【中鐵大橋局】天興洲大橋主塔基礎(chǔ)施工(共28頁)

1、 武漢天興洲長江大橋 主塔墩深基礎(chǔ)施工中鐵大橋局集團(tuán)股份有限公司目 錄一、概述 1.主橋橋式 2.水文情況 3.地質(zhì)情況二、基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù) 1.圍堰設(shè)計(jì)與施工 2.鉆孔樁施工 3.承臺施工三、結(jié)束語一、概述1.主橋橋式 武漢天興洲公鐵兩用長江大橋主橋?yàn)殡p塔三索面鋼桁梁斜拉橋,孔跨布置為(98+196+504+196+98)m,下層鐵路四線,上層公路雙向六車道,橋面寬度27m;主梁為板桁結(jié)合鋼桁梁,N形桁架;三片主桁,桁寬30m,桁高15.2m,節(jié)間長度14m。主塔采用鋼筋砼結(jié)構(gòu),倒Y形,塔高188.5m;每塔兩側(cè)各有316根鍍鋅平行鋼絲斜拉索,索最大截面為4517mm,公路橋面處索距14m,

2、三索面間相鄰索面中心距15m。 2.水文情況 設(shè)計(jì)水位+27.5m,最高通航水位+25.68m,最低通航水位+9.62m,洪水期水流速度3.5m/s,枯水期1.5m/s,橋位處水流流向與橫橋向夾角10。汛期主河槽擺向2#墩,枯水期則擺向3#墩。 3.地質(zhì)情況 2#主塔墩位于長江主航道深槽北側(cè),河床高程約為+5.0m,覆蓋層主要為砂類土,巖面高程在-27m附近，基巖主要為弱膠結(jié)、中膠結(jié)和強(qiáng)膠結(jié)礫巖。 3#主塔墩位于長江主航道深槽南側(cè),河床高程約為-2.9m，覆蓋層主要為性質(zhì)較差粉細(xì)砂層,基巖埋藏較深,巖面標(biāo)高在-33m附近,基巖上部主要為弱膠結(jié)礫巖,下部以中膠結(jié)礫巖為主,中、強(qiáng)膠結(jié)礫巖極限抗壓強(qiáng)

3、度分別為9MPa和28MPa。 二、基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)1、圍堰設(shè)計(jì)與施工 主塔墩基礎(chǔ)采用雙壁鋼吊箱圍堰工廠整體制造、整體浮運(yùn)的施工方案，吊箱圍堰集鋼護(hù)筒插打定位導(dǎo)向、鉆孔作業(yè)平臺、承臺施工三種功能于一體。 1.1 圍堰設(shè)計(jì) 2#、3#主塔墩圍堰均為雙壁鋼吊箱結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)及布置參數(shù)如下： 2#：(長)57.6(寬)31.2(高)14.5m 3#：(長)69.5(寬)44.0(高)15.0m 圍堰壁厚：2.0m 圍堰作為鉆孔平臺時(shí)圍堰頂面高程：+25.0m; 鉆孔樁施工時(shí)最高施工水位：+23.0m； 圍堰按五種工況進(jìn)行檢算：浮運(yùn)、插打定位鋼護(hù)筒、鉆孔平臺、鉆孔平臺渡洪、封底堰內(nèi)抽水。 1.2、圍堰制

4、造 圍堰按立面分節(jié)平面分塊的原則在工廠制造,控制結(jié)構(gòu)尺寸和焊縫質(zhì)量,保證側(cè)板及底隔艙良好的水密性是至關(guān)重要的。1.3、圍堰拼裝 2#主塔墩圍堰岸上組拼焊接底節(jié)4.5米,下河后繼續(xù)接高拼裝10米形成整體,即兩階段拼裝總高為14.5米。 3#主塔墩圍堰岸上組拼焊接15米形成整體,即一階段拼裝。1.4、圍堰下河 2#墩圍堰采用氣囊托移法下河。底節(jié)拼裝完畢,通過專用下滑通道,氣囊充氣,抬起堰體下河。 3主塔墩圍堰下河入水 3#墩圍堰通過專用軌道滑道下河。1.5、圍堰浮運(yùn) 2#墩圍堰驅(qū)動(dòng)采用2艘拖輪,1艘為6000HP布置圍堰后方推動(dòng)圍堰前進(jìn),1艘為2640HP,布置在圍堰前進(jìn)方向的左邊調(diào)整圍堰的前進(jìn)方

