高速公路特大桥深水基础专家评审方案

1、渠江特大桥水中基础方案汇报人：黄琼安四川路桥巴南广高速TJ-7项目经理部2012年10月第一页，共69页。汇报目录第一部分 工程概况1第二部分 4#、5#主墩水中基础施工方案2第三部分 6#交界墩水中基础施工方案3第四部分 提请专家组评审的问题4四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第二页，共69页。第一部分工 程 概 况第三页，共69页。一 施工现场情况渠江特大桥桥位实景四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第四页，共69页。二、工程概况 渠江大

2、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 桥 桥 跨 布 置 图四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第五页，共69页。桥位水位资料图四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第六页，共69页。三、水中基础施工总体平面布置四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Gr

3、oup).Co ., Ltd.第七页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.四、水中基础栈桥总体布置图第八页，共69页。第二部分4#、5#主墩水中基础施工方案第九页，共69页。 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，

4、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、方案概述四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第十页，共69页。二 施工工艺流程图四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第十一页，共69页。三、具体施工要点四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road a

5、nd Bridge (Group).Co ., Ltd.第十二页，共69页。一、现场使用导向船导向船船体加固（1)门式钢架布置图（顺桥向）*工况一导向船船体加固（2)门式钢架布置图（横桥向）*工况六导向船船体加固（3)*结构位移*稳定性分析二、门式钢架的拼装三、导向平台平面布置四、导向平台锚锭布置五、导向平台受力计算四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.项目项目项目项目第十三页，共69页。六、浮箱平台受力计算浮箱整体模型安装钢护筒的浮箱平台布置图（横桥向）第一批钻孔整体计算模型横、顺桥向安装钢护筒荷戴分布图钻孔平台整体布

6、置图第二批钻孔结构位移钢吊箱构架空间模型结构位移钻孔平台布置图（横桥向、顺桥向）*稳定性分析结构位移*钻孔平台锚锭布置图*稳定性分析七、钢护筒加工与钻孔平台的形成八、钻孔施工九、钻孔平台受力计算十、承台施工四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.项目项目项目项目第十四页，共69页。（一） 现场使用导向船四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第十五页，共69页。导向船船体加固（1）四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridg

7、e (Group).Co ., Ltd.第十六页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.导向船船体加固（2）第十七页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.导向船船体加固（3）第十八页，共69页。20对船底龙骨加密门吊基座成型I25作船底顺船纵梁220桁架立柱四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第十九页，共69页。（二） 门式刚架的拼装 门式刚架是水上门

8、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 。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第二十页，共69页。门式刚架布置图（顺桥向）四川公路桥

9、梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第二十一页，共69页。门式刚架布置图（横桥向）四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第二十二页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.（三） 导向平台平面布置第二十三页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.（四） 导向平台锚碇布置第二十四页，共69页。（

10、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：四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第二十五页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.整体计算模型第二十六页，共69

11、页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd. 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）。第二十七页，共69页。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 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

12、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。 四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第二十八页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限

13、公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd. 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）。第二十九页，共69页。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

14、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。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第三十页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司

15、Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd. 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车起吊30T（天车在跨中）。第三十一页，共69页。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170

16、MPa。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，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。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第三十二页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bri

17、dge (Group).Co ., Ltd. 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）。第三十三页，共69页。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，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129MP

18、a，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。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第三十四页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd. 工况五

19、：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（天车在跨中）。第三十五页，共69页。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

20、力绝对值为109.9 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，整个平台在工况五下各构件应力状态安全。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第三十六页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd. 工况六：自重天车轨道等外荷载天车系统行走到弱立

21、柱侧位置时天车起吊30T（天车靠近门架一侧）。第三十七页，共69页。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145Mp

22、a，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。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第三十八页，共69页。工况六外荷载下横桥向（X向）最大位移为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结构位移第三十九页，共69页。 由计算结果可以看

23、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。第四十页，共69页。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

24、车等共同作用下求得线性屈曲的最小系数为模态1的5.14，在天车三角架局部出现侧向失稳，整体稳定性满足要求(模态图如下) 第四十一页，共69页。 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整体模型第四十二页，共69页。安装钢护筒荷载分布图第四十三页，共69页。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43.3014

25、5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。第四十四页，共69页。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，竖直方向最大位移1.19m。第四十五页，共69页。 （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

26、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。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第四十六页，共69页。安装钢护筒的浮箱平台布置图（横桥向）四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第四十七页，共69页。钻孔平台整体布置图四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Br

27、idge (Group).Co ., Ltd.第四十八页，共69页。 钻孔平台布置图（横桥向）四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第四十九页，共69页。钻孔平台布置图（顺桥向）四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第五十页，共69页。钻孔平台锚碇布置图四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.第五十一页，共69页。（八）钻孔施工四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Roa

28、d and Bridge (Group).Co ., Ltd.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第五十二页，共69页。（九） 钻孔平台受力计算四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.计算采用Mdias/Civil2006进行整体建模计算分析。整体计算模型如下：第五十三页，共69页。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27.6

29、5145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 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。第五十四页，共69页。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方向的位移主要是流水作用产生。第五十五页，共69页。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屈曲的最小系数为模态1的9.64，在钢护筒间的斜撑出现局部失稳，整体稳定性满足要求(模态图如下) 第五十六页，共

30、69页。 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，中间夹胶皮防水处理。侧模安装好后，浇筑100cm厚的C25封底砼。（十）承台施工横桥向第五十七页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.顺桥向第五十八页，共69页。四川公路桥梁建设集团有限公司Sichuan Road and Bridge (Group).Co ., Ltd.钢吊箱构架空间模型第五十九页，共69页。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。第六十页，共69页。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