高速公路特大桥深水基础专家评审方案

1、热烈欢迎各位领导及专家莅临热烈欢迎各位领导及专家莅临渠江特大桥水中基础方案评审会渠江特大桥水中基础方案评审会四川路桥巴南广高速四川路桥巴南广高速TJ-7TJ-7项目经理部项目经理部2012012 2年年1 10 0月月渠江特大桥水中基础方案渠江特大桥水中基础方案汇报目录汇报目录1234第一部分工 程 概 况一 施工现场情况渠江特大桥桥位实景二、工程概况二、工程概况 渠江大桥，主桥桥跨结构为单主跨160m、边跨85m连续刚构， 其中4#、5#主墩在水中，水中桩基共24根，承台4个，施工水位214.5，平均水深约20米；6#交界墩位于水边。具体桥梁布置见下图示：主主 桥桥 桥桥 跨跨 布布 置置

2、图图说明： 1、图中尺寸除注明外，其余均以米计。桥位水位资料图桥位水位资料图三、水中基础施工总体平面布置三、水中基础施工总体平面布置尾锚绳主 锚 绳尾锚绳主 锚 绳侧 锚 绳侧 锚 绳侧 锚 绳侧 锚 绳尾锚绳主 锚 绳尾锚绳主 锚 绳侧 锚 绳侧 锚 绳侧 锚 绳侧 锚 绳四、水中基础栈桥总体布置图四、水中基础栈桥总体布置图第二部分4#、5#主墩水中基础施工方案 4#、5#主墩位于渠江江中心，水深较深，约20m，考虑施工工期、钢管打插难易程度等因素，拟采用在双导向船上拼装浮式吊装系统，浮箱作为下放钢护筒的导向平台，钢护筒支撑钻孔平台的施工方案。 1、因河床底为砂岩，拟采用振动锤辅助钢护筒下沉

3、至岩层，并在河床底部下放矮沉箱、浇筑板筏，再对钢护筒进行整体连接并在其上搭设钻孔平台。 2、栈桥采用浮桥，仅承载输送管、过江电缆及施工人群荷载，主浮桥采用两根纵向钢管作为浮箱，支线浮桥采用汽油桶串联成片作为浮箱， 3、下伏基岩强度较高，冲抓成孔、旋挖成孔等工艺在本工程难以实施，所以采用冲击成孔工艺，使用优质泥浆固孔，泥浆处理器配合泥浆循环。一、方案概述二 施工工艺流程图三、具体施工要点三、具体施工要点*工工况况一一*工况六工况六*结构位移结构位移*稳定性分析稳定性分析项目项目项目项目项目项目项目项目浮箱整体模型浮箱整体模型安装钢护筒的安装钢护筒的浮箱平台布置浮箱平台布置图（横桥向）图（横桥向）

4、第一批第一批钻钻孔孔整体整体计计算模型算模型横、顺桥向横、顺桥向安装钢护筒安装钢护筒荷戴分布图荷戴分布图钻孔平台整体钻孔平台整体布置图布置图第二批钻孔第二批钻孔结构位移结构位移钢吊箱构架钢吊箱构架空间模型空间模型结构位移结构位移钻孔平台布置钻孔平台布置图（横桥向、图（横桥向、顺桥向）顺桥向）*稳定性分析稳定性分析结构位移结构位移*钻孔平台锚锭钻孔平台锚锭布置图布置图*稳定性分析稳定性分析项目项目项目项目项目项目项目项目（一） 现场使用导向船导向船船体加固（1）20分 配 梁横 向 主 龙 骨横 向 次 龙 骨纵 向 主 龙 骨船 肚 板220210220210I25纵 向 分 配 梁2I25横

5、 向 主 龙 骨横 向 次 龙 骨 E E F F导 向 船 加 固 平 面 图 (A-A截 面 ）导 向 船 加 固 平 面 图 (B-B截 面 ）说 明 ： 1、 图 中 尺 寸 单 位 均 为 厘 米 ； 2、 桁 架 立 柱 高 1.8米 ；导向船船体加固（2）导 向 船 加 固 平 面 图 (D-D截 面 ）横 向 主 龙 骨横 向 次 龙 骨3I25横 向 主 龙 骨横 向 次 龙 骨2202102202102I2516斜 撑3I2521号 杆 件 （ 立 柱 ）说 明 ： 1、 图 中 尺 寸 单 位 均 为 厘 米 ； 2、 桁 架 立 柱 高 1.8米 ；导 向 船 加 固

