_跨江大桥水中基础施工方案设计

Fra Baidu bibliotek， 围
堰内壁作承台模板 ； 沿墩位设计施工栈桥 ， 以满足人
收稿日期 ： ０ １ ３－１ １－２ ０ ２ ， 作者简介 ： 理学学士 ， 男， 工程师 ， 何树凯 （ ９ ８ ２－ ） ０ ０ ５ 年毕业于辽宁工程技术大学理论与应用力学专业 ， ０ ０ ８ 年毕业于辽宁工程技术 大 学 工 １ ２ ２ ： 。 程力学专业 ， 工学硕士 （ ａ ｉ ｌ ５ ６ ８ ３ ２ ６ ５ ４＠ｑ ． ｃ ｏ ｍ） Ｅ－ｍ ｑ
５］ ， 主墩平台长 计兼 顾 桩 基 施 工 与 钢 围 堰 安 装 需 要 ［
宽２ 平台顶标高为 ＋３ 平台 ７． ７ｍ、 ９． ６ ｍ， ５ ９． ０ ｍ， ３ 桩 台面与栈桥顺接 。 平台基础为 ６ ３ ０×１ ０ 钢 管桩 ， 顶逐 层 连 续 布 置 ３ Ｉ ４ ５ ｂ 主 横 梁、 Ｉ ５ ０ ｂ主纵梁与 ３ 并于台面满铺１ ２ ８ ｂ 顶层分 配 梁 形 成 平 台 主 体 ， ０ Ｉ 边缘加装栏杆与扶手绳 ， 桩位预留 孔 ｍｍ 厚的钢板 ， 洞 。 平台平面布置示意如图 ２ 所示 。 平台 主 要 设 计 荷 载 与 栈 桥 一 致 ， 额外考虑３台 钻机于桩位同时作 业 ， 将荷载组合带入平台模型进 行结构验算 。 验算 结 果 显 示 ， 平台钢管桩柱脚最大 水平支反力约为３ 竖向支 反 力 约 为 ８ ３ ４． ２ｋ Ｎ， ２． ６ ， 结构 最 大 应 力 为 ９ ＝１ ｋ Ｎ； ４． ３ ＭＰ ａ ４ ５ ＭＰ ａ σ ＜［ １］ 位于履带吊作业下方主横梁上 ； 结构最大变形为７． ７ ／ 出现在履带吊作业下 方 主 ４ ｍｍ＜１ ７． ４ ｍｍ＝Ｌ ０ ０， 纵梁上 。 利用软件屈曲分析模块对吊装作业工况进 行分析 ， 平台的稳定系数为 ６． ３ ８。 综 合 前 述 计 算 结 果， 平台的刚度 、 强度及稳定性均满足施工需要 。 ４． ２ 平台基础施工 平台基础钢管桩采用履带吊配合振动桩锤插 打， 插打顺序为沿栈桥向承台外侧 ， 最后包围整个承 台 。 钢管桩作业前 ， 确定每根钢管桩的平面位置与 桩长 ， 待钢管桩进入覆盖层后 ， 随时复测桩身平面位 置和倾斜度 。 若未 达 到 设 计 沉 桩 深 度 已 难 以 沉 入 ， 最后 ２ ０ 次锤击 贯 入 深 度 不 超 过 ５ ｍｍ 方 可 停 止 锤
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２］ ； 为便于钢围堰安装下放并满足 员设 备 移 运 需 要 ［
桩基钻孔施工作业 ， 在主墩墩位设计水上作业平台 ，
３］ 。 平台台面与栈桥桥面顺接 ［
