基礎(chǔ)施工方案說明

東海大橋111標(biāo)近島段海中墩基礎(chǔ)施工方案匯報中鐵大橋局集團二公司東海大橋m標(biāo)項目部二零零三年元月一、工程概況1、 工程范圍本工程為東海大橋111標(biāo)近島段，其里程范圍為：PM442墩(樁號K26+549.00)-PM457墩(樁號K27+479.00),其中PM442?PM450為海中墩。2、 施工條件地形、地貌橋址區(qū)海域水深約8-25m,水深逐漸減小，直到大烏龜島基巖露出水面。大烏龜島基巖裸露、岸壁陡峭。橋軸線與巖壁基本平行，地形條件較為復(fù)雜。地質(zhì)條件東海大橋111標(biāo)近島段海底地形變化較大覆蓋層頂面標(biāo)高在 -3.10m?-23.15m之間。大、小烏龜島為面積狹小的島嶼，植被稀少，邊坡地形較為陡峭，岸線曲折，呈雞爪型地貌，受海洋動力作用的影響，其岸壁海蝕溝等海蝕地貌較為發(fā)育。橋址范圍內(nèi)的地質(zhì)分層如下：淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、基巖?；鶐r分為中風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化花崗巖兩種。微風(fēng)化花崗巖的干、飽和平均單軸抗壓強度分別為92.3MPa、67.1MPa氣象條件橋區(qū)位于北亞熱帶南緣，東亞季風(fēng)盛行區(qū)，受季風(fēng)影響冬冷夏熱，四季分明、降水充沛、氣候變化復(fù)雜。氣溫：多年平均氣溫15.8°C;日最高氣溫大于37.5°C;日最低氣溫-7.9C。降水：多年平均降水量1100mm降水日數(shù)134天/年。風(fēng)況：實測最大風(fēng)速35.0m/s(風(fēng)向NE)風(fēng)力》7級大風(fēng)日數(shù)65.8天/年風(fēng)力＞8級大風(fēng)日數(shù)30天/年風(fēng)力》9級大風(fēng)日數(shù)約為3天/年霧況：霧日數(shù)相對集中在春季3?5月和12月份，平均霧日數(shù)在30?50天，最多年份達60天、最少年份為20天。熱帶氣旋：7級以上，平均每年3.6次，最多達7次；8級以上，平均每年2.4次；9級以上的臺風(fēng)過程有6次，平均每6年一次；寒潮：受寒潮影響時本區(qū)常會出現(xiàn)激烈的降溫、大風(fēng)、雨雪和冰凍等天氣現(xiàn)象，寒潮年平均3.6次，最多5次，最大積雪厚度近岸帶5cm海島端10cm水文本海區(qū)潮汐類型屬非正規(guī)半日淺海潮型，每個潮汐日有兩次漲潮和兩次落潮的過程且日不等現(xiàn)象較為明顯。小洋山最高高潮位為3.44m平均高潮位為1.58m,最低低潮位為-2.43m,平均低潮位為-1.19m,最大潮差為4.70m,平均潮差為2.78m。3、地質(zhì)特點近島段工程從地質(zhì)分層，橋區(qū)基巖埋深淺，覆蓋層較薄，且覆蓋層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土，穩(wěn)樁條件差。尤其是在近島邊基本上沒有覆蓋層，而且水流流速特別大，最大漲落潮流速達3.0m/s基巖巖面高差大，在個別橋墩處最大高差近10m一些墩無覆蓋層且?guī)r面凸起，覆蓋層很薄且?guī)r面傾斜度大。各墩位地質(zhì)情況見附表1。二、平臺設(shè)計1、設(shè)計說明：平臺設(shè)計原則本平臺設(shè)計必須滿足鉆孔樁施工要求，并且能滿足承臺施工需要。因此平臺必須具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，以抵御各種最不利荷載作用。