某桥深水基础施工技术_ppt

1、摘 要： 某桥水中墩基础承台为深水大体积混凝土承台，本文介绍了某桥水中墩钢吊（套）箱围堰的设计、沉箱就位，封底混凝土及承台混凝土浇筑等施工全过程，对今后类似深水基础施工具有一定指导意义。关键词：深水基础 施工技术1、工程概况京九复线某桥特大桥位于广东惠州西北部，桥址处江面宽600m，河床高程08m，桥4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#墩均位于水中，全长641m，主桥一联（40+464+40）m为部分预应力砼变截面箱形连续梁，其余均采用预应力砼简支梁，共设二个台、十五个墩。桥台采用明挖基础，耳墙式结构；其余桥墩均采用钻孔灌注桩基础，圆墩型结构。其中主桥桥墩为特殊设计，其余桥墩采用标准图设

2、计。全桥采用24根桩径1.25m的钻孔桩，42根桩径1.5m的钻孔桩。其中深水基础封底C20砼为331m3，承台C20砼358m3，C25砼 256m3。2、地质情况 河床为冲积的砂粘土厚210m，软塑硬塑。个别河床中分布细砂厚35m，中密饱和。中砂厚34m，中密，淤泥质砂粘土，厚13m，侏罗系下统砂岩，泥钙质胶结，风化层厚38m。钢吊（套）箱围堰通过侧板和封底混凝土围水，为承台施工提供无水的施工环境，同时侧板又作为浇筑封底砼和承台砼的侧模。 3.1钢吊箱设计条件： 3.1.1施工工况条件根据钢吊箱围堰施工作业可分为悬浮下沉阶段，封底砼阶段、抽水施工承台阶段，其中在抽水后施工阶段为吊箱侧压力最

3、大阶段，故作为吊箱壁厚设计依据。 3、钢吊（套）箱设计3.1.2水文条件由于5#、10#墩承台计划8月份施工，6#、9#墩承台计划9月份施工，4#、7#、8#墩承台计划10月份施工。根据历年水位情况，我们确定吊箱轴水位8.4米，历年水位详见表一。 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施工要求从钢吊箱的运输方式、缆索吊起吊能力，下沉工艺及河床高程等因素综合考虑此钢吊箱均分二节设计，底板与侧板进行刚性连接，同时确定4#、5#、6#、9#、10#墩为有底钢吊箱。7#、8#墩为无底钢套箱，内设三道支撑梁。3.1.4结构设计条件

4、综合各工况条件、水文条件及施工要求确定钢吊箱结构设计条件，详见表二。 钢套（箱）设计标高参数表 表二 设计标高墩号侧板顶面（米）侧板底面（米）底层内支撑（米）钢吊箱平面内净尺寸（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钢吊箱的设计计算：3.3.1钢吊（套）箱围堰设计荷载组合：水平荷

5、载：Hj=静水压力+流水压力+风力+其它竖直荷载：Gj=吊箱静载+封底砼+互载+浮力+其它3.3.2计算内容： 钢吊（套）箱结构设计计算包括侧板、底板、内支撑系统。钢吊箱吊装悬浮下沉阶段计算，浇注封底砼阶段计算，钢吊箱抽水后施工阶段的计算。考虑某桥八、九月份吊箱抽水位为8.4米,水流速度为V=3.1m/s,则在抽水8.4米后的吊箱侧面压强为: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水的侧压力在钢吊箱钢板上按均布荷载考虑，每两根I16b间距为1.0米

6、，第三层与封底砼间的长度为2.0米，则：q= Pab=692.232=1384.46 KN/m钢套箱每节之间最大弯矩为：Mmax=1/8(ql2)=1/81384.462.02=692.23 KN/m而钢板的抗弯强度为fm =235 N/mm2=235103 KN/m2W= Mmax/fm=692.23/235000=2.9510-3 m3W=1/6bh2 则b=6w/h2=62.9510-3/4=4.4310-3 m=4.43mm6mm故选=6mm的钢板即可满足要求。 3.4验算： 综合工况条件分析和计算内容，对钢吊箱各部分，取最不利受力工况进行验算3.3.1底板主要承受封底砼恒载和吊箱静载

