馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋南錨碇沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)交流材料(中交股份)2011課件

報(bào)告人：歐陽(yáng)祖亮馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋南錨碇沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)交流材料二〇一一年十一月工程概況1施工方案總體考慮2施工材料3施工設(shè)備4目錄施工人員5施工進(jìn)度6主要施工工藝7經(jīng)驗(yàn)總結(jié)8結(jié)束語(yǔ)9工程概況1

南錨碇平面尺寸為60.2m×55.4m，平面分為25個(gè)井孔，沉井高48m，共分9節(jié)，第一節(jié)為鋼殼混凝土沉井，其余為混凝土沉井。沉井頂面標(biāo)高為+4.5m，刃腳底標(biāo)高為-43.5m，刃腳部分進(jìn)入圓礫土層。一、工程概況南錨碇沉井結(jié)構(gòu)圖一、工程概況南錨碇地質(zhì)情況匯總表地質(zhì)編號(hào)土層名稱頂標(biāo)高(m)底標(biāo)高(m)厚度(m)鉆孔樁樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值τi(kPa)承載力基本(kPa)①1粉土6.55.651.159090②2-1粉質(zhì)粘土5.651.793.86250250②3-2粉質(zhì)粘土1.79-2.854.64120120②4粉砂-2.85-11.538.689090③5細(xì)砂-11.53-33.7822.25200200③6中砂-33.78-40.807.03370370③7-1細(xì)砂-40.80-43.682.88300300③9圓礫土-43.68-53.619.94600600實(shí)施方案總體考慮2

2.5沉井接高采用大塊鋼模、翻模施工，主要配置4臺(tái)臥泵、4臺(tái)布料桿、3臺(tái)拌合站、12臺(tái)砼罐車(chē)、2臺(tái)50t履帶吊、2臺(tái)JL150移動(dòng)式塔吊等設(shè)備。

2.6

為加快施工進(jìn)度，項(xiàng)目部對(duì)首次接高不同節(jié)段數(shù)下沉進(jìn)行受力驗(yàn)算，經(jīng)反復(fù)論證明確采用首次接高4節(jié)的下沉方案，總體上按3次接高3次下沉實(shí)施。

2.7

下沉取土采用“降排水泥漿泵吸泥、半排水泥漿泵吸泥和不排水空氣吸泥機(jī)吸泥”相結(jié)合的方式以節(jié)約工期，并可最大限度地減小降排水施工對(duì)周邊建筑物的影響。

