某橋深水基礎(chǔ)施工技術(shù)_ppt

1、摘 要： 某橋水中墩基礎(chǔ)承臺(tái)為深水大體積混凝土承臺(tái)，本文介紹了某橋水中墩鋼吊（套）箱圍堰的設(shè)計(jì)、沉箱就位，封底混凝土及承臺(tái)混凝土澆筑等施工全過(guò)程，對(duì)今后類似深水基礎(chǔ)施工具有一定指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：深水基礎(chǔ) 施工技術(shù)1、工程概況京九復(fù)線某橋特大橋位于廣東惠州西北部，橋址處江面寬600m，河床高程08m，橋4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#墩均位于水中，全長(zhǎng)641m，主橋一聯(lián)（40+464+40）m為部分預(yù)應(yīng)力砼變截面箱形連續(xù)梁，其余均采用預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支梁，共設(shè)二個(gè)臺(tái)、十五個(gè)墩。橋臺(tái)采用明挖基礎(chǔ)，耳墻式結(jié)構(gòu)；其余橋墩均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，圓墩型結(jié)構(gòu)。其中主橋橋墩為特殊設(shè)計(jì)，其余橋墩采用標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)

2、計(jì)。全橋采用24根樁徑1.25m的鉆孔樁，42根樁徑1.5m的鉆孔樁。其中深水基礎(chǔ)封底C20砼為331m3，承臺(tái)C20砼358m3，C25砼 256m3。2、地質(zhì)情況 河床為沖積的砂粘土厚210m，軟塑硬塑。個(gè)別河床中分布細(xì)砂厚35m，中密飽和。中砂厚34m，中密，淤泥質(zhì)砂粘土，厚13m，侏羅系下統(tǒng)砂巖，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，風(fēng)化層厚38m。鋼吊（套）箱圍堰通過(guò)側(cè)板和封底混凝土圍水，為承臺(tái)施工提供無(wú)水的施工環(huán)境，同時(shí)側(cè)板又作為澆筑封底砼和承臺(tái)砼的側(cè)模。 3.1鋼吊箱設(shè)計(jì)條件： 3.1.1施工工況條件根據(jù)鋼吊箱圍堰施工作業(yè)可分為懸浮下沉階段，封底砼階段、抽水施工承臺(tái)階段，其中在抽水后施工階段為吊箱側(cè)壓力最

3、大階段，故作為吊箱壁厚設(shè)計(jì)依據(jù)。 3、鋼吊（套）箱設(shè)計(jì)3.1.2水文條件由于5#、10#墩承臺(tái)計(jì)劃8月份施工，6#、9#墩承臺(tái)計(jì)劃9月份施工，4#、7#、8#墩承臺(tái)計(jì)劃10月份施工。根據(jù)歷年水位情況，我們確定吊箱軸水位8.4米，歷年水位詳見表一。 月份年份8月9月10月1999年11.9110.506.962000年8.1111.826.32表一 3.1.3施工要求從鋼吊箱的運(yùn)輸方式、纜索吊起吊能力，下沉工藝及河床高程等因素綜合考慮此鋼吊箱均分二節(jié)設(shè)計(jì)，底板與側(cè)板進(jìn)行剛性連接，同時(shí)確定4#、5#、6#、9#、10#墩為有底鋼吊箱。7#、8#墩為無(wú)底鋼套箱，內(nèi)設(shè)三道支撐梁。3.1.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件

4、綜合各工況條件、水文條件及施工要求確定鋼吊箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件，詳見表二。 鋼套（箱）設(shè)計(jì)標(biāo)高參數(shù)表 表二 設(shè)計(jì)標(biāo)高墩號(hào)側(cè)板頂面（米）側(cè)板底面（米）底層內(nèi)支撐（米）鋼吊箱平面內(nèi)凈尺寸（米）4#墩+10.33+3.13+6.335.87.05#墩+10.88+1.78+4.985.85.86墩+10.49+1.39+4.597.49.37#墩+9.39+0.29+4.637.49.38#墩+9.43+0.33+4.597.49.39#墩+10.49+1.39+4.597.49.310#墩+10.49+1.39+4.597.49.3 3.3鋼吊箱的設(shè)計(jì)計(jì)算：3.3.1鋼吊（套）箱圍堰設(shè)計(jì)荷載組合：水平荷