３ 施工栈桥施工 ３． １ 施工栈桥结构 施工栈桥 （ 以下 简 称 栈 桥） 设计轴线平行于主 桥， 于两岸至主 墩 位 置 上 游 侧 分 别 布 置 栈 桥 。 东 岸 栈桥起于 １ 止于２ 西岸栈桥起于２ ７号 墩， １ 号 墩， ３ 桥面 号墩 ， 止于 ２ 栈桥最大设计跨径１ ２号 墩， ２ ｍ， 栈 桥 底 标 高 ＋３ 宽 ６ｍ， ５ ７． ０ ｍ。 栈 桥 下 部 结 构 由 上部结 ６ ３ ０×１ ０ 钢管桩接 柱 顶 ３ Ｉ ４ ０ ｂ 主 横 梁 构 成， 构主 要 由 贝 雷 梁 桁 架 、 面板护栏 ２ ０ ｂ 顶 层 分 配 梁、 Ｉ 等构成 。 栈桥布置示意如图 １ 所示 。 栈桥 设 计 荷 载 除 结 构 自 重 外 主 要 考 虑 人 群 、 机 械设备等施工荷载 ， 并在组合工况中加入履带吊作 业荷载 、 风压与 流 水 冲 击 进 行 验 算 。 栈 桥 主 体 材 质 ； 容许 应 力 ［ 贝雷梁采 采用 Ｑ ＝１ ２ ３ ５钢， ４ ５ ＭＰ ａ σ １］ ； 钢材容 容许应力 ［ 用１ ＝２ ６ ＭＮ 钢材质 ， ４ ５ ＭＰ ａ σ ２］
１ 工程概况 阆中嘉陵江四 桥 位 于 嘉 陵 江 二 桥 下 游 ２． ８ｋ ｍ 处， 从嘉陵江阆中段右岸的梓潼庙起 ， 自东向西越过 嘉陵江 ， 止于东 北 端 的 蟠 龙 路 口 。 该 桥 跨 径 布 置 为 （ ２×４ ０＋８×４ １． ２ ５＋２×１ ３ ０＋２ ６＋３ ９＋５ ０＋３ ９） １ 全长 １ 桥面宽２ 主桥为独塔双索面 ｍ， ０ ０ｍ， ９ ｍ， ３ 塔梁固结体系斜拉桥 ， 采用预应力混凝土箱形主梁 。 桥塔采用混凝土箱 形 结 构 ， 为美观需要设计为水滴 宽１ 长３ 型， 其主墩承台高 ６ｍ、 ３． ６ｍ、 ２． ５ｍ。 受下 游金 银 台 水 电 站 的 影 响 ， 桥 位 处 高、 低水位差达６ 墩 位水深约 ７ ｍ； １ 号主墩距东岸约 ３ ０ ０ ｍ， ２ ２ ｍ。２ 号墩距西岸约 ４ 墩位水深约 ５． ０ｍ， ５ｍ。 ２ 基础施工方案 该桥主桥 １ ３ 号墩近 ４ ８ 号 ～２ ０ ０ ｍ 施工作业区 常年位于水位以下 ， 若采用筑岛填路施工基础极不 经济 ， 对环境的影响也较大 ； 填土围堰又无法满足高 水位时承台施工 ， 同时覆盖层下较厚的卵石层限制 了钢板桩的使用 ， 且水位受下游水电站的影响 ， 根据 工期进度安 排 ， 围 堰 安 装 时 间 正 处 于 低 水 位 期， 浮 吊、 打桩船等大型水上施工机械设备无作业条件 ， 钢 围堰按既定工期计划安装难以实现 。 针对 基 础 水 深 及 地 质 条 件 ， 综合考虑经济性与 环境影响因素 ， 决定采用双壁钢围堰施工承台
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４． ５ 桩基施工 针对现场地质情况 ， 桩基采用冲孔作业 ， 钻机直 接布置于作业平台之上 。 因钻孔桩孔距布置较近且 相对规则 ， 为防止出现串孔 ， 钻孔作业时严格按隔桩 跳打 的 原 则 施 工 ， 相邻桩施工间隔控制在４ ８ｈ 以 上 。 成孔后进行清 孔 ， 检查合格后安装钢筋笼并浇 筑桩基混凝土 。 为 确 保 桩 基 浇 筑 质 量 ， 首批混凝土 采用拔塞法浇筑 ， 浇筑期间严格控制泵管埋深与提 管速度 。 