库区深水斜截面裸岩条件下钻孔桩施工技术

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangwj03
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  摘要:利用小浮箱组拼成驳船,在驳船上搭设施工浮式平台,解决深水裸岩钢管桩无法插打自稳,利用浮式平台解决钻孔桩的施工。
  关键词:深水 , 裸岩,大直径,钻孔桩,浮式平台
  Abstract: using small float box ZuPin into barges, housed in the cutters construction serving the platform, solve the deep water LuoYan steel pipe piles can't play in the firm, use of serving the bored pile construction platform to solve.
  Keywords: deep water, LuoYan, large diameter, bored pile, serving the platform
  
  
  中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
  1工程概况
  1.1工程概况
  渔家咀渠江特大桥,起止里程为ID1K846+883.68~ID1K848+392.57,孔跨布置为:2×24+26×32+(48+4×80+48)m预应力混凝土刚构—连续梁+4×32+2×24m,全长1508.86m,包括正桥、北引桥和南引桥,桥高98m。
  全桥共设41个墩台,桥梁下部结构为:圆端形空心或实体桥墩、T型桥台、基础为φ1.25、φ1.5、φ2.5m的钻孔桩(合计360根)和明挖基础。
  29-33#主墩基础位于水中,基础采用16根φ2.5钻孔灌注桩,承台厚度5.0m,加台厚度2m,承台平面尺寸26m×19.6m。主墩高67~70.5m。该桥为兰渝铁路重难点控制性工程,该桥水中主墩共5个,分别为29#、30#、31#、32#、33#,其布置见图1。
  
  图1 主桥孔跨布置图
  
  1.2 基礎构造:
  29#、30#、31#、32#、33#墩桩基和承台为钢筋混凝土结构,承台为圆端形承台,结构尺寸为26m×19.6m,高5m,承台下设置16根直径2.5m的钻孔桩,桩间距5.2m,桩长27.5m。
  吊箱为圆端形单壁结构,尺寸26m×19.6m,高13米,吊箱侧分成10块进行拼装,总重310t 。
  2. 主墩施工方案设计
  根据桥址处地质情况,位于水边的29~30#桥墩基础,采用钢板桩围堰施工;位于河槽中的31#、32#主墩采用钢吊箱,33#主墩采用双壁钢围堰施工,材料及人员运输采用塔吊与船运相结合。
  2.1实际施工制约条件分析
  2.1.1河床地貌地质条件影响
  1). 29#墩在北岸边,承台小里程侧地质自上向下分别为:8.5m的细沙,结构松散;3.35m的卵石土,级配较差,颗粒间充填砂土;0.95m的泥岩为强风化;下部为弱风化泥岩失水易开裂。大里程侧地质自上向下分别为:5.8m的细沙,结构松散;3.2m的卵石土,级配较差,颗粒间充填砂土。0.8m的泥岩为强风化。下部为弱风化泥岩失水易开裂。
  2) 30#墩距北岸边75m,水深9m。承台小里程侧地质自上向下分别为:0.9m的细沙,结构松散;2.4m的卵石土,级配较差,颗粒间充填砂土;1.6m的泥岩为强风化;11.3为弱风化泥岩。大里程侧地质自上向下分别为:0.6m的细沙,结构松散。2m的卵石土,级配较差,颗粒间充填砂土。2.55m的泥岩为强风化。11.45为弱风化泥岩,失水易开裂。
  3) 31#墩距北岸边155m,水深20.5m。承台小里程侧地质自上向下分别为: 2.7m的卵石土,级配较差,颗粒间充填砂土;0.4m的砂岩为强风化;6.7为弱风化砂岩;向下为弱风化砂岩。大里程侧地质自上向下分别为: 2.5m的卵石土,级配较差,颗粒间充填砂土。0.5m的砂岩为强风化;7.05为弱风化砂岩。
  4)32#墩距南岸边105m,水深21.5m。承台小里程侧地质自上向下分别为: 0.9m的砂岩为强风化;4.2为弱风化砂岩;向下为弱风化砂岩。大里程侧地质自上向下分别为: 1.1m的砂岩为强风化;2.4为弱风化泥岩。向下为弱风化泥岩和砂岩。
  5) 33#墩距南岸边25m,水深11.5m。承台小里程侧地质自上向下分别为: 1.15m的块石土,岩质坚硬结构松散,无填充物;4.5为弱风化泥岩;向下为弱风化砂岩泥岩。大里程侧地质自上向下分别为:1.35m的块石土,岩质坚硬结构松散,无填充物;0.9为强风化砂岩;向下为弱风化砂岩泥岩。
  
