跨海大橋大型深水基礎(chǔ)施工技術(shù).ppt

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跨海大橋大型深水基礎(chǔ)施工技術(shù)介紹 中交二航局李維洲2009年10月14日 內(nèi)容簡(jiǎn)介 2 大型深基礎(chǔ)施工技術(shù)信息 1 緒論 5 大體積承臺(tái)基礎(chǔ)施工 3 大型深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)設(shè)計(jì) 4 鉆孔樁基礎(chǔ)施工技術(shù) 6 結(jié)論與建議 一 緒論 1 前言2 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展3 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展4 跨海大橋大型深基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)5 主要研究?jī)?nèi)容及意義 1 前言 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和橋梁設(shè)計(jì)和施工方法的日趨成熟 本世紀(jì)初期開(kāi)始修建的東海大橋和杭州灣跨海大橋正式拉開(kāi)了我國(guó)跨海長(zhǎng)橋建設(shè)的序幕 目前中國(guó)已建或在建的跨海大橋共有15座 正在建設(shè)的有上海崇明通道工程 山東青島灣跨海大橋 廣東南澳跨海大橋 浙江象山港跨海大橋 以及福建廈漳跨海大橋和平潭海峽大橋等 中國(guó)跨海長(zhǎng)橋正處于蓬勃發(fā)展的階段 大量的海灣 江河入?？?島嶼 海峽將需要架設(shè) 人間彩虹 即將建設(shè)的特大型跨海通道如 渤海灣大橋 港珠澳大橋 瓊州海峽大橋 跨臺(tái)灣海峽大橋等 渤海灣大橋 廈彰大橋 珠港澳大橋 杭州灣大橋 臺(tái)灣海峽大橋 瓊州海峽大橋 東海大橋 金塘大橋 上海長(zhǎng)江大橋 1 前言 跨海大橋的建設(shè)面臨多變的氣象環(huán)境 復(fù)雜的海底地質(zhì)與水文條件的影響和混凝土設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期年限長(zhǎng)等眾多不利因素 跨海大橋的共同特點(diǎn)都要面臨大型深水基礎(chǔ)施工的難題 本人先后參與了荊州 安慶 潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋和杭州灣 舟山金塘 平潭3座跨海大橋項(xiàng)目施工 下面重點(diǎn)結(jié)合在建的平潭海峽大橋?qū)ι钏A(chǔ)施工做簡(jiǎn)要介紹 從所處的自然環(huán)境以及基礎(chǔ)施工的技術(shù)難度來(lái)講 跨海大橋基礎(chǔ)施工主要從以下幾方面采取措施 1 最大程度的掌握大橋所處海域的氣象 水文資料 詳查工程地質(zhì)情況 2 選擇最恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)方案 對(duì)施工方案要反復(fù)比對(duì) 不僅要考慮材料的造價(jià) 還要求綜合考慮施工與將來(lái)運(yùn)營(yíng)的成本 3 選用合理施工工藝 要求其工藝盡量簡(jiǎn)單 選用先進(jìn)的大型專業(yè)的施工設(shè)備 4 做好特殊的海工混凝土的研制和現(xiàn)場(chǎng)配比工作 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取有效的防腐蝕措施 以達(dá)到年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的要求 5 做好施工組織設(shè)計(jì) 對(duì)施工材料和設(shè)備的協(xié)作和調(diào)配進(jìn)行優(yōu)化 2 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 早期國(guó)外跨海大橋的基礎(chǔ)主要都是采用氣壓沉箱基礎(chǔ) 到了二十世紀(jì)三十年代 沉井基礎(chǔ)的應(yīng)用 成為優(yōu)先考慮的基礎(chǔ)類型 二十世紀(jì)七十年代后 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 各國(guó)在修建跨海大橋時(shí)都有各自偏愛(ài)的基礎(chǔ)類型 形成了獨(dú)特的技術(shù)風(fēng)格 美國(guó)紐約布魯克林大橋 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 基于沉箱基礎(chǔ)固有的缺點(diǎn) 工程人員在其基礎(chǔ)上加以改進(jìn) 發(fā)明了沉井基礎(chǔ) 1936年建成的著名的美國(guó)舊金山 奧克蘭大橋在水深32m 覆蓋層厚54 7的條件下 采用60m 28m浮運(yùn)沉井 射水 吸泥下沉 入土深度達(dá)73 28m 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 二戰(zhàn)之后 美國(guó)所建橋梁的基礎(chǔ)形式日益多樣 1955年 查蒙德 圣 萊弗爾在18m水深條件下先打H型鋼樁 然后整體安裝鐘形套箱 最后灌注水下混凝上 首創(chuàng)鐘形基礎(chǔ) 1957年 美國(guó)新奧爾良的龐加川湖橋水中基礎(chǔ)采用了 1 37m的預(yù)應(yīng)力管柱 1966年的美國(guó)班尼西亞馬丁尼茲橋采用了鋼筋混凝土沉井內(nèi)繼續(xù)施打鋼管樁的組合基礎(chǔ) 1994年切薩比克 特拉華運(yùn)河大橋和休斯頓航道橋分別采用預(yù)制的預(yù)應(yīng)力混凝土方樁和混凝土方樁做為橋梁基礎(chǔ) 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 歐洲的橋梁大國(guó)丹麥 建橋歷史悠久 很有代表性 1935年小海帶橋在水深達(dá)30m的條件下采用43 5m 22m的鋼筋混凝土沉箱 1998年建成的大海帶橋主橋主塔基礎(chǔ)采用了重32000t的設(shè)置基礎(chǔ) 2000年建成的厄勒海峽大橋 全長(zhǎng)16km 其51個(gè)引橋全部采用設(shè)置基礎(chǔ) 其主塔墩設(shè)置基礎(chǔ)長(zhǎng)37m 寬35m 高22 5m 自重20000t 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 在1970年至2000年間 日本所建的眾多橋梁中很大比例采用了沉箱基礎(chǔ) 如浦戶大橋 日本港大橋 神戶的波特彼河大橋等 還有一部分采用了沉井基礎(chǔ) 如廣島大橋 早漱大橋等 日本所建的世界第一大跨度的明石海峽大橋采用了圓形的設(shè)置沉井基礎(chǔ) 其尺寸直徑達(dá) 80m 高79m 是前所未有的龐然大物 國(guó)外橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 日本明石海峽大橋 3 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 