7、，其受力以竖向荷载为主，其最不利受力工况为封底砼浇注阶段。3.3.2侧板以承受水平荷载为主，其最不利受力工况为抽水阶段，在侧板计算同时完成支撑计算。3.3.3吊箱吊装下沉阶段主要与吊箱静荷载有关，以竖向荷载为主，以第二节吊箱接与下沉为最不利进行计算控制。 3.3.4抗浮计算分两个阶段：一阶段是吊箱内抽完水后，浇注承台砼前，另一阶段是浇注完承台砼后初凝前；分别计算封底砼与钢护筒间粘结力及吊箱围堰的上浮力，使其满足下式要求。 K=P/F1-（F3+F4） （a） K=P/（F3+F4+F5）-F2 （b） K=1.3式中：K抗浮安全系数P封底砼与钢护筒间粘结力取p=50t/m2F1吊箱抽水后，浇注

8、承台砼前高水位时的浮力。F2吊箱围堰浇注承台砼后初凝前低水位时的浮力。F3封底砼静载F4钢吊箱静载F5承台砼静载 钢吊箱施工时段内抽水最高水位为+8.0m，最低水位+7.2m，有上浮力：F1=gv排=383TF2=gv排=336T钢吊箱自重：F4=60T钢护筒与封底砼外粘结力，取经验值50T/P=1555T封底砼重： F3=198T 承台砼重： F5=430T钢吊箱抗浮稳定验算：K=P/F1-（F3+F4）=12.4 k=1.3K=P/(F3+F4+F5)-F2=4.42k=1.3由此可见：钢吊箱整体抗浮稳定满足要求，40根22止浮和抗沉钢筋将根据向上的浮力和向下的静载的大小作适当的自动调整，

9、同时作用，达到吊箱自身的抗浮和抗沉稳定，且具有一定的安全储备。4.1钢吊（套）箱施工前准备工作： 4.1.1钢护筒外围情况探测：（1）有底钢吊箱：可采用=6mm钢板制成171cm的钢圈，水平套入钢护筒徐徐下放，对不能到位者，潜水员水下探明情况并进行处理。（2）无底钢吊箱：探明情况河床较高者，在钢吊（套）箱范围外5m采用挖砂船清淤，直至钻孔灌注桩完成并检测合格后，须将钻孔平台拆除和高于+10.4m的钢护筒割除，以进行钢吊箱施工。4、吊箱施工 4.2钢吊（套）箱运输和拼装： 钢吊（套）箱加工完并检验合格后，分批分块用车运到缆索吊吊钓位置正下方，进行第一节、第二节拼装，依次进行底板开孔，安装10cm

10、宽橡胶垫和圆形钢板，焊接8根22钢筋和分舱隔板，焊接第三、第二层内支撑系统和吊环，拆卸第二节钢吊（套）箱，最后由缆索吊吊至各墩位正上方，准备到位下水和水上拼接。4.3钢吊箱接高下沉： 4.3.1施工水域布置： 钢吊（套）箱分节运输到现场上空后，利用缆索吊下放入水，其水域布置如图所示：4.3.2索具选用： 第一节钢吊（套）箱重量为24T左右，包括第三层内支撑和分舱隔板，第二节重量为35T左右，包括第一、二层内支撑，采用4个吊点，从拼装现场到墩位正上方，每节采用缆索吊，待第一节下水后，采用20T导链4个分别吊于四个（上游2个、下游2个）钢护筒相应位置，导链与钢吊箱底板和侧板之间采用4根20m21.

11、5钢丝绳，上游备用1根20m21.5钢丝绳作下拉缆。4.3.3位装置设置和下拉缆设置： 第一节有底钢吊箱起吊后下水前，为了便于底板预留孔与钢护筒的对位，施工中我们在四个角上的护筒顶设置4个圆锥体导向装置限位底板预留孔，在第一节钢吊（套）箱入水后，因受上游水流的影响，使钢吊（套）箱底板和滑道与护筒和滑轨紧密迭合，影响钢吊（套）箱下沉，因此在钢吊（套）箱迎水面和既有线墩身之间，预设1根21.5的下拉缆，利用2个10T导链调整下拉缆。同时在钢吊（套）箱迎水面适当位置采用=20mm钢板焊接6个挂耳。4.3.4吊筋设置： 在底部适当位置设置6根25长12mU形钢筋作吊筋，与底板I16b钢连接，顶端与内支