2.8

下沉后期采用空氣幕助沉。

二、實(shí)施方案總體考慮施工材料3序號(hào)工序名稱投入材料數(shù)量1地基處理中粗砂8390m3，“50%粉砂+50%石屑”21852m32鋼殼制作與拼裝鋼材1405.0t3沉井接高內(nèi)外鋼模800t；鋼筋3243.5t，混凝土49442m34沉井下沉Φ273～Φ325無(wú)縫管2050m，Φ48～Φ159無(wú)縫管3150m三、施工材料原材料和臨時(shí)材料主要投入數(shù)量統(tǒng)計(jì)四、施工設(shè)備序號(hào)工序名稱投入設(shè)備型號(hào)及數(shù)量1地基處理1m3反鏟挖機(jī)2臺(tái)，T200推土機(jī)、ZL50裝載機(jī)、12t壓路機(jī)各1臺(tái)，5m3自卸車(chē)5臺(tái)。2鋼殼制作與拼裝50t履帶吊2臺(tái)，25t汽車(chē)吊1臺(tái)，1000t駁船1艘，電弧焊38臺(tái)，CO2氣保焊機(jī)40臺(tái)，埋弧焊機(jī)10臺(tái)，氣刨4套，半自動(dòng)切割機(jī)8臺(tái)，臺(tái)式立鉆1臺(tái)，空壓機(jī)1臺(tái)，25t平板車(chē)2輛。3沉井接高50t履帶吊2臺(tái)，JL150移動(dòng)式塔吊2臺(tái)，HZS-90拌合站2套，HZS-120拌合站1套，HBT-80C臥泵5臺(tái)，SY5271汽車(chē)泵1臺(tái)，ZL50裝載機(jī)3臺(tái)，SY5250GJB罐車(chē)12臺(tái)，HG18B布料桿4臺(tái)，P50振搗泵50臺(tái)，630KVA箱式變壓器3臺(tái)，400KW發(fā)電機(jī)1臺(tái)。4沉井下沉50t履帶吊2臺(tái)，JL150移動(dòng)式塔吊2臺(tái)，2m3吊斗4個(gè)，8DA-8X2低壓泵16臺(tái)，NL100-28泥漿泵27臺(tái)，3B-57/15kw高壓泵40臺(tái)，100D55高壓泵25臺(tái)，QJ-125潛水泵14臺(tái)，φ250空氣吸泥機(jī)25臺(tái)，20m3/min空壓機(jī)13臺(tái)，10t龍門(mén)吊13臺(tái)，Sy210挖掘機(jī)3臺(tái)，T200推土機(jī)2臺(tái)，5m3自卸車(chē)8輛，630KVA變壓器3臺(tái)，400KW發(fā)電機(jī)1臺(tái)。主要設(shè)備投入?yún)R總表施工人員5序號(hào)工序名稱投入人員1地基處理技術(shù)人員25人，砂樁施工30人，換填施工30人2鋼殼制作與拼裝技術(shù)人員25人，電焊工50人，裝配、運(yùn)輸、輔助90人3沉井接高技術(shù)人員25人，鋼筋工50人，混凝土生產(chǎn)30人，接高施工200人4沉井下沉技術(shù)人員25人，下沉施工120人各道工序施工投入人工數(shù)量統(tǒng)計(jì)五、施工人員工序序號(hào)工序名稱施工日期工期備注1地基處理2010.1.6～3.1771沉井下沉速度平均為0.55m/天2鋼殼制作與拼裝2010.3.18～5.34831～4節(jié)沉井接高2010.5.4～7.157341～4節(jié)沉井下沉2010.7.16～8.143055、6節(jié)沉井接高2010.8.15～9.173465、6節(jié)沉井下沉2010.9.18～10.152877～9節(jié)沉井接高2010.10.16～12.45087～9節(jié)沉井下沉2010.12.5～2011.2.563各道工序進(jìn)度統(tǒng)計(jì)六、施工進(jìn)度主要施工工藝77.1地基處理7.2鋼殼制作與拼裝7.3沉井接高7.4沉井下沉

地基承載力主要考慮沉井自重、施工荷載、回填土側(cè)摩阻力、沉井底支撐力的平衡，經(jīng)計(jì)算南錨碇沉井首次接高四節(jié)地基承載力不小于624KPa。

7.1、地基處理7.1.1地基承載力計(jì)算計(jì)算公式：(G：沉井自重；Q：施工荷載；τ：側(cè)摩阻力；S：沉井底支撐面積)7.1.2地基處理◆地基處理步驟第一次開(kāi)挖砂樁打設(shè)第二次開(kāi)挖

換填砂+石屑場(chǎng)地清理荷載檢測(cè)驗(yàn)收合格鋪設(shè)墊塊

后續(xù)施工7.1、地基處理◆第一次基坑開(kāi)挖

開(kāi)挖深度為2.5m，開(kāi)挖方量約12989m3。開(kāi)挖的作用主要是為沉井首次下沉設(shè)置導(dǎo)向，并可減少下沉深度以節(jié)約工期。基坑外側(cè)設(shè)置5m寬的環(huán)道。

第一次基坑開(kāi)挖7.1、地基處理◆砂樁打設(shè)

砂樁長(zhǎng)8m，樁徑為0.5m，樁間距為1.2m，材料為50%粉砂+50%中粗砂，根數(shù)3132根，呈梅花形布置，總用砂量約6392m3?！舻诙位娱_(kāi)挖

開(kāi)挖深度為2.5m，開(kāi)挖后基坑的底標(biāo)高為+2.0m。砂樁打設(shè)第二次基坑開(kāi)挖7.1、地基處理◆墊塊鋪設(shè)墊塊位置挖槽

保證每塊鋼殼下至少有兩個(gè)墊塊，共設(shè)置240塊。

當(dāng)墊層回填至墊塊設(shè)計(jì)標(biāo)高后，鋪放墊塊。嚴(yán)格控制墊塊頂標(biāo)高。墊塊鋪設(shè)7.1、地基處理制作完成的節(jié)段