6、平 面 图 (C-C截 面 ）导向船船体加固（3）导 向 船 加 固 立 面 图 (E-E截 面 ）3I252I252I25I2520220202I25I2522021010103I252I25导 向 船 加 固 立 面 图 (F-F截 面 ）3I252I252I25I25202201016162I25I25220210103I252I25202I25 A B C D A B C D A B C D A B C D说 明 ： 1、 图 中 尺 寸 单 位 均 为 厘 米 ； 2、 桁 架 立 柱 高 1.8米 ；20对船底龙骨加密门吊基座成型I25作船底顺船纵梁220桁架立柱（二） 门式刚架的

7、拼装 门式刚架是水上门吊的传载结构，同时兼作两导向船连接梁，沿桥纵向布置两座，每座门式刚架由主上纵梁、下纵梁、弱侧立柱、悬臂（强）侧立柱组成。门式刚架主纵梁为2m2m截面的组合桁架梁，由万能杆件拼装成形，上纵梁受导向船中心距的影响，设计为40米。上纵梁上下弦杆均为2N1，水平横杆及竖腹板均为2N4，竖直面斜杆设计为2N3，水平面斜杆设计为2N5，空间斜杆设计为N5，各节点处分别采用N8、N11、N13、N14、N18、N6、N29、N29t进行联接 。门式刚架布置图（顺桥向）龙 门 吊 主 梁每 片 重 4T轨 道 及 分 配 梁共 重 5T2N12N12N12N7(6)N29N29a2 N

8、3N112N450重 轨N132N12 N 52N4N11N1330T主 吊 点每 台 重 3T说 明 ： 1、 图 中 尺 寸 除 注 明 外 ， 其 余 均 以 厘 米 计 ； 2、 本 图 中 未 示 出 工 作 平 台 。详 A大 样强 侧 立 柱弱 侧 立 柱 (4节 N1）上 纵 梁下 纵 梁4N44N4N11改N11N19N13N4N2N1N5N192N3门式刚架布置图（横桥向）电 动 葫 芦 轨 道228a龙 门 吊 主 梁30T起 吊 天 车标 准 三 角标 准 弦 杆N142 N 3上 横 梁 主 纵 梁单 层 三 角 架详 B大 样操 作 平 台 横 梁3I40工 字 钢

9、操 作 平 台 纵 梁I25工 字 钢操 作 平 台 浮 箱说 明 ： 1、 图 中 尺 寸 除注 明 外 ， 其 余 均 以 厘米 计 ；（三） 导向平台平面布置尾 锚 绳主 锚 绳尾 锚 绳主 锚 绳说 明 ： 1、 图 中 尺 寸 除 注 明 外 ， 其余 均 以 厘 米 计 ； 2、 本 方 案 在 门 式 刚 架 外 端设 置 长 约 10米 的 悬 臂 ， 工 作 船 停靠 在 导 向 平 台 悬 臂 侧 ， 龙 门 吊 行走 至 悬 臂 端 后 完 成 起 吊 作 业 ； 3、 导 向 平 台 锚 固 系 统 布 置详 见 另 图 ； 4、 两 导 向 船 中 轴 距 调 为 2

10、4米 ， 导 向 船 就 位 后 将 顺 河 上 下 移动 ， 直 致 桩 基 承 台 施 工 完 毕 。（四） 导向平台锚碇布置（五） 导向平台受力计算 计算采用Mdias/Civil2006进行整体建模计算分析。导向平台的万能件和三角架等采用梁单元建模，在连接薄弱处考虑成绞接。船体采用板单元建模，此模型只考虑了船底板和纵横向的龙骨，船底板厚度取6mm，纵横向龙骨为20槽钢。船与水的作用考虑成弹性连接（由浮力公式推算），门式刚架固结在船体的加固梁上：整体计算模型 工况一 （门式刚架悬臂最不利工况）：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到悬臂端6米位置处天车起吊10T（天车在跨中）。序号部 位最大

11、应力绝对值(Mpa)允许应力(Mpa)状态1天车三角架47170安全2万能杆件门架86.5170安全3船体加固型钢127145安全4船体板顶90.6145安全5船体板底92.5145安全各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 由统计表可知，在工况一下门式刚架的最大应力绝对值为86.5Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为47MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为127MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为92.5 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际

12、情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况一下各构件应力状态安全。 工况二（门式刚架悬臂最不利工况）：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到悬臂端6米位置处天车起吊10T（天车靠近门架一侧）。各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值(Mpa)允许应力(Mpa)状态1天车三角架67.6170安全2万能杆件门架88.8170安全3船体加固型钢116.8145安全4船体板顶117.3145安全5船体板底121.4145安全 由统计表可知，在工况二下门式刚架

13、的最大应力绝对值为88.8Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为67.6MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为116.8MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为121.4 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况二下各构件应力状态安全。 工况三：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到门架跨中位置时天