平臺頂面高程確定：參照《海港總平面設(shè)計規(guī)范》(JTJ211-99)第4.3.4條規(guī)定，開敞式施工平臺頂面標(biāo)高按下式確定:E=HWL+n0+h+A式中：E 平面高程（m）HWL 設(shè)計水位（m）,HWL=3.73n0 相應(yīng)重現(xiàn)期的H1%（波浪累積頻率為1%的波高）靜水面以上的波峰面高度，取NNE向波浪Hi%=5.33m，n0取值3.68h 面層高度（m），h=0.20m△ 波峰面以上至上部結(jié)構(gòu)底面的富裕高度，取值1.0m經(jīng)計算E=8.61m,平臺設(shè)計頂面高程取+9.00m.（3）計算假定：平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計樁基底部按嵌固點法計算；上部與上層承重結(jié)構(gòu)按鉸接計算；樁間平聯(lián)按固接計算；波浪力、水流力按矢量合成計算。平臺設(shè)計考慮局部沖刷1.5m---《海港水文規(guī)范》（JTJ213-98）定位樁按摩擦樁設(shè)計.2、設(shè)計荷載及計算公式：（1）風(fēng)荷載：WK=口「口Z*W0 《港口工程荷載規(guī)范》（JTJ215-98）式中：Wk -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）口S -風(fēng)荷載體型系數(shù)七 -風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取值1.38W0 基本風(fēng)壓》?&）取值0.55KPa計算單位面積風(fēng)荷載P=0.86KN/m波浪荷載：f=1/2*CD*p*D*/u/*u+CM*p*n*D2/4*u---《鋼質(zhì)導(dǎo)管架式固定平臺檢驗》式中：f- -波浪力（KN）p 海水密度（1.025t/m3）CD -垂直于構(gòu)件軸線的拽力系數(shù)，取值0.8D 圓形構(gòu)件直徑（m）Cm -慣性力系數(shù)，取值2.0u -垂直于構(gòu)件軸線的水質(zhì)點相對于構(gòu)件的速度分量（m/s）,取值3m/su -垂直于構(gòu)件軸線的水質(zhì)點相對于構(gòu)件的加速度分量m/s2）,計算單位面積波浪荷載：f=5.3KN/n2（3）水流荷載：Fw=Cw*P/2*V2*A 《港口工程荷載規(guī)范》（JTJ215-98）式中：Fw 冰流力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）Cw -水流阻力系數(shù)，取值0.73V- 水流設(shè)計流速（m/s）,取值3m/sp -海水密度（1.025t/m3）A 與水流方向垂直平面上的投影面積（m2）計算單位面積水流荷載：Fw=3.4KN/m2（4）船舶撞擊力：F=W*V2/4*g*D 《下部結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)及其說明》（日本本州四國聯(lián)絡(luò)橋公團）式中：f 船舶撞擊力（KN）W 船舶的重量（KN）V- -沖撞速度（m/s）D 中撞船舶的停止距離g 重力的加速度（9.8m/s2）根據(jù)《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》取值F=550KN（5）施工荷載：按均布荷載q=20KN/m2考慮3、荷載組合：（1）環(huán)境荷載：風(fēng)荷載+波浪荷載+水流荷載（2） 設(shè)計荷載：環(huán)境荷載+施工荷載（3） 驗算荷載：2000t級駁船撞擊力+施工荷載三、施工方案根據(jù)各墩位處覆蓋層情況及土質(zhì)分布情況對海中PM442?PM450共計9個墩基礎(chǔ)進行了分類。1、 分類原則及依據(jù)根據(jù)中交一航院《東海大橋改線段地質(zhì)勘察報告書》（詳勘）提供的依據(jù)見表1。按單樁承載力：P=0.5Utiii進行計算。在巾120cm鋼管樁入土深度達到25米時（考慮5米沖刷）單樁承載達到84t以上，且單樁穩(wěn)定亦符合要求。