塘库融江特大桥总体设计

塘库融江特大桥总体设计

唐库村丽江大桥位于柳州三江区唐库村对面。跨径组合为2×(3×50)+4×40+(66+120+66)+4×(4×40)+3×40m。主桥上部采用(66+120+66)m的预应力混凝土变截面连续刚构,引桥上部采用50m和40m的装配式预应力混凝土先简支后结构连续T梁,桥梁起点桩号为K27+293.5,终点桩号为K28+766.5,桥梁中心桩号为:K28+030,桥梁全长为1473m。桥梁纵面位于纵坡I=1.2%、I=-2.6%和I=-0.6%的竖曲线内,本桥平面位于直线、LS=200m的缓和曲线和R=1100m的左偏圆曲线上。桥址位于柳州市三江县塘库村附近。该段地貌形态属低山丘陵地形,丘陵连绵不绝,为砂岩、泥岩土丘,坡度7o~46o,稍陡,丘顶多呈环条状,地形平缓。丘陵第四系松散土层覆盖,植被茂密,灌木丛生,多种有油茶树,自然边坡稳定;谷地开阔,地形平坦,为农业耕作区,主要种植的农作物为水稻。桥梁上跨融江,勘察期间桥址处融江宽约750m,最大水深约12m,水面标高133.5m。于拟建桥梁测设里程K27+510上跨焦柳铁路铁路桥。桥位轴线地面标高介于169~118m之间,相对高差约51m。据区域地质资料及工程地质调绘,结合钻探揭示的岩性特征,桥址区地层结构简单,主要由全新统冲洪积层、残坡积层和震旦系下统长安组上段沉积碎屑岩组成。桩基有效计算长度为入中风化岩>20m、入微风化岩>6倍桩基直径,桩基成孔周期长。当地水文气象统计资料显示,桥址处设计常水位高程为133.3m,历史最高洪水位高程为144.80m。具典型的山区河流特点。因本桥桥址位于融江大浪水电站库区,水位稳定,最大水深12m,施工中不考虑洪水影响。1水中钻孔平台搭设根据现场地质勘探资料、设计要求和以往的施工经验,钻孔方法为冲击钻成孔,对于深水区即大于3m的位置采取搭设水中钻孔平台即先用浮箱搭设成浮吊,将∮500钢管桩打入水中,再用型钢搭设成水中平台,振动下沉钢护筒;对于滩地和浅水区即水深小于3m区域采用筑岛法搭设钻孔平台,挖埋钢护筒。具体墩为6~15#墩采取钢平台+钻孔桩;1~5#,24~29采取筑岛围堰+钻孔桩,其他墩台采取直接开孔施工。钻孔方式选择正循环冲击钻孔,一次清孔采取正循环清孔,主要是保证桩基在钢护筒底部与砂砾石层不出现串孔和孔壁坍塌。二次清孔采用气举反循环清孔,以利清除孔底沉渣,确保成孔质量。结合施工组织和开工时间,在梅雨期来临前完成深水区90根桩的钻孔平台施工搭设,浅水区和江滩区的桩基和按筑岛法正常施工。根据工期要求在当年枯水季节和次年雨季来临之前完成桩基下部结构。桩基采用全断面一次成孔。水中钻孔平台方案施工的流程为:拼浮箱平台、浮吊→打入钢管桩、搭设钻孔平台→振动下沉埋钢护筒→安设钻孔机具等一切准备→钻孔→钢筋笼制作、安装→水下混凝土灌溉。浅水区筑岛钻孔流程为:筑岛搭设平台→挖埋护筒→钻孔→钢筋笼制作、安装→水下混凝土浇筑。钻孔桩施工工艺框图见图1。2锚点及钢管桩平台钻孔利用桥梁16号墩处岸边既有码头,先用军用浮箱拼装成浮吊(30t)施工平台,在岸上埋设4个地锚固定好浮箱平台,在施工区抛设8个水中铁锚(重25t)。利用铁锚粗定位,通过岸上地锚精确定位,浮箱平台移动及器械运输1艘200kN的驳船配合。