14、车起吊30T（天车在跨中）。各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值(Mpa)允许应力(Mpa)状态1天车三角架86.8170安全2万能杆件门架56.3170安全3船体加固型钢71.4145安全4船体板顶108.7145安全5船体板底109.8145安全 由统计表可知，在工况三下门式刚架的最大应力绝对值为56.3Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为86.8MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为71.4MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为109.8 MPa，小于容许应力145Mpa

15、，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况三下各构件应力状态安全。 工况四：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到门架跨中位置时天车起吊30T（天车靠近门架一侧）。各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值(Mpa)允许应力(Mpa)状态1天车三角架111.4170安全2万能杆件门架69170安全3船体加固型钢129145安全4船体板顶81145安全5船体板底84.9145安全 由统计表可知

16、，在工况四下门式刚架的最大应力绝对值为69Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为111.4MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为129MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为84.9 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况四下各构件应力状态安全。 工况五：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立

17、柱侧位置时天车起吊30T（天车在跨中）。各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值(Mpa)允许应力(Mpa)状态1天车三角架85.6170安全2万能杆件门架46.5170安全3船体加固型钢93.4145安全4船体板顶105.3145安全5船体板底109.9145安全 由统计表可知，在工况五下门式刚架的最大应力绝对值为46.5Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为85.6MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为93.4MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为109.9 MPa，小于容许应力

18、145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况五下各构件应力状态安全。 工况六：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧位置时天车起吊30T（天车靠近门架一侧）。各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值允许应力状态1天车三角架111.4170安全2万能杆件门架60.9170安全3船体加固型钢128.9145安全4船体板顶80.9145安全5船体板底84.8145安全 由统计表

19、可知，在工况二下门式刚架的最大应力绝对值为60.9Mpa，小于容许应力170Mpa，符合规范要求。天车系统三角架最大压应力绝对值为111.4MPa，小于容许应力170MPa。船体加固构件最大压应力绝对值为128.9MPa，小于容许应力145MPa。船底最大压应力绝对值为84.8 MPa，小于容许应力145Mpa，由于建模时直接将集中力传到了船底板上，导致应力集中现象，实际情况是作用在船的撑杆上，传力会分散开来，对船底板的影响会减小（以下各工况时，船底龙门立柱腿下方加固梁与船相接位置均会比实际应力大）。由以上计算结果可知，整个平台在工况六下各构件应力状态安全。工况六外荷载下横桥向（X向）最大位移

20、为25cm，顺桥向（Y向）最大位移为10.2cm，最大竖直位移为37.5cm，均发生在天车系统三角架工况六外荷载下结构整体位移图工况六外荷载下结构整体位移图结构位移 由计算结果可以看出，在工况六外荷载下（天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立柱侧钢护筒位置时天车起吊30T时，结构的横桥向、顺桥向以及竖向位移均达到最大值。此时天车处于三角架一侧，对结构的横桥向位移不利，而作用在操作平台三角架的外荷载对横桥向位移的减少贡献很少。横桥向最大位移25cm，发生在门式刚架弱侧顶部；顺桥向最大位移为10.2cm，发生在天车系统三角架；最大竖直位移为37.5cm，发生在驳船底板。产生位移的主要原因是，驳船在上部

21、不均匀荷载作用下，产生了不均匀沉降，导致上部结构产生的刚体转动引起了上部结构的平面位移。导向船整体稳定性分析导向船整体稳定性分析 在最不利的工况六情况下，考虑自重、轨道、平车、起吊天车等共同作用下在最不利的工况六情况下，考虑自重、轨道、平车、起吊天车等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态求得线性屈曲的最小系数为模态1的的5.14，在天车三角架局部出现侧向失稳，在天车三角架局部出现侧向失稳，整体稳定性满足要求整体稳定性满足要求(模态图如下模态图如下) 由16个234m的浮箱拼装成安装钢护筒的操作平台，I25工字钢作分配梁，3I45B工字钢着为钢护筒下放的主承重梁。 （六） 浮箱平台受力计算浮箱

22、整体模型安装钢护筒荷载分布图各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值（Mpa）允许应力(Mpa）状态1I45主承重梁85.80145安全2I25分配梁69.30145安全310浮箱龙骨77.20145安全4浮箱面板顶43.30145安全5浮箱面板底43.30145安全 经计算可知，I45主承重梁的最大应力为85.8MPa，I25分配梁的最大应力为69.3MPa，浮箱龙骨的最大应力为77.2MPa，船面板的最大应力为44.3MPa，均小于允许应力145，结构安全。结构位移 从图中看出，结构横桥向（X方向）最大位移6.9mm，顺桥向（Y方向）最大位移18.8mm，竖直方向

