【中交】跨海大桥大型深水基础施工技术（共126）

跨海大大桥大大型深深水基基础施工技技术介绍中交二二航局局李维维洲洲2009年10月14日内容容简简介介2.大型深深基础础施工工技术术信息息1.绪论5.大体积承承台基基础施施工3.大型深水基础础施工工平台台设计计4.钻孔桩基础础施工工技术术6.结论与与建议议一、绪绪论论1.前言2.国外桥桥梁大大型深深基础础的发发展3.国内桥桥梁大大型深深基础础的发发展4.跨海大大桥大大型深深基础础结构构的发发展趋趋势5.主要研研究内内容及及意义义1.前言随着国国家经经济发发展和和桥梁梁设计计和施施工方方法的的日趋趋成熟熟,本世纪纪初期期开始始修建建的东东海大大桥和和杭州州湾跨跨海大大桥正正式拉拉开了了我国国跨海海长桥桥建设设的序序幕，，目前前中国国已建建或在在建的的跨海海大桥桥共有有15座。正正在建建设的的有上上海崇崇明通通道工工程、、山东东青岛岛湾跨跨海大大桥、、广东东南澳澳跨海海大桥桥、浙浙江象象山港港跨海海大桥桥、以以及福福建厦厦漳跨跨海大大桥和和平潭潭海峡峡大桥桥等。。中国国跨海海长桥桥正处处于蓬蓬勃发发展的的阶段段，大大量的的海湾湾、江江河入入海口口、岛岛屿、、海峡峡将需需要架架设““人间间彩虹虹”，，即将将建设设的特特大型型跨海海通道道如：：渤海海湾大大桥、、港珠珠澳大大桥、、琼州州海峡峡大桥桥、跨跨台湾湾海峡峡大桥桥等。。渤海湾湾大桥桥厦彰大大桥珠港澳澳大桥桥杭州湾湾大桥桥台湾海海峡大大桥琼州海海峡大大桥东海大大桥金塘大大桥上海长长江大大桥1.前言跨海大大桥的建设设面临临多变变的气气象环环境、、复杂的的海底底地质质与水水文条条件的的影响响和混混凝土土设计计基准准期年年限长长等众众多不不利因因素。。跨海海大桥桥的共共同特特点都都要面面临大大型深深水基基础施施工的的难题题，本本人先先后参参与了了荆州州、安安庆、、润扬扬长江江大桥桥和杭杭州湾湾、舟舟山金金塘、、平潭潭3座跨海海大桥桥项目目施工工。下下面重重点结结合在在建的的平潭潭海峡峡大桥桥对深深水基基础施施工做做简要要介绍绍。从所处处的自自然环环境以以及基基础施施工的的技术术难度度来讲讲，跨跨海大大桥基基础施施工主要从从以下下几方方面采采取措措施：：1．最大大程度度的掌掌握大桥所所处海域的的气象象、水水文资资料，，详查查工程程地质质情况。2．选择择最恰恰当的的技术术方案案，对对施工工方案案要反反复比比对，，不仅仅要考考虑材材料的的造价价，还还要求求综合合考虑虑施工工与将将来运运营的的成本本。3．选用用合理理施工工工艺艺，要要求其其工艺艺尽量量简单单，选选用先先进的的大型型专业业的施施工设设备。。4．做好好特殊殊的海海工混混凝土土的研研制和和现场场配比比工作作；对对钢结结构构构件采采取有有效的的防腐腐蚀措措施，，以达达到年年设计计基准准期的的要求求。5．做好好施工工组织织设计计，对对施工工材料料和设设备的的协作作和调调配进进行优优化。。2.国外桥梁大大型深深基础础的发发展早期国外跨跨海大桥的的基础主要要都是采用用气压沉箱箱基础，到到了二十世世纪三十年年代，沉井井基础的应应用，成为为优先考虑虑的基础类类型。二十十世纪七十十年代后，，随着科学学技术的发发展，各国国在修建跨跨海大桥时时都有各自自偏爱的基基础类型，，形成了独独特的技术术风格。美国纽约布鲁克林大大桥国外桥梁大型深深基础的发发展基于沉箱基基础固有的的缺点，工工程人员在在其基础上上加以改进进，发明了了沉井基础础。1936年建成的著著名的美国国旧金山--奥克兰大桥桥在水深32m、覆盖层厚厚54.7的条件下，，采用60m×28m浮运沉井，，射水、吸吸泥下沉，，入土深度度达73.28m。国外桥梁大型深深基础的发发展二战之后，，美国所建建桥梁的基基础形式日日益多样：：1955年，查蒙德德•圣•莱弗尔在18m水深条件下下先打H型钢桩，然然后整体安安装钟形套套箱，最后后灌注水下下混凝上，，首创钟形基础。1957年，美国新新奥尔良的的庞加川湖湖桥水中基基础采用了了φ1.37m的预应力管柱柱。1966年的美国班班尼西亚马马丁尼兹桥桥采用了钢钢筋混凝土土沉井内继继续施打钢钢管桩的组合基础。1994年切萨比克克--特拉华运河河大桥和休休斯顿航道道桥分别采采用预制的的预应力混凝凝土方桩和混凝土方方桩做为桥桥梁基础。。国外桥梁大大型深基础础的发展欧洲的桥梁梁大国丹麦，建桥历史史悠久，很很有代表性性：1935年小海带桥桥在水深达达30m的条件下采采用43.5m×22m的钢筋混凝土土沉箱，1998年建成的大大海带桥主主桥主塔基基础采用了了重32000t的设置基础。2000年建成的厄厄勒海峡大大桥，全长长16km，其51个引桥全部部采用设置基础，其主塔墩墩设置基础础长37m、宽35m、高22.5m，自重20000t。国外桥梁大大型深基础础的发展在1970年至2000年间，日本本所建的众众多桥梁中中很大比例例采用了沉箱基础，如浦户大大桥、日本本港大桥、、神户的波波特彼河大大桥等。