我國(guó)真正開(kāi)展橋梁建設(shè)直到解放后才開(kāi)始 其整個(gè)橋梁基礎(chǔ)形式大致經(jīng)歷了從管柱基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)到大力發(fā)展鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的過(guò)程 我國(guó)發(fā)展跨海大橋是從上世紀(jì)80年代開(kāi)始的 1987年動(dòng)工并于1991年5月建成通車的廈門大橋 它也是我國(guó)首次采用海上大直徑嵌巖鉆孔灌注樁 1997年的廣東虎門大橋 其主通航跨的跨度達(dá)到了當(dāng)時(shí)我國(guó)橋梁跨度最大的888m 所用的基礎(chǔ)形式也是鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 下面列舉幾個(gè)國(guó)內(nèi)近幾年施工的代表性橋梁工程大型深水基礎(chǔ)運(yùn)用情況 1 浙江杭州灣跨海大橋通航孔南航道橋主塔基礎(chǔ)采用38根直徑2 8m鉆孔灌注樁 樁長(zhǎng)125m 創(chuàng)國(guó)內(nèi)跨海大橋超長(zhǎng)鉆孔灌注樁樁基礎(chǔ)施工新紀(jì)錄 2005年中國(guó)企業(yè)新紀(jì)錄 基礎(chǔ)承臺(tái)為啞鈴型結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)81 4m 寬23 7m 厚6 0m 采用海工高性能混凝土 單個(gè)承臺(tái)方量11000m3 引橋主要采用打入鋼管樁基礎(chǔ) 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 2 浙江舟山金塘跨海大橋主塔基礎(chǔ)采用42根 2 85m變徑至 2 5m的變徑鉆孔灌注樁 樁長(zhǎng)為115m 基礎(chǔ)承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為56 78 34 02 6 5m 單個(gè)承臺(tái)方量10960m3 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 3 江蘇泰州長(zhǎng)江大橋 世界上最大的三塔兩跨2X1080m懸索橋 中塔采用沉井基礎(chǔ) 沉井長(zhǎng)58m 寬44m 總高度為76m 相當(dāng)于半個(gè)足球場(chǎng)大 25層樓高 其下部38m為雙壁鋼殼混凝土沉井 上部38m為鋼筋混凝土沉井 沉井沉入19m深水和55m河床覆蓋層 為世界上入土最深的水中沉井基礎(chǔ) 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 4 江蘇蘇通長(zhǎng)江大橋 蘇通大橋是世界最大跨徑斜拉橋 主墩基礎(chǔ)為世界最大規(guī)模橋梁超大型群樁基礎(chǔ) 由131根長(zhǎng)120m 直徑2 8m變至2 5m的變徑鉆孔灌注樁組成 承臺(tái)平面為啞鈴形 長(zhǎng)113 75m 寬48 10m厚6 0m 混凝土為C35 方量42271m3 鋼筋總重達(dá)7020t 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 5 江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋 懸索橋北錨碇基礎(chǔ)為矩形箱式結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)69m 寬50m 深50m 三縱四橫隔墻將箱體結(jié)構(gòu)分為20個(gè)隔艙 倉(cāng)內(nèi)充填砂和砼 穿過(guò)35m厚粉細(xì)砂 地連墻計(jì)42個(gè)槽段平均深度54m 最大深度57m 單幅6 0m寬槽段鋼筋籠重量102t 創(chuàng)國(guó)內(nèi)施工行業(yè)穿過(guò)粉細(xì)砂最厚 支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌巖地連墻最深 單榀鋼筋籠重量最大新紀(jì)錄 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 6 江蘇南京長(zhǎng)江四橋 南京長(zhǎng)江四橋?yàn)殡p塔三跨懸索橋 主跨1418米 世界排名第四 其中主塔基礎(chǔ)采用48根D3 2m D2 8m變直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 主塔承臺(tái)基礎(chǔ)為啞鈴形結(jié)構(gòu) 平面尺寸80 5 35m 厚度9 0m 混凝土方量達(dá)17500m3 南京長(zhǎng)江四橋 鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 懸索橋南錨碇基礎(chǔ)采用井筒式地連墻結(jié)構(gòu)形式 平面形狀為 形 長(zhǎng)82 00m 寬59 00m 由兩個(gè)外徑59m的圓和一道隔墻組成 壁厚為1 50m 地連墻嵌入中風(fēng)化砂巖3 00m 總深度達(dá)50 0m 國(guó)內(nèi)橋梁大型深基礎(chǔ)的發(fā)展 7 平潭海峽大橋平潭海峽大橋引橋?yàn)?0m跨等截面連續(xù)梁橋 主橋?yàn)?00m 2 180m 100m的變截面預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋 下部結(jié)構(gòu)為帶圓端的矩形承臺(tái) 鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 采用 2 8m 2 5m變截面鉆孔灌注樁 3個(gè)主墩各有鉆孔樁22根 最長(zhǎng)樁長(zhǎng)約90m 承臺(tái)尺寸為34 7 21 5m 為海工高性能混凝土 平潭海峽大橋因特殊地質(zhì)條件和惡劣施工環(huán)境 主橋鉆孔樁施工遇到了各種困難和前所未有的技術(shù)難題 例如 鋼護(hù)筒變形 孤石 串孔 塌孔 深水無(wú)覆蓋層的海槽區(qū)域鉆孔樁施工 時(shí)間跨度達(dá)1年 目前已全部施工完成 平潭海峽大橋鉆孔樁布置及承臺(tái)圖 4 跨海大橋大型深基礎(chǔ)發(fā)展趨勢(shì) 跨海大橋大型深基礎(chǔ)發(fā)展趨勢(shì)有 1 新的結(jié)構(gòu)形式2 創(chuàng)新的施工技術(shù)3 不斷加大的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尺寸4 大型化 專業(yè)化的施工機(jī)械5 采用信息化施工技術(shù) 本文論述的主要重點(diǎn) 在對(duì)國(guó)內(nèi)外橋梁大型基礎(chǔ)施工技術(shù)調(diào)研與分析的基礎(chǔ)上 結(jié)合平潭海峽大橋以及國(guó)內(nèi)的其他大型海上橋梁的建設(shè)工程特點(diǎn) 對(duì)其大型深水基礎(chǔ)施工進(jìn)行以下幾個(gè)部分的總結(jié)歸納 1 