钢管桩打入后,即用型钢、防滑钢板焊接,8根钢管桩在桩位上连接成2个井字形组成钻孔平台,每个平台上可放置1台组钻孔作业,完成2根桩的钻孔施工。钻井平台顶部高程控制在142.6m以上。3基岩面冲淤护筒开挖对于水中桩施工平台采用100t振动打桩机将护筒精确对位沉入砂砾石层,要求穿越淤泥2m以上,并与钢管桩连接牢固,用冲抓钻头将孔内冲抓筒底,再用打桩机将护筒下沉复打,直到伸入基岩面最大可以伸的位置。再填入黏土和小块石,用冲击钻头用低冲程及复冲击,确认护筒底部护壁牢固后,将护筒与钻井平台连接牢固即完成护筒。护筒直径比设计桩径大20cm、壁厚14mm。对于筑岛和滩地处的桩基采用人工开挖下沉护筒,护简直径比设计大20cm,壁厚10mm,并在护筒周围填上优质黄土。冲击钻就位后在护筒刃脚处反复回填黄土和片石或就近河里的卵砾石,用低冲程冲击,在确认护筒刃脚处护壁密实牢固后,按普通钻孔桩的施工即可。4冲击钻头的研制和研制(1)钻孔平台布设。水中钻孔平台选用万能杆拼装成桁架结构。其结构尺寸为长×宽×高=13.7m×9.7m×1.5m,横桥向悬出1m,顺桥向悬出1.5m,在其上布置钻机垫梁,再安装1台JK1000型钻机。每个平台上2根桩在护筒顶部互相作为泥浆沉淀池,平台上存放导管、钻杆、电焊机等施工用具。浅水区筑岛和江滩地先铺枕木,再搭设钻机垫梁,其上布设JK800型钻机l台。水中平台共设置10个,每个循环共设5个平台。按2次循环完成全部水中桩,浅水区和江滩地可以全面开工。(2)钻孔机具。根据地质钻探资料和工期要求,与钻机生产厂家共同研究,对钻机的钻头结构和性能进行了改进,研制出能施工直径2.2、2.0m桩基,带有圆弧刃的焊接坚硬合金刃齿的六角形和五角形冲击钻头,改进后的钻机为JK800和JK1000型。(3)电力供应。为保证本桥正常施工进度,拟0#台设800KVA变压器一台,满足三江方向引桥和梁场的施工;在22#墩附件设800KVA一台,满足主桥和柳州方向引桥施工及拌和站。备用250kVA的移动发电机组2个,通过水下电缆供应作业平台。(4)起吊设备及水中运输设备。水中设备为1台30t浮吊和1艘铁驳船,岸上配备1台50t和25t汽车2台。(5)混凝土拌和运输。根据桥梁的布设情况,拌和站设特大桥24号墩左侧50m处,设2座1500型强制混凝土搅拌机,对全桥桩基所需的混凝土进行集中拌和供应,用6台10m3的混凝土输送车输送,水中桩采取罐车经钢便桥直接输送制钢平台,在利用输送泵送至孔口。其他非水中桩均采取罐车+混凝土输送泵灌注。5钻孔桩施工5.1加强冲程控制和冲程过程(1)卵砾石覆盖层钻孔。卵砾石上下层有明显的不同,上层由于受水流冲击等外界干扰大,卵砾石不易胶结;下部分经过长期的沉积,受外界冲刷等干扰小,比较密实。因此在冲击钻孔过程中,上部分采用低冲程冲击钻进。若遇孔内孤石,则可提高冲程进行破碎;若孤石位于孔壁为探头石,则用探孔器探明孤石所在位置,然后反复回填与孤石、漂石同等强度的浅石或卵石与红黏土,反复冲击钻孔,穿过探头石的位置。对于卵砾石,在较密实的地段可适当加大冲程,泥浆比控制在1.40~1.50g/cm3,冲程控制在0.6~0.8m,冲击频率为30~40次/h。