还还有一部分分采用了沉井基础，如广岛大大桥、早漱漱大桥等。。日本所建的的世界第一一大跨度的的明石海峡峡大桥采用用了圆形的的设置沉井基基础，其尺寸直直径达φ80m，高79m，是前所未未有的庞然然大物。国外桥梁大大型深基础础的发展日本明石海海峡大桥3.国内桥梁大型深深基础的发发展我国真正开开展桥梁建建设直到解解放后才开开始，其整整个桥梁基基础形式大大致经历了了从管柱基础、沉井基础到大力发展展钻孔灌注桩桩基础的过程。我国发展跨跨海大桥是是从上世纪纪80年代开始的的，1987年动工并于于1991年5月建成通车车的厦门大大桥，它也也是我国首次采用海海上大直径径嵌岩钻孔孔灌注桩。1997年的广东虎虎门大桥，，其主通航航跨的跨度度达到了当当时我国桥桥梁跨度最最大的888m，所用的基基础形式也也是钻孔灌灌注桩基础础。国内桥梁大型深深基础的发发展下面列举几几个国内近近几年施工工的代表性性桥梁工程程大型深水水基础运用用情况：1)．浙江杭州湾湾跨海大桥桥通航孔南航航道桥主塔塔基础采用用38根直径2.8m钻孔灌注桩桩，桩长125m，创国内跨跨海大桥超超长钻孔灌灌注桩桩基基础施工新新纪录（2005年中国企业业新纪录））；基础承承台为哑铃铃型结构，，长81.4m，宽23.7m，厚6.0m，采用海工工高性能混混凝土，单单个承台方方量11000m3。引桥主要采采用打入钢管桩桩基础。国内桥梁大大型深基础础的发展2)．浙江舟山金金塘跨海大大桥主塔基础采采用42根Φ2.85m变径至Φ2.5m的变径钻孔孔灌注桩，，桩长为115m，基础承台台结构尺寸寸为56.78×34.02×6.5m，单个承台台方量10960m3。国内桥梁大大型深基础础的发展3)．江苏泰州长长江大桥(世界上最大大的三塔两两跨2X1080m悬索桥)中塔采用沉沉井基础，，沉井长58m，宽44m，总高度为为76m，相当于半半个足球场场大、25层楼高，其其下部38m为双壁钢壳壳混凝土沉沉井，上部部38m为钢筋混混凝土沉沉井。沉沉井沉入入19m深水和55m河床覆盖盖层，为为世界上入入土最深深的水中中沉井基基础。国内桥梁梁大型深深基础的的发展4)．江苏苏通通长江大大桥：苏通大桥桥是世界界最大跨跨径斜拉拉桥，主主墩基础础为世界界最大规规模桥梁梁超大型型群桩基基础，由由131根长120m、直径2．8m变至2．5m的变径钻钻孔灌注注桩组成成，承台台平面为为哑铃形形，长113.75m、宽48.10m厚6.0m，混凝土土为C35，方量42271m3，钢筋总总重达7020t。国内桥梁梁大型深深基础的的发展5)．江苏润扬扬长江大大桥：悬索桥北北锚碇基基础为矩形箱式式结构，长69m，宽50m，深50m，三纵四四横隔墙墙将箱体体结构分分为20个隔舱，，仓内充充填砂和和砼。穿穿过35m厚粉细砂砂，地连连墙计42个槽段平平均深度度54m，最大深深度57m，单幅6.0m宽槽段钢钢筋笼重重量102t，创国内内施工行行业穿过过粉细砂砂最厚、、支护结结构嵌岩岩地连墙墙最深、、单榀钢钢筋笼重重量最大大新纪录录。国内桥梁梁大型深深基础的的发展润扬长江江大桥国内桥梁梁大型深深基础的的发展6)．江苏南京京长江四桥：南京长江江四桥为为双塔三三跨悬索索桥，主跨1418米，世界界排名第第四，其其中主塔塔基础采采用48根D3.2m～D2.8m变直直径钻孔灌注注桩基础础。主塔承台基础础为哑铃铃形结构构，平面面尺寸80.5×35m，厚度9.0m，混凝土土方量达达17500m3。南京长江四桥钻孔灌注注桩基础础悬索桥南南锚碇基基础采用用井筒式式地连墙墙结构形形式，平平面形状状为“∞∞”形，，长82.00m，宽59.00m，由两个个外径59m的圆和一一道隔墙墙组成，，壁厚为为1.50m。地连墙墙嵌入中中风化砂砂岩3.00m，总深度度达50.0m。国内桥梁梁大型深深基础的的发展7)．平潭海峡峡大桥平潭海峡峡大桥引引桥为50m跨等截面面连续梁梁桥，主主桥为100m+2××180m+100m的变截面预预应力混混凝土T型刚构桥桥。下部结构构为带圆圆端的矩矩形承台台，钻孔灌注注桩基础础，采用φ2.8m－2.5m变截面面钻孔灌灌注桩。。3个主墩各有钻钻孔桩22根，，最长桩长长约90m；承台尺尺寸为34.7×21.5m，为海工工高性能能混凝土土。平潭海峡峡大桥因因特殊地地质条件件和恶劣劣施工环环境，主主桥钻孔孔桩施工工遇到了了各种困困难和前前所未有有的技术术难题，，例如：：钢护筒筒变形、、孤石、、串孔、、塌孔、、深水无无覆盖层层的海槽槽区域钻钻孔桩施施工。时时间跨度度达1年，目前前已全部部施工完完成。平潭海峡峡大桥钻钻孔桩布布置及承承台图4.跨海大桥大大型深基础发展展趋势跨海大桥桥大型深深基础发发展趋势势有：1．新的结结构形式式2．创新的的施工技技术3．不断加加大的基基础结构构尺寸4．大型化化、专业业化的施施工机械械5.