焊縫采取100%超聲波檢測(cè)+10%射線抽檢，焊縫一次檢驗(yàn)合格率超過(guò)98%，復(fù)檢合格率100%。

鋼殼總重約1405t，劃分為96個(gè)節(jié)段，單塊重量小于16t，滿足現(xiàn)場(chǎng)50t履帶吊吊裝能力要求。制作中的節(jié)段鋼殼制作7.2、鋼殼制作與拼裝◆7.3、沉井接高模板安裝模板系統(tǒng)沉井節(jié)段接高施工步驟：

采用翻模，模板分節(jié)高度為0.5m+4.5m+0.5m。從第三節(jié)沉井接高開(kāi)始，已澆混凝土頂部0.5m高模板作為基模周轉(zhuǎn)。

鋼筋安裝模板支立混凝土澆筑◆鋼筋安裝

鋼筋在后場(chǎng)加工，利用平板車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)綁扎。鋼筋安裝7.3、沉井接高◆

采用全截面澆筑，每層澆筑厚約30cm。單次最大澆筑方量超過(guò)7150m3，澆筑設(shè)備：3套拌合站、12臺(tái)砼罐車(chē)、4臺(tái)HBT-80C臥泵、4臺(tái)HG18B布料機(jī)，備用一臺(tái)汽車(chē)泵。平均15天可完成一節(jié)混凝土沉井接高?；炷潦┕せ炷翝仓?.3、沉井接高◆接高施工全景計(jì)算公式：K=（G+G’-F）/(R1+R2)7.4.1接高下沉計(jì)算7.4、沉井下沉G：沉井總自重；G’：施工荷載，按0.2t/m2進(jìn)行計(jì)算F：水的浮力R1：刃腳及隔墻底面的正面反力R2：沉井的側(cè)壁外摩阻力7.4、沉井下沉計(jì)算階段刃腳標(biāo)高工況沉井自重正面阻力側(cè)面摩阻力施工荷載浮力下沉系數(shù)mtTttt下沉到位-43.5全截面支撐1398717689656441465.6560400.63全刃腳支撐1398713372056441465.6560400.93半刃腳支撐1398711686056441465.6560401.15沉井下沉到位階段的下沉系數(shù)計(jì)算

沉井下沉到最后階段全刃腳下沉系數(shù)僅為0.93，說(shuō)明沉井在最后階段的下沉較為困難，需采取助沉措施。下沉次數(shù)下沉方式節(jié)段組合接高/總高(m)單次/累計(jì)下沉深度(m)沉井刃腳底標(biāo)高(m)第一次降排水(1)+(2)+(3)+(4)23/2319/19-14.5第二次半排水(5)+(6)10/3310/29-24.5第三次不排水(7)+(8)+(9)15/4819/48-43.5

經(jīng)過(guò)計(jì)算確定的接高下沉組合：沉井接高下沉組合表

第1~4節(jié)接高下沉至-14.5m

第5~6節(jié)接高下沉至-24.5m

第7~9節(jié)接高下沉至-43.5m沉井接高下沉流程圖7.4、沉井下沉降水井布置7.4.2助沉工藝

在距沉井四周18m、23m位置間隔交錯(cuò)布置了26口深32m、直徑分別為325mm和277mm的降水井，另備用4口。降水井降水過(guò)程中保持地下水位比沉井內(nèi)泥面底2m。7.4、沉井下沉降水井布置◆

空氣幕布置

在沉井第2～7節(jié)布置16層空氣幕管道。氣龕呈梅花型布設(shè)，水平方向基本間距1.5m，豎向間距1.67m，每側(cè)井壁分2個(gè)區(qū)，共設(shè)8個(gè)分區(qū)，共布置氣龕2320個(gè)?？諝饽徊贾昧⒚鎴D◆7.4、沉井下沉

每根空氣幕管道設(shè)置一個(gè)閥門(mén)，以便靈活控制。空氣幕管道控制閥開(kāi)啟空氣幕助沉7.4、沉井下沉◆監(jiān)控目的

根據(jù)沉井結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及施工工藝要求，對(duì)下沉過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素以指導(dǎo)施工。目的：監(jiān)控結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控沉井周邊環(huán)境為施工提供預(yù)警信息監(jiān)控土壓力監(jiān)控保證重點(diǎn)兼顧全面經(jīng)濟(jì)合理7.4、沉井下沉7.4.3下沉施工監(jiān)控◆監(jiān)控手段：“理論計(jì)算分析+實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)”指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工