因此，以覆蓋厚度25米為界進行分類.2、 分類覆蓋層厚大于25米，（如PM442、PM443、PM450）為深覆蓋層墩；覆蓋層介于19米和25米之間（如PM444PM447PM448、）為一般覆蓋層墩覆蓋層介于0米和19米之間（如PM446、PM449）為淺覆蓋層墩覆蓋層為0米（如PM445）的為裸巖墩3、 擬定方案根據(jù)上述分類情況并針對每墩的實際情況進行方案擬定，詳見附表24、 1類平臺介紹（1）總體布置I類平臺采用定位樁平臺方案，起重作業(yè)由布置在墩位邊側(cè)兩塔吊完成。平臺分為鉆孔作業(yè)區(qū)和輔助作業(yè)區(qū)，鉆孔作業(yè)區(qū)主要布置鉆機、門吊等設(shè)備，輔助作業(yè)區(qū)布置發(fā)電機組、壓風(fēng)機、儲油罐、貯水倉、鋼筋加工間、小宗材料堆放場及人員生活辦公設(shè)施。平臺一側(cè)設(shè)靠船墩，供靠船用。平臺結(jié)構(gòu)平臺為巾1.2m鋼管定位樁支撐貝雷桁架上根據(jù)受力狀況布置I28a工字鋼。工字鋼滿鋪5=8mm花紋鋼板。平臺四周設(shè)防護欄桿，并設(shè)安全網(wǎng)。人員上下設(shè)封閉式弦梯。施工方法：采用先浮運導(dǎo)向架并定位，再利用振動打樁機插打定位樁。施工步驟：步驟一：施工準(zhǔn)備?導(dǎo)向架分塊制造。(選擇制造商，在車間分塊制造導(dǎo)向架)?定位樁制造。?護筒制造。?選擇下海碼頭。步驟二：導(dǎo)向架整體拼裝?在大烏龜島西北側(cè)選擇海床面標(biāo)爵3.0m左右的海域，將半潛駁、方駁、500t浮吊錨泊于此?用散裝貨輪將導(dǎo)向架塊件運抵半潛駁、方駁處，利用500t浮吊卸貨，半潛駁上塔吊配合?在半潛駁平臺上進行導(dǎo)向架整體拼裝?將導(dǎo)向架與半潛駁進行臨時固定。步驟三：導(dǎo)向架浮運、錨泊、定位?用3400HP拖輪將半潛駁拖曳至墩位處?用拋錨船拋設(shè)4個7t海軍錨，分別過錨繩至半潛駁?調(diào)整錨繩長度，對導(dǎo)向架初步定位?選擇低平潮位繼續(xù)調(diào)整錨繩長度，對導(dǎo)向架精確定位。步驟四：插打邊側(cè)定位樁，撤出半潛駁?利用50t浮吊，采用振動打樁機施打兩邊側(cè)定位樁?連接定位樁與導(dǎo)向架快速接頭?利用低潮位撤出半潛駁。步驟五：插打其余定位樁步驟六：安裝輔助作業(yè)區(qū)平臺，安裝塔吊步驟七：安裝護筒導(dǎo)向架，插打鋼護筒步驟八：安裝鉆孔作業(yè)區(qū)平臺及20t門吊步驟九：安放鉆機，進行鉆孔作業(yè)。（5）優(yōu)缺點優(yōu)點：定位樁穩(wěn)定，平臺受力明確，施工難度不大。定位樁與護筒分兩次施工，可有效減少護筒群偏差。缺點：導(dǎo)向架初定位較難，應(yīng)控制定位精度，須采取有效措施減小誤差。U類平臺介紹II類平臺適用于淺覆蓋層墩和裸巖墩，無法插打定位樁和鋼護筒或可插打但承載力和穩(wěn)定深度不夠，因此擬采用雙壁鋼圍堰（高6m）錨固平臺鋼管柱（巾1.2m,30m高）和鋼護筒（*2.3m,31m高），利用鋼管柱及鋼護筒搭設(shè)貝雷桁式施工平臺。在施工平臺兩側(cè)布置2臺50t浮吊配合施工。施工步驟為：進行水下爆破，清理碎渣、整平巖面；在半潛駁上組拼鋼圍堰，將雙壁鋼圍堰、平臺鋼管柱連成整體；利用3400HP拖輪將半潛駁拖運到墩位處，拋錨定位，用1000t浮吊起吊圍堰注水下放至巖面。用砂袋在圍堰底水下堵漏，在圍堰內(nèi)壁灌注砼并進行圍堰第一次封底；在護筒導(dǎo)向架上安裝限位裝置，下放護筒導(dǎo)向架，進行二次封底，穩(wěn)定護筒導(dǎo)向架。分次吊裝護筒群，將護筒群上部與鋼管柱進行樁頂連接，安裝水上施工平臺。鉆機就位，進行圍堰錨樁及鉆孔灌注樁施工。優(yōu)缺點：a.平臺基礎(chǔ)為重力式基礎(chǔ)，穩(wěn)定性較好平臺面積受圍堰平面尺寸控制，施工布置有局限性，必須增加船舶.大噸位鋼圍