某橋深水基礎施工技術_ppt

1、摘 要： 某橋水中墩基礎承臺為深水大體積混凝土承臺，本文介紹了某橋水中墩鋼吊（套）箱圍堰的設計、沉箱就位，封底混凝土及承臺混凝土澆筑等施工全過程，對今后類似深水基礎施工具有一定指導意義。關鍵詞：深水基礎 施工技術1、工程概況京九復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641m，主橋一聯(lián)（40+464+40）m為部分預應力砼變截面箱形連續(xù)梁，其余均采用預應力砼簡支梁，共設二個臺、十五個墩。橋臺采用明挖基礎，耳墻式結構；其余橋墩均采用鉆孔灌注樁基礎，圓墩型結構。其中主橋橋墩為特殊設計，其余橋墩采用標準圖設

2、計。全橋采用24根樁徑1.25m的鉆孔樁，42根樁徑1.5m的鉆孔樁。其中深水基礎封底C20砼為331m3，承臺C20砼358m3，C25砼 256m3。2、地質情況 河床為沖積的砂粘土厚210m，軟塑硬塑。個別河床中分布細砂厚35m，中密飽和。中砂厚34m，中密，淤泥質砂粘土，厚13m，侏羅系下統(tǒng)砂巖，泥鈣質膠結，風化層厚38m。鋼吊（套）箱圍堰通過側板和封底混凝土圍水，為承臺施工提供無水的施工環(huán)境，同時側板又作為澆筑封底砼和承臺砼的側模。 3.1鋼吊箱設計條件： 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、抽水施工承臺階段，其中在抽水后施工階段為吊箱側壓力最

3、大階段，故作為吊箱壁厚設計依據(jù)。 3、鋼吊（套）箱設計3.1.2水文條件由于5#、10#墩承臺計劃8月份施工，6#、9#墩承臺計劃9月份施工，4#、7#、8#墩承臺計劃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)設計，底板與側板進行剛性連接，同時確定4#、5#、6#、9#、10#墩為有底鋼吊箱。7#、8#墩為無底鋼套箱，內設三道支撐梁。3.1.4結構設計條件

4、綜合各工況條件、水文條件及施工要求確定鋼吊箱結構設計條件，詳見表二。 鋼套（箱）設計標高參數(shù)表 表二 設計標高墩號側板頂面（米）側板底面（米）底層內支撐（米）鋼吊箱平面內凈尺寸（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鋼吊箱的設計計算：3.3.1鋼吊（套）箱圍堰設計荷載組合：水平荷

5、載：Hj=靜水壓力+流水壓力+風力+其它豎直荷載：Gj=吊箱靜載+封底砼+互載+浮力+其它3.3.2計算內容： 鋼吊（套）箱結構設計計算包括側板、底板、內支撐系統(tǒng)。鋼吊箱吊裝懸浮下沉階段計算，澆注封底砼階段計算，鋼吊箱抽水后施工階段的計算?？紤]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米后的吊箱側面壓強為: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水的側壓力在鋼吊箱鋼板上按均布荷載考慮，每兩根I16b間距為1.0米

6、，第三層與封底砼間的長度為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驗算： 綜合工況條件分析和計算內容，對鋼吊箱各部分，取最不利受力工況進行驗算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，在側板計算同時完成支撐計算。3.3.3吊箱吊裝下沉階段主要與吊箱靜荷載有關，以豎向荷載為主，以第二節(jié)吊箱接與下沉為最不利進行計算控制。 3.3.4抗浮計算分兩個階段：一階段是吊箱內抽完水后，澆注承臺砼前，另一階段是澆注完承臺砼后初凝前；分別計算封底砼與鋼護筒間粘結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封底砼與鋼護筒間粘結力取p=50t/m2F1吊箱抽水后，澆注

8、承臺砼前高水位時的浮力。F2吊箱圍堰澆注承臺砼后初凝前低水位時的浮力。F3封底砼靜載F4鋼吊箱靜載F5承臺砼靜載 鋼吊箱施工時段內抽水最高水位為+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鋼護筒與封底砼外粘結力，取經(jīng)驗值50T/P=1555T封底砼重： F3=198T 承臺砼重： F5=430T鋼吊箱抗浮穩(wěn)定驗算：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?shù)淖詣诱{整，