5、載：Hj=靜水壓力+流水壓力+風(fēng)力+其它豎直荷載：Gj=吊箱靜載+封底砼+互載+浮力+其它3.3.2計(jì)算內(nèi)容： 鋼吊（套）箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算包括側(cè)板、底板、內(nèi)支撐系統(tǒng)。鋼吊箱吊裝懸浮下沉階段計(jì)算，澆注封底砼階段計(jì)算，鋼吊箱抽水后施工階段的計(jì)算。考慮某橋八、九月份吊箱抽水位為8.4米,水流速度為V=3.1m/s,則在抽水8.4米后的吊箱側(cè)面壓強(qiáng)為:P1=KV2/2g=1.513.12/29.8=0.74KN/m2P2=h2g=18.429.8=691.48KN/m2 Pa=P1+P2=691.48+0.74=692.23 KN/m2水的側(cè)壓力在鋼吊箱鋼板上按均布荷載考慮，每?jī)筛鵌16b間距為1.0米

6、，第三層與封底砼間的長(zhǎng)度為2.0米，則：q= Pab=692.232=1384.46 KN/m鋼套箱每節(jié)之間最大彎矩為：Mmax=1/8(ql2)=1/81384.462.02=692.23 KN/m而鋼板的抗彎強(qiáng)度為fm =235 N/mm2=235103 KN/m2W= Mmax/fm=692.23/235000=2.9510-3 m3W=1/6bh2 則b=6w/h2=62.9510-3/4=4.4310-3 m=4.43mm6mm故選=6mm的鋼板即可滿足要求。 3.4驗(yàn)算： 綜合工況條件分析和計(jì)算內(nèi)容，對(duì)鋼吊箱各部分，取最不利受力工況進(jìn)行驗(yàn)算3.3.1底板主要承受封底砼恒載和吊箱靜載

7、，其受力以豎向荷載為主，其最不利受力工況為封底砼澆注階段。3.3.2側(cè)板以承受水平荷載為主，其最不利受力工況為抽水階段，在側(cè)板計(jì)算同時(shí)完成支撐計(jì)算。3.3.3吊箱吊裝下沉階段主要與吊箱靜荷載有關(guān)，以豎向荷載為主，以第二節(jié)吊箱接與下沉為最不利進(jìn)行計(jì)算控制。 3.3.4抗浮計(jì)算分兩個(gè)階段：一階段是吊箱內(nèi)抽完水后，澆注承臺(tái)砼前，另一階段是澆注完承臺(tái)砼后初凝前；分別計(jì)算封底砼與鋼護(hù)筒間粘結(jié)力及吊箱圍堰的上浮力，使其滿足下式要求。 K=P/F1-（F3+F4） （a） K=P/（F3+F4+F5）-F2 （b） K=1.3式中：K抗浮安全系數(shù)P封底砼與鋼護(hù)筒間粘結(jié)力取p=50t/m2F1吊箱抽水后，澆注

8、承臺(tái)砼前高水位時(shí)的浮力。F2吊箱圍堰澆注承臺(tái)砼后初凝前低水位時(shí)的浮力。F3封底砼靜載F4鋼吊箱靜載F5承臺(tái)砼靜載 鋼吊箱施工時(shí)段內(nèi)抽水最高水位為+8.0m，最低水位+7.2m，有上浮力：F1=gv排=383TF2=gv排=336T鋼吊箱自重：F4=60T鋼護(hù)筒與封底砼外粘結(jié)力，取經(jīng)驗(yàn)值50T/P=1555T封底砼重： F3=198T 承臺(tái)砼重： F5=430T鋼吊箱抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算：K=P/F1-（F3+F4）=12.4 k=1.3K=P/(F3+F4+F5)-F2=4.42k=1.3由此可見：鋼吊箱整體抗浮穩(wěn)定滿足要求，40根22止浮和抗沉鋼筋將根據(jù)向上的浮力和向下的靜載的大小作適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)調(diào)整，

