塘庫融江特大橋總體設(shè)計(jì)

塘庫融江特大橋總體設(shè)計(jì)

唐庫村麗江大橋位于柳州三江區(qū)唐庫村對(duì)面?？鐝浇M合為2×(3×50)+4×40+(66+120+66)+4×(4×40)+3×40m。主橋上部采用(66+120+66)m的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu),引橋上部采用50m和40m的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)T梁,橋梁起點(diǎn)樁號(hào)為K27+293.5,終點(diǎn)樁號(hào)為K28+766.5,橋梁中心樁號(hào)為:K28+030,橋梁全長為1473m。橋梁縱面位于縱坡I=1.2%、I=-2.6%和I=-0.6%的豎曲線內(nèi),本橋平面位于直線、LS=200m的緩和曲線和R=1100m的左偏圓曲線上。橋址位于柳州市三江縣塘庫村附近。該段地貌形態(tài)屬低山丘陵地形,丘陵連綿不絕,為砂巖、泥巖土丘,坡度7o~46o,稍陡,丘頂多呈環(huán)條狀,地形平緩。丘陵第四系松散土層覆蓋,植被茂密,灌木叢生,多種有油茶樹,自然邊坡穩(wěn)定;谷地開闊,地形平坦,為農(nóng)業(yè)耕作區(qū),主要種植的農(nóng)作物為水稻。橋梁上跨融江,勘察期間橋址處融江寬約750m,最大水深約12m,水面標(biāo)高133.5m。于擬建橋梁測設(shè)里程K27+510上跨焦柳鐵路鐵路橋。橋位軸線地面標(biāo)高介于169~118m之間,相對(duì)高差約51m。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及工程地質(zhì)調(diào)繪,結(jié)合鉆探揭示的巖性特征,橋址區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡單,主要由全新統(tǒng)沖洪積層、殘坡積層和震旦系下統(tǒng)長安組上段沉積碎屑巖組成。樁基有效計(jì)算長度為入中風(fēng)化巖>20m、入微風(fēng)化巖>6倍樁基直徑,樁基成孔周期長。當(dāng)?shù)厮臍庀蠼y(tǒng)計(jì)資料顯示,橋址處設(shè)計(jì)常水位高程為133.3m,歷史最高洪水位高程為144.80m。具典型的山區(qū)河流特點(diǎn)。因本橋橋址位于融江大浪水電站庫區(qū),水位穩(wěn)定,最大水深12m,施工中不考慮洪水影響。1水中鉆孔平臺(tái)搭設(shè)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘探資料、設(shè)計(jì)要求和以往的施工經(jīng)驗(yàn),鉆孔方法為沖擊鉆成孔,對(duì)于深水區(qū)即大于3m的位置采取搭設(shè)水中鉆孔平臺(tái)即先用浮箱搭設(shè)成浮吊,將∮500鋼管樁打入水中,再用型鋼搭設(shè)成水中平臺(tái),振動(dòng)下沉鋼護(hù)筒;對(duì)于灘地和淺水區(qū)即水深小于3m區(qū)域采用筑島法搭設(shè)鉆孔平臺(tái),挖埋鋼護(hù)筒。具體墩為6~15#墩采取鋼平臺(tái)+鉆孔樁;1~5#,24~29采取筑島圍堰+鉆孔樁,其他墩臺(tái)采取直接開孔施工。鉆孔方式選擇正循環(huán)沖擊鉆孔,一次清孔采取正循環(huán)清孔,主要是保證樁基在鋼護(hù)筒底部與砂礫石層不出現(xiàn)串孔和孔壁坍塌。二次清孔采用氣舉反循環(huán)清孔,以利清除孔底沉渣,確保成孔質(zhì)量。