采用信息息化施工工技术本文论述述的主要要重点在对国内内外桥梁梁大型基基础施工工技术调调研与分分析的基基础上，，结合平潭海峡峡大桥以以及国内内的其他他大型海海上桥梁梁的建设工程程特点，，对其大型型深水基基础施工工进行以以下几个个部分的的总结归归纳：1．跨海大桥大型型深水基基础施工工平台的的设计与与施工；；2．海上大大直径超超长钻孔孔桩基础础施工；；3．海上大大型深水水基础结结构的防防腐技术；4．跨海大桥桥大型套套箱制作作、安装装和大体体积承台台基础的的施工技术术。一、平潭潭大桥基基础施工工技术信信息福州平潭潭岛为全全国第五五大岛，，岛上常常住人口口40万，平潭潭是距台台湾最近近的县，，平潭岛岛在规划划中的京京台线对对台通道道中占据据桥头堡堡的关键键角色。。平潭海海峡大桥桥全长3510m，是进入平平潭岛唯唯一的直直接通道道，该桥桥对于地地方经济济乃至海海西经济济发展有有着至关关重要的的作用。。1、气象信息平潭海峡峡大桥地处我国国东南部沿海地地区的海坛海海峡，属典型型的亚热热带季风风湿润气气候区，，桥区季风风显著，，多台风风，气候特征征温和、、湿润、、多雨。。冬季的10月至次年年的2月为季风风的多发发期，风风速大，，时间长长，海浪浪高，多多年平均均风速为为9.0米/秒。08年经历影影响施工工的台风风7次，09年已经历历8次。08年统计全全年7级以上大大风天数数占75%，实际年年有效作作业时间间不到200天。2.水文条件1）．潮汐汐特征平潭大桥桥海湾潮潮汐类型型为正规规半日潮潮，据附附近平潭潭海洋站站统计近近期实测测资料潮潮汐特征征值如下下(潮位位基准面面采用1956黄海海平均海海平面)：实测最高高潮位+4.23m实测最低低潮位-3.67m平均高潮潮位+2.27m平均低潮潮位-1.97m最大潮差差+6.69m平均潮差差+4.24m设计高潮潮位+5.18m设计低潮潮位-4.16m水文条件件2）．波浪浪平潭大桥桥施工设设计波浪浪取值参参照如下下表：主主桥采用用D点点设计波波要素，，西浅水水区引桥桥采用A点设设计波要要素，西西深水区区引桥采采用B点点设计计波要素素，西平平台区引引桥采用用C点点设计波波要素。。20年年重现现期波要要素如下表位置方向H1%（m）T（s）AN3.535.5BSE4.245.5CN3.855.7DN3.995.8EN3.685.63.地质条件东、西两两侧桥台台处的基基岩强风风化层直直接裸露露，岩性性为凝灰灰熔岩。。多数桥墩墩覆盖层层较薄（（或没有有覆盖层层），基基岩岩性性为凝灰灰熔岩；；其余各墩墩的覆盖盖层为粉粉砂、含含砂淤泥泥、含淤淤泥砂、、粉砂、、中粗砂砂、亚粘粘土和粘粘土等，，但中间夹夹杂较多多孤石，，给护筒筒沉放、、钻进成成孔造成成较大的的困难，，基岩岩岩性为凝凝灰熔岩岩，岩石石强度极极高（达达200MPa)，桩基设设计嵌岩岩深度深深，对钻钻机性能能要求高高。不良地质质及其对对钻孔桩桩施工的的影响工程不良良地质主主要表现现为：覆盖层不不稳定不不利于钻钻孔，易易出现塌孔、串孔等问题。孤石存在在易出现现钢护筒不不能沉放放到位以及钢护筒底口口变形的问题。基岩强度度高达200MPa，钻进速速度缓慢慢成孔周期期长，而覆盖盖层又不不稳定，，更加容容易出现现塌孔事事故。无覆盖层层的深槽槽区对钻钻孔平台台以及钢护筒沉沉放带来了极极大困难难。施工测量量1.施工测量量坐标系系统根据工程程的特点点，施工工测量运运用的坐坐标系统统如下：：1）WGS-84坐标系统统：主要要应用于于GPS测量。2）平面坐坐标系统统：建立立了大桥桥独立坐坐标系，，独立坐坐标系的的椭球定定位、定定向。3）高程系统：：1985年国家高程系系统。施工测量2.施工测量控制制网1）施工测量平平面控制网根据大桥工程程的特点、特特殊要求及施施工方法，控控制网分为首首级网、首级级加密网、一一级加密网和和二级加密网网四个等级。。次一级网由由高一级网点点作起算数据据。2）高程程施工工控制制网与平面面控制制网类类似，，高程程控制制网分分为首首级网网、海海中首首级加加密网网、一一级加加密网网三个个等级级。次次一级级网由由高一一级网网点作作起算算数据据。施工测测量3.桥墩基基础施施工测测量1）基础础施工工测量量控制制技术术、控控制方方法2）GPS全球卫卫星定定位3）施工工平台台施工工测量量技术术4）钻孔孔桩施施工测测量5）承台台施工工测量量6）基础础沉降降观测测小结结1．详细细如实实的收收集大大量基基础信信息对对大型型基础础工程程结构构设计计、施施工具具有重重要的的指导导意义义。2．GPS测量技技术随随着海海上大大型工工程的的建设设，尤尤其是是桥梁梁工程程建设设，目目前运运用已已经成成熟，，精度度能达达到设设计的的要求求，具具有选选点灵灵活，，作业业方便便，工工作量量小等等传统统方法法无法法与之之比拟拟的优优点，，成果果可靠靠。GPS短基线线测量量能够够代替替传统统导线线测量量方法法进行行加密密点的的测设设工作作。三、跨海大桥深深水基基础施施工工平台台设计计1.