跨海大橋大型深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工 2 海上大直徑超長(zhǎng)鉆孔樁基礎(chǔ)施工 3 海上大型深水基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù) 4 跨海大橋大型套箱制作 安裝和大體積承臺(tái)基礎(chǔ)的施工技術(shù) 一 平潭大橋基礎(chǔ)施工技術(shù)信息 福州平潭島為全國(guó)第五大島 島上常住人口40萬(wàn) 平潭是距臺(tái)灣最近的縣 平潭島在規(guī)劃中的京臺(tái)線對(duì)臺(tái)通道中占據(jù)橋頭堡的關(guān)鍵角色 平潭海峽大橋全長(zhǎng)3510m 是進(jìn)入平潭島唯一的直接通道 該橋?qū)τ诘胤浇?jīng)濟(jì)乃至海西經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用 1 氣象信息 平潭海峽大橋地處我國(guó)東南部沿海地區(qū)的海壇海峽 屬典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū) 橋區(qū)季風(fēng)顯著 多臺(tái)風(fēng) 氣候特征溫和 濕潤(rùn) 多雨 冬季的10月至次年的2月為季風(fēng)的多發(fā)期 風(fēng)速大 時(shí)間長(zhǎng) 海浪高 多年平均風(fēng)速為9 0米 秒 08年經(jīng)歷影響施工的臺(tái)風(fēng)7次 09年已經(jīng)歷8次 08年統(tǒng)計(jì)全年7級(jí)以上大風(fēng)天數(shù)占75 實(shí)際年有效作業(yè)時(shí)間不到200天 2 水文條件 1 潮汐特征平潭大橋海灣潮汐類型為正規(guī)半日潮 據(jù)附近平潭海洋站統(tǒng)計(jì)近期實(shí)測(cè)資料潮汐特征值如下 潮位基準(zhǔn)面采用1956黃海平均海平面 實(shí)測(cè)最高潮位 4 23m實(shí)測(cè)最低潮位 3 67m平均高潮位 2 27m平均低潮位 1 97m最大潮差 6 69m平均潮差 4 24m設(shè)計(jì)高潮位 5 18m設(shè)計(jì)低潮位 4 16m 水文條件 2 波浪平潭大橋施工設(shè)計(jì)波浪取值參照如下表 主橋采用D點(diǎn)設(shè)計(jì)波要素 西淺水區(qū)引橋采用A點(diǎn)設(shè)計(jì)波要素 西深水區(qū)引橋采用B點(diǎn)設(shè)計(jì)波要素 西平臺(tái)區(qū)引橋采用C點(diǎn)設(shè)計(jì)波要素 20年重現(xiàn)期波要素如下表 3 地質(zhì)條件 東 西兩側(cè)橋臺(tái)處的基巖強(qiáng)風(fēng)化層直接裸露 巖性為凝灰熔巖 多數(shù)橋墩覆蓋層較薄 或沒(méi)有覆蓋層 基巖巖性為凝灰熔巖 其余各墩的覆蓋層為粉砂 含砂淤泥 含淤泥砂 粉砂 中粗砂 亞粘土和粘土等 但中間夾雜較多孤石 給護(hù)筒沉放 鉆進(jìn)成孔造成較大的困難 基巖巖性為凝灰熔巖 巖石強(qiáng)度極高 達(dá)200MPa 樁基設(shè)計(jì)嵌巖深度深 對(duì)鉆機(jī)性能要求高 不良地質(zhì)及其對(duì)鉆孔樁施工的影響 工程不良地質(zhì)主要表現(xiàn)為 覆蓋層不穩(wěn)定不利于鉆孔 易出現(xiàn)塌孔 串孔等問(wèn)題 孤石存在易出現(xiàn)鋼護(hù)筒不能沉放到位以及鋼護(hù)筒底口變形的問(wèn)題 基巖強(qiáng)度高達(dá)200MPa 鉆進(jìn)速度緩慢成孔周期長(zhǎng) 而覆蓋層又不穩(wěn)定 更加容易出現(xiàn)塌孔事故 無(wú)覆蓋層的深槽區(qū)對(duì)鉆孔平臺(tái)以及鋼護(hù)筒沉放帶來(lái)了極大困難 施工測(cè)量 1 施工測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)根據(jù)工程的特點(diǎn) 施工測(cè)量運(yùn)用的坐標(biāo)系統(tǒng)如下 1 WGS 84坐標(biāo)系統(tǒng) 主要應(yīng)用于GPS測(cè)量 2 平面坐標(biāo)系統(tǒng) 建立了大橋獨(dú)立坐標(biāo)系 獨(dú)立坐標(biāo)系的橢球定位 定向 3 高程系統(tǒng) 1985年國(guó)家高程系統(tǒng) 施工測(cè)量 2 施工測(cè)量控制網(wǎng)1 施工測(cè)量平面控制網(wǎng)根據(jù)大橋工程的特點(diǎn) 特殊要求及施工方法 控制網(wǎng)分為首級(jí)網(wǎng) 首級(jí)加密網(wǎng) 一級(jí)加密網(wǎng)和二級(jí)加密網(wǎng)四個(gè)等級(jí) 次一級(jí)網(wǎng)由高一級(jí)網(wǎng)點(diǎn)作起算數(shù)據(jù) 2 高程施工控制網(wǎng)與平面控制網(wǎng)類似 高程控制網(wǎng)分為首級(jí)網(wǎng) 海中首級(jí)加密網(wǎng) 一級(jí)加密網(wǎng)三個(gè)等級(jí) 次一級(jí)網(wǎng)由高一級(jí)網(wǎng)點(diǎn)作起算數(shù)據(jù) 施工測(cè)量 3 橋墩基礎(chǔ)施工測(cè)量1 基礎(chǔ)施工測(cè)量控制技術(shù) 控制方法2 GPS全球衛(wèi)星定位3 施工平臺(tái)施工測(cè)量技術(shù)4 鉆孔樁施工測(cè)量5 承臺(tái)施工測(cè)量6 基礎(chǔ)沉降觀測(cè) 小結(jié) 1 詳細(xì)如實(shí)的收集大量基礎(chǔ)信息對(duì)大型基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 施工具有重要的指導(dǎo)意義 2 GPS測(cè)量技術(shù)隨著海上大型工程的建設(shè) 尤其是橋梁工程建設(shè) 目前運(yùn)用已經(jīng)成熟 精度能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求 具有選點(diǎn)靈活 作業(yè)方便 工作量小等傳統(tǒng)方法無(wú)法與之比擬的優(yōu)點(diǎn) 成果可靠 GPS短基線測(cè)量能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量方法進(jìn)行加密點(diǎn)的測(cè)設(shè)工作 三 跨海大橋深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)設(shè)計(jì) 1 概述2 施工平臺(tái)設(shè)計(jì)思路3 鋼平臺(tái)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)4 鋼平臺(tái)計(jì)算工況類型及最不利工況確定5 鋼平臺(tái)施工6 鋼平臺(tái)處的沖刷與防護(hù)7 小結(jié) 1 概述 鉆孔樁在旱地進(jìn)行施工非常方便易行 平整場(chǎng)地后 鉆機(jī)即可就位并開(kāi)鉆作業(yè) 但是由于海上橋梁基礎(chǔ)都位于水深 流急 潮差大 