9、同時(shí)作用，達(dá)到吊箱自身的抗浮和抗沉穩(wěn)定，且具有一定的安全儲(chǔ)備。4.1鋼吊（套）箱施工前準(zhǔn)備工作： 4.1.1鋼護(hù)筒外圍情況探測(cè)：（1）有底鋼吊箱：可采用=6mm鋼板制成171cm的鋼圈，水平套入鋼護(hù)筒徐徐下放，對(duì)不能到位者，潛水員水下探明情況并進(jìn)行處理。（2）無(wú)底鋼吊箱：探明情況河床較高者，在鋼吊（套）箱范圍外5m采用挖砂船清淤，直至鉆孔灌注樁完成并檢測(cè)合格后，須將鉆孔平臺(tái)拆除和高于+10.4m的鋼護(hù)筒割除，以進(jìn)行鋼吊箱施工。4、吊箱施工 4.2鋼吊（套）箱運(yùn)輸和拼裝： 鋼吊（套）箱加工完并檢驗(yàn)合格后，分批分塊用車運(yùn)到纜索吊吊釣位置正下方，進(jìn)行第一節(jié)、第二節(jié)拼裝，依次進(jìn)行底板開孔，安裝10cm

10、寬橡膠墊和圓形鋼板，焊接8根22鋼筋和分艙隔板，焊接第三、第二層內(nèi)支撐系統(tǒng)和吊環(huán)，拆卸第二節(jié)鋼吊（套）箱，最后由纜索吊吊至各墩位正上方，準(zhǔn)備到位下水和水上拼接。4.3鋼吊箱接高下沉： 4.3.1施工水域布置： 鋼吊（套）箱分節(jié)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)上空后，利用纜索吊下放入水，其水域布置如圖所示：4.3.2索具選用： 第一節(jié)鋼吊（套）箱重量為24T左右，包括第三層內(nèi)支撐和分艙隔板，第二節(jié)重量為35T左右，包括第一、二層內(nèi)支撐，采用4個(gè)吊點(diǎn)，從拼裝現(xiàn)場(chǎng)到墩位正上方，每節(jié)采用纜索吊，待第一節(jié)下水后，采用20T導(dǎo)鏈4個(gè)分別吊于四個(gè)（上游2個(gè)、下游2個(gè)）鋼護(hù)筒相應(yīng)位置，導(dǎo)鏈與鋼吊箱底板和側(cè)板之間采用4根20m21.

11、5鋼絲繩，上游備用1根20m21.5鋼絲繩作下拉纜。4.3.3位裝置設(shè)置和下拉纜設(shè)置： 第一節(jié)有底鋼吊箱起吊后下水前，為了便于底板預(yù)留孔與鋼護(hù)筒的對(duì)位，施工中我們?cè)谒膫€(gè)角上的護(hù)筒頂設(shè)置4個(gè)圓錐體導(dǎo)向裝置限位底板預(yù)留孔，在第一節(jié)鋼吊（套）箱入水后，因受上游水流的影響，使鋼吊（套）箱底板和滑道與護(hù)筒和滑軌緊密迭合，影響鋼吊（套）箱下沉，因此在鋼吊（套）箱迎水面和既有線墩身之間，預(yù)設(shè)1根21.5的下拉纜，利用2個(gè)10T導(dǎo)鏈調(diào)整下拉纜。同時(shí)在鋼吊（套）箱迎水面適當(dāng)位置采用=20mm鋼板焊接6個(gè)掛耳。4.3.4吊筋設(shè)置： 在底部適當(dāng)位置設(shè)置6根25長(zhǎng)12mU形鋼筋作吊筋，與底板I16b鋼連接，頂端與內(nèi)支

12、撐焊接。 4.3.5第一節(jié)鋼吊（套）箱吊裝就位： 四人牽引已設(shè)置于鋼吊（套）箱四角的4條25的棕繩實(shí)現(xiàn)和控制鋼吊箱四角平面扭轉(zhuǎn)，使其長(zhǎng)軸與墩橫軸線平行，通過(guò)錐形導(dǎo)向裝置使其底板預(yù)留孔或滑道與護(hù)筒或滑軌相對(duì)應(yīng)，之后落鉤。此時(shí)安裝4個(gè)下沉吊點(diǎn)系統(tǒng)各部件（包括焊接牛腿、掛導(dǎo)鏈、鋼絲繩卡上緊等）并同步使四個(gè)20T導(dǎo)鏈帶緊受力，拆掉纜索吊鉤移走，視水流情況，設(shè)置下拉纜。在第二節(jié)鋼吊箱運(yùn)到之前，安裝好10mm橡膠墊并在第一節(jié)鋼吊（套）箱頂端工字鋼側(cè)和面板側(cè)焊接2個(gè)采用L7575角鋼或=10mm鋼板制成的導(dǎo)向裝置，以便于第一節(jié)鋼吊（套）箱與第二節(jié)對(duì)位。4.3.6第二節(jié)鋼吊（套）箱吊運(yùn)和接高下沉： 第二節(jié)鋼吊