概述2.施工平平台设设计思思路3.钢平台台的主主要设设计参参数4.钢平台台计算算工况况类型型及最最不利利工况况确定定5.钢平台台施工工6.钢平台台处的的冲刷刷与防防护7.小结1.概述钻孔桩桩在旱旱地进进行施施工非非常方方便易易行，，平整整场地地后，，钻机机即可可就位位并开开钻作作业，，但是由由于海海上桥桥梁基基础都都位于于水深深、流流急、、潮差差大、、强腐腐蚀的的环境境中，，因此此在进进行钻钻孔桩桩施工工前首首要为为钻机机、沉沉放钢钢筋笼笼及灌灌注设设备等提供供一个个作业业场地地，以以满足足钻孔孔、灌灌注水水下混混凝土土的需需要，，并保保证人人员及及机具具的安安全，，这就就产生生了大大型桥桥梁施施工所所用的的施工平平台。。概述述平潭大桥地地处海坛海海峡，水深深、浪高高、风风疾，施工水水文条件件恶劣，，地质条条件差，，台风活活动频繁繁，冬季季季风时间间长。钻孔施施工平台台的施工工、钢护护筒的准准确定位位和沉放放难度很很大，经经过多次次专题讨讨论，最最后确定定为以钢护筒筒为主要要支撑桩桩的平台结结构形式式，选用用起始平平台利用移动悬挑挑式导向向架和整体式式简支导导向架两两种工艺艺进行钢护护筒沉放放。这两工工工艺钢护护筒的沉沉放精度度非常高高。杭州湾大大桥海上上施工平台施工平台台设计思思路1）．平潭潭大桥海域施工工条件恶恶劣，需需要设计计抗风、浪浪、流、、潮以及及抗冲刷刷能力很强强的大型型钻孔施施工平台台。2）．要充充分利用用钢护筒入土深的的特点，，将钢管管桩和钢钢护筒共共同作为为钻孔平平台的支支撑桩。。3）．施工工平台不不但要为为钻孔桩桩施工提提供作业业区，配配置电力力系统和和起重设设备，还还要为施施工人员员提供生生活、办办公、构构件加工工区。施工平台台设计思思路4）．在平平台的北北侧以及及东西两两侧分别布置置起始平平台。利用起始始平台及及已经沉沉放的钢钢护筒作作为支撑撑，移动动悬挑式导导向架进行钢护护筒沉放放。5）．在东东西两侧侧平台上上架设整整体式导导向架进进行钢护护筒沉放放。钢平台的的主要设设计参数数施工用钢钢平台是是比较重重要的临临时结构构，对一一些设计计参数的的确定按按照20年一遇的的标准进进行取值值。对平平台标高高的确定定则选用用了两种种标准：：钻孔区区平台按按照5年一遇高高潮位，，并满足足钻孔桩桩施工中中水头高高度要求求，按照照20年一遇高高潮位确确定其顶顶标、同时还还要海浪浪的影响响、考虑虑平台的的下部焊焊接的可可行性，，标高确确定为为+6.5m。表3.1钻孔钢平平台主要要设计参参数表序号设计参数取值1设计高潮位＋3.29m(20年一遇)2设计低潮位－3.00m(50年一遇)3设计垂线平均流速涨潮：1.55m/s4允许冲刷深度5m(超过即进行防护)5设计风速台风期:30.9m/s6设计波高台风期:2.49m7平台标高钻孔平台为+7.0m；两端的辅助平台为+9.26m8钻机荷载考虑4台钻机同时作业、隔孔布置，单机重量1250kN，动力系数1.39平台均载按10KN/m2考虑10起重设备布置一台250t-m塔吊和一台80t龙门吊11船舶荷载平台两侧各考虑200kN系缆力钢平台计计算工况况类型及及最不不利工况况确定根据钢平平台的施施工工艺艺、海床床冲刷及及使用期期间可能能出现台台风侵袭袭，平台台设计考考虑以下工况：1．单桩稳定定验算；2．平潭大桥桥水流速速不算太太大，冲刷深度度5m考虑；3．成桩前抗台风；4．平台未全全部完成成时的抗台风情况；5．整个平平台在最大冲刷深度度时抵抗抗台风；6．整个平平台在最大冲刷深度度时正常常工作。第4种为最不不利工况况。钢平台施施工整个上下下游平台台及护筒筒区平联联、梁系系等施工工均是比比较常规规的施工工方法，，钢护筒筒沉放施施工才是是整个钢钢平台施施工的重重点，也也是难点点。1.起始平台台施工起始平台台位于钻钻孔平台台下游侧侧，其主主要作用用是为沉沉放钢护护筒，安安装移动动悬挑式式定位导导向架，，提供具具有足够够刚度的的工作平平台，施施工流程程见图3.3。搭设上游侧施工平台及两侧辅助桩安装下游侧桅杆吊钻孔桩施工平台上设施设备安装调试整体钢平台的形成重复以上步骤完成护筒区平台的搭设打桩船抛锚定位沉放起始平台钢管桩运桩船就位桩间连接形成起始平台悬臂式定位导向架安装、定位沉放第一排钢护筒起重船就位钢护筒制作、运输导向架前移及精确定位沉放第二排钢护筒导向架制作平联及支撑梁的安装平联及支撑梁的安装图3.3钻孔施工工平台搭搭设施工工工艺流流程图钢平台施施工2.护筒区平平台施工工护筒区平平台是钻钻孔桩施施工平台台最核心心的部分分，是主主要的受受力结构构，也是是施工难难度最大大的部分分。护筒筒区平台台施工中中最重要要的是钢钢护筒沉沉放施工工，沉放放质量不不但关系系到护筒筒区平台台的安全全，而且且还关系系到钻孔孔桩施工工能否顺顺利进行行，如何何保证钢钢护筒的的沉放精精度(包括平面面位置及及垂直度度)，又是钢钢护筒沉沉放施工工中的关关键。