強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中 因此在進(jìn)行鉆孔樁施工前首要為鉆機(jī) 沉放鋼筋籠及灌注設(shè)備等提供一個(gè)作業(yè)場(chǎng)地 以滿足鉆孔 灌注水下混凝土的需要 并保證人員及機(jī)具的安全 這就產(chǎn)生了大型橋梁施工所用的施工平臺(tái) 概述 平潭大橋地處海壇海峽 水深 浪高 風(fēng)疾 施工水文條件惡劣 地質(zhì)條件差 臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁 冬季季風(fēng)時(shí)間長(zhǎng) 鉆孔施工平臺(tái)的施工 鋼護(hù)筒的準(zhǔn)確定位和沉放難度很大 經(jīng)過(guò)多次專題討論 最后確定為以鋼護(hù)筒為主要支撐樁的平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式 選用起始平臺(tái)利用移動(dòng)懸挑式導(dǎo)向架和整體式簡(jiǎn)支導(dǎo)向架兩種工藝進(jìn)行鋼護(hù)筒沉放 這兩工工藝鋼護(hù)筒的沉放精度非常高 杭州灣大橋海上施工平臺(tái) 施工平臺(tái)設(shè)計(jì)思路 1 平潭大橋海域施工條件惡劣 需要設(shè)計(jì)抗風(fēng) 浪 流 潮以及抗沖刷能力很強(qiáng)的大型鉆孔施工平臺(tái) 2 要充分利用鋼護(hù)筒入土深的特點(diǎn) 將鋼管樁和鋼護(hù)筒共同作為鉆孔平臺(tái)的支撐樁 3 施工平臺(tái)不但要為鉆孔樁施工提供作業(yè)區(qū) 配置電力系統(tǒng)和起重設(shè)備 還要為施工人員提供生活 辦公 構(gòu)件加工區(qū) 施工平臺(tái)設(shè)計(jì)思路 4 在平臺(tái)的北側(cè)以及東西兩側(cè)分別布置起始平臺(tái) 利用起始平臺(tái)及已經(jīng)沉放的鋼護(hù)筒作為支撐 移動(dòng)懸挑式導(dǎo)向架進(jìn)行鋼護(hù)筒沉放 5 在東西兩側(cè)平臺(tái)上架設(shè)整體式導(dǎo)向架進(jìn)行鋼護(hù)筒沉放 鋼平臺(tái)的主要設(shè)計(jì)參數(shù) 施工用鋼平臺(tái)是比較重要的臨時(shí)結(jié)構(gòu) 對(duì)一些設(shè)計(jì)參數(shù)的確定按照20年一遇的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值 對(duì)平臺(tái)標(biāo)高的確定則選用了兩種標(biāo)準(zhǔn) 鉆孔區(qū)平臺(tái)按照5年一遇高潮位 并滿足鉆孔樁施工中水頭高度要求 按照20年一遇高潮位確定其頂標(biāo) 同時(shí)還要海浪的影響 考慮平臺(tái)的下部焊接的可行性 標(biāo)高確定為為 6 5m 表3 1鉆孔鋼平臺(tái)主要設(shè)計(jì)參數(shù)表 鋼平臺(tái)計(jì)算工況類型及最不利工況確定 根據(jù)鋼平臺(tái)的施工工藝 海床沖刷及使用期間可能出現(xiàn)臺(tái)風(fēng)侵襲 平臺(tái)設(shè)計(jì)考慮以下工況 1 單樁穩(wěn)定驗(yàn)算 2 平潭大橋水流速不算太大 沖刷深度5m考慮 3 成樁前抗臺(tái)風(fēng) 4 平臺(tái)未全部完成時(shí)的抗臺(tái)風(fēng)情況 5 整個(gè)平臺(tái)在最大沖刷深度時(shí)抵抗臺(tái)風(fēng) 6 整個(gè)平臺(tái)在最大沖刷深度時(shí)正常工作 第4種為最不利工況 鋼平臺(tái)施工 整個(gè)上下游平臺(tái)及護(hù)筒區(qū)平聯(lián) 梁系等施工均是比較常規(guī)的施工方法 鋼護(hù)筒沉放施工才是整個(gè)鋼平臺(tái)施工的重點(diǎn) 也是難點(diǎn) 1 起始平臺(tái)施工起始平臺(tái)位于鉆孔平臺(tái)下游側(cè) 其主要作用是為沉放鋼護(hù)筒 安裝移動(dòng)懸挑式定位導(dǎo)向架 提供具有足夠剛度的工作平臺(tái) 施工流程見(jiàn)圖3 3 圖3 3鉆孔施工平臺(tái)搭設(shè)施工工藝流程圖 鋼平臺(tái)施工 2 護(hù)筒區(qū)平臺(tái)施工護(hù)筒區(qū)平臺(tái)是鉆孔樁施工平臺(tái)最核心的部分 是主要的受力結(jié)構(gòu) 也是施工難度最大的部分 護(hù)筒區(qū)平臺(tái)施工中最重要的是鋼護(hù)筒沉放施工 沉放質(zhì)量不但關(guān)系到護(hù)筒區(qū)平臺(tái)的安全 而且還關(guān)系到鉆孔樁施工能否順利進(jìn)行 如何保證鋼護(hù)筒的沉放精度 包括平面位置及垂直度 又是鋼護(hù)筒沉放施工中的關(guān)鍵 護(hù)筒沉放工藝流程見(jiàn)圖3 6示 1 安裝導(dǎo)向梁 2 安裝定位調(diào)整裝置 3 插入鋼護(hù)筒 4 振沉鋼護(hù)筒 鋼護(hù)筒沉放施工 整體式導(dǎo)向架沉放工藝 a 導(dǎo)向架就位 b 護(hù)筒起吊 c 護(hù)筒進(jìn)龍口 d 測(cè)量定位 e 振動(dòng)下沉 f 沉放設(shè)計(jì)標(biāo)高 移動(dòng)式導(dǎo)向架沉放工藝 g 移導(dǎo)向架 依次沉放 杭州灣大橋鋼平臺(tái)處的海底防護(hù) 平潭大橋由于水流速小 沖刷不大 故此沒(méi)有采取海底防護(hù)措施 杭州灣大橋 在建的嘉紹大橋因流速大 沖刷快 為了確保鋼平臺(tái)施工以及鉆孔樁施工期間的安全 在鋼平臺(tái)施工期間同時(shí)進(jìn)行平臺(tái)處海底防護(hù) 具體的防護(hù)方法為如下 由于鋼平臺(tái)及鋼護(hù)筒是按照從下游至上游的推進(jìn)法施工 所以拋填維護(hù)工作也是按照此方法進(jìn)行 每沉放完一根護(hù)筒后 在高平潮或低平潮時(shí)段流速較小時(shí) 利用多功能作業(yè)駁上的起重設(shè)備將袋裝砂用大型網(wǎng)兜吊運(yùn)至該護(hù)筒周圍進(jìn)行拋填 待推 鋼平臺(tái)處的海底防護(hù) 進(jìn)至兩排護(hù)筒后 再對(duì)已經(jīng)形成平臺(tái)的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)拋找平 保證拋填厚度達(dá)到1 5m以上 當(dāng)鋼平臺(tái)施工全部完成后 再將拋填的范圍擴(kuò)大 對(duì)平臺(tái)邊緣向外側(cè)15m的范圍進(jìn)行拋填 拋填厚度仍然按照不小于1 5m控制 在鉆孔樁施工期間 還要求對(duì)平臺(tái)處海底標(biāo)高進(jìn)行定期測(cè)量 了解沖刷情況 使鋼平臺(tái)始終處于設(shè)計(jì)的安全受控狀態(tài) 小結(jié) 平潭海峽大橋三個(gè)主墩和兩個(gè)交界墩施工平臺(tái) 從2008年初開(kāi)始進(jìn)行搭設(shè) 2009年3月份完成樁基施工 平臺(tái)開(kāi)始拆除 在搭設(shè)過(guò)程中及后續(xù)進(jìn)行的鉆孔樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中經(jīng)受了多次臺(tái)風(fēng) 