12、撑焊接。 4.3.5第一节钢吊（套）箱吊装就位： 四人牵引已设置于钢吊（套）箱四角的4条25的棕绳实现和控制钢吊箱四角平面扭转，使其长轴与墩横轴线平行，通过锥形导向装置使其底板预留孔或滑道与护筒或滑轨相对应，之后落钩。此时安装4个下沉吊点系统各部件（包括焊接牛腿、挂导链、钢丝绳卡上紧等）并同步使四个20T导链带紧受力，拆掉缆索吊钩移走，视水流情况，设置下拉缆。在第二节钢吊箱运到之前，安装好10mm橡胶垫并在第一节钢吊（套）箱顶端工字钢侧和面板侧焊接2个采用L7575角钢或=10mm钢板制成的导向装置，以便于第一节钢吊（套）箱与第二节对位。4.3.6第二节钢吊（套）箱吊运和接高下沉： 第二节钢吊

13、（套）箱吊运到位后，缓慢落钩就位于第一节顶端精确调整对位螺栓孔，并及时修整，最后上紧螺栓。待第一节、第二节钢吊（套）箱水上对接完后，拆除缆索吊吊钩，缓慢同时同步松四个20T导链，直至吊箱均匀下沉到设计标高（此20T导链行程6m）。 4.3.7钢吊（套）箱定位和稳定： 钢吊（套）箱沉至设计高程后，复核其平面位置，如不满足要求，可将千斤顶安放于4个角的4个护筒外壁与吊（套）箱侧板之间调整吊（套）箱位置，待其满足要求后，先将吊（套）箱焊接定位同时立即施焊钢吊（套）箱第一层内支撑与钢护筒固结，稳定钢吊箱，确保不因封底砼施工时吊（套）箱下沉和抽水时吊（套）箱上浮。 钢吊（套）箱下沉到位后，需进行水下封底

14、砼施工，本桥中封底砼方量最大为160m3，为了保质按期完成封底砼施工，确定了“泵送砼、分舱开灌，一次到位”的施工工艺，为实现此工艺，准备工作如下： 5.1水下封底砼施工工艺确定： 5.1.1封底砼配合比选择： 封底砼均设计为C20级，与钻孔桩水下砼同标号，因此直接可选用钻孔桩水下砼配合比，坍落度为18-22cm，4天强度达到15Mpa，实际封底砼施工时，混凝土各项性能均满足要求，封底后4天抽水。5、封底混凝土施工5.1.2分舱方式施工平台、导管和料斗砼输送方式选择： 1）封底砼施工分舱：根据7个钢吊箱不同而选了2个分舱办法，第一4#、5#墩钢吊箱按十字分共4个舱，6#、7#、8#、9#、10#

15、墩钢吊箱按#字形分共9个舱。 2） 施工平台：均选用第一层内支撑作封底砼施工平台。 3） 导管：选用=6mm的钢板卷制而成外径325mm的导管,法兰盘连接，每根导管组成：0.5+1+2+2+2+2m共采用2套总长19米。 4） 料斗：采用1m3左右料斗。 5） 砼输送方式：采用2台砼输送车水平输送，由三一泵（60m3/小时）直接输送到封底现场。5.2封底砼浇注顺序与工艺： 封底砼浇注顺序为先护筒舱，对称浇注，一次一舱及时补料原则，一般浇注分封底（首灌）阶段，正常浇注阶段，结束阶段。6、承台施工 封底砼浇注完成后4天开始抽水，用两台清水泵（扬程20m，流量100m3/h）同时抽水，水位每下降1m，停抽30分钟，检查套箱有无异常情况，然后凿桩头、绑钢筋、安装预埋件。考虑受力问题浇注从中心向四周扩散，为减少水化热可采用矿碴水泥。7.1水中墩钢吊（套）箱在岸上拼装，分节利用缆索吊吊装，水上拼装即加快了工期又减少了劳力、资源。 7.2钢吊（套）箱结构设计合理，上、中、下三层支撑沿深度方向由下向上均不完全一致，既节约资金，又保证了安全。 7.3在对大水流施工中，采用下拉缆绳对钢吊箱（5#钢吊箱下沉恰逢水位最高时）克服水流力，便于钢吊箱精确就位。 7.4封底施工中，分舱布局封底，保证了封底质