5、向。 3#墩圍堰驅(qū)動(dòng)采用3艘拖輪，其中2艘為6000HP，布置在圍堰后方推動(dòng)圍堰前進(jìn),1艘為2640HP,布置在圍堰前進(jìn)方向的右邊調(diào)整圍堰的前進(jìn)方向。 3#主塔墩圍堰浮運(yùn)示意圖3#主塔墩圍堰浮運(yùn) 1.6、圍堰定位 2#墩圍堰采用錨墩加預(yù)應(yīng)力鋼絞線精確定位方案。定位錨墩固定和調(diào)整圍堰平面位置,利用液壓千斤頂張拉鋼絞線拉纜對圍堰進(jìn)行精確定位。2#主塔墩圍堰錨墩定位布置圖 定位錨墩 3#墩圍堰采用重型錨碇加前后定位船的定位方案。前后定位船用來固定和調(diào)節(jié)圍堰橫橋向位置;圍堰北側(cè)拋錨和圍堰南側(cè)埋設(shè)地籠用來固定和調(diào)節(jié)圍堰順橋向位置。3#主塔墩圍堰錨墩定位布置圖 3#墩圍堰前定位船2、鉆孔樁施工2.1、鋼護(hù)

6、筒設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì):鋼護(hù)筒內(nèi)徑均為3600mm, Q235B鋼材,定位樁壁厚24mm,其余壁厚22mm。每根鋼護(hù)筒工廠按3節(jié)段制作,每節(jié)長20-24米以內(nèi)。制造:鋼板卷制,埋弧自動(dòng)焊,專用組拼旋轉(zhuǎn)臺架完成節(jié)段制造。現(xiàn)場對接:墩位接長,手工焊接。護(hù)筒試插:選擇鋼護(hù)筒下插的作業(yè)時(shí)段和制訂調(diào)整插樁精度的措施。護(hù)筒插打:圍堰上下導(dǎo)環(huán)作導(dǎo)向,浮吊整體起吊護(hù)筒至上下導(dǎo)環(huán)內(nèi),測量儀器觀測,利用上導(dǎo)環(huán)微調(diào)裝置,調(diào)整護(hù)筒垂直度,護(hù)筒平穩(wěn)插入河床穩(wěn)定深度。用浮吊輔助兩臺APE400B液壓振動(dòng)打樁機(jī)(激振力共640t,自重共56t)將鋼護(hù)筒打入設(shè)計(jì)高程。定位鋼護(hù)筒作為第一批先行插打。插打順序按對角對稱原則。兩臺APE

7、400B液壓振動(dòng)打樁機(jī)2.2、鉆孔平臺 定位護(hù)筒插打完畢,圍堰雙壁板內(nèi)注水使其下沉并坐落在護(hù)筒牛腿上,掛樁固結(jié),形成鉆孔平臺,平臺頂面高程為+25.0m。放松圍堰與錨碇系統(tǒng)之間的連接。2.3、鉆機(jī)的選型 選用KTY3000B型系列和KTY4000型為鉆孔機(jī)械，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)全斷面一次成孔。2、3#主墩分別各布置6臺KTY3000B型鉆機(jī)和8臺KTY4000型鉆機(jī)施工鉆孔. 鉆頭選型為：重型刮刀,適用于覆蓋層及基巖上部的弱膠結(jié)礫巖。球齒滾刀,適用于基巖中下部膠結(jié)礫巖。2.4、配制泥漿循環(huán)系統(tǒng) 泥漿循環(huán)采用先進(jìn)的ZX-500型泥漿處理系統(tǒng),選用優(yōu)質(zhì)粘土或膨潤土,試驗(yàn)確定合理配合比,拌漿機(jī)造漿。 泥