护护筒沉放放工艺流流程见图图3.6示。1、安装导导向梁2、安装定定位调整整装置3、插入钢钢护筒4、振沉钢钢护筒钢护筒沉沉放施工工整体式导导向架沉沉放工艺艺a、导向架架就位b、护筒起起吊c、护筒进进龙口d、测量定定位e、振动下下沉f、沉放设设计标高高移动式导导向架沉沉放工艺艺g、移导向向架，依依次沉放放杭州湾大大桥钢平台处处的海底底防护平潭大桥桥由于水水流速小小，冲刷刷不大，，故此没没有采取取海底防防护措施施。杭州州湾大桥桥、在建建的嘉绍绍大桥因因流速大、、冲刷快快，为了确保保钢平台台施工以以及钻孔孔桩施工工期间的的安全，，在钢平平台施工工期间同同时进行行平台处处海底防护护。具体的的防护方方法为如如下：由于钢平平台及钢钢护筒是是按照从从下游至至上游的的推进法法施工，，所以抛抛填维护护工作也也是按照照此方法法进行。。每沉放放完一根根护筒后后，在高高平潮或或低平潮潮时段流流速较小小时，利利用多功功能作业业驳上的的起重设设备将袋装砂用大型网网兜吊运运至该护护筒周围围进行抛填。待推钢平台处处的海底底防护进至两排排护筒后后，再对对已经形形成平台台的区域域进行补补抛找平平，保证证抛填厚厚度达到到1.5m以上。当当钢平台台施工全全部完成成后，再再将抛填填的范围围扩大，，对平台台边缘向向外侧15m的范围进进行抛填填，抛填厚厚度仍然然按照不不小于1.5m控制。在钻孔桩桩施工期期间，还还要求对对平台处处海底标标高进行行定期测量量，了解冲刷刷情况，使钢平平台始终终处于设设计的安安全受控控状态。。小结平潭海峡峡大桥三个主墩和两个交交界墩施工平台台，从2008年初开始始进行搭搭设，2009年3月份完成成桩基施施工，平平台开始始拆除。。在搭设设过程中中及后续续进行的的钻孔桩桩基础施施工过程程中经受受了多次次台风、、大潮汛汛、大波波浪的考考验，状状况良好好，对此此施工平平台下面面谈几点点体会：：小结1．采用入入土深度度达27m的钢护筒筒作为支支撑桩的的平台结结构形式式,能够满足足流急、、浪高、、台风等等条件下下平台整体稳定定性要求，同同时节约约施工成本本。2．采用移动悬挑挑式导向向架以及整体式导导向架进行海上钢护筒的的沉放，，能够满满足钢护护筒沉放放精度要求求，是一种种行之有有效的施施工方法法，导向向架刚度度设计时时尽量考考虑大刚刚度。小结3．钢护筒筒沉放完完成后，，要及时时与已行行成平台台进行连连接，保保证钢护护筒在水水流力、、波浪力力作用下下不发生生偏位。。4．在钢护护筒沉放放过程中中以及后后期平台台使用中中，定期期进行海海底泥面观测测，掌控海海底泥面面冲刷情情况和发发展动态态，制定定出海底底防护的的预案；；并定期期进行平平联焊缝缝检查，，保证平平台的使使用安全全。小结5．施工平平台在施施工过程程中证明明了平台台的一些些技术参参数如平平台顶标标高、平平台尺寸寸等，以以及设计计条件的的确定是是合适的的，为其其他海上上桥梁施施工平台台设计提提供了借借鉴。6．此施工工平台采采用的结结构形式式决定了了现场焊焊接工作作量很大大，由于于恶劣海况况气候影影响，有效工工作时间间比较少少，工效低，所以还还有可以以改进的的部分。。例如由由于焊接接工作量量大，应应该尽量量将一些些构件在在陆地上上加工成成品，运运到现场场安装，，减小现现场焊接接工作量量。四、跨海大桥深水基础础钻孔桩施施工技术术1.施工平平台及及孔位位布置置2.施工工工艺及及设备备的选选择3.桩底注注浆4.施工中中遇到到的主主要问问题及及处理理技术术5.小结施工平平台及及孔位位布置置平潭大大桥主墩桩桩基按梅花花型布布置、承台为为长方方形型，承台平面尺寸为为34.7×21.5m。钻孔孔施工工平台台是利利用钢护筒筒作为整整个平平台的的支承受受力桩桩，护筒筒区外外侧设设置靠靠船桩桩及龙门门吊轨轨道平平台，护筒筒之间间及护护筒与与桩之之间用用平联联联结结，护护筒上上设搁搁置牛牛腿，，牛腿腿上布布置分分配梁梁，并并铺设设面板板形成成钻孔孔桩施施工平平台。。钻孔孔桩钢护筒筒直径为为3.0m，壁厚厚25mm，长55m，入土土深度度27m。因外外海施施工的的需要要，在在护筒筒区上上下游游搭设设生活活区平平台和和生产产区平平台，，整个个施工工平台台尺寸寸为58.5m×39m，平台台布置置见图图4.1。图4.1施工平平台及及孔位位布置置图施工工工艺及及设备备的选选择1.施工工工艺流流程主墩桩桩基施施工机机械采采用大大功率率回转钻钻机钻进、、气举反反循环环的成孔孔工艺艺，交交界墩墩采用用冲击钻钻工艺。。混凝凝土采采用水上拌拌和船船搅拌、、泵送送水下下混凝凝土灌灌注的的方法法。施工工工艺及及设备备的选选择2.施工设设备钻机的的扭矩矩是影响响钻进进成孔孔进度度的关关键因因素，，根据据本工工程的的地层层情况况和距距施工工平台台面钻钻孔深深度达达90m的特点点，施施工中中还要要穿过过含砂淤泥质质土层层、砂土层层、粘粘土层层、强风化化、弱弱风化化、微微风化化等地层层，对对钻机机的钻钻杆质质量、、扭矩矩要求求较高高，选选用了了技术术先进进、扭扭矩较较大、、提升升能力力较大大的全液压压钻机机，选用用的钻钻机性性能参参数见见表4.1。