桥梁深水钻孔钢护筒支撑平台施工技术方案
叛逆的红酒
2024年06月24日 13:38:24
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来源:澜晨讲造价

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作者:澜晨讲造价

一、工程概况 大桥位于椒江入海口位置,采用六车道一级公路技术标准,设计速度为80km/h,路基宽32m,大桥主跨桥宽39.5m。主桥采用半封闭钢箱组合梁、钻石型索塔斜拉桥结构,跨径布置为:70 140 480 140 70=900m。结构体系采用五跨连续漂浮体系,空间密索型布置。 1.1 索塔基础工程概况 主塔基础采用30根2.8m→2.5m的钻孔灌注桩基础;南塔基础S01平均桩长129.33m,最大桩长139m,采用端承桩,入岩深度不小于3.5m,基岩为中风化凝灰岩。

一、工程概况

大桥位于椒江入海口位置,采用六车道一级公路技术标准,设计速度为80km/h,路基宽32m,大桥主跨桥宽39.5m。主桥采用半封闭钢箱组合梁、钻石型索塔斜拉桥结构,跨径布置为:70 140 480 140 70=900m。结构体系采用五跨连续漂浮体系,空间密索型布置。

1.1 索塔基础工程概况

主塔基础采用30根2.8m→2.5m的钻孔灌注桩基础;南塔基础S01平均桩长129.33m,最大桩长139m,采用端承桩,入岩深度不小于3.5m,基岩为中风化凝灰岩。   承台厚6m,承台顶设置分离式塔座。承台四周设置防船撞钢套箱。承台封底厚度1.5m ,采用 C30水下砼。


1.2 地形、地貌、地质条件 

主桥工程区域的地貌按成因类型及形态特征为滨海淤积平原及滩涂区地貌类型。普通存在着一层冲海积成因的厚约1.0~2.6m 左右的黏土(硬壳层),其下为 20~58.0m 的淤泥质滨海相地层,具有压缩性高,变形大,固结时间长的特点。 桥位断面处河床呈“U”型,主槽宽度500m左右,河床底标高在-6.0~-7.0m左右。

1.3 主桥南主塔墩基础工程特点

1)桥位所在流域覆盖层厚度100多米,以淤泥质土、黏土为主,顶部覆盖着2~6米的淤泥。基岩为凝灰岩。
2)主桥设计采用嵌岩桩基础,主墩桩端置于微风化岩体中;微风化面较深的墩位,桩端进入弱风化岩体中。
3)所在流域通航繁忙,施工时必须预留≥400m的航道。
4)施工墩位水深在7.0(平均低潮位时)~11.0m(平均高潮位)左右。
5)桩基为变截面桩基,主墩桩基上部桩径2.8m,下部分2.5m。
二、钻孔平台设计
2.1 钻孔施工平台功能

1)施工机械设备、钢筋、模板等材料临时堆放。

2)钻孔桩施工作业。

2.2 平台设计原则

平台主要遵循的是“安全”和“经济”的原则。“安全”原则要求平台具有足够的承载能力,不发生任何因平台问题造成的安全问题,不能延误大桥主塔墩的工期。因此设计标准不可偏小,必须留有足够的富余度。“经济”原则要求平台的设计应该通过各方面的优化尽量降低造价。

从“安全”原则出发,结构的强度、延性都应留有足够的富余。从“经济”原则出发,平台的使用期约为1年,作为临建工程,取重现期20年一遇的自然灾害和环境条件进行设计。因此,平台设计标准的确定,在本质上是在“安全”与“经济”之间寻求最优平衡。

2.3 钻孔平台平面设计图

钻孔平台平面设计图

钻孔主平台立面设计图

2.4  平台结构设计

1)护筒区(主平台)
护筒区平台直接利用钢护筒作为平台基础,从下往上结构设计为:型钢牛腿 贝雷梁 I22a工字钢 δ10mm花纹钢板。
2)无护筒区(辅助平台)
(1)顺桥向辅助平台:钢管桩基础+2HN500型钢横梁+贝雷纵梁+I22a横向分配梁+δ10mm的平台面板。

主航道侧辅助平台立面图(纵桥向)


(2)上下游侧辅助平台(横桥向):钢管桩基础+2HN500型钢横梁+贝雷纵梁+I22a横向分配梁+δ10mm的平台面板。

钻孔平台上下游两侧辅助平台断面(横桥向)布置图

3)护筒区主平台设计

钢护筒牛腿,钢护筒下沉完毕,在钢护筒上部设两个钢牛腿作为贝雷纵梁支撑底座,钢牛腿采用2I32b工字钢组焊,见下图。

钢护筒平台结构设计图

钢护筒牛腿上设置贝雷梁作为主纵梁,根据受力情况,每个牛腿上共设置1组3片贝雷梁,两片之间间距为0.225m,按照钢护筒布置的间距,各组贝雷梁之间的间距为3.5m、2.5m两种。