8、漿指標(biāo):比重:1.051.12； 粘度:1622秒; PH值：大于6.5; 含砂率:小于4%；膠體率：大于95% 。2.5、鉆進(jìn)成孔 本橋鉆孔樁施工特點(diǎn)： 鉆孔樁直徑大,樁孔深； 樁孔成孔質(zhì)量要求高（設(shè)計(jì)要求樁孔傾斜度0.75%,高于規(guī)范1%的要求）； 樁孔嵌入巖層深,達(dá)46米以上； 巖性軟硬極其不均,相差100MPa以上。試驗(yàn)樁施工 在塔墩鉆孔樁正式施工前進(jìn)行了鉆孔樁的工藝性試驗(yàn)。試驗(yàn)樁施工嚴(yán)格按照試驗(yàn)大綱要求進(jìn)行，施工時(shí)認(rèn)真做好各項(xiàng)記錄。試驗(yàn)樁經(jīng)評審后，其成果作為確定最終的施工工藝及各項(xiàng)工藝參數(shù)的依據(jù)。鉆機(jī)轉(zhuǎn)速和鉆壓 實(shí)踐證明,KTY4000型鉆機(jī)較KTY3000型鉆機(jī)鉆孔作業(yè)效率更高。鉆

9、機(jī)轉(zhuǎn)速不大于5-6轉(zhuǎn),重型刮刀選擇鉆壓50350kN,球齒滾刀選擇鉆壓550700 kN,既可充分發(fā)揮鉆機(jī)的能力又可提高鉆孔效率.2.6、清孔 鉆孔至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行清孔。清孔采用泵吸反循環(huán)法,將鉆頭提高距孔底100150mm，鉆頭慢速空轉(zhuǎn), 排出泥漿的含砂率與換入泥漿的含砂率接近并符合設(shè)計(jì)要求為止，2.7、鋼筋籠制造、運(yùn)輸與安裝 制造:長線法臺座制作。劃分3節(jié)連接成整體制作,主筋鐓粗直螺紋接頭連接,按規(guī)范要求連接布置,成形后松開連接器,編號標(biāo)記。 運(yùn)輸:按制作完成的編號標(biāo)記按序發(fā)送。加工場到下河碼頭之間由平板掛車運(yùn)輸完成,下河后由運(yùn)輸船運(yùn)送到墩位。 安裝:鋼筋籠分3節(jié)吊裝。按鋼筋籠制作成形編號

10、標(biāo)記起重安裝。每節(jié)鋼筋籠的頂部均設(shè)置有一套鋼筋籠懸掛固定系統(tǒng)（包括卡具和懸吊鋼筋），用以將鋼筋籠懸掛在鋼護(hù)筒頂端。 2.8、澆筑水下砼 樁身水下砼澆筑采用垂直導(dǎo)管法,每根樁布置一根導(dǎo)管。導(dǎo)管采用273mm的快速卡口,使用前進(jìn)行拉力和水密試驗(yàn)并組拼編號。 每根樁樁身砼量達(dá)500m3700m3，5個(gè)小時(shí)內(nèi)填充完。 2.9、吊箱圍堰渡洪 洪水期到來之前,完成12-16根鉆孔樁,并及時(shí)將鉆孔平臺支承轉(zhuǎn)移至已完成的鉆孔樁上,確保鉆孔平臺安全渡洪。 2#主塔墩吊箱圍堰浮運(yùn)時(shí)由于長江水位低,圍堰未掛至設(shè)計(jì)標(biāo)高+25.0米。2005年5月底在完成8根渡洪鉆孔樁后,經(jīng)過精心的技術(shù)準(zhǔn)備,在圍堰平臺頂面多臺鉆機(jī)不拆