結(jié)合施工組織和開工時(shí)間,在梅雨期來臨前完成深水區(qū)90根樁的鉆孔平臺(tái)施工搭設(shè),淺水區(qū)和江灘區(qū)的樁基和按筑島法正常施工。根據(jù)工期要求在當(dāng)年枯水季節(jié)和次年雨季來臨之前完成樁基下部結(jié)構(gòu)。樁基采用全斷面一次成孔。水中鉆孔平臺(tái)方案施工的流程為:拼浮箱平臺(tái)、浮吊→打入鋼管樁、搭設(shè)鉆孔平臺(tái)→振動(dòng)下沉埋鋼護(hù)筒→安設(shè)鉆孔機(jī)具等一切準(zhǔn)備→鉆孔→鋼筋籠制作、安裝→水下混凝土灌溉。淺水區(qū)筑島鉆孔流程為:筑島搭設(shè)平臺(tái)→挖埋護(hù)筒→鉆孔→鋼筋籠制作、安裝→水下混凝土澆筑。鉆孔樁施工工藝框圖見圖1。2錨點(diǎn)及鋼管樁平臺(tái)鉆孔利用橋梁16號(hào)墩處岸邊既有碼頭,先用軍用浮箱拼裝成浮吊(30t)施工平臺(tái),在岸上埋設(shè)4個(gè)地錨固定好浮箱平臺(tái),在施工區(qū)拋設(shè)8個(gè)水中鐵錨(重25t)。利用鐵錨粗定位,通過岸上地錨精確定位,浮箱平臺(tái)移動(dòng)及器械運(yùn)輸1艘200kN的駁船配合。鋼管樁打入后,即用型鋼、防滑鋼板焊接,8根鋼管樁在樁位上連接成2個(gè)井字形組成鉆孔平臺(tái),每個(gè)平臺(tái)上可放置1臺(tái)組鉆孔作業(yè),完成2根樁的鉆孔施工。鉆井平臺(tái)頂部高程控制在142.6m以上。3基巖面沖淤護(hù)筒開挖對(duì)于水中樁施工平臺(tái)采用100t振動(dòng)打樁機(jī)將護(hù)筒精確對(duì)位沉入砂礫石層,要求穿越淤泥2m以上,并與鋼管樁連接牢固,用沖抓鉆頭將孔內(nèi)沖抓筒底,再用打樁機(jī)將護(hù)筒下沉復(fù)打,直到伸入基巖面最大可以伸的位置。再填入黏土和小塊石,用沖擊鉆頭用低沖程及復(fù)沖擊,確認(rèn)護(hù)筒底部護(hù)壁牢固后,將護(hù)筒與鉆井平臺(tái)連接牢固即完成護(hù)筒。護(hù)筒直徑比設(shè)計(jì)樁徑大20cm、壁厚14mm。對(duì)于筑島和灘地處的樁基采用人工開挖下沉護(hù)筒,護(hù)簡直徑比設(shè)計(jì)大20cm,壁厚10mm,并在護(hù)筒周圍填上優(yōu)質(zhì)黃土。沖擊鉆就位后在護(hù)筒刃腳處反復(fù)回填黃土和片石或就近河里的卵礫石,用低沖程沖擊,在確認(rèn)護(hù)筒刃腳處護(hù)壁密實(shí)牢固后,按普通鉆孔樁的施工即可。4沖擊鉆頭的研制和研制(1)鉆孔平臺(tái)布設(shè)。水中鉆孔平臺(tái)選用萬能桿拼裝成桁架結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)尺寸為長×寬×高=13.7m×9.7m×1.5m,橫橋向懸出1m,順橋向懸出1.5m,在其上布置鉆機(jī)墊梁,再安裝1臺(tái)JK1000型鉆機(jī)。每個(gè)平臺(tái)上2根樁在護(hù)筒頂部互相作為泥漿沉淀池,平臺(tái)上存放導(dǎo)管、鉆桿、電焊機(jī)等施工用具。淺水區(qū)筑島和江灘地先鋪枕木,再搭設(shè)鉆機(jī)墊梁,其上布設(shè)JK800型鉆機(jī)l臺(tái)。水中平臺(tái)共設(shè)置10個(gè),每個(gè)循環(huán)共設(shè)5個(gè)平臺(tái)。按2次循環(huán)完成全部水中樁,淺水區(qū)和江灘地可以全面開工。(2)鉆孔機(jī)具。