通過(guò)數(shù)值模擬有限元計(jì)算分析沉井結(jié)構(gòu)最危險(xiǎn)的工況是前四節(jié)接高后首次下沉階段。利用理論計(jì)算結(jié)果指導(dǎo)施工：下沉過(guò)程中及時(shí)根據(jù)實(shí)際土體支撐工況進(jìn)行針對(duì)性分析，并結(jié)合計(jì)算布設(shè)檢測(cè)元件，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工。沉井結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變分析7.4、沉井下沉◆監(jiān)控內(nèi)容監(jiān)控內(nèi)容BEAGC沉井側(cè)壁土壓力監(jiān)控沉井隔墻反力監(jiān)控沉井結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控地下水位及井內(nèi)水位監(jiān)控D根式基礎(chǔ)變形監(jiān)控F沉井幾何姿態(tài)監(jiān)控H沉井底部開(kāi)挖地形監(jiān)控長(zhǎng)江大堤及周邊建筑物變形監(jiān)控7.4、沉井下沉◆監(jiān)控重點(diǎn)：沉井結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、幾何姿態(tài)共布置鋼板計(jì)、鋼筋計(jì)和混凝土應(yīng)變計(jì)60支，監(jiān)控隔墻底部拉應(yīng)力和隔墻頂部拉應(yīng)力。鋼板計(jì)實(shí)物圖鋼筋計(jì)實(shí)物圖應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)控7.4、沉井下沉

幾何姿態(tài)監(jiān)控：沉井制作和下沉過(guò)程中的下沉量、水平位移、不均勻下沉量、傾斜度、水平扭轉(zhuǎn)等。根據(jù)本沉井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在每次接高后的沉井頂面布置8個(gè)監(jiān)控點(diǎn)組成的觀測(cè)網(wǎng)，分別構(gòu)成3條縱向觀測(cè)剖面和3條橫向觀測(cè)剖面。測(cè)點(diǎn)7.4、沉井下沉應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)幾何姿態(tài)監(jiān)測(cè)7.4、沉井下沉7.4、沉井下沉◆場(chǎng)地布置7.4.4沉井第1-4節(jié)降排水下沉

沉井北側(cè)設(shè)三級(jí)沉淀池，沉淀池1（18000m2）沉淀池2（4000m2）、儲(chǔ)水池（3300m2），有效池深4m，可容納100,000m3泥水混合物。在排水出口設(shè)有500m2的匯水池。

沉井沉淀池、蓄水池匯水池7.4、沉井下沉◆出泥、排水管路布置-共有5種管路

管路1：長(zhǎng)江——匯水池。起補(bǔ)水作用。

管路2：管井降水——匯水池——長(zhǎng)江。起排水作用。

7.4、沉井下沉管路3：匯水池——沉井，提供高壓水。

管路4：沉井——沉淀池、蓄水池——匯水池。起到排放泥漿取土作用。

管路5：沉淀池——長(zhǎng)江。起到轉(zhuǎn)運(yùn)泥砂的作用。

7.4、沉井下沉◆沉井內(nèi)管路布置

右圖中箭頭連接的兩個(gè)井孔通過(guò)連通管連通；實(shí)心圓標(biāo)記的13個(gè)倉(cāng)每倉(cāng)配置1臺(tái)22kw泥漿泵、4只高壓水槍；空心圓標(biāo)記12個(gè)倉(cāng)每倉(cāng)配置1臺(tái)11kw泥漿泵、2只高壓水槍。7.4、沉井下沉◆下沉施工

開(kāi)啟降水井：26口降水井分三組“按序、間隔式、長(zhǎng)江側(cè)優(yōu)先”的原則打開(kāi)，第一組打開(kāi)8口、第二組8口、第三組10口，始終保證井外地下水位比井內(nèi)泥面低2m。降水井清除砂袋

土模、墊塊清除：鋼殼拼裝完成后抽除井壁及分區(qū)隔墻下的132塊墊塊，下沉前抽除剩余的一般隔墻下108塊墊塊，按先中間，后四周的順序進(jìn)行。清除墊塊7.4、沉井下沉第一步

正式下沉施工：第一步，以每個(gè)隔倉(cāng)為單位進(jìn)行小鍋底施工；第二步，連通管連通的兩個(gè)隔倉(cāng)形成一個(gè)小鍋底；第三步，按照分區(qū)隔墻開(kāi)挖成4個(gè)小鍋底；按四個(gè)小鍋底下沉至預(yù)定標(biāo)高。

