独流减河特大桥设计

独流减河特大桥设计

1人工高效施工难点单河特桥的距离dk峡dk35越境。dk707，180.91，桥长942.15米。桥梁上部结构为110孔32m预应力混凝土梁,4孔32m超低高度梁及8孔24m预应力混凝土梁,圆端形实体桥墩,墩身高度2.5～12m。在DK63+300～DK64+950段处跨独流减河,水深3.5～6m,地质情况主要为粉质粘土、粉土、粘土、细砂,常水位以上1.0m内墩台身、承台及基础均采用抗侵蚀混凝土,墩台基础为6根直径为1.25m钻孔桩,桩长29～37m,共计738根桩。独流减河特大桥横跨独流减河,两条主河道河面总宽度约700m,水深3.5～6m(6#～15#、40#～47#)共有水中墩18个,钻孔桩108根,同时河心岛上有24个墩台身,144根钻孔桩,施工时需在桥位左侧10m处搭设4m宽的便桥浇筑水中墩与河心岛混凝土,施工难度很大,同时对现场机械设备状况和混凝土拌合质量要求很高。河下游为天津市湿地保护区,河中与河心岛施工时产生的泥浆必须外运。泥浆方量巨大,便桥要求满足施工的难度加大。桥墩基础设计为6根桩基,规范要求桩中心位置允许偏差为10cm,水中钢护筒长度为7.5～9.5m,因此水中钢护筒定位精度要求高,钢筋笼中心偏差控制难度较大。临时钢管桩、钢护筒需振拔锤打入,钢管桩与钢筋笼需用拔杆超过20m的浮吊船安装,水中材料须通过浮吊运输,在施工高峰期需10t浮吊两艘,泥浆循环船4艘,外运泥浆车10辆,各种机械配合协调情况直接影响施工进度、质量及安全防护。钻孔桩施工完毕后,打入水中钢板桩进行围堰,用高压射水冲洗,将围堰内土以泥浆形式排出,将桩头破为片状,垫入基坑,为承台钢筋绑扎及支模提供便利施工条件。2河道钢便桥铺设墩位左侧2m处搭设一条4m宽的临时便桥,同时把便桥与每个作业平台连接成一个整体,以满足水中墩施工作业要求。水中18个墩,水深3.5～6.0m,独流减河南侧河道架设16孔16m钢便桥,长256m;北侧河道架设14孔16m钢便桥,长224m。墩台身采用钢管桩,便桥上部结构采用军用梁拼装,Ⅰ30工字钢做连接系,桥面用枕木铺设。3材料、仪器和测船水中便桥搭设材料采用Φ=529mm钢管,Ⅰ30工字钢,六四式军用梁,2台10t浮吊(配有DZ60型偏心振子式振拔锤一台),300马力机动船二艘。3.1单根钢管桩承载力最大荷载=(梁的自重+风荷+罐车及混凝土总重+流水冲力)×1.8,并由此计算出单根钢管桩承载力不小于60.27t。为提高钢管桩刚度,用角钢把所有桩基联系成一个整体(见图1)。3.2便桥连接杆的定位在施工过程中,进行全程测量控制,保证每排钢管桩在同一条直线上,同时要保证每根钢管桩的垂直度,使钢管桩的垂直度控制在100mm以内。3.3钢管桩插打质量控制振动锤对钢管桩振入前,先采用自重下沉,在确保钢管桩位置准确、桩身垂直后,再采用振动下沉,确保钢管桩的插打质量。振动沉桩的停振标准:应以通过实测的桩尖标高为主控制,以最终贯入度(2cm/min)为校核,同时保证桩穿过淤泥层后入土深度>8m以保证桩的稳定性。3.4钢的施工需要经计算桩顶横向采用3根2mⅠ30工字钢,纵向采用2根4mⅠ30工字钢,能满足最小挠度和最大弯矩要求,同时应满足便桥净空排洪的需要以及施工时罐车和其它施工机械安全通过的需要。Ⅰ30工字钢与钢管桩满焊连接,再用角钢与横向2mⅠ30工字钢之间满焊连接,保证便桥整体性和安全性。