23、最大位移1.19m。 （七） 钢护筒加工与钻孔平台的形成 主墩桩基直径为2.5m，因采用浮式平台方案，操作中平台可能会出现微小的水平位移，故在桩基施工时需适当加大钢护筒的直径（拟采用2.7m的钢护筒），本工程的钢护筒在桩基施工过程中具有承受护筒顶施工荷载的功能，标准节考虑使用20mm的钢板卷制，护筒联接必须密封可靠，以确保冲孔过程中不漏浆。钢护筒安装到位后，采用232B槽钢作横纵平联连接所有钢护筒， 再用16A作斜撑,然后在钢护筒的牛腿上布设钻孔平台。安装钢护筒的浮箱平台布置图（横桥向）钻孔平台整体布置图桥轴线 钻孔平台布置图（横桥向）232B横 联16斜 撑斜 撑 下 联 结 板I25b分

24、配 梁I25b分 配 梁I45b横 梁232B纵 联上 层 牛 腿下 层 牛 腿I45b横 梁I45b纵 梁C25砼 板 筏 基 础钻孔平台布置图（顺桥向）I 4 5 b 横 梁I 2 5 b 分 配 梁2 3 2 B 横 联2 3 2 B 纵 联 1 6 斜 撑斜 撑 下 联 结 板下 层 牛 腿上 层 牛 腿C 2 5 砼 板 筏 基 础钻孔平台锚碇布置图桥 轴 线说 明 ： 1 、 图 中 尺 寸 除 注 明 外 ， 其 余 均 以 厘 米 计 。（八）钻孔施工每主墩桩基12根，分两批次完成，具体布置如下图示：第一批钻孔第二批钻孔（九） 钻孔平台受力计算计算采用Mdias/Civil20

25、06进行整体建模计算分析。整体计算模型如下：序号部 位最大应力绝对值（Mpa）允许应力(Mpa）状态1I25分配梁53.80145安全2I45横梁40.58145安全3I45纵梁70.00145安全4钢护筒(20mm)7.29145安全520横联27.65145安全620纵联29.29145安全7牛腿66.87145安全816斜撑29.92145安全 各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 由以上计算结果可知，整个平台在该工况下各构件应力状态安全。结构位移 从图中看出，结构横桥向（X方向）最大位移0.395mm，顺桥向（Y方向）最大位移7.04mm，竖直方向最大位移7.66mm。其中Y方向的

26、位移主要是流水作用产生。钻孔平台整体稳定性分析钻孔平台整体稳定性分析 在最不利的工况情况下，考虑自重、局部堆载、水流压力等共同作用下求得线性在最不利的工况情况下，考虑自重、局部堆载、水流压力等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态屈曲的最小系数为模态1的的9.64，在钢护筒间的斜撑出现局部失稳，整体稳定性，在钢护筒间的斜撑出现局部失稳，整体稳定性满足要求满足要求(模态图如下模态图如下) 主墩钢吊箱支架系统均由2I25型钢立柱，2I45工字钢上承重梁，32精轧螺纹钢吊杆，2I25下承重梁组成。底模采用15cm厚C30钢筋砼预制板，侧模采用墩身大块钢模及220背枋，模板采用螺栓连接，中间夹胶皮防水

27、处理。侧模安装好后，浇筑100cm厚的C25封底砼。（十）承台施工承台第二层混凝土承台第一层混凝土封底混凝土左幅墩身承台第二层混凝土承台第一层混凝土封底混凝土左幅墩身说明： 1、图中尺寸除注明外，其余均以厘米计； 2、塔吊基角安装在承台第一层砼顶面双支45工字钢25工字钢32精轧螺纹钢双支45工字钢施工水位:214.5横桥向承 台 第 二 层 混 凝 土承 台 第 一 层 混 凝 土封 底 混 凝 土墩 身双 支 4 5 工 字 钢25 工 字 钢墩 身32 精 轧 螺 纹 钢双 支 4 5 工 字 钢说 明 ： 1 、 图 中 尺 寸 除 注 明 外 ， 其 余 均 以 厘 米 计 ； 2 、 塔 吊 基 角 安 装 在 承 台 第 一 层 砼 顶 面 .施 工 水 位 : 2 14 . 5顺桥向钢吊箱构架空间模型各部位应力结果统计表各部位应力结果统计表 序号部 位最大应力绝对值（Mpa）允许应力(Mpa）状态1分配梁74.00145安全2横梁497.60770安全3纵梁137.01145安全4钢护筒142.02145安全由以上计算结果可知，整个平台在该工况下各构件应力状态安全。从图中看出，结构横桥向（X方向）最大位移0.38mm，顺桥向（Y方向）最大位移11.8mm，竖直方向最大位移22mm。结构位移内置钢套箱承重架整体稳定