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1、精选优质文档-倾情为你奉上忠县长江大桥深水基础施工技术1、工程概况1.1、主桥布置大桥位于重庆市忠县县城上游8公里处。桥位处，江面宽约1130m左右，水深约26 m。主桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，孔跨组成为205m +460m +205m，全长870m。图一、主桥孔跨布置图1.2、基础构造: 11#桩基和承台为钢筋混凝土结构，承台为直径33m的圆形承台，高6m，C30砼5132m3。承台下设置19根直径3m的钻孔桩，桩间距6m，桩长44.5m。封底混凝土高度7米，C25水下砼4821m3；夹仓水下砼2275 m3。（桩位布置如图二）。吊箱为圆形双壁结构，外径36m，内径33m，双壁宽度1
2、.5m。吊箱侧板高度34.5m。1.3、地质水文11#主墩河床高程112.59-117.54 m，最大高差4.95 m，顶面坡角10，地势总体东高、西低，局部有凹槽。覆盖层主要有细砂、卵石层。粉细砂层厚度2.40-5.90m，饱水，松散。卵石层厚3.90-11.70m，粒径多为5-12 cm，卵石间空隙由粉细-粗砂充填。桥位处于三峡工程的回水区，平均流速2m/s，最大流速达2.5m/s。1.4、阶段工期要求主桥自2005年8月25日开工，基础施工工期要求在2006年9月中旬，将水中结构物施工达到高程160米，摆脱三峡二期蓄水156米高程的影响。2、基础施工方案比选2.1、几种施工方案对比深水基
3、础施工中常用的施工方法是钢吊箱和钢围堰两种施工方法；钢吊箱法又分为固定钻孔平台和浮式钻孔平台两种，相关工艺对比如下：钢围堰钢吊箱结合固定钻孔平台钢吊箱结合浮式钻孔平台工艺简介1.拼装导向船及定位船，布设锚碇系统。2.导向船及定位船的定位；3.墩位处拼装钢围堰或岸边拼好底节后浮运至墩位处的导向船内；4.围堰的接高及下沉。5.刃角着床后，开始吸泥嵌岩工作；6.下沉钢护筒7.封底施工。8.在钢围堰顶搭设钻孔平台进行钻孔施工。9.堰内抽水，施工承台。1.插打钢管桩；2.在钢管桩上布设钻孔平台；插打钢护筒3.钻孔桩施工，钻孔同期在岸边拼装底节钢吊箱。4.钻孔结束后，拆除平台。5.底节吊箱整体浮运到墩位；
4、6.利用钢护筒做支撑，布设横梁及吊杆，将底节吊箱吊起，退出吊箱浮运船7.用吊杆完成吊箱的下沉及接高。8.封底施工。9.抽水施工承台。1.组拼浮式平台，布设锚碇系统；2.浮式平台定位；3.插打钢护筒4.钻孔桩施工。钻孔同期在岸边拼装底节钢吊箱；5.钻孔结束后，浮式平台整体退出，底节吊箱整体浮运到墩位；6.利用钢护筒做支撑，布设横梁及吊杆，将底节吊箱吊起，退出吊箱浮运船；7.用吊杆完成吊箱的下沉及接高。8.封底施工。9.抽水施工承台。适用地质适用于河床覆盖层较浅，基岩面较平整的地质情况。在高差不是太大时，也可以做成高低刃角施工。适用河床覆盖层较厚的情况下，以便插打钢管桩；适用于浅覆盖层或裸露基岩情
5、况；钻孔平台直接利用钢围堰需要搭设钢管桩平台组拼浮式平台锚碇受力大可以不设置小护筒壁厚610mm1620mm2025mm施工设备导向船；定位船；浮吊； 吸泥机；高压射水机；拖轮；工程驳；打桩船；拖轮；工程驳；振动桩锤；浮吊；工程驳；拖轮；浮吊；振动桩锤；工艺流程先围堰后钻孔先钻孔后吊箱，钻孔同期加工吊箱；可平行施工先钻孔后吊箱，钻孔同期加工吊箱；可平行施工技术关键1.围堰下沉过程的平面位置及垂直度控制；2.钢围堰的刃角嵌岩及刃角堵漏；吊杆系统及底板系统的设计；1.钢护筒振动下沉过程的平面位置及垂直度控制；2.吊杆系统及底板系统设计；施工难度容易难较难施工费用较高高较低2.2、实际施工制约条件分