3.5建造军用梁军用梁架设前,先精确放线,保证梁的中心线与便桥中心重合,以免偏心受压,引起钢管桩不均匀沉降,给便桥造成安全隐患。3.6钢板围堰式充填法便桥桥头连接处填土土质要好,每层进行夯实,与便桥连接处铺设2cm厚的钢板过渡,钢板伸入便桥及便道各2m,两侧用草袋围堰,以免河水冲刷。4水中开挖桩的关键施工技术4.1钢管桩施工方案水中平台的搭设材料采用Φ529mm钢管桩、Ⅰ30工字钢、50角钢、5cm厚木板、10t的浮吊(配合DZ60型偏心振子式振拔锤两台、快艇两艘)。(1)考虑最大荷载。最大荷载=(钻机自重+钢筋笼重量+首批砼自重+导管自重+钻杆重量)×1.2=25.68t。计算出单根钢管桩承载力不小于4.28t。(2)钻孔桩施工平台钢管桩的分布。施工精确定位出9根钢管桩位置,每个钢管桩施工进行全程监控,施工过程中振拔锤要及时变换方向,保证每排钢管桩在同一直线上,以及每根钢管桩的垂直度,使钢管桩的垂直度控制在2%以内,位置偏差在300mm以内,施工平台为12m×12m。(3)振动沉桩。具体施工参见3.3节。(4)承台纵横梁承载力的计算。经计算承台顶横采用3根Ⅰ30工字钢,纵向采用3根Ⅰ30工字钢,满足最小挠度和最大弯矩要求,Ⅰ30工字钢与钢管桩之间用角钢焊接与固定,保证平台整体稳定性,以利平台的整体受力。4.2施工质量控制(1)钻孔桩中心位置测定。采用全站仪放出钻孔桩中心点,再用十字交汇法将点位引在平台上,根据偏移距离确定钢护筒位置。(2)下放钢护筒。根据平台上的点位做出下放钢护筒所必须的井字架。为了确保护筒中心的精度采用双层井字架代替导向架。护筒采用Φ1.5m长度为7.5m和9.5m两种。确定井字架尺寸为1.75m×1.75m正方形,在沉桩前先用自重下沉,移动夹桩器的位置,使钢护筒顶面在同一水平面上,再加桩帽使钢护筒均匀受力下沉。钢护筒下沉过程中用线垂检查其竖直度,保证自身稳定性后再用振动下沉。在振动过程中,振动沉桩机、夹桩器,桩帽必须连接可靠,其中心与护筒中心,钻孔桩中心应尽量保持在一条直线上。偏差控制在5cm以内。(3)振动沉护筒停振标准。钢护筒穿越河床底部的淤泥层入土深度大于3.0m为主,最后贯入度为辅。(4)护筒埋设。护筒埋设时,先用泥浆泵抽取护筒内的淤泥,然后根据测量班放出的钻孔桩中心,用十字交汇法引到护筒上,采用吊线垂法保证钻孔桩中心的准确性。(5)钻机作业平台布置。平台顶可铺设5cm木板作为钻杆,钻头等材料以施工人员的操作平台,施工过程中及时检查木板的完好性,出现问题及时处理。(6)钻孔。首台钻机可引用陆地上的泥浆代替护筒内的清水,然后利用自然造浆,护筒刃脚下5m以内采用低档慢速钻孔,加固护壁,钻孔过程中泥浆比重挖制在1.2～1.3之间,并随时检查孔内水头,保证孔内水头高出孔外1.0～1.5m,防止塌孔,穿孔现象发生。(7)钢筋笼下放。用10t的浮吊吊放钢筋笼,钢筋笼的定位,在钢筋笼上每隔2m绑扎10cm的混凝土块4个,确保钢筋笼外侧有5cm的混凝土保护层,另一端离孔壁1cm的空隙。(8)混凝土的浇筑。确保混凝土的坍落度、和易性,确保混凝土的浇筑满足规范和设计要求。水中施工工艺流程:施工准备→修筑临时码头→拼组水上浮吊→搭设军用梁便桥、拼装军用梁→搭设水中钻孔平台→钻机就位并钻孔→钢筋笼制作、安装,安装导管,清孔→安装漏斗,灌注水下砼→拆除水中钻孔平台→插打钢板桩围堰→射水吸泥,安装内支撑→凿桩头,桩身检测→基底处理→绑扎承台钢筋、安装模板→砼拌合运输→浇筑承台混凝土、混凝土拆模养护→安装加台模板→浇筑加台混凝土、混凝土拆模养护→安装墩身、墩帽模板→浇筑墩身、墩帽混凝土、墩身、墩帽混凝土养护→拆除模板→拔除钢板桩围堰。