阿蓬江大桥水中基础施工

阿蓬江大桥水中基础施工

桥　梁

阿蓬江大桥水中基础施工

张　鹏,王永刚,房玉玺

(铁道战备舟桥处,山东齐河　251100)

摘　要:介绍渝怀铁路阿蓬江大桥深水基础施工的总体思路和难点,以及钻岩爆破、钢套箱围堰和钻孔灌注桩关键施工工艺,特别是解决了斜坡面上钢套箱围堰施工技术难题。

关键词:铁路桥;深水基础;钻岩爆破;钢套箱围堰;钻孔桩;施工

中图分类号:U443116+2　　文献标识码:B文章编号:10042954(2006)05005303

盖层,地质条件复杂,基础施工难度很大。经研究决定

该桥4号、5号墩基础施工采取大直径双壁高低刃脚钢围堰进行施工,采用大直径圆形双壁高低刃脚钢套箱做围堰,钢套箱首节采用拼装、浮运、下水,在墩位处接高,再下沉就位;依靠基桩护筒和钢套箱搭设基础施工平台,完成基桩成桩和承台浇筑施工。钢套箱围堰总体方案见图1

。

1　概况

渝怀铁路阿篷江大桥桥跨布置方式为:5×32m预应力混凝土简支梁+(40+60+40)m预应力混凝土连续梁+2×32m预应力混凝土简支梁+1×预应力混凝土简支梁。该桥4号和中,为低桩承台,每墩16,m底高程419169m,。2　图1　总体方案

3　施工难点

阿篷江大桥水中墩位处基岩一半裸露,一半有覆

收稿日期:20051115作者简介:张　鹏(1973—),工程师,1996年毕业于石家庄铁道学院。

阿篷江大桥水中基础施工需解决4个主要问题:

(1)墩位处岩面高差大,大面积裸露的基岩如何爆破清理,以满足承台和钢套箱封底的施工需要;(2)墩位处有一半黏土覆盖层,覆盖层底高程与封底混凝土底高程相同,不影响钢套箱封底和承台施工,且不易清

提动,用10s左右时间振捣;③“慢提”,振捣棒往上提时慢速提动约用15s时间(即按每次3～5cm速度上提,每提一次停1～2s时间),振实并排气。振捣棒提快了,混凝土中的气泡排除不好。

(4)振捣作业注意事项①振捣棒插点间距,最大不超过振捣棒作用半径115倍。中型50振动棒通常控制为40cm等距离移动,便可防止漏振现象发生。如前后2根振捣棒工作,其互相距离,一般为3～5m。

②要离开模板拼装缝20cm左右,因拼缝处是容易渗水漏浆的薄弱环节。

③振捣棒作为混凝土的振捣工具,切莫用于振赶混凝土流动,防止砂浆散失而失去均匀性。亦不得将振捣棒卧下来(呈水平状态)振捣,否则表面泛浆严重,导致产生层次(带状)色差。

④掌握振捣时间或速度,如拌和物较稀时,相应缩短振捣时间,减少抽动次数,防止过振。

4　取得的效果

2004年8月我单位在按照提前预控做好一切准

备工作后,开始浇筑六合南互通1号桥第一联右幅现浇箱梁,共计5跨26m,混凝土方量为1258m,施工中避开中午高温时间,严格按照既定的施工工艺措施,充分考虑到可能出现的影响混凝土外观质量的一切因素,顺利完成了箱梁混凝土的浇筑。养护7d拆模后,混凝土表面光洁、色泽一致,得到了监理、业主的一致好评。2004年10月,该工程的现浇箱梁被甲方评为优质样板工程,在全线推广。参考文献:

[1]　JTJ041—2000,公路桥涵施工技术规范[S].[2]　JTJ058—2000,公路工程集料试验规程[S].[3]　JTJ053—94,公路工程水泥混凝土试验规程[S].

[4]　彭　齐,刘海东.提高桥墩混凝土表面质量的技术措施[J].铁道

3

标准设计,2002(1).

[5]　袁宝才.潍河2号特大桥混凝土墩台表面质量控制[J].铁道标准

设计,2004(2).

铁道标准设计　RAILWAY　STANDARD　DESIGN　2006(5)53

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桥　梁张　鹏,王永刚,房玉玺—阿蓬江大桥水中基础施工

理,若清理则势必额外增大工程量,影响工期且增加了封底混凝土的方量,不经济,传统的高低刃脚钢套箱刃脚形式为阶梯式尖刃脚,低刃脚如何在黏土覆盖层上承重;(3)钢套箱的平面尺寸非常大,如此大规模的结构在水中如何下沉及安装;(4)钢套箱若采用先封底后钻孔方案,对钢套箱的自身稳定是有利的,封底后钢套箱可抵御洪水的冲击,但由于钢套箱为高低刃脚形式,且有部分刃脚位于坡岩上,在进行封底时,封底混凝土将会对围堰内壁产生4760kN的下滑力,这部分下滑力只由入泥部分的低刃脚所受外部的被动土压力来平衡是远远不够的,且被动土压力不容易计算准确,因此,需采取阻止钢套箱滑移的措施。

解决方法如下:

(1)采用深水钻岩爆破技术,利用水上作业平台和BTGJD2型冲击旋回式潜孔钻机成孔,在平台上装药进行水下基岩爆破,用浮吊带动抓土斗清理爆渣;

(2)改变传统高低刃脚钢套箱的刃脚形式,钢套箱高刃脚采用平刃脚和肋板式尖刃脚结构,低刃脚采用支撑桩和围板式结构,由支撑桩来承重;

(3),进行首节拼装、,下沉就位;

(4)先进行钻孔桩施工再进行水下混凝土封底,通过钻孔桩克服下滑力。该方案不需增加投入,工期不受影响,但在封底前钢围堰处于不稳定状态,若遇洪水钢围堰易移位。经过反复论证认为该措施可避开洪水,并且经计算只需6根桩(每墩有16根)即可满足抗滑移要求,在钢围堰定位后布置4台钻机同时钻孔,可缩短钢套箱处于不稳定状态的时间,在有覆盖层的位置完成6根桩后即进行水下混凝土封底,再完成其他10根钻孔桩。4　水中基础施工关键工艺和方法411　深水钻岩爆破及爆渣清理

(1)器材下水

同时双套管跟进,每台钻机台班钻孔7～8个。

(3)装药炸药选用2号岩石乳化炸药,此炸药特点是威力大,水抗性能强,使用过程安全。装药前测定实际钻孔深度,核准装药量后,在作业平台上通过套管进行装药。采用反向装药,即在孔底放1～2卷底药,而后旋转第一组起爆药包,注意雷管朝向孔底,药卷用炮棍压紧后,放入第二起爆药包,注意应使雷管朝向孔底,以利传爆。

(4)连接网路

因为平台上存有闲散电流,布药时采用塑料导爆管非电起爆系统,利用高段位等微差起爆技术。按设计的簇连组数,将各炮孔导爆管收拢,然后连结成加强复式网路(图2),每组导爆管不超