大潮汛 大波浪的考驗(yàn) 狀況良好 對(duì)此施工平臺(tái)下面談幾點(diǎn)體會(huì) 小結(jié) 1 采用入土深度達(dá)27m的鋼護(hù)筒作為支撐樁的平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式 能夠滿足流急 浪高 臺(tái)風(fēng)等條件下平臺(tái)整體穩(wěn)定性要求 同時(shí)節(jié)約施工成本 2 采用移動(dòng)懸挑式導(dǎo)向架以及整體式導(dǎo)向架進(jìn)行海上鋼護(hù)筒的沉放 能夠滿足鋼護(hù)筒沉放精度要求 是一種行之有效的施工方法 導(dǎo)向架剛度設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮大剛度 小結(jié) 3 鋼護(hù)筒沉放完成后 要及時(shí)與已行成平臺(tái)進(jìn)行連接 保證鋼護(hù)筒在水流力 波浪力作用下不發(fā)生偏位 4 在鋼護(hù)筒沉放過(guò)程中以及后期平臺(tái)使用中 定期進(jìn)行海底泥面觀測(cè) 掌控海底泥面沖刷情況和發(fā)展動(dòng)態(tài) 制定出海底防護(hù)的預(yù)案 并定期進(jìn)行平聯(lián)焊縫檢查 保證平臺(tái)的使用安全 小結(jié) 5 施工平臺(tái)在施工過(guò)程中證明了平臺(tái)的一些技術(shù)參數(shù)如平臺(tái)頂標(biāo)高 平臺(tái)尺寸等 以及設(shè)計(jì)條件的確定是合適的 為其他海上橋梁施工平臺(tái)設(shè)計(jì)提供了借鑒 6 此施工平臺(tái)采用的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量很大 由于惡劣海況氣候影響 有效工作時(shí)間比較少 工效低 所以還有可以改進(jìn)的部分 例如由于焊接工作量大 應(yīng)該盡量將一些構(gòu)件在陸地上加工成品 運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝 減小現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量 四 跨海大橋深水基礎(chǔ)鉆孔樁施工技術(shù) 1 施工平臺(tái)及孔位布置2 施工工藝及設(shè)備的選擇3 樁底注漿4 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù)5 小結(jié) 施工平臺(tái)及孔位布置 平潭大橋主墩樁基按梅花型布置 承臺(tái)為長(zhǎng)方形型 承臺(tái)平面尺寸為34 7 21 5m 鉆孔施工平臺(tái)是利用鋼護(hù)筒作為整個(gè)平臺(tái)的支承受力樁 護(hù)筒區(qū)外側(cè)設(shè)置靠船樁及龍門吊軌道平臺(tái) 護(hù)筒之間及護(hù)筒與樁之間用平聯(lián)聯(lián)結(jié) 護(hù)筒上設(shè)擱置牛腿 牛腿上布置分配梁 并鋪設(shè)面板形成鉆孔樁施工平臺(tái) 鉆孔樁鋼護(hù)筒直徑為3 0m 壁厚25mm 長(zhǎng)55m 入土深度27m 因外海施工的需要 在護(hù)筒區(qū)上下游搭設(shè)生活區(qū)平臺(tái)和生產(chǎn)區(qū)平臺(tái) 整個(gè)施工平臺(tái)尺寸為58 5m 39m 平臺(tái)布置見(jiàn)圖4 1 圖4 1施工平臺(tái)及孔位布置圖 施工工藝及設(shè)備的選擇 1 施工工藝流程主墩樁基施工機(jī)械采用大功率回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn) 氣舉反循環(huán)的成孔工藝 交界墩采用沖擊鉆工藝 混凝土采用水上拌和船攪拌 泵送水下混凝土灌注的方法 施工工藝及設(shè)備的選擇 2 施工設(shè)備鉆機(jī)的扭矩是影響鉆進(jìn)成孔進(jìn)度的關(guān)鍵因素 根據(jù)本工程的地層情況和距施工平臺(tái)面鉆孔深度達(dá)90m的特點(diǎn) 施工中還要穿過(guò)含砂淤泥質(zhì)土層 砂土層 粘土層 強(qiáng)風(fēng)化 弱風(fēng)化 微風(fēng)化等地層 對(duì)鉆機(jī)的鉆桿質(zhì)量 扭矩要求較高 選用了技術(shù)先進(jìn) 扭矩較大 提升能力較大的全液壓鉆機(jī) 選用的鉆機(jī)性能參數(shù)見(jiàn)表4 1 對(duì)于交界墩樁基較短 鉆孔深度近80m 采用了沖擊鉆鉆孔工藝 也非常成功 表4 1鉆機(jī)性能參數(shù) 樁底注漿 1 樁底壓漿的機(jī)理鉆孔灌注樁后壓漿是在樁基鋼筋籠內(nèi)預(yù)置壓漿管路 待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后 通過(guò)壓漿管路采用高壓注漿泵注入水泥漿液 使一部分水泥漿液進(jìn)入樁底土層 另一部分水泥漿液沿樁壁的四周向上走 最終達(dá)到一定的高度 所以 進(jìn)行樁底注漿可以使樁底沉渣及樁壁一定高度范圍內(nèi)的泥皮隱患 樁底注漿工藝在平潭大橋并未采用 但因?yàn)槠鋵?duì)于提高樁基承載力有顯著作用 并在杭州灣 東海大橋 蘇通大橋 上海長(zhǎng)江大橋等多做著名的橋梁上成功應(yīng)用 是一種非常使用的一種工藝 在此進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹 樁底注漿 得到改善 提高樁底土層的承載力以及樁與樁壁土層之間的極限摩阻力 最終提高鉆孔灌注樁承載力 減小樁的沉降量 2 壓漿回路布置在樁底壓漿管的形式中有兩種 即直管法和 U 管法 在東海大橋應(yīng)用的是直管法 而蘇通大橋應(yīng)用的是 U 管法 杭州灣大橋總結(jié)了東海大橋和蘇通大橋的經(jīng)驗(yàn) 注漿管的形式采用 U 管法 共布置8根注漿管 形成四個(gè)回路 樁底注漿 其中四根 60 3 5注漿管兼作聲測(cè)管 四根 33 5 3 25鋼管為專用注漿管 相鄰兩根聲測(cè)管及兩根注漿管之間互成90 角 注漿管在樁底形成 U 回路 U 回路樁底直線段布置向下和向水平方向的注漿孔 并與鋼筋籠底端平齊 注漿管的布置見(jiàn)圖4 3 圖4 3鋼筋籠注漿管的布置 樁底注漿 3 漿液配合比借鑒杭州灣先期施工標(biāo)段的施工經(jīng)驗(yàn) 漿液的性能 特別是漿液的水灰比和初凝時(shí)間 直接影響到注漿質(zhì)量 所以漿液的配合比十分重要 其配合比如表4 3 表4 3壓漿液配合比 樁底注漿 4 工程實(shí)施及效果分析利用兩根工程樁進(jìn)行了鉆孔樁工藝試驗(yàn)及承載力試驗(yàn) 其中一根樁又進(jìn)行了注漿前后承載力對(duì)比試驗(yàn) 另外一根樁只做注漿后的承載力試驗(yàn) 23 試樁壓漿后承載力較壓漿前提高了43 5 提高幅度基本上與東海大橋 注漿后承載力提高60 左右 和蘇通大橋 注漿后承載力提高40 左右 接近 表4 4杭州灣大橋壓漿前后試樁結(jié)果匯總 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 1 護(hù)筒變形及處理平潭海峽大橋由于非常不利的特殊地質(zhì)條件 也出現(xiàn)了杭州灣大橋一樣鋼護(hù)筒底口嚴(yán)重變形的情況 