5钢板桩的插打(1)水中钢板桩。水中钢板桩材料采用拉森Ⅳ式钢板桩,130工字钢,10t浮吊(配有DZ60型偏心振子式振拔锤一台),300马力机动船。(2)钢板桩导向装置和设置。先进行测量放样,定出定位桩,由于定位桩安装焊接导向框架(导向框架在后面施工中,可以做第一遍加固利用),导向框架检查无误后,可以施工插打钢板桩。(3)钢板桩的处理。同一基坑的钢板桩只能用同样的锁口,按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量,以确保够用。剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩。剔除钢板桩表面因焊接钢板钢筋留下的残渣瘤。在钢板桩锁口内涂抹黄油,以减少插打时锁口间的摩擦。(4)插打钢板桩。选择从一端向另一端开始插打,插打范围为长15m,宽8m。插打过程中相邻钢板桩锁口要相接严密。插打过程中,钢板桩下端产生挤压,钢板桩锁口之间缝隙较大,上端总会产生远离另一根钢板桩的方向倾斜,因此,每打四、五根钢板桩必须用锤球吊线,将钢板桩的倾斜度控制在1%之内,超过限定的倾斜度应予纠偏(一次性纠偏不能太多,以免造成锁口卡住,影响下一片钢板桩的插打)。当钢板桩偏移太多时,只能采用多次纠偏的方法逐步减少偏移量,若因土质太硬纠偏困难时,可采用滑轮组纠偏。插打时要严格控制垂直度,特别是第一根桩。当钢板桩难以下插时,应停下来分析原因,检查锁口是否变形,桩身是否变形,钢板桩有无障碍物等,以免磨损钢板桩。振动锤的夹板由液压控制,须经常查液压设备,防止液压失灵引起钢板桩掉落。(5)钢板桩停振标准。钢板桩穿越河床底部的淤泥层,并且入土深度以大于4m为标准,最终贯入度(5cm/min),保证钢板桩有足够的稳定性,以防止在采用射水吸泥法清冲基坑时,河水从基坑底涌入钢板桩围堰中。(6)钢板桩合龙。即将合龙时,开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数,按此确定下一步钢板桩如何插打(是增加钢板桩,还是钢板桩插打时向外绕圆弧)。为了便于合龙,合龙处的两片桩应一高一低,合龙时往往出现“上小下大”(下端有土挤压,上端是自由的)的情况,此时可用两个走四滑轮组向两边拉开,直到合龙桩两边桩顶的距离等于钢板桩宽度为止,在接近平行时,再将合龙桩插入打到设计标高。(7)安装内支撑。利用高压射水装置清冲基坑,用泥浆泵吸泥,边抽水边安装内支撑,抽水时应每抽1m停一段时间,以使内支撑稳步受力并及时堵漏,根据水压力和土压力计算决定内支撑数量,内支撑注意要严格按设计内支撑数量安装。内支撑随抽水标高及时安装。安装内支撑时要严格控制焊缝质量。(8)钢板桩漏水处理。由于钢板桩转运及打插过程中锁口或多或少有变形,因此在钢板桩接缝时难免会有漏水现象出现,需及时棉纱遣散、吸水。(9)混凝土的浇筑。承台施工中,将基坑超挖,把桩头破成片铺于坑底,为承台钢筋绑扎、支立模板及混凝土的浇筑创造一个有利条件。确保混凝土的坍落度、和易性,混凝土是用输送泵输送的,在输送过程中派专人看护,防止输送中输送管脱落和堵管,浇筑完毕后要清洗泵管。由于承台混凝土施工方量大,再加之天气炎热,同时为大体积混凝土,因此在施工完毕后,要及时养护,防止混凝土开