  图3主墩河床地貌
  2.1.2水文、水路交通条件影响
  渠江属常年流水,洪水期为5~8月,流量随雨洪季节及降雨量而改变,由于下游不远处有罗渡水电站,属于库区河水位变化不太大。渠江属于嘉陵江的一条支流,离桥位下游16km处是富流滩水电站,富流滩水电站与2001年11月份建成,电站闸前正常蓄水位为213.80m,超过213.8自动泄洪。枯水期船只上不来,只有在汛期水位上升时船只才能从下游上来,电站闸宽12m,渠江入嘉陵江的地方有一段人工渠,渠宽7m影响嘉陵江船只的进场。在桥位的上下游300m各有一处淘沙的船,调查了解淘沙船只经常从桥位对应水面经过。
  2.1.3施工难点
  渠江年平均水深23米,主河床底为裸露基岩,没有覆盖层深水裸岩大直径钻孔桩施工难点主要是:钢护筒插打、定位、固定难度大;钻孔过程易出现漏浆影响成孔进度和质量。
  2.1.4施工方案的比选
  表1施工方案比选
  方案名称 方案概要 优点 缺 点
  钢管桩做固定钻孔平台 利用钢管桩来做钻孔平台 完工后可回收部分钢材 裸岩钢管桩插打困难水太深钢管桩悬壁太长无法自稳。
  浮船上做浮式钻孔平台 在2艘400T船上搭设钻孔平台及龙门 节省工期,材料投入少 库区大型驳船进不来船只,可以采用小浮箱组拼
  自浮式双壁钢围堰做钻孔平台 加工双壁钢围堰,浮运到墩位,定位后搭设平台 钢护筒下沉定位风险小,后期承台施工方便,一劳永逸 工期太长,大型水上起重设备无法进场,满足不了施工要求。
  经过方案比选结合前期的施工调查资料,最终选择浮式平台施工方案,驳船进不来采用战备小浮箱组拼;29#、30#墩采用插打钢板桩围堰进行承台施工;33#墩采用双壁钢围堰进行基础施工。
  2.2.浮式平台设计
  2.2.1浮式平台构造
  浮式平台由可拼装浮箱拼装而成,单个平台需要浮箱38个,总共需要浮箱76个。平台纵梁用万能杆件拼装4米高,在纵梁上布置龙门走道,单个平台上横梁布置6道,作为钻孔施工平台,横梁上铺设型钢及钢板,在铺型钢及钢板时要把钻孔桩位预留出。
  
  
  图4 浮式平台布置图
  2.2.2设计标准:
  1)平台结构尺寸:51.3×48米(长×宽);2)钻孔平台范围:28×30米(长×宽)
  3)平台承载能力:1100吨:(含平台自身重量);4)吊重龙门:跨度:32米;设计吊重:40吨;
  2.3.龙门设计
  钻孔平台龙门结构布置如图示,龙门设计吊重40t。龙门横梁由两排(每排四榀)贝雷梁组成,支腿采用万能杆件拼装而成。龙门总高度23.5m,总跨度34m,净高18m,净跨度30m。横梁高1.5m,宽2.5m。龙门示意图
  