钢护筒平台局部模型图示

4)I22a工字钢顺桥向分配梁

贝雷梁顶上顺桥向设置I22a工字钢横梁,I22a工字钢中心间距375mm。I22a横梁底部两侧脚趾焊接圆孔板通过U型卡与贝雷片连接牢固,U型卡从贝雷上横梁往上穿过圆孔板后用螺栓固定。

5)平台面板

钻孔平台面板材料为防滑花纹A3钢板,钢板厚度为10mm,钢板焊接在I22a工字钢分配梁上。

钢管顶进行处理

6) 龙门吊基础结构设计
平台南北侧设置龙门轨道,并安装龙门作为施工起重设备。    桩基及承台施工过程中的主要起重设备利用100t龙门吊(四个支撑滚轮),龙门吊基础采用双排φ1000×12mm钢管桩,钢管桩纵向间距9m。钢管桩顶设置支撑盖板,纵向采用单层四排贝雷作为主纵梁,各片贝雷之间间距为22.5cm。贝雷梁顶设置I22a工字钢横向分配梁,I22a工字钢顶上设置龙门轨道。

三、 钻孔平台施工技术方案

3.1  施工技术方案总述
钢护筒及辅助平台钢管桩均采用打桩船施打。利用打桩船从下游→上游、从主航道→岸侧同步施工钢护筒和钢管桩。钢护筒下沉到位后,立即与相邻的钢护筒及钢管桩采用平联连为整体。待所有钢护筒及钢管桩下沉到位后,即可形成一个整体稳定性较大的平台基础。
3.2 主要施工方法

3.3 平台钢护筒、钢管桩基础施工

钢护筒钢护筒底标高-46.17m,顶标高 7.5m,长度53.67m,入土深度约40m,钢管桩46m,入土深度30多米。

1) 钢护筒及钢管桩的加工与制造: 平台钢护筒、钢管桩均在专业钢结构加工厂制作,采用整根螺旋卷制。

钢护筒加工现场

2) 钢护筒及钢管桩的运输:利用驳船运至施工现场。

钢护筒运输

3) 钢护筒及钢管桩施沉:钢护筒及钢管桩均采用大型打桩船施打。施工流程为:打桩船移船→吊点连接→起桩→移船、立桩→套替打→测量定位→插桩→锤击沉桩。

4) 平联施工:钢管桩、钢护筒沉放完成后,立即进行该墩钢管桩、钢护筒间的平联施工。

5)护筒区牛腿施工:牛腿在提前在后场加工后运至现场。在护筒上定好牛腿的设计标高和轴线位置后开始进行安装焊接。

6)型钢横梁及贝雷梁主承重梁安装

7)分配梁安装

8)面板系安装

搭设完的主墩平台

四、与常规型式的平台技术经济指标对比

4.1  常规方案
首先插打钢管桩,利用钢管桩承重,形成整体平台,然后下沉钢护筒的常规施工方案。

4.2 常规方案施工方法

第一步:采用打桩船或钓鱼法施打平台钢管桩基础;

第二步:设置钢管桩桩顶型钢横梁;

第三步:铺设贝雷纵梁、横向分配梁及面板,形成平台;

第四步:利用平台上起重设备沉放钢护筒。

4.3  钢护筒支撑平台方案特点
根据大桥工程设计、地质特点,考虑到工程的工期紧,企业形象,选择钢护筒平台方案。 利用大型打桩船一次性整根插打钢护筒施工平台施工效率高,可以加快施工进度。根据施工难易程度、施工设备要求及航道影响、冲刷影响、潮差、工期要求进行综合设计。

施工工序少,主要依靠大型机械设备施工,减少海上作业时间,减少人力劳动人数和强度,对施工安全及工程质量有保障。 打桩船上自带GPS及垂直度精确测量设备,能随时进行位置复测并调整,定位精度和垂直度都能准确保证。

经济技术指标对比:

打桩船施打钢护筒每根近7万元,施打每根钢管桩一万元,主塔平台综合成本为;材料摊销约1500/平米(含辅助平台钢管桩),施工费约640 /平米,合计约2140元每平方米全护筒支撑的辅助墩平台综合成本约为800每平米(含施工费、材料费按两次摊销计)。大桥全钢管桩支撑方案主平台施工成本为材料费摊销约1400元元/平米,施工费约540元/平米,合计约1940元每平方米。

4.4 与常规型式的平台技术经济指标对比

4.5 钢护筒支撑平台应用工程案例

鄂东长江大桥

象山港跨海大桥

在大型打桩船不能到达或该地区缺少大型时,可以参照杭州湾大桥、苏通长江大桥主桥平台做法:

1、杭州湾大桥

1)首先,利用浮吊、高频激振锤插打钢管桩形成初始平台

2)然后用导向架定位下沉钢护筒,并逐渐扩展钢管桩及钢护筒的施工面积;

3)最后利用钢护筒主承重和钢管桩辅助承重搭设钻孔联合平台,形成钻孔平台的施工方案。

苏通长江大桥北主塔墩平台

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