对于交交界墩墩桩基基较短短（钻钻孔深深度近近80m），采用了了冲击钻钻孔工艺，，也非常成成功。名称最大钻孔口径(m)最大钻孔深度(m)扭矩(t.m)最大钻速(转/min)芯管直径(mm)最大提升力(t)排渣方式中昇30003.01402416321150气举反循环上探GD-353.51502820351160气举反循环表4.1钻机性能参参数桩底注浆1.桩底压浆的的机理钻孔灌注桩桩后压浆是是在桩基钢钢筋笼内预预置压浆管管路，待混混凝土达到到一定强度度后，通过过压浆管路路采用高压压注浆泵注注入水泥浆浆液，使一一部分水泥泥浆液进入入桩底土层层，另一部部分水泥浆浆液沿桩壁壁的四周向向上走，最最终达到一一定的高度度。所以，，进行桩底底注浆可以以使桩底沉沉渣及桩壁壁一定高度度范围内的的泥皮隐患患。桩底注浆工工艺在平潭潭大桥并未未采用，但但因为其对对于提高桩桩基承载力力有显著作作用，并在在杭州湾、、东海大桥桥、苏通大大桥、上海海长江大桥桥等多做著著名的桥梁梁上成功应应用，是一一种非常使使用的一种种工艺，在在此进行简简单介绍。。桩底注浆得到改善，，提高桩底底土层的承承载力以及及桩与桩壁壁土层之间间的极限摩摩阻力，最最终提高钻孔灌灌注桩承载载力、减小桩的的沉降量。。2.压浆回路布布置在桩底压浆浆管的形式式中有两种种，即直管管法和“U”管法，在东东海大桥应应用的是直直管法，而而苏通大桥桥应用的是是“U”管法，杭州州湾大桥总总结了东海海大桥和苏苏通大桥的的经验，注注浆管的形形式采用““U”管法。共布布置8根注浆管，，形成四个个回路。桩底注浆其中四根φ60×3.5注浆管兼作作声测管，，四根φ33.5×3.25钢管为专用用注浆管，，相邻两根根声测管及及两根注浆浆管之间互互成90°角，注浆管管在桩底形形成“U”回路。“U”回路桩底直直线段布置置向下和向向水平方向向的注浆孔孔，并与钢钢筋笼底端端平齐。注浆管的布布置见图4.3。图4.3钢筋笼注浆浆管的布置置桩底注浆3.浆液配合比比借鉴杭州湾湾先期施工工标段的施施工经验，，浆液的性性能(特别是浆液液的水灰比比和初凝时时间)直接影响到到注浆质量量，所以浆浆液的配合合比十分重重要，其配合比如表4.3。表4.3压浆液配合合比材料用料水泥膨润土水减水剂初凝时间7天强度重量(kg)866876938.665h＞5MPa水灰比0.85桩底注浆4.工程实施及及效果分析析利用两根工工程桩进行行了钻孔桩桩工艺试验验及承载力力试验，其其中一根桩桩又进行了了注浆前后后承载力对对比试验，，另外一根根桩只做注注浆后的承承载力试验验，23#试桩压浆后后承载力较较压浆前提提高了43.5%。提高幅度度基本上与与东海大桥桥(注浆后承载载力提高60%左右)和苏通大桥桥(注浆后承载载力提高40%左右)接近。表4.4杭州湾大桥桥压浆前后试试桩结果汇汇总桩号设计单桩承载力(kN)桩端最大承载力(kN)桩端位移(mm)桩顶位移4mm时对应的承载力(kN)23#试桩(压浆前)30000216001055013423#试桩(压浆后)28800107195825#试桩(压浆后)2818222.462918施工中遇到到的主要问问题及处理理技术1.护筒变形及及处理平潭海峡大大桥由于非非常不利的的特殊地质质条件，也也出现了杭州湾大桥桥一样钢护筒筒底口严重变变形的情况。主主桥主墩钢护护筒的规格格相同(均为φ3000×25mm)、入土深度度为27m左右；虽然然钢护筒的的沉放工艺艺采用了移动悬挑式式导向架和整整体体式式大跨跨度度简简支支桁桁架架两种种工工艺艺。。利用用激振振力力大大720t的液液压压振动动锤锤将钢钢护护筒筒拔出出泥泥面面，，底底口口变变形形成成丁字字型，，如如图图示示。。平潭潭海海峡峡大大桥桥钢钢护护筒筒变变形形图图平潭潭海海峡峡大大桥桥钢钢管管桩桩变变形形图图图4.4杭州州湾湾大大桥桥护筒筒底底口口变变形形实实例例图图施工工中中遇遇到到的的主主要要问问题题及及处处理理技技术术1）钢钢护护筒筒变变形形的的原原因因分分析析⑴钢护护筒筒下下沉沉过过程程内内、、外外土土压压力力不不均均衡衡的的影影响响⑵钢护护筒筒刚刚度度影影响响⑶钢护护筒筒加加工工精精度度的的影影响响⑷地地层层变变化化以以及及孤孤石石影影响响。。施工工中中遇遇到到的的主主要要问问题题及及处处理理技技术术2）变变形形钢钢护护筒筒的的处处理理变形形钢钢护护筒筒处处理理采采取取以以下下二二种种方方法法，，即即水下下切切割割变形形钢钢护护筒筒和和千斤斤顶顶顶顶撑撑变形形钢钢护护筒筒。。由由于于千千斤斤顶顶顶顶撑撑的的施施工工方方法法无无法法解解决决顶顶撑撑后后回回弹弹的的问问题题，，所所以以该该方方法法很很难难成成功功。。施工工中中遇遇到到的的主主要要问问题题及及处处理理技技术术2.