主橋主墩鋼護(hù)筒的規(guī)格相同 均為 3000 25mm 入土深度為27m左右 雖然鋼護(hù)筒的沉放工藝采用了移動(dòng)懸挑式導(dǎo)向架和整體式大跨度簡(jiǎn)支桁架兩種工藝 利用激振力大720t的液壓振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒拔出泥面 底口變形成丁字型 如圖示 平潭海峽大橋鋼護(hù)筒變形圖 平潭海峽大橋鋼管樁變形圖 圖4 4杭州灣大橋護(hù)筒底口變形實(shí)例圖 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 1 鋼護(hù)筒變形的原因分析 鋼護(hù)筒下沉過(guò)程內(nèi) 外土壓力不均衡的影響 鋼護(hù)筒剛度影響 鋼護(hù)筒加工精度的影響 地層變化以及孤石影響 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 2 變形鋼護(hù)筒的處理變形鋼護(hù)筒處理采取以下二種方法 即水下切割變形鋼護(hù)筒和千斤頂頂撐變形鋼護(hù)筒 由于千斤頂頂撐的施工方法無(wú)法解決頂撐后回彈的問(wèn)題 所以該方法很難成功 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 2 鋼護(hù)筒漏漿串孔及處理鋼護(hù)筒經(jīng)水下切割后 在鉆孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)護(hù)筒普遍存在漏漿現(xiàn)象 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn) 最終確定采用護(hù)筒外注漿及沉放內(nèi)護(hù)筒法 因?yàn)檫@兩種方法能夠有效解決漏漿問(wèn)題 串孔在平潭大橋也很常見(jiàn) 主要采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)和加入水泥造漿等方式進(jìn)行堵塞 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 3 鉆進(jìn)過(guò)程中糊鉆問(wèn)題及處理樁基鉆進(jìn)成孔過(guò)程中主要地層為粘土層 尤其是硬塑狀的粘土 亞粘土 粘性很大 粘土粘附在多頭鉆刀片上 產(chǎn)生抱鉆 甩不掉 堵死出渣口的現(xiàn)象 造成無(wú)法正常鉆進(jìn) 被糊住的鉆頭見(jiàn)圖4 8 圖4 8被粘土糊住的鉆頭 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 1 糊鉆原因分析 在硬塑粘土層鉆進(jìn) 進(jìn)尺過(guò)快 鉆渣大 出漿口堵塞 易造成糊鉆 在粘性土層成孔 鉆速過(guò)慢 未能將切削泥土甩開(kāi) 附在鉆頭刀片上 將鉆頭抱住 與泥漿流動(dòng)形式 鉆頭形式有關(guān) 與空壓機(jī)氣舉壓力和排量有關(guān) 空壓機(jī)較小無(wú)法將較深的鉆渣吸出 施工中遇到的主要問(wèn)題及處理技術(shù) 2 處理糊鉆的措施 對(duì)鉆頭進(jìn)行優(yōu)化 加強(qiáng)泥漿指標(biāo)的控制 加大空壓機(jī)壓力 加強(qiáng)鉆孔操作控制 提高鉆機(jī)轉(zhuǎn)速 小結(jié) 跨海大橋鉆孔樁施工因海況條件惡劣 施工難度大 對(duì)施工組織 施工設(shè)備要求極高 對(duì)海上鉆孔樁施工基礎(chǔ)幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)總結(jié)如下 1 關(guān)于施工設(shè)備因海上風(fēng)浪較大 尤其是季風(fēng)季節(jié) 海上大風(fēng)持續(xù)數(shù)日 一旦鉆孔樁成孔后 受風(fēng)影響很難進(jìn)行鋼筋籠下放及混凝土施工 因此海上施工設(shè)備的配備一定要盡量選用大型的抗風(fēng) 抗浪 穩(wěn)性好的設(shè)備 小結(jié) 2 關(guān)于海水泥漿使用海水泥漿鉆進(jìn)成孔孔壁穩(wěn)定 質(zhì)量有保證 環(huán)節(jié)少 經(jīng)濟(jì)效益明顯 值得推廣運(yùn)用 在東海大橋 杭州灣大橋 青島海灣大橋 金塘大橋等多座橋梁中成功應(yīng)用 小結(jié) 3 關(guān)于鋼護(hù)筒鋼護(hù)筒除了要滿足合適的入土深度 還要考慮要有適當(dāng)?shù)膭偠?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)壁厚應(yīng)不小于直徑的1 150 同時(shí)護(hù)筒底口10m段應(yīng)采用增加材質(zhì)強(qiáng)度級(jí)別或采取加強(qiáng)措施 如設(shè)置環(huán)向箍 豎向肋等措施 避免護(hù)筒下沉過(guò)程中底口產(chǎn)生變形 在福建平潭海峽大橋施工中經(jīng)過(guò)對(duì)比 取得較好的經(jīng)驗(yàn) 小結(jié) 福建平潭海峽大橋大型深水基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是22根直徑2 8m的群樁基礎(chǔ) 鋼護(hù)筒直徑3 0m 長(zhǎng)55m 壁厚25mm Q345C材質(zhì) 前期22根下沉的護(hù)筒未采取任何加強(qiáng)措施 大部分發(fā)生變形 直徑2m鉆頭穿不過(guò)護(hù)筒 后期對(duì)護(hù)筒底部10m范圍設(shè)置三道環(huán)向加強(qiáng)箍和豎向加強(qiáng)肋 壁厚及材質(zhì)不變 增強(qiáng)底節(jié)段的整體剛度 結(jié)果沒(méi)有護(hù)筒發(fā)生變形 底部加強(qiáng)護(hù)筒見(jiàn)圖4 10 圖4 10鋼護(hù)筒底節(jié)部分加固圖片 五 跨海大橋深水基礎(chǔ)大體積承臺(tái)施工技術(shù) 1 概述2 鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工3 大體積承臺(tái)混凝土施工4 小結(jié) 概述 平潭大橋處在自然條件惡劣的海況條件下 受風(fēng) 流 潮的影響比較大 尤其是主橋墩鋼吊箱施工處在冬季季風(fēng)盛行的季節(jié) 在海中間 最大潮差達(dá)7m 施工條件極端惡劣 因海況條件制約 安裝定位要求在短時(shí)間內(nèi)快速精確的完成 以避開(kāi)潮差 風(fēng)浪等各種因素的影響 平潭鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工 1 鋼吊箱的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)思路鋼吊箱是為承臺(tái)施工而設(shè)計(jì)的臨時(shí)阻水結(jié)構(gòu) 其作用是通過(guò)吊箱側(cè)板壁體和底板封底混凝土共同圍水 為承臺(tái)施工提供無(wú)水的干施工環(huán)境和兼作承臺(tái)施工模板 為了解決快速定位安裝問(wèn)題 采用了設(shè)置調(diào)梁牛腿的方式進(jìn)行定位 