguía de acero de la torre, también se instaló un pontón militar entre la orilla y la ataguía de acero y una planta comercial de hormigón. Se instaló una estación de abastecimiento en la costa. Esta es la primera vez en China que se adopta este método de suministro de hormigón con sellado posterior multidireccional, que cumple plenamente con los requisitos de transporte y suministro para el vertido rápido de hormigón con sellado posterior, y ha establecido un récord nacional de vertido de 6.250 m3 de hormigón en 29 horas para el sellado posterior de una ataguía de acero.
La construcción de la ataguía de acero del Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing comenzó desde la finalización de la sección inferior de la ataguía de acero en el sitio de la torre el 6 de junio de 1997+065438+, y el 6 de mayo, En 1998 se logró el objetivo de hundimiento de pilotes y descarga de inundaciones. Fue necesario medio año para estabilizar el enorme sistema de ataguías de acero y resistir con éxito la inundación del verano de 1998. Al mismo tiempo que se suspendían todos los demás puentes en construcción sobre el río Yangtsé, se crearon suficientes condiciones favorables para la construcción ininterrumpida de los cimientos de la torre principal del Segundo Puente de Nanjing en condiciones de inundación, hasta que finalmente logró un gran éxito en términos de velocidad y calidad. Cabe mencionar que la calidad de construcción de la ataguía de acero cumplió y superó los requisitos de diseño y especificaciones.
Entre ellos, para la calidad del procesamiento y ensamblaje de la ataguía, el estándar de tolerancia de rectitud es de 5 cm, las tolerancias reales de la torre sur y la torre norte son 3,9 cm y 4,2 cm respectivamente, y la ovalidad está dentro de los 2 cm. Otros, como la separación de soldadura, la desalineación, la verticalidad, etc., se controlan estrictamente con la precisión requerida. Además, la estanqueidad al agua, la detección de defectos y el uso real demuestran que la calidad de la soldadura cumple plenamente con los requisitos de las especificaciones y regulaciones. Con respecto a la precisión de la mampostería de piedra de la ataguía, el diseño requiere que la desviación central de las superficies superior e inferior sea menor que L/100 de la altura total de la ataguía, pero en realidad es menor que +1/200. En cuanto a la calidad del concreto del sello posterior, se perforaron 3 muestras de cada torre. La calidad del concreto es uniforme, sin lechada, buena estanqueidad, alta resistencia y excelente calidad.
La finalización de pilotes de cimentación ultralargos y de gran diámetro de 3,3 m
Hay pilotes perforados de 21φ3,0 m en las torres norte y sur del Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing. La clave para la construcción de cimientos reside en la terminación de los pilotes de cimientos. Una vez sellada la ataguía de acero, comienza oficialmente la construcción de la perforación. La perforación adopta protección de pared de agua limpia, perforación con circulación inversa con elevación de gas y perforación con plataforma de perforación rotativa. Las herramientas de perforación son principalmente perforación con fresadora de rodillos.
Las longitudes máximas de perforación de la torre sur y la torre norte desde la superficie del lecho de roca son 47,17 metros y 59,95 metros respectivamente, y las longitudes libres máximas de la tubería de perforación desde la superficie de la plataforma son 107 metros y 130 metros. respectivamente. La formación rocosa a perforar es básicamente un conglomerado cementado. La resistencia a la compresión uniaxial natural promedio de algunas rocas extremadamente blandas es de 1.259 MPa, que es la resistencia del conglomerado.
Debido a la alta resistencia de la roca y la gran longitud libre del tubo de perforación, una cuestión importante a resolver durante la construcción de la perforación es garantizar la precisión vertical del pozo y evitar el fenómeno de rotura de la broca. tuberías y brocas que ocurrieron en el pasado. El principal factor de garantía para la construcción de perforación es el rendimiento de la plataforma de perforación. Los dos cimientos de las torres principales del puente utilizan la plataforma de perforación alemana WIRTH con un rendimiento superior y cinco plataformas de perforación de Luoyang y Wuhan que se han mejorado continuamente para la construcción de perforación de gran diámetro. La plataforma de perforación adoptada y utilizada esta vez es avanzada en términos de torque, resistencia y rigidez de la tubería de perforación, disposición y materiales de los engranajes de la broca, métodos de reparación de la broca, etc. La tecnología clave es configurar la tubería de perforación piloto y mejorar la broca. configuración durante el proceso de perforación.
El método resuelve eficazmente los problemas de hundimiento de perforación, velocidad de metraje de perforación y estabilidad y confiabilidad de la herramienta de perforación.
Para garantizar la verticalidad de la perforación, es necesario medir con precisión la base del equipo de perforación y controlar su planitud. Además, la estabilidad y verticalidad de la carcasa de acero también son condiciones necesarias para garantizar la precisión vertical de la perforación. Después de que la ataguía golpea la roca, debido a la diferencia de altura de los petroglifos, la carcasa se instala perforando agujeros primero y luego enterrándolos. Es decir, se utiliza un taladro para eliminar los obstáculos en la posición del agujero y se utiliza una broca raspadora. Se utiliza para entrar en la superficie de la roca. Luego se baja la carcasa de acero y se sacude para que entre en la pared de la roca y se estabilice. La protección antideslizante adopta el método de posicionamiento vertical de la abertura superior que guía la abertura inferior, es decir, solo el marco guía superior está configurado para bajar la carcasa de acero y se cancela el posicionamiento inferior. La precisión de la altura de conexión debajo de la carcasa de acero se controla mediante el método de atado con alambre.
Los 42 pilotes colados in situ de gran diámetro de 3 m de las dos torres principales del segundo puente Nanjing Changfa se completaron sin defectos y con alta calidad en menos de 130 días, significativamente antes de lo previsto. A juzgar por la calidad de la construcción, la pendiente máxima real del revestimiento es del 42%, muy por debajo del estándar 1/200. Otros puntos de aceptación, como el espesor del sedimento, la resistencia del hormigón, las pruebas ultrasónicas y el muestreo de núcleos, fueron muy satisfactorios.
IV.5100
La elevación inferior de las dos tapas de la torre principal del Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing es -11,0 m, y la elevación máxima es -5,0 m, por debajo de la superficie del agua. Después de que la tapa se bombea dentro de la ataguía de acero, la pared interior de la ataguía se utiliza como forma lateral y la forma inferior se apoya en el tubo de acero del horno en la parte superior de la pila para verter. La plataforma de la tapa tiene un diámetro de 33 my un espesor de 6 m. Adopta una estructura de hormigón armado No. 30 y el volumen de hormigón es de 5130 m3.
El vertido de hormigón de la tapa del Segundo Puente del Río Yangtze de Nanjing es una construcción de hormigón de gran volumen, y el problema del agrietamiento del hormigón causado por la diferencia de temperatura debe resolverse mediante medidas de control de temperatura. Las medidas de control de temperatura adoptadas para la tapa de la torre principal del puente son las siguientes:
1. Simular la situación real para realizar cálculos de control de temperatura, determinar el método de vertido, formular estándares de control de temperatura y proponer control de temperatura. medidas.
2. Realizar una prueba de calor de hidratación para determinar los parámetros de calentamiento y seleccionar la proporción de mezcla de concreto.
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