第二步7.4、沉井下沉第三步出泥口

南錨碇沉井第1～4節(jié)共23m，于2010年7月16日開(kāi)始清除土模，8月14日下沉到位，歷時(shí)29天，下沉16.66m，出土量約63127.4m3。平均下沉速度為0.57m/d。泥漿池往長(zhǎng)江吹砂7.4、沉井下沉

首次下沉到位后沉井頂面高差為4.4cm、平面位移2.4cm、傾斜度為6”、扭轉(zhuǎn)角為1/2867，均滿足設(shè)計(jì)要求。1-4節(jié)下沉到預(yù)定位置7.4、沉井下沉竹筏

半排水下沉原理：利用降水井降水并保持井內(nèi)有10m左右水深的情況下，利用竹筏固定吸泥泵和高壓水槍，利用高壓水槍沖切井底泥面，利用吸泥泵將泥水混合物抽至井外。

橋位處地下水直通長(zhǎng)江，降水井降水能力有限，不能在第二次下沉?xí)r使井內(nèi)形成干作業(yè)環(huán)境，為避免采用空氣吸泥機(jī)吸泥下沉而進(jìn)行大范圍工序轉(zhuǎn)換而采取半排水工藝，節(jié)約工期15天。

半排水孔內(nèi)取土7.4、沉井下沉7.4.5沉井第5-6節(jié)半排水下沉7.4.6沉井第7-9節(jié)不排水下沉◆下沉平臺(tái)

沉井頂面利用鋼管樁、型鋼、貝雷片搭設(shè)，平臺(tái)頂標(biāo)高約+6.5m。

考慮因素：10t龍門(mén)吊自重、空氣吸泥機(jī)及管路自重，沉井下沉到位后平臺(tái)頂面不被淹。7.4、沉井下沉

主要設(shè)備：13臺(tái)10t龍門(mén)吊、13臺(tái)20m3空壓機(jī)、6個(gè)儲(chǔ)氣罐、2臺(tái)JL150塔吊、2臺(tái)50t履帶吊等，25套空氣吸泥機(jī)設(shè)備，每孔一套吸泥設(shè)備?！艨諝馕嘣O(shè)備配置7.4、沉井下沉10t龍門(mén)吊空氣壓縮機(jī)氣包7.4、沉井下沉空氣吸泥設(shè)備7.4、沉井下沉7.4、沉井下沉◆不排水下沉工藝

按照“定位準(zhǔn)確、先中后邊、對(duì)稱取土、深度適當(dāng)”的原則進(jìn)行。25個(gè)隔倉(cāng)分為A區(qū)和B區(qū)，吸泥順序從A區(qū)開(kāi)始，對(duì)稱同步擴(kuò)散。

井孔分區(qū)圖7.4、沉井下沉◆基底清理與終沉

為避免破壞井壁和隔墻下土體，沉井刃腳下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上2m開(kāi)始，以清基為主。清基指標(biāo)為刃腳和分區(qū)隔墻斜面外露超過(guò)1/2，其他位置鍋底不高于設(shè)計(jì)標(biāo)高?？紤]到下沉難度、姿態(tài)控制及后續(xù)荷載影響，經(jīng)與業(yè)主、設(shè)計(jì)溝通，在設(shè)計(jì)標(biāo)高以上50cm作為終沉標(biāo)高，實(shí)際下沉到位為在設(shè)計(jì)標(biāo)高以上2cm，4個(gè)相對(duì)大鍋底下沉到位。

沉井下沉到位7.4、沉井下沉控制指標(biāo)下沉到位后實(shí)際控制設(shè)計(jì)要求頂面高差8cm47cm平面位移10cm50cm平面扭轉(zhuǎn)角9”1°沉井全部下沉到位后姿態(tài)控制實(shí)際控制精度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)要求。經(jīng)驗(yàn)總結(jié)88、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

下沉初期，鋼殼沉井刃腳部位出現(xiàn)應(yīng)力較大現(xiàn)象，個(gè)別監(jiān)測(cè)點(diǎn)位處最大應(yīng)力達(dá)145MPa。此現(xiàn)象主要是由于剛開(kāi)始取土下沉?xí)r，沉井無(wú)側(cè)壓力限制，為避免沉井下沉過(guò)快和傾斜，主要集中在中間井孔進(jìn)行取土