13、（套）箱吊運(yùn)到位后，緩慢落鉤就位于第一節(jié)頂端精確調(diào)整對(duì)位螺栓孔，并及時(shí)修整，最后上緊螺栓。待第一節(jié)、第二節(jié)鋼吊（套）箱水上對(duì)接完后，拆除纜索吊吊鉤，緩慢同時(shí)同步松四個(gè)20T導(dǎo)鏈，直至吊箱均勻下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高（此20T導(dǎo)鏈行程6m）。 4.3.7鋼吊（套）箱定位和穩(wěn)定： 鋼吊（套）箱沉至設(shè)計(jì)高程后，復(fù)核其平面位置，如不滿足要求，可將千斤頂安放于4個(gè)角的4個(gè)護(hù)筒外壁與吊（套）箱側(cè)板之間調(diào)整吊（套）箱位置，待其滿足要求后，先將吊（套）箱焊接定位同時(shí)立即施焊鋼吊（套）箱第一層內(nèi)支撐與鋼護(hù)筒固結(jié)，穩(wěn)定鋼吊箱，確保不因封底砼施工時(shí)吊（套）箱下沉和抽水時(shí)吊（套）箱上浮。 鋼吊（套）箱下沉到位后，需進(jìn)行水下封底

14、砼施工，本橋中封底砼方量最大為160m3，為了保質(zhì)按期完成封底砼施工，確定了“泵送砼、分艙開灌，一次到位”的施工工藝，為實(shí)現(xiàn)此工藝，準(zhǔn)備工作如下： 5.1水下封底砼施工工藝確定： 5.1.1封底砼配合比選擇： 封底砼均設(shè)計(jì)為C20級(jí)，與鉆孔樁水下砼同標(biāo)號(hào)，因此直接可選用鉆孔樁水下砼配合比，坍落度為18-22cm，4天強(qiáng)度達(dá)到15Mpa，實(shí)際封底砼施工時(shí)，混凝土各項(xiàng)性能均滿足要求，封底后4天抽水。5、封底混凝土施工5.1.2分艙方式施工平臺(tái)、導(dǎo)管和料斗砼輸送方式選擇： 1）封底砼施工分艙：根據(jù)7個(gè)鋼吊箱不同而選了2個(gè)分艙辦法，第一4#、5#墩鋼吊箱按十字分共4個(gè)艙，6#、7#、8#、9#、10#

15、墩鋼吊箱按#字形分共9個(gè)艙。 2） 施工平臺(tái)：均選用第一層內(nèi)支撐作封底砼施工平臺(tái)。 3） 導(dǎo)管：選用=6mm的鋼板卷制而成外徑325mm的導(dǎo)管,法蘭盤連接，每根導(dǎo)管組成：0.5+1+2+2+2+2m共采用2套總長(zhǎng)19米。 4） 料斗：采用1m3左右料斗。 5） 砼輸送方式：采用2臺(tái)砼輸送車水平輸送，由三一泵（60m3/小時(shí)）直接輸送到封底現(xiàn)場(chǎng)。5.2封底砼澆注順序與工藝： 封底砼澆注順序?yàn)橄茸o(hù)筒艙，對(duì)稱澆注，一次一艙及時(shí)補(bǔ)料原則，一般澆注分封底（首灌）階段，正常澆注階段，結(jié)束階段。6、承臺(tái)施工 封底砼澆注完成后4天開始抽水，用兩臺(tái)清水泵（揚(yáng)程20m，流量100m3/h）同時(shí)抽水，水位每下降1m，停抽30分鐘，檢查套箱有無(wú)異常情況，然后鑿樁頭、綁鋼筋、安裝預(yù)埋件?？紤]受力問題澆注從中心向四周擴(kuò)散，為減少水化熱可采用礦碴水泥。7.1水中墩鋼吊（套）箱在岸上拼裝，分節(jié)利用纜索吊吊裝，水上拼裝即加快了工期又減少了勞力、資源。 7.2鋼吊（套）箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，上、中、下三層支撐沿深度方向由下向上均不完全一致，既節(jié)約資金，又保證了安全。 7.3在對(duì)大水流施工中，采用下拉纜繩對(duì)鋼吊箱（5#鋼吊箱下沉恰逢水位最高時(shí)）克服水流力，便于鋼吊箱精確就位。 7.4封底施工中，分艙布局封底，保證了封底質(zhì)