   图5 浮式龙门构造图
  3.主墩基础施工技术
  3.1筑岛施工
  渠江主桥29#、30#墩桩基施工方法采用筑岛施工,29#、30#墩承台施工方法采用插打钢板桩围堰进行施工,33#墩承台施工方法采用下沉双壁钢围堰、封底的方式进行承台施工。
  29#、30#墩河床地势平緩,河床岩层为泥岩夹砂岩,水深9米左右,筑岛尺寸比承台设计大8米;33#墩河床为倾斜裸岩,岩层为弱风化泥岩夹砂岩,墩位处水11.5m深 ,筑岛后采用双壁钢围堰施工承台,根据河床标高及相应的河床地质情况很难下放到位,必须河床标高清理到199.0m才可以下放,从河床断面图查看河床裸岩标高最高为205.0m,因此采用水下爆破6m后,方可筑岛。
  3.1.1筑岛材料选择
  29#、30#墩位于渠江北岸,此位置土源紧缺,因此我们在当地采购砂夹卵石用船运输到29#、30#墩进行填筑,需要筑岛材料5.7万立方米。33#墩位于渠江南岸,此墩位筑岛填筑材料取自附近的一座山,此山需要爆破进行取料,填筑方量2.5万方.
  3.1.2筑岛顺序
  筑岛时先从上游位置开始进行筑岛,筑岛时先用大的块石把需要填筑墩位处的最外围轮廓抛填起来,再用砂夹卵石及粘土或沙土把墩位的中间部分填筑起来。为了防止筑岛迎水面受到水冲刷发生垮塌,在岛的上游和迎水面抛填2米宽的铁丝笼片石对岛体进行防护。
  3.1.3筑岛工艺
  筑岛施工前现场技术人员把需要筑岛的墩位位置放样出来,位置确定好后开始进行筑岛,筑岛标高比施工水位高2米,即216.0m。墩位处筑岛顶面外围轮廓线比承台尺寸大8米筑岛施工便道预留宽度8米,便于混凝土运输车的通过。
  筑岛填筑时墩位处不要填筑大的块石,避免给桩基施工,围堰下沉、钢板桩插打带来困难,承台外侧5米范围内用粘土及砂夹石进行填筑。岛的外围范围内用大的块石及砂夹石进行填筑,施工时填筑由迎水面向岸边一次进行填筑。
  由于30#、33#墩位置水深在9~12米,筑岛坡比为1:2至 1:1.75;在施工期内,水流被压缩后,为确保岛面的稳定、坡面、坡脚不被水流冲刷,采取抛铅丝笼片石进行防护;为防止井口坍塌,必须在孔口周围填高夯实、设置2%的排水坡和排水沟,严禁孔口周围有积水。
  3.2浮式平台拼装
  先在码头用浮箱拼装驳船,再把两艘驳船拖到码头并排放好,并用型钢进行连接临时固定成整体,驳船纵向拼装万能杆件桁架,桁架上安装龙门吊走行轨道。
  在拼装过程中,其中一艘拼装浮船随着拼装节段的增加而沿拼装方向横移,直至桁梁拼装长度达到设计要求,然后在桁梁上分别铺I28的型钢及平台钢板,铺设I28型钢及钢板时留出桩位孔。在拼装好的浮式平台的纵梁上安放龙门走形轨道。
  
  
  图6 浮式平台施工拼装
  3.3浮式龙门
  1)、龙门吊净跨30米,净高16.0米,起吊重量40T。
  2)、龙门吊立柱用万能杆件进行拼装,横梁用贝雷类梁进行组拼。
  3)、龙门吊在钢平台进行组拼,用20t浮吊进行安装。
  4)、平台龙门的安装:
  浮吊配合安装龙门下走行及立柱,安装立柱时在两侧拉缆绳;由于现场的起吊设备有限,龙门横梁安装时在平台中间搭设钢管脚手架支点,横梁每次起吊一半进行安装施工。
  
  图7龙门拼装示意图
  3.4. 浮式平台的锚锭
  浮式平台主锚布置4个,单个主锚15吨;侧锚单侧布置2个,单个侧锚12吨;尾锚布置2个,单个尾锚15t提前在岸边把锚锭预制好,浮式平台拼装完成前完成锚锭的抛设。锚绳通过浮子飘在水面上待平台就位后接绳锚固平台。锚锭布设如图示:
  
   图8 浮式平台锚锭布置图
  3.5 钢护筒接高、下沉
  1)第一步:钢护筒整体就位前,人造覆盖层,抛填改良土。在16根钢护筒全部精确插打前,先人工做覆盖层,抛填改良土3米左右,便于护筒的自稳。
  
   图9 钢护筒下沉示意图
  2)第二步:钢护筒对接好后进行下放,在下放过程中随时观测钢护筒的垂直度,下放时在钢护筒底节3~5m上游侧位置设下拉缆,一端固定一端卷扬机拉住,以便于在下放过程中调整钢护筒。
  3)第三步:钢护筒下放到河床时,安装液压振动桩锤进行插打钢护筒,如果进入岩层后钢护筒不在下沉,则上冲击钻进行冲孔配合钢护筒插打。
  4)第四步:冲击钻进行钻孔,每钻孔1.0米,钢护筒跟进1.0m,如此反复进行插打护筒。冲击钻跟进钢护筒下沉
  5. 结束语
  通过对浮式平台系统的设计计算,确保浮式平台各个部位在不同施工环境下,均能满足要求。通过对小浮箱组拼浮式龙门平台施工关键环节的攻关与控制,顺利完成了渠江特大桥主墩的32根单重近38吨的钢护筒的下放,以及大直径钻孔桩施工,保证了全桥工期的正常进度,为全桥的顺利通车奠定了良好而又坚实的基础,利用组合式浮式平台为交通条件限制,驳船、浮吊等大型设备无法进场,深水裸岩约束条件下,钻孔桩的施工提供有价值的参考。
  参考文献:
  [1]路桥交通施工计算手册人民交通出版社 2001.5
  [2]钢结构设计、计算与实例 人民交通出版社2008.9
  [3]兰渝铁路渠江特大桥桥梁设计图2010.05
  作者简介:张金灵 男 高级工程师 2005年毕业于解放军工程兵指挥学院土木专业 工学硕士
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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