平潭大橋鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工 2 主要設(shè)計(jì)條件1 鋼吊箱頂標(biāo)高 5 80m2 鋼吊箱底標(biāo)高 2 00m3 鋼吊箱底板標(biāo)高 1 00m4 承臺(tái)底標(biāo)高 0 00m5 封底砼厚度1 0m6 封底砼標(biāo)號(hào)C307 承臺(tái)頂標(biāo)高 5 00m第一次澆筑承臺(tái)厚度2 00m 鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工 8 水位 設(shè)計(jì)高潮位 3 29m設(shè)計(jì)低潮位 3 0m防臺(tái)驗(yàn)算高潮位 4 23m防臺(tái)驗(yàn)算低潮位 3 67m9 波浪 鋼吊箱安裝 就位 封底砼及承臺(tái)砼施工 H 1 52m T 4 7S鋼吊箱吊裝定位 吊箱抽水 H 2 03m T 5 1S防臺(tái)工況 H 2 81m T 5 8S10 護(hù)筒與封底砼間的粘結(jié)力f 300kN m2 鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工 2 鋼吊箱的加工制作由于施工鋼吊箱時(shí)只能找到500t起重船 而主橋墩鋼吊箱總重近800t 若采用整體安裝鋼吊箱施工 則浮吊起重量達(dá)1000多噸 考慮施工成本和吊裝安全 采用了鋼吊箱在平潭東澳碼頭碼頭分兩塊整體制作的方式 這樣就可以分兩次各吊裝一半鋼吊箱 又可以滿足尺寸大鋼吊箱加工精度高的要求 鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工 3 鋼吊箱吊裝施工鋼吊箱在碼頭碼頭分兩塊整體制作好以后 利用浮吊起吊一塊鋼吊箱并運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝 然后再回頭吊另一塊鋼吊箱 因?yàn)閮?yōu)化了安裝定位方式 在全天任何時(shí)段均可安裝定位 但內(nèi)部的拉桿以及封孔等加固焊接工作仍需在低潮位時(shí)段進(jìn)行 兩塊鋼吊箱的拼縫采用高強(qiáng)螺栓連接 1 有關(guān)鋼吊箱施工隨著大跨徑橋梁的不斷涌現(xiàn) 橋梁基礎(chǔ)的規(guī)模越來(lái)越大 鋼吊箱作為橋梁大型深水基礎(chǔ)承臺(tái)施工的主要隔水結(jié)構(gòu) 尺寸也越來(lái)越大 因鋼吊箱比混凝土吊箱具有自重輕 可拆卸 可周轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用較多 鋼吊箱的施工工藝也在不斷推陳出新 超大型鋼吊箱施工方法主要有如下幾種 方法一 為減少主線施工時(shí)間 首節(jié)鋼吊箱工廠內(nèi)制作 船運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng) 采用大型浮吊整體吊裝就位 例如舟山金塘大橋鋼吊箱 金塘大橋鋼吊箱長(zhǎng)60 88m 寬38 12m 高9 858m 重約1623t 安裝施工下圖5 16示 圖5 16金塘大橋鋼吊箱安裝圖片 方法二 在鉆孔樁施工結(jié)束后 在鉆孔平臺(tái)上搭建鋼吊箱拼裝平臺(tái) 然后在平臺(tái)上組拼鋼吊箱 鋼吊箱組拼完畢 采用浮吊或千斤頂?shù)仍O(shè)備將鋼吊箱整體下放到位 例如蘇通大橋主橋墩基礎(chǔ)鋼吊箱施工即采用千斤頂整體下放到位 南京四橋南主塔鋼吊箱采用浮吊下放 南京四橋南主塔鋼吊箱重1700噸 浮吊抬吊 圖5 17 蘇通橋主4號(hào)墩鋼吊箱設(shè)計(jì)為雙壁有底自浮式鋼吊箱 安裝完后形狀為啞鈴形 外壁長(zhǎng)117 950m 外壁寬為52 300m 壁間寬度為2m 高度18 5m 總重約6180t 國(guó)內(nèi)沒(méi)有大型起重船能夠整體起吊 鋼吊箱采用工廠分塊分節(jié)段制作 現(xiàn)場(chǎng)散拼 逐節(jié)沉放的技術(shù)方案 首節(jié)吊箱重3120t 鋼吊箱采用連續(xù)千斤頂多點(diǎn)起吊 同步下放 入水自浮后 通過(guò)加配重沉放吊箱至指定位置 下圖5 18示 千斤頂 圖5 18蘇通大橋鋼吊箱安裝圖片 方法三 鋼吊箱預(yù)先分幾大塊工廠進(jìn)行制作 在鉆孔樁施工結(jié)束后 分三部分先后現(xiàn)場(chǎng)用浮吊安裝 最后在現(xiàn)場(chǎng)連接成整體 例如杭州灣鋼吊箱施工 每部分重約600噸 下圖5 19示 圖5 19杭州灣大橋鋼吊箱安裝圖片 方法四 鋼吊箱在船廠船臺(tái)上制作完畢 解除鋼吊箱固定裝置 牽引鋼吊箱沿滑道下滑入水自浮 浮運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)利用浮吊吊裝就位 優(yōu)點(diǎn)是可以克服橋區(qū)無(wú)大型構(gòu)件加工場(chǎng)地的難題 上海隧橋工程主塔承臺(tái)基礎(chǔ)鋼吊箱采用上述方法施工 上海隧橋主塔承臺(tái)基礎(chǔ)鋼吊箱長(zhǎng)72 4m 寬37 4m 高10m 吊箱重約1480t 在江蘇靖江某船廠加工 由靖江八圩汽渡上游50米處船臺(tái)出發(fā) 浮運(yùn)至上海長(zhǎng)江隧橋B5標(biāo)施工現(xiàn)場(chǎng) 利用起重船安裝就位 其浮運(yùn)里程達(dá)220余公里 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)江江蘇省 上海市兩地 下圖5 19示 圖5 20上海隧橋工程鋼吊箱浮運(yùn) 吊裝 平潭大橋鋼套箱施工 分塊整體制作 既可以保證制作安裝的精度 又可以解決安裝設(shè)備起重量不足的難題 平潭海峽大橋主橋墩 采用此種方式完美的實(shí)現(xiàn)了快速精確的防撞鋼吊箱安裝任務(wù) 主橋墩防撞鋼吊箱尺寸長(zhǎng)40 5m 寬26 1m 高7 8m 重量近800t 分兩塊制作 采用500t起重船分兩次安裝 平潭海峽大橋鋼吊箱制作浮運(yùn) 平潭海峽大橋鋼吊箱吊裝 大體積承臺(tái)混凝土施工 1 高性能海工混凝土配制2 承臺(tái)混凝土澆注3 承臺(tái)大體積混凝土的裂縫控制4 鋼筋防腐技術(shù) 環(huán)氧鋼筋 外加電流陰極防護(hù)技術(shù) 2 海洋環(huán)境下混凝土耐久性結(jié)構(gòu)防腐研究海洋環(huán)境下 必須考慮結(jié)構(gòu)物的防腐 對(duì)于鋼管樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 首先選擇較大的壁厚 以犧牲壁厚達(dá)到防腐蝕 其次采用多層復(fù)合熔溶結(jié)合改性環(huán)氧涂層為主 輔以犧牲陽(yáng)極聯(lián)合防護(hù)方案 對(duì)于混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)腐蝕 主要防止鋼筋銹蝕 環(huán)境惡劣 保護(hù)層不足 氯離子滲透是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因 混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕情況見(jiàn)下頁(yè)圖示 