为确保桩 顶 混 凝 土 强 度 ， 其顶面超出设计 多余部分在承台施工前凿除 。 标高 １． ０ｍ， ５ 水下承台施工 ５． １ 钢围堰结构 由于 承 台 常 年 位 于 水 面 以 下 ， 综合水位变化特 点与地勘资料选用双壁钢围堰施工 。 双壁钢围堰内 壁 厚 １． 底标 空平面尺寸 为 ２ ６． ７ ｍ×１ ５． ７ ｍ， ２ ｍ， 顶 标 高 为 ＋３ 围堰内壁兼 高为 ＋３ ４ ２． ５ ｍ， ５ ３． ０ ｍ，
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跨江大桥水中基础施工方案设计
何树凯 ） （ 重庆建工桥梁工程有限责任公司 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ６ ０
摘 要 ：阆中嘉陵江四桥为独塔双索面斜拉桥 ， 采用群桩接承台基础 ， 针对基础施工难点进行施工方案设计 ， 确定 桩 基 采 用 在 水上作业平台上布置钻机冲孔施工 ， 承台利用双壁钢 围 堰 进 行 浇 筑 ， 有 限 元 计 算 结 果 表 明 各 构 件 刚 度、 强度和稳定性均满足 要求 。 施工时 ， 沿墩位布置施工栈桥 ， 栈桥基础钢 管 桩 采 用 履 带 吊 配 合 振 动 桩 锤 插 打 ， 上 部 结 构 利 用 履 带 吊 进 行 安 装。水 上 作业平台布置于主墩墩位 ， 平台台面与 栈 桥 桥 面 顺 接 ， 在 完 成 基 础 成 桩 作 业 后 用 于 钢 围 堰 下 放 与 安 装。钢 围 堰 分 段 进 行 拼 装， 逐节下放后接长形成整体 ， 经检查合格后采用整体 斜 面 推 进 法 浇 筑 封 底 混 凝 土 ， 在封底混凝土强度达到设计要求并经抽 水检查封水成功后 ， 按分段定点 、 薄层浇筑 、 循序推进的原则分 ２ 次浇筑承台 。 关键词 ：斜拉桥 ； 水 中基础 ； 施工 栈 桥 ； 水上 作业平台 ； 钢 围堰 ； 桥梁施工 ； 有限元法 中图分类号 ：Ｕ ４ ４ ８． ２ ７； Ｕ ４ ４ ５ 文献标志码 ： Ａ （ ） 文章编号 ： ６ ７ １－７ ７ ６ ７ ２ ０ １ ４ ２－０ ０ ５ ２－０ ５ １ ０
， 用木夹箍调整） 并在作业过程中 桩径大 ２～３ｃ ｍ（ 随时进行观测 。 首 先 利 用 自 重 使 钢 管 桩 下 沉 ， 待桩 身足够稳定后 ， 再 采 用 锤 击 下 沉。 每 根 钢 管 桩 的 沉 桩作业均一次完成 ， 中途停顿不宜过久 ， 以免管壁摩 擦力增大 ， 难以继续下沉 。 钢管 桩 接 长 时 接 头 切 割 整 齐 ， 保证接口对接完 好； 采用外拼板及接头对接焊连接 ， 所采用的焊接材 料型号与焊件材质相匹配 ， 严格控制焊接质量 ， 保证 顺直 ， 偏差控 制 在 ０． ５％ 以 内 。 同 排 钢 管 桩 施 工 完 成后随即焊接钢管 平 联 及 斜 撑 ， 并安装主横梁将各 钢管桩连接成整体 ， 观察未出现不均匀下沉后准备 上部结构安装 。 ３． ３ 栈桥上部结构施工 栈桥 上 部 结 构 采 用 履 带 吊 安 装 ， 先将贝雷梁吊 运至已形成的栈桥桥面 ， 贝雷梁前 、 后对齐后锁定下 弦孔洞 ， 再抬起贝雷梁对齐上弦销孔 ， 插入上弦保险 插销完成拼装 。 贝 雷 梁 吊 装 按 组 进 行 ， 横向每２片 为１组， 采用定制花架连接 。 由于贝雷梁重量较轻 ， 贝雷梁拼装成整跨 后 一 起 吊 装 ， 吊装就位并固定后 铺装顶层分配梁 与 栈 桥 面 板 ， 最 后 铺 设 电 缆、 供 水、 泥浆管道等附属设施形成施工栈桥 。 栈桥架设完毕后由技术员进行一次全面检查，
８］ ， 共 分 上、 做承台 浇 筑 模 板 ［ 下 ２ 节， 首节钢围堰高
第二节高５ｍ。 围堰内水下封底采用 Ｃ ５ｍ， ２ ５混 ５． 凝土 ， 设计厚度为 ３ｍ。 为保证高水位时围堰稳定 ， 对首节围堰内壁灌入同强度等级的混凝土 。 双壁钢 围堰布置示意如图 ３ 所示 。 为方便加工与运输 ， 围堰进行分块设计 ， 根据履
４］ ， 框架的空间应比 垂直度 ， 采用导向框架控制桩位 ［
然后交付使用 。 在 使 用 阶 段 ， 由专门成立的栈桥维 护小组每天对栈桥的上 、 下部结构进行检查 ， 并对河 床面标高进行定期复测 ， 一旦发现冲刷较大 ， 应立即 采取防护措施 ， 并根 据 设 计 荷 载 对 栈 桥 作 业 车 辆 设 备进行限速 、 限重 。 ４ 水上钻孔施工 ４． １ 水上作业平台结构 受现 场 水 文 地 质 条 件 影 响 ， 钻孔作业只能考虑 在水上作业平台 （ 以下简称平台 ） 上进行 。 平台的设
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图 １ 栈桥布置示意
最大应 力 出 现 于 作 业 区 前 端 柱 顶 贝 雷 梁 立 杆 ｋ Ｎ； ； 最大变形为 上， 为１ ＝２ ８ ４． ９ ＭＰ ａ＜ ［ ４ ５ ＭＰ ａ σ ２］ ／ ／ 位于作业区域下约３ ４ ２． ２ｍｍ＜３ ０ｍｍ＝Ｌ ０ ０， １ ５ 跨径位置 。 对该工 况 进 行 屈 曲 分 析 ， 栈桥整体稳定 栈桥在各工况下 系数为 ５． １ ２。 综合前述计算结 果 ， 刚度 、 强度及稳定性均满足施工需要 。 ３． ２ 栈桥下部结构施工 根据 现 场 地 质 情 况 与 栈 桥 计 算 结 果 ， 确定栈桥 下部结构钢管桩理论插打深度 。 钢管桩采用履带吊 配合振动桩锤插打 ， 施工前先测出水面高程 ， 并在桩 身相应位置标记 ， 以 控 制 桩 底 高 程。 为 保 证 钢 管 桩
３ ８ ／ 计， 弹 性 模 量 取 ２． 重均 按 ７ ８． ５ｋ Ｎ ｍ ０ ６×１ ０ ２ ， ／ 泊松比取 ０． ｋ Ｎ ｍ ３。 采用 Ｍ Ｉ Ｄ Ａ Ｓ 对栈桥进行建 ， ， 模分析 由于栈桥跨数多 取跨径最大的连续 ３ 跨进
行计算 。 通过计算 可 知 ， 各构件最大应力与变形主 要出现在履带吊作 业 工 况 ， 该工况下栈桥钢管桩最 水平支反力约为５ 大竖向支反力约为６ ２ １． ３ｋ Ｎ， ３． ６