9、同時作用，達到吊箱自身的抗浮和抗沉穩(wěn)定，且具有一定的安全儲備。4.1鋼吊（套）箱施工前準備工作： 4.1.1鋼護筒外圍情況探測：（1）有底鋼吊箱：可采用=6mm鋼板制成171cm的鋼圈，水平套入鋼護筒徐徐下放，對不能到位者，潛水員水下探明情況并進行處理。（2）無底鋼吊箱：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合格后，須將鉆孔平臺拆除和高于+10.4m的鋼護筒割除，以進行鋼吊箱施工。4、吊箱施工 4.2鋼吊（套）箱運輸和拼裝： 鋼吊（套）箱加工完并檢驗合格后，分批分塊用車運到纜索吊吊釣位置正下方，進行第一節(jié)、第二節(jié)拼裝，依次進行底板開孔，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)運輸?shù)浆F(xiàn)場上空后，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，包括第三層內支撐和分艙隔板，第二節(jié)重量為35T左右，包括第一、二層內支撐，采用4個吊點，從拼裝現(xiàn)場到墩位正上方，每節(jié)采用纜索吊，待第一節(jié)下水后，采用20T導鏈4個分別吊于四個（上游2個、下游2個）鋼護筒相應位置，導鏈與鋼吊箱底板和側板之間采用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位裝置設置和下拉纜設置： 第一節(jié)有底鋼吊箱起吊后下水前，為了便于底板預留孔與鋼護筒的對位，施工中我們在四個角上的護筒頂設置4個圓錐體導向裝置限位底板預留孔，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，預設1根21.5的下拉纜，利用2個10T導鏈調整下拉纜。同時在鋼吊（套）箱迎水面適當位置采用=20mm鋼板焊接6個掛耳。4.3.4吊筋設置： 在底部適當位置設置6根25長12mU形鋼筋作吊筋，與底板I16b鋼連接，頂端與內支

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

13、（套）箱吊運到位后，緩慢落鉤就位于第一節(jié)頂端精確調整對位螺栓孔，并及時修整，最后上緊螺栓。待第一節(jié)、第二節(jié)鋼吊（套）箱水上對接完后，拆除纜索吊吊鉤，緩慢同時同步松四個20T導鏈，直至吊箱均勻下沉到設計標高（此20T導鏈行程6m）。 4.3.7鋼吊（套）箱定位和穩(wěn)定： 鋼吊（套）箱沉至設計高程后，復核其平面位置，如不滿足要求，可將千斤頂安放于4個角的4個護筒外壁與吊（套）箱側板之間調整吊（套）箱位置，待其滿足要求后，先將吊（套）箱焊接定位同時立即施焊鋼吊（套）箱第一層內支撐與鋼護筒固結，穩(wěn)定鋼吊箱，確保不因封底砼施工時吊（套）箱下沉和抽水時吊（套）箱上浮。 鋼吊（套）箱下沉到位后，需進行水下封底

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，為實現(xiàn)此工藝，準備工作如下： 5.1水下封底砼施工工藝確定： 5.1.1封底砼配合比選擇： 封底砼均設計為C20級，與鉆孔樁水下砼同標號，因此直接可選用鉆孔樁水下砼配合比，坍落度為18-22cm，4天強度達到15Mpa，實際封底砼施工時，混凝土各項性能均滿足要求，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、導管和料斗砼輸送方式選擇： 1）封底砼施工分艙：根據(jù)7個鋼吊箱不同而選了2個分艙辦法，第一4#、5#墩鋼吊箱按十字分共4個艙，6#、7#、8#、9#、10#

15、墩鋼吊箱按#字形分共9個艙。 2） 施工平臺：均選用第一層內支撐作封底砼施工平臺。 3） 導管：選用=6mm的鋼板卷制而成外徑325mm的導管,法蘭盤連接，每根導管組成：0.5+1+2+2+2+2m共采用2套總長19米。 4） 料斗：采用1m3左右料斗。 5） 砼輸送方式：采用2臺砼輸送車水平輸送，由三一泵（60m3/小時）直接輸送到封底現(xiàn)場。5.2封底砼澆注順序與工藝： 封底砼澆注順序為先護筒艙，對稱澆注，一次一艙及時補料原則，一般澆注分封底（首灌）階段，正常澆注階段，結束階段。6、承臺施工 封底砼澆注完成后4天開始抽水，用兩臺清水泵（揚程20m，流量100m3/h）同時抽水，水位每下降1m，停抽30分鐘，檢查套箱有無異常情況，然后鑿樁頭、綁鋼筋、安裝預埋件?？紤]受力問題澆注從中心向四周擴散，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）箱結構設計合理，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在對大水流施工中，采用下拉纜繩對鋼吊箱（5#鋼吊箱下沉恰逢水位最高時）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