6、析、地质情况分析河床基岩面高差达5米，若采取钢围堰法，围堰设计成异形刃角，嵌岩控制难度大，平面位置及垂直度控制难度加大，需要的机械费用高。同时，刃角处封堵处理不好，刃角处在封底时易产生翻砂或泄漏混凝土，施工风险高。河床覆盖层薄，且为流砂层和中密卵石层，分布不均匀，卵石层厚度变化大，从3.911.7米，卵石最大粒径超过15cm，还有大量的飘石存在，直径800mm、壁厚12mm的钢管桩插打困难，局部冲沟的存在，更是加大了钢管桩插打的难度，因此，搭设固定的钢管桩平台几乎是不可行的。、施工工期分析2005年8月25日正式签发开工令。阶段工期要求水中结构物在2006年9月份施工到高程160米，原本在2个
7、枯水期完成的工作需要在一个枯水期内完成，工期压力巨大。、施工技术储备及机械设备分析对于我局来说，参与长江干流上的深水基础施工，是建局以来的第一次，没有丰富的深水施工经验可以借鉴，也没有水上施工的机械如大型驳船、浮吊、水上拌和站、打桩船等设备，因此若采取钢围堰或钢吊箱结合固定平台的施工方法，就需要租用众多水上施工的机械设备，增加了施工成本。从技术和成本角度，需要另觅新路，将水上施工尽可能的转化为陆上施工，进而利用陆上施工机械完成水上施工。因此，从地质情况，施工方案对比，施工工期的制约以及技术储备、机械设备储备和施工成本控制等方面的综合考虑，确定了采取钢吊箱结合浮式钻孔平台进行本标段深水基础施工方
8、案。2.3、浮式钻孔平台简介图三、浮式平台布置图浮式平台由工程驳船、万能杆件纵、横梁，钻机平台、龙门吊及锚碇系统等6个部分组成。平台长70米，宽48米。由4艘400吨平板工程驳两两拼接，作为受力主体；用万能杆件组拼长度60米的纵梁和长度44米的横梁；在纵梁上铺设龙门轨道，安装吊重60吨，跨度45米的龙门吊，作为平台上的吊装机械；锚碇系统由6个主锚、4个侧锚及4个尾锚组成，锚碇为混凝土蛙式锚。 3、基础施工的关键工艺3.1、浮式平台浮式平台的主要计算项目有：驳船承载力；驳船偏载受力后的最大干弦高度；2艘驳船间的连接计算；驳船稳定计算；驳船龙骨计算；万能杆件横梁计算；纵梁计算；纵横梁连接计算；龙门
9、轨道系统计算；根据计算结果进行关键部位的处理，保证施工安全；图四、锚碇系统布置图浮式平台在就位前，先完成锚碇抛设；抛锚顺序：先将主锚抛设完成，将浮式平台浮运到墩位，将主锚锚绳系于平台上，再抛设边锚，最后是尾锚；抛锚前事先与航务部门取得联系，请航务部门进行通航管制，保证施工安全；收锚顺序：同一类型的锚碇遵循“先抛的后收，后抛的先收”的原则，避免锚绳相互缠绕；全部锚碇抛设完成后，通过对向收紧锚绳，测量并调整平台位置偏差在10cm范围内，完成浮式平台的定位；坚持每天测量浮式平台的位置变化，变位超标时，通过调节锚绳的松紧程度进行调整；3.2、员工通道及管线接入搭设浮桥连接11墩浮式平台和岸边码头，将泵
10、管及电缆沿浮桥接到11墩。图五：11墩施工布置照片3.3、钢护筒板厚选择钢护筒的板厚选择，首先要求其自身的刚度满足要求；其次，满足方案中钢护筒作为后期封底混凝土施工的支撑体，受压强度及稳定性要满足要求；再次，根据地质情况和振动桩锤的激振力得出的最小厚度；权衡3种厚度值，再通过经济比较最终确定钢护筒的板厚；11墩钢护筒直径3.3米，按照施工经验公式，满足其自身不变形的话，最小板厚为3.3/1500.022米，即22mm；按钢护筒底口振入卵石层内4米计算，钢护筒最小板厚为25mm；满足钢护筒作为后期封底混凝土施工的支撑体，受压强度及稳定性要满足要求的厚度为12mm；最终，通过经济分析，将设计的护筒