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和工期要求,與鉆機(jī)生產(chǎn)廠家共同研究,對(duì)鉆機(jī)的鉆頭結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了改進(jìn),研制出能施工直徑2.2、2.0m樁基,帶有圓弧刃的焊接堅(jiān)硬合金刃齒的六角形和五角形沖擊鉆頭,改進(jìn)后的鉆機(jī)為JK800和JK1000型。(3)電力供應(yīng)。為保證本橋正常施工進(jìn)度,擬0#臺(tái)設(shè)800KVA變壓器一臺(tái),滿足三江方向引橋和梁場的施工;在22#墩附件設(shè)800KVA一臺(tái),滿足主橋和柳州方向引橋施工及拌和站。備用250kVA的移動(dòng)發(fā)電機(jī)組2個(gè),通過水下電纜供應(yīng)作業(yè)平臺(tái)。(4)起吊設(shè)備及水中運(yùn)輸設(shè)備。水中設(shè)備為1臺(tái)30t浮吊和1艘鐵駁船,岸上配備1臺(tái)50t和25t汽車2臺(tái)。(5)混凝土拌和運(yùn)輸。根據(jù)橋梁的布設(shè)情況,拌和站設(shè)特大橋24號(hào)墩左側(cè)50m處,設(shè)2座1500型強(qiáng)制混凝土攪拌機(jī),對(duì)全橋樁基所需的混凝土進(jìn)行集中拌和供應(yīng),用6臺(tái)10m3的混凝土輸送車輸送,水中樁采取罐車經(jīng)鋼便橋直接輸送制鋼平臺(tái),在利用輸送泵送至孔口。其他非水中樁均采取罐車+混凝土輸送泵灌注。5鉆孔樁施工5.1加強(qiáng)沖程控制和沖程過程(1)卵礫石覆蓋層鉆孔。卵礫石上下層有明顯的不同,上層由于受水流沖擊等外界干擾大,卵礫石不易膠結(jié);下部分經(jīng)過長期的沉積,受外界沖刷等干擾小,比較密實(shí)。因此在沖擊鉆孔過程中,上部分采用低沖程沖擊鉆進(jìn)。若遇孔內(nèi)孤石,則可提高沖程進(jìn)行破碎;若孤石位于孔壁為探頭石,則用探孔器探明孤石所在位置,然后反復(fù)回填與孤石、漂石同等強(qiáng)度的淺石或卵石與紅黏土,反復(fù)沖擊鉆孔,穿過探頭石的位置。對(duì)于卵礫石,在較密實(shí)的地段可適當(dāng)加大沖程,泥漿比控制在1.40~1.50g/cm3,沖程控制在0.6~0.8m,沖擊頻率為30~40次/h。鉆孔沖擊過程中,當(dāng)鉆孔至護(hù)筒底部時(shí),由于受雨季及上游草頭坪電站泄洪等影響,容易出現(xiàn)串孔和坍孔現(xiàn)象,采用“填二進(jìn)一”的方法,即填紅土夾片石、卵石高度為二,進(jìn)尺為一,反復(fù)沖砸造孔,使護(hù)筒底部孔壁密實(shí),若效果不明顯,可在泥漿中加入適量水泥,增加孔壁護(hù)壁的強(qiáng)度,直至達(dá)到要求。(2)覆蓋層與基巖面交接面處鉆孔。當(dāng)沖擊鉆穿過覆蓋層進(jìn)入基巖面時(shí),若主鋼絲繩發(fā)生明顯晃動(dòng),說明基巖面傾斜,若不及時(shí)糾正便出現(xiàn)偏孔,除采取“填二進(jìn)一”方法外,放小沖程。先拋石至孔內(nèi),用鉆頭將孔內(nèi)填石沖擊砸實(shí),使孔內(nèi)填石水平,這樣反復(fù)多次,直到糾正為止。(3)巖層鉆孔。當(dāng)沖擊鉆孔于強(qiáng)風(fēng)化層和中風(fēng)化層時(shí),相對(duì)比較容易,進(jìn)尺可達(dá)1~2m/d;進(jìn)入微風(fēng)層則進(jìn)尺在0.2~1.0m/d;對(duì)于微風(fēng)化層,進(jìn)尺小于0.2m/d。