钢护护筒筒漏漏浆浆串孔孔及处处理理钢护护筒筒经经水水下下切切割割后后，，在在钻钻孔孔过过程程中中发发现现护护筒筒普普遍遍存存在在漏浆现象，经过多多次试验，最最终确定采用用护筒外注浆浆及沉放内护护筒法，因为为这两种方法法能够有效解解决漏浆问题题。串孔在平潭大大桥也很常见见。主要采用用钢护筒跟进进和加入水泥泥造浆等方式式进行堵塞。。施工中遇到的的主要问题及及处理技术3.钻进过程中糊糊钻问题及处处理桩基钻进成孔孔过程中主要要地层为粘土土层，尤其是是硬塑状的粘粘土、亚粘土土，粘性很大大，粘土粘附附在多头钻刀刀片上，产生生抱钻、甩不不掉、堵死出出渣口的现象象，造成无法法正常钻进，，被糊住的钻钻头见图4.8。图4.8被粘土糊住的的钻头施工中遇到的的主要问题及及处理技术1）糊钻原因分分析⑴在硬塑粘土层层钻进，进尺尺过快，钻渣渣大，出浆口口堵塞，易造造成糊钻。⑵在粘性土层成成孔，钻速过过慢，未能将将切削泥土甩甩开，附在钻钻头刀片上，，将钻头抱住住。⑶与泥浆流动形形式、钻头形形式有关。⑷与空压机气举举压力和排量量有关，空压压机较小无法法将较深的钻钻渣吸出。施工中遇到的的主要问题及及处理技术2）处理糊钻的的措施⑴对钻头进行优优化⑵加强泥浆指标标的控制⑶加大空压机压压力⑷加强钻孔操作作控制⑸提高钻机转速速小结跨海大桥钻孔孔桩施工因海海况条件恶劣劣，施工难度度大，对施工工组织、施工工设备要求极极高，对海上上钻孔桩施工工基础几点认认识总结如下下：1．关于施工设设备因海上风浪较较大，尤其是是季风季节，，海上大风持持续数日，一一旦钻孔桩成成孔后，受风风影响很难进进行钢筋笼下下放及混凝土土施工，因此此海上施工设设备的配备一一定要尽量选选用大型的抗抗风、抗浪、、稳性好的设设备。小结2．关于海水泥泥浆使用海水泥浆浆钻进成孔孔孔壁稳定，质质量有保证，，环节少，经经济效益明显显，值得推广广运用。在东海大桥、、杭州湾大桥桥、青岛海湾湾大桥、金塘塘大桥等多座座桥梁中成功功应用。小结3．关于钢护筒筒钢护筒除了要要满足合适的的入土深度，，还要考虑要要有适当的刚刚度，根据经经验总结壁厚厚应不小于直直径的1/150，同时护筒底底口10m段应采用增加加材质强度级级别或采取加加强措施，如如设置环向箍箍、竖向肋等等措施，避免免护筒下沉过过程中底口产产生变形，在在福建平潭海海峡大桥施工工中经过对比比，取得较好好的经验。小结福建平潭海峡峡大桥大型深深水基础结构构是22根直径2.8m的群桩基础，，钢护筒直径径3.0m，长55m，壁厚25mm，Q345C材质。前期22根下沉的护筒筒未采取任何何加强措施，，大部分发生生变形，直径径2m钻头穿不过护护筒。后期对护筒底底部10m范围设置三道道环向加强箍和竖向加强肋（壁厚及材质质不变），增增强底节段的的整体刚度，，结果没有护护筒发生变形形。底部加强强护筒见图4.10。环向箍1竖向肋环向箍2环向箍3图4.10钢护筒底节部部分加固图片片五、跨海大桥深水基础大体积承台施工技术1.概述2.钢吊箱设计与与施工3.大体积承台混混凝土施工4.小结概述平潭大桥处在自然条件恶劣的海况条条件下，受风、流、、潮的影响比比较大。尤其其是主桥墩钢吊箱箱施工处在冬冬季季风盛行行的季节。在海中间，最大潮差达7m，施工条件极极端恶劣。因因海况条件制制约，安装定位要求求在短时间内内快速精确的的完成，以避避开潮差、风风浪等各种因因素的影响。。平潭钢吊箱设计与与施工1.钢吊箱的设计计1）设计思路钢吊箱是为承承台施工而设设计的临时阻水结构，其作用是通通过吊箱侧板板壁体和底板板封底混凝土土共同围水，，为承台施工工提供无水的的干施工环境和兼作承台施施工模板。为了解决快速速定位安装问问题，采用了了设置调梁牛牛腿的方式进进行定位。平潭大桥钢吊箱设计与与施工2）主要设计条条件1、钢吊箱顶顶标高+5.80m2、钢吊箱底底标高-2.00m3、钢吊箱底底板标高-1.00m4、承台底标标高+0.00m5、封底砼厚度度1.0m6、封底砼标号号C307、承台顶标高高+5.00m第一次浇筑承承台厚度2.00m。钢吊箱设计与与施工8、水位：设计高潮位：：3.29m设计低低潮位：-3.0m防台验算高潮潮位：4.23m防台验算低潮潮位：-3.67m9、波浪：钢吊箱安装、、就位、封底底砼及承台砼砼施工：H＝1.52m，T＝4.7S钢吊箱吊装定定位、吊箱抽抽水：H＝2.03m，T＝5.1S防台工况：H＝2.81m，T＝5.8S10、护筒与封底底砼间的粘结结力f=300kN/m2钢吊箱设计与与施工2.钢吊箱的加工工制作由于施工钢吊箱时时只能找到500t起重船，而主主桥墩钢吊箱箱总重近800t，若采用整体体安装钢吊箱箱施工，则浮吊起重量达1000多吨。考虑施施工成本和吊吊装安全，采采用了钢吊箱箱在平潭东澳澳码头码头分两块整体制制作的方式。。这样就可以以分两次各吊装一一半钢吊箱，又可可以满足尺寸大钢吊箱加工精度高的要求。钢吊箱设计与与施工3.