11、板厚16mm变为20mm；相应采取的加强措施为：在护筒加工及转运时，在护筒内架设十字撑，保证护筒不变形；在钢护筒底口增加环形带，防治底口在振入卵石层内挤扁；在护筒对接处加焊缀板；在桩锤夹持处区域也增加环形带，防止被振动桩锤的夹持器撕裂。已经完成的钻孔桩和钢吊箱施工证明，这个板厚的改变是正确的，钢护筒跟进到了基岩顶面，没有发生变形，有力的保证的钻孔施工的进行。3.4浮式平台上钢护筒定位施工1）、定位钢护筒的设置图六：定位钢护筒布置图浮式平台初期依靠锚绳定位，其平面位置依然随水流小幅度摆动，仅仅依靠锚绳不能使其平面位置处于稳定状态，为了准确进行钢护筒施工，需要设置定位护筒。将4、8、12、16护筒
12、作为定位护筒（如图六）。利用平台龙门吊下沉钢护筒，采用260t液压振动桩锤将其振至不再下沉，用型钢将横梁与4个定位护筒平面位置上卡死，完成平台精确、牢固定位。2）、钢护筒下沉定位施工图七：下拉缆法下沉钢护筒示意图根据万能杆件不能焊接的特性，采取仅制作上下“井”字形导向架，用32精轧螺纹钢张拉，每根张拉8吨力，使上下导向靠摩擦力与万能杆件固定；经计算，水深26米，流速2m/s时，护筒受到的水流冲击力为14吨，而万能杆件横向刚度较低，无法保证钢护筒在下沉过程中的垂直度控制。为此，在上游抛锚设置定位船，通过由定位船上的卷扬机、滑轮组牵出下拉缆，牵住护筒下口，下放过程中，利用电子垂度仪不断测量钢护筒的
13、垂直度，通过调整下拉缆的松紧程度，不断校正垂直度，达到控制护筒垂直度的目的。最终，实测钢护筒平面位置偏差不超过10厘米，垂直度控制在0.5%。钢护筒良好的垂直度保证了钻孔桩施工的顺利进行，也为后期吊箱的顺利下放提供有力的保证。3.5、钢吊箱施工11墩吊箱为圆形双壁结构，外径36m，内径33m，双壁宽度1.5m，高度34.5m,侧板总重约1200t。加工分块，在高度上分为6节，自下向上为766663.5m；每一节又在环向分为24块，总计144块，现场拼装焊缝总长度2740m，焊接量大，所有焊缝均要求达到级焊缝标准，焊接质量要求高。钢吊箱的侧板在造船厂分块加工成型，在经过反复讨论及技术论证和进行大
14、量计算工作后，制定了优化方案：保持浮式钻孔平台不动，全力保证钻孔施工。同期，在码头处，用2艘800t驳船组成拼装平台，将吊箱底节侧板和底板在拼装平台上焊接成整体，同时完成水密、油密及探伤检验。在全部钻孔桩施工完成后，将19根钢护筒切割至指定标高水面以上0.60.8m，略低于钻孔平台的万能杆件横梁底，将钻孔平台整体拖运出墩位、退至码头。钻孔平台退出后，将拼装好的吊箱底节整体浮运至墩位处，将19根钢护筒重新接高后，布设横梁，挂设吊杆，安装千斤顶，利用吊杆将整个底节提住，并在2艘800t驳船内注水，使之吃水后与吊箱底节脱空，将800t驳船退出，完成吊箱的受力体系转换。优化后的方案实施示意图如下：图八
15、：浮式钻孔平台退出示意图图九：底节吊箱推进至墩位切割后的护筒群3.5.1 底板系统原设计钢吊箱梁肋式底板系统工程量大，结构相对复杂，实施所需时间长。经我部精心优化设计，在原设计基础上加以改进，修改为桁架式底板系统，吊箱底节侧板和底板在码头拼装成整体。钢吊箱底板系统原设计的梁肋式优化为桁架式，结构轻巧，刚性大，受力性能好，用料少，拼装快，节省工期，保证了整个浮式平台结合钢吊箱施工工序的紧密结合。底板平面及简易三维结构如下图：图十：底板桁架下平面布置图图十一：底板桁架整体三维结构图图十：底节吊箱推进至墩位底板采取桁架式，主要分为5种型号，JQ型、JXA型、JXB型、JXC型、JXD型,作为主要单元。JQ型为单片式桁架，为重要受力单元。JXA型、JXB型为顺桥向设置的主桁架，设计分为2大段加工成型，分片吊装组成整体后，等强度焊接,但分段处应避开吊点位置。JXC型、JXD型为连接JXA、JXB及JQ型的桁架,一次加工成型。待JXA、JXB、JQ型等主桁施工完成后，将其吊装与相邻主桁进行等强度焊接。桁架高度2.3m，除JQ型桁架上弦杆采用232a外