11、除的條件下,采取多種技術(shù)措施,利用8臺千斤頂同時(shí)頂升,將重3100噸的雙壁鋼吊箱圍堰成功地進(jìn)行了一次高水準(zhǔn)整體上浮,12小時(shí)內(nèi)上升1.5米。3.主塔墩承臺施工3.1、吊箱圍堰下放 鉆孔樁施工完畢,將錨碇系統(tǒng)與圍堰重新連接。 拆除鉆孔平臺上的設(shè)施,解除與鋼圍堰相關(guān)的一切連接。 圍堰雙壁內(nèi)抽水,圍堰上浮,切割護(hù)筒牛腿。 圍堰雙壁內(nèi)灌水,圍堰下沉。 收絞錨繩調(diào)整圍堰下沉過程中的垂直度和平面位置。 圍堰下沉到位(圍堰雙壁側(cè)板頂面高程為+16.0m), 設(shè)吊掛結(jié)構(gòu)將圍堰掛設(shè)在護(hù)筒上。 對稱澆筑圍堰雙壁壁板內(nèi)的壓重砼。 吊掛結(jié)構(gòu) 3.2、圍堰封底 圍堰下沉到位,水下進(jìn)行圍堰底板堵漏,護(hù)筒頂面設(shè)水封砼平臺,

12、對稱分倉澆筑封底砼,水下砼采用垂直導(dǎo)管法澆筑。 2#墩圍堰水下封底砼厚2.5m,計(jì)3645m3,砼由1臺120m3/h的水上砼工廠供應(yīng)。 3#墩圍堰水下封底砼厚3.0m,計(jì)7860m3,砼由1臺(120m3/h)水上砼工廠和1臺(120m3/h)岸上砼工廠聯(lián)合供應(yīng)。 3.3、圍堰抽水堵漏 封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,抽干圍堰內(nèi)的水,對有局部砼滲漏采用鋼板封閉加壓注水泥砂漿封堵。整平封底砼表面,進(jìn)行鉆孔樁頭處理。3.4、承臺施工 承臺大體積砼的施工采取如下措施： 合理選擇原材料,優(yōu)化施工配合比設(shè)計(jì); 溫控措施:采用“雙摻”技術(shù);布置冷卻水管;控制砼入模溫度;加強(qiáng)砼表面保溫、保濕養(yǎng)生。 圍堰側(cè)板內(nèi)壁兼作

13、承臺模板,綁扎承臺鋼筋前,對圍堰內(nèi)表面（承臺高度范圍內(nèi)）進(jìn)行處理并涂刷脫模劑。 鋼筋接頭直徑()小于25mm采用綁扎或電焊搭接,直徑()大于25mm的鋼筋采用冷擠壓接頭或采用鐓粗直螺紋連接。 澆筑承臺砼 根據(jù)圍堰的設(shè)計(jì)要求,承臺砼分兩層先后澆筑。承臺砼澆筑采用砼工廠攪拌，砼泵送入模。 三、結(jié)束語武漢天興洲大橋于2004年9月28日正式開工，3號墩吊箱2004年10月浮運(yùn)至墩位，11月完成定位樁鋼護(hù)筒插打并形成平臺。鉆孔樁于2004年12月開鉆，2005年11月上旬3.4m鉆孔樁全部完成。兩個(gè)塔墩的圍堰分別于2005年12月中旬順利下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，2005年12月底按期實(shí)現(xiàn)了圍堰封底的工期節(jié)點(diǎn)目標(biāo)。2號墩基礎(chǔ)施工，采用錨墩加預(yù)應(yīng)力鋼鉸線精確定位新工藝，實(shí)現(xiàn)吊箱平面定位精度在3cm內(nèi)，3號墩采用重錨加定位船的定位方案，吊箱平面定位精度在5cm內(nèi)。鋼吊箱垂直度在1/1000內(nèi)，鋼護(hù)筒垂直度在1/500內(nèi)。 圍堰平面扭轉(zhuǎn)符合設(shè)計(jì)要求,所有鉆孔樁樁身質(zhì)量經(jīng)超聲波檢驗(yàn)全部評定為I類樁。 2#主塔墩圍堰的成功上浮，是大橋局在長江深水域、水流急進(jìn)行的一次大型鋼圍堰整