钻孔冲击过程中,当钻孔至护筒底部时,由于受雨季及上游草头坪电站泄洪等影响,容易出现串孔和坍孔现象,采用“填二进一”的方法,即填红土夹片石、卵石高度为二,进尺为一,反复冲砸造孔,使护筒底部孔壁密实,若效果不明显,可在泥浆中加入适量水泥,增加孔壁护壁的强度,直至达到要求。(2)覆盖层与基岩面交接面处钻孔。当冲击钻穿过覆盖层进入基岩面时,若主钢丝绳发生明显晃动,说明基岩面倾斜,若不及时纠正便出现偏孔,除采取“填二进一”方法外,放小冲程。先抛石至孔内,用钻头将孔内填石冲击砸实,使孔内填石水平,这样反复多次,直到纠正为止。(3)岩层钻孔。当冲击钻孔于强风化层和中风化层时,相对比较容易,进尺可达1~2m/d;进入微风层则进尺在0.2~1.0m/d;对于微风化层,进尺小于0.2m/d。(4)清孔。采用正循环清孔,将孔内清渣浮出孔底,保证孔壁泥浆护壁的稳定。待孔内泥浆含砂率降至要求,安装好钢筋笼后,采用空压机利用导管进行气举反循环清孔,使孔底沉渣在浇筑混凝土时不大于5cm。清孔后的泥浆指标:相对密度1.05~1.08;粘度17~20(S);含砂率<4%,桩底沉淀层厚度不得大于5cm。5.2钢筋笼制作和安装全桥桩基均为嵌岩桩,设计钢筋笼伸至孔底,钢筋笼内壁设有4根超声检测管,按圆周等距离布置,并高出设计桩顶高程0.5m。钢筋笼制作在钢筋棚分节进行,分节长度根据桩基设计长度和钢筋原材料定尺长度确定,并在箍筋上设内支撑,以防在加工和运输、安装过程中发生变形。每根桩钢筋笼分2~3节组成,以减少井口焊接工作量。分节安装时,在护简上放置2根托梁,将托梁保持搁置在同一水平上,以保证钢筋笼的垂直度。钢筋笼主筋采用搭接焊,手工电弧焊连接,上下节主筋弯成要求的斜角,使主筋受力在一条直线上。5.3高压静电场排放桩基设计混凝土强度等级为C25,混凝土坍落度控制在16~20cm,粗骨料选用融江丰富的卵石,缓凝时间控制在8~10h,采用300导管施工。混凝土由输送车运输+混凝土输送泵灌筑。导管安装前,必须进行密封试验。导管安装时,导管底距孔底30cm左右,导管上部放置1个8m3的漏斗,漏斗内有活动阀门一道,随着漏斗内的混凝土灌满后,打开阀门,混凝土通过导管直接注入孔内。正常浇筑时导管入混凝土面3~8m。混凝土浇筑过程中,混凝土要连续供应,以保证导管底口在浇筑过程中始终处于活动状态。为了保证整个桩基的完整性,桩底与基岩密实相接,桩顶和桩体混凝土的均匀性,首盘混凝土要确保初灌量,增加混凝土的冲击能,使孔底沉渣冲出孔底浮于混凝土顶面。当桩身混凝土浇至距桩顶5m左右时,必须保证漏斗口距混凝土面距离不小于5m,为保证桩头混凝土质量,混凝土浇筑面比设计高0.5~0.8m。5.4锚固长度的确定(1)桩身整体性完好,混凝土强度及钢筋制作安装符合设计及规范要求。(2)桩底桩顶高程符合设计要求,孔底沉渣不大于5cm,中心位置偏差在允许范围内。(3)桩身混凝土中无断层、夹层,无断桩事故。(4)桩头混凝土凿出后,混凝土面新鲜,无残余松散层和混凝土薄弱层。(5)嵌入承台和底系梁内的钢筋锚固长度符合设计要求。(6)成孔质量允许偏差:孔中心位置≯5cm,孔径≥设计值,垂直度<1/100。6大直径桩施工技术在生产中的应用塘库融江特大桥水中桩基工程于2011年8月份开工到2012年2月份全部完工,历时6个月。由