钢吊箱吊装施施工钢吊箱在码头码头分两块整体制制作好以后，利用浮吊起起吊一块钢吊箱并运至至现场安装，然后再回头头吊另一块钢钢吊箱。因为优化了安安装定位方式式，在全天任任何时段均可可安装定位，，但内部的拉拉杆以及封孔孔等加固焊接接工作仍需在在低潮位时段段进行。两块钢吊箱的的拼缝采用高高强螺栓连接接。1．有关钢吊箱箱施工随着大跨径桥桥梁的不断涌涌现，桥梁基基础的规模越越来越大，钢钢吊箱作为桥桥梁大型深水水基础承台施施工的主要隔隔水结构，尺尺寸也越来越越大，因钢吊吊箱比混凝土土吊箱具有自自重轻、可拆拆卸、可周转转等优点，应应用较多。钢钢吊箱的施工工工艺也在不不断推陈出新，超大型型钢吊箱施工工方法主要有有如下几种：：方法一⑴为减少主线施施工时间，首首节钢吊箱工厂内制作,船运至施工现场,采用大型浮吊整体吊装装就位。例如舟山金塘塘大桥钢吊箱箱：金塘大桥桥钢吊箱长60.88m,宽38.12m,高9.858m,重约1623t，安装施工下下图5.16示。图5.16金塘大桥钢吊吊箱安装图片片方法二⑵在钻孔桩施工工结束后，在在钻孔平台上上搭建钢吊箱箱拼装平台，，然后在平台上组拼钢吊箱，钢吊吊箱组拼完毕毕，采用浮吊或千斤顶顶等设备将钢吊吊箱整体下放放到位。例如苏通大桥桥主桥墩基础础钢吊箱施工工即采用千斤顶整体体下放到位。。南京四桥南主主塔钢吊箱采用浮吊吊下放。南京四桥南主主塔钢吊箱重1700吨，浮吊抬吊吊。图5.17苏通桥主4号墩钢吊箱设设计为双壁有有底自浮式钢钢吊箱，安装装完后形状为为哑铃形，外外壁长117.950m，外壁宽为52.300m，壁间宽度为为2m，高度18.5m，总重约6180t。国内没有大型起重重船能够整体起吊吊，钢吊箱采采用工厂分块块分节段制作作，现场散拼拼、逐节沉放放的技术方案案。首节吊箱箱重3120t，钢吊箱采用用连续千斤顶多点起吊、同同步下放，入入水自浮后，，通过加配重重沉放吊箱至至指定位置。。下图5.18示。千斤顶图5.18苏通大桥钢吊吊箱安装图片片方法三⑶钢吊箱预先分分几大块工厂厂进行制作，，在钻孔桩施施工结束后，，分三部分先先后现场用浮浮吊安装，最最后在现场连连接成整体。。例如杭州湾湾钢吊箱施工工，每部分重重约600吨，下图5.19示。图5.19杭州湾大桥钢钢吊箱安装图图片方法四⑷钢吊箱在船厂厂船台上制作作完毕，解除除钢吊箱固定定装置，牵引引钢吊箱沿滑滑道下滑入水水自浮，浮运现场利用浮吊吊装就位，优点是是可以克服桥桥区无大型构构件加工场地地的难题。上海隧桥工程程主塔承台基基础钢吊箱采采用上述方法法施工。上海隧桥主塔塔承台基础钢钢吊箱长72.4m，宽37.4m，高10m，吊箱重约1480t，在江苏靖江江某船厂加工工，由靖江八八圩汽渡上游游50米处船台出发发，浮运至上上海长江隧桥桥B5标施工现场，，利用起重船船安装就位，，其浮运里程达达220余公里，经过长江江江苏省、上海海市两地，下下图5.19示。图5.20上海隧桥工程程钢吊箱浮运运、吊装平潭大桥钢套套箱施工分块整体制作作。既可以保保证制作安装装的精度，又又可以解决安安装设备起重重量不足的难难题。平潭海海峡大桥主桥桥墩，采用此此种方式完美美的实现了快快速精确的防防撞钢吊箱安安装任务。主主桥墩防撞钢钢吊箱尺寸长长40.5m、宽26.1m、高7.8m，重量近800t。分两块制作，采用500t起重船分两次次安装。平潭海峡大桥桥钢吊箱制作浮运平潭海峡大桥桥钢吊箱吊装大体积承台混混凝土施工1.高性能海工混混凝土配制2.承台混凝土浇浇注3.承台大体积混混凝土的裂缝缝控制4.钢筋防腐技术术：环氧钢筋、外外加电流阴极极防护技术2．海洋环境下下混凝土耐久久性结构防腐腐研究海洋环境下，，必须考虑结结构物的防腐腐，对于钢管管桩基础结构构，首先选择择较大的壁厚厚，以牺牲壁壁厚达到防腐腐蚀；其次采采用多层复合合熔溶结合改改性环氧涂层层为主，辅以以牺牲阳极联联合防护方案案；对于混凝凝土基础结构构腐蚀，主要要防止钢筋锈锈蚀，环境恶恶劣、保护层层不足、氯离离子渗透是导导致混凝土结结构破坏的主主要原因。混混凝土结构腐腐蚀情况见下下页图示。海洋环境混凝凝土基础结构构腐蚀情况基础的防腐为达到混凝土土结构设计基基准期100年内钢筋不锈锈蚀，跨海桥梁一一般采用了如下措施施：⑴结构措施：：加大保护护层厚度，，要求见表表5.4，并严格控控制混凝土土结构裂纹纹宽度。结构部位保护层厚度（mm）钻孔桩85海上承台85桥墩75箱粱40表5.4各部位混凝凝土保护层层厚度基础的防腐腐⑵采用海工耐耐久性混凝凝土，使用用P.Ⅱ水泥，控制制最大水胶胶比和胶凝凝材料最小小用量。氯离子扩散散系数是海海洋环境桥桥梁混凝土土判定耐久久性主要监监控指标，，平潭大桥设计规定：钻孔孔桩混凝土土12W龄期要求≤2.5﹡10-12m2/s，承台混凝凝土12W龄期要求小小于2.5﹡10-12m2/s，其他海上上桥梁基础础工程基本本上采用此此标准。基础的防腐腐⑶海洋环境下下的混凝土土承台、墩墩身结构