海洋環(huán)境混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)腐蝕情況 基礎(chǔ)的防腐 為達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期100年內(nèi)鋼筋不銹蝕 跨海橋梁一般采用了如下措施 結(jié)構(gòu)措施 加大保護(hù)層厚度 要求見(jiàn)表5 4 并嚴(yán)格控制混凝土結(jié)構(gòu)裂紋寬度 表5 4各部位混凝土保護(hù)層厚度 基礎(chǔ)的防腐 采用海工耐久性混凝土 使用P 水泥 控制最大水膠比和膠凝材料最小用量 氯離子擴(kuò)散系數(shù)是海洋環(huán)境橋梁混凝土判定耐久性主要監(jiān)控指標(biāo) 平潭大橋設(shè)計(jì)規(guī)定 鉆孔樁混凝土12W齡期要求 2 5 10 12m2 s 承臺(tái)混凝土12W齡期要求小于2 5 10 12m2 s 其他海上橋梁基礎(chǔ)工程基本上采用此標(biāo)準(zhǔn) 基礎(chǔ)的防腐 海洋環(huán)境下的混凝土承臺(tái) 墩身結(jié)構(gòu)表面采用封閉型涂裝體系進(jìn)行防護(hù) 涂層設(shè)計(jì)使用壽命20年 使用具有濕固化和快固結(jié)性能的油漆涂料 干膜厚度平均厚400um 承臺(tái)鋼筋采用環(huán)氧涂層鋼筋 5 采用SAVCOR計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng) EPS系統(tǒng) 對(duì)海洋環(huán)境下鋼筋進(jìn)行防護(hù) 上述各項(xiàng)措施中 加厚保護(hù)層和采用海工耐久性混凝土 是海洋深水基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)防腐最基本的措施 六 結(jié)論與探討的問(wèn)題 1 主要結(jié)論2 跨海大橋施工與公路定額的相適應(yīng)性 1 主要結(jié)論 通過(guò)平潭海峽大橋和其他海上大型橋梁建設(shè)工程 對(duì)大型深水基礎(chǔ)施工進(jìn)行總結(jié) 有如下結(jié)論 1 建立在科學(xué)研究基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)創(chuàng)新平潭海峽大橋和杭州灣 金塘大橋等項(xiàng)目的施工平臺(tái)采用了以鋼護(hù)筒為主要支撐樁的平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式 能夠滿足流急 浪高 臺(tái)風(fēng)等條件下平臺(tái)整體穩(wěn)定性要求 同時(shí)節(jié)約施工成本 這種平臺(tái)能夠快速的形成整體以抵抗風(fēng)浪 且整體面積大 適宜作為大型基礎(chǔ)的工作平臺(tái) 主要結(jié)論 2 跨海大橋的基礎(chǔ)防腐蝕方案中一般采用了涂覆防滲耐腐蝕涂料以及外加電流陰極防護(hù)的保護(hù)方法 加電這種工藝是近幾年出現(xiàn)的一種比較新的工程防腐工藝 防護(hù)系統(tǒng)使用LIDA SP100活性鈦網(wǎng)帶作為陽(yáng)極材料 鋼筋為陰極材料 同過(guò)外加電流犧牲陽(yáng)極材料鈦網(wǎng) 保護(hù)鋼筋 以達(dá)到工程防腐的目的 相比采用常用的環(huán)氧鋼筋方案 此技術(shù)有較好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)和便于施工 便于控制的特點(diǎn) 主要結(jié)論 3 平潭海峽大橋借鑒和發(fā)展了我局在杭州灣 金塘大橋等項(xiàng)目研制的海工混凝土 它具有效果好 費(fèi)用低 能最大限度提高混凝土的密實(shí)性 阻擋氯離子的滲入 減緩氯離子的擴(kuò)散速度 從而延長(zhǎng)了氯離子到達(dá)鋼筋表面并達(dá)到 臨界值 的時(shí)間等特性 另外 在杭州灣大橋首次成功運(yùn)用了海水泥漿鉆孔工藝 替代了淡水 節(jié)約成本 方便施工 成孔質(zhì)量也能得到保證 這種工藝值得推廣 主要結(jié)論 4 在平潭海峽大橋基礎(chǔ)施工中遇到的困難主要在樁基上 主要問(wèn)題是鋼護(hù)筒變形 其主要原因有三方面 一是對(duì)地層勘察的不夠詳細(xì) 二是鋼護(hù)筒的制作誤差導(dǎo)致其環(huán)向臨界應(yīng)力降低 三 地層變化非常頻繁復(fù)雜 并且地層中的孤石非常多 處理變形護(hù)筒投入了大量的人力 物力及財(cái)力 并且嚴(yán)重的影響了工程進(jìn)度 造成的損失是很大的 2 跨海大橋項(xiàng)目與公路定額的相適應(yīng)性 隨著全國(guó)各地公路網(wǎng)的完善 更多的連島工程正在興建 跨海大橋建設(shè)項(xiàng)目正趨于高峰期 雖然2007年10月出版了新的公路概預(yù)算定額 完善了部分概預(yù)算子目 但仍不能滿足大型跨海橋梁施工成本及投資控制的需要 結(jié)合平潭海峽大橋項(xiàng)目談幾點(diǎn)體會(huì) 1 因?yàn)榭绾４髽蚴┕すて陂L(zhǎng) 且海水腐蝕性極強(qiáng) 對(duì)鉆孔平臺(tái)的鋼管樁 平聯(lián)管及型鋼等臨時(shí)性鋼結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)期處于海水浸泡中 施工損耗和周轉(zhuǎn)次數(shù)遠(yuǎn)低于定額中的14次 按定額進(jìn)行測(cè)算投資或成本 均導(dǎo)致投資額或成本偏小 定額中可增加臨時(shí)結(jié)構(gòu)防腐或調(diào)整周轉(zhuǎn)次數(shù)以彌補(bǔ)其不足 跨海大橋施工與公路定額的相適應(yīng)性 2 跨海大橋施工過(guò)程中 現(xiàn)場(chǎng)采用的船舶等機(jī)械設(shè)備均為大型設(shè)備 船機(jī)等設(shè)備費(fèi)用占工程造價(jià)比重達(dá)35 45 左右 新版概預(yù)算定額中雖然較96版定額增加了部分設(shè)備 但仍不能滿足海上施工的需要 特別是對(duì)橋梁基礎(chǔ)施工 經(jīng)常涉及大型起重船 打樁船 大噸位駁船等船舶 而定額中大型打樁設(shè)備較少 導(dǎo)致費(fèi)用估算偏低 跨海大橋施工與公路定額的相適應(yīng)性 3 跨海橋梁施工對(duì)結(jié)構(gòu)防腐要求較高 目前出現(xiàn)很多新的防腐工藝 特別是基礎(chǔ)部分 防腐費(fèi)用占的比重還不小 但概預(yù)算定額中卻沒(méi)有相關(guān)的工程細(xì)目 編制預(yù)算時(shí)所采用的其他定額又太適用于大型跨海橋梁的施工環(huán)境 導(dǎo)致防腐費(fèi)用估算嚴(yán)重不足 4 基于跨海橋梁建設(shè)的特殊性 一般的公路定額均不能滿足投資及成本控制的要求 很多大橋施工過(guò)程中或施工完成后會(huì)根據(jù)本項(xiàng)目大橋建設(shè)的特點(diǎn) 編制適合跨海大橋施工的補(bǔ)充定額 用于后期的跨海橋梁的造價(jià)及成本控制 歡迎批評(píng)指正謝謝 中交二航局李維洲聯(lián)系電話 15985777788