(4)清孔。采用正循環(huán)清孔,將孔內(nèi)清渣浮出孔底,保證孔壁泥漿護(hù)壁的穩(wěn)定。待孔內(nèi)泥漿含砂率降至要求,安裝好鋼筋籠后,采用空壓機(jī)利用導(dǎo)管進(jìn)行氣舉反循環(huán)清孔,使孔底沉渣在澆筑混凝土?xí)r不大于5cm。清孔后的泥漿指標(biāo):相對(duì)密度1.05~1.08;粘度17~20(S);含砂率<4%,樁底沉淀層厚度不得大于5cm。5.2鋼筋籠制作和安裝全橋樁基均為嵌巖樁,設(shè)計(jì)鋼筋籠伸至孔底,鋼筋籠內(nèi)壁設(shè)有4根超聲檢測管,按圓周等距離布置,并高出設(shè)計(jì)樁頂高程0.5m。鋼筋籠制作在鋼筋棚分節(jié)進(jìn)行,分節(jié)長度根據(jù)樁基設(shè)計(jì)長度和鋼筋原材料定尺長度確定,并在箍筋上設(shè)內(nèi)支撐,以防在加工和運(yùn)輸、安裝過程中發(fā)生變形。每根樁鋼筋籠分2~3節(jié)組成,以減少井口焊接工作量。分節(jié)安裝時(shí),在護(hù)簡上放置2根托梁,將托梁保持?jǐn)R置在同一水平上,以保證鋼筋籠的垂直度。鋼筋籠主筋采用搭接焊,手工電弧焊連接,上下節(jié)主筋彎成要求的斜角,使主筋受力在一條直線上。5.3高壓靜電場排放樁基設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25,混凝土坍落度控制在16~20cm,粗骨料選用融江豐富的卵石,緩凝時(shí)間控制在8~10h,采用300導(dǎo)管施工?；炷劣奢斔蛙囘\(yùn)輸+混凝土輸送泵灌筑。導(dǎo)管安裝前,必須進(jìn)行密封試驗(yàn)。導(dǎo)管安裝時(shí),導(dǎo)管底距孔底30cm左右,導(dǎo)管上部放置1個(gè)8m3的漏斗,漏斗內(nèi)有活動(dòng)閥門一道,隨著漏斗內(nèi)的混凝土灌滿后,打開閥門,混凝土通過導(dǎo)管直接注入孔內(nèi)。正常澆筑時(shí)導(dǎo)管入混凝土面3~8m。混凝土澆筑過程中,混凝土要連續(xù)供應(yīng),以保證導(dǎo)管底口在澆筑過程中始終處于活動(dòng)狀態(tài)。為了保證整個(gè)樁基的完整性,樁底與基巖密實(shí)相接,樁頂和樁體混凝土的均勻性,首盤混凝土要確保初灌量,增加混凝土的沖擊能,使孔底沉渣沖出孔底浮于混凝土頂面。當(dāng)樁身混凝土澆至距樁頂5m左右時(shí),必須保證漏斗口距混凝土面距離不小于5m,為保證樁頭混凝土質(zhì)量,混凝土澆筑面比設(shè)計(jì)高0.5~0.8m。5.4錨固長度的確定(1)樁身整體性完好,混凝土強(qiáng)度及鋼筋制作安裝符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。(2)樁底樁頂高程符合設(shè)計(jì)要求,孔底沉渣不大于5cm,中心位置偏差在允許范圍內(nèi)。(3)樁身混凝土中無斷層、夾層,無斷樁事故。(4)樁頭混凝土鑿出后,混凝土面新鮮,無殘余松散層和混凝土薄弱層。(5)嵌入承臺(tái)和底系梁內(nèi)的鋼筋錨固長度符合設(shè)計(jì)要求。(6)成孔質(zhì)量允許偏差:孔中心位置≯5cm,孔徑≥設(shè)計(jì)值,垂直度<1/100。6大直徑樁施工技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用塘庫融江特大橋水中樁基工程于2011年8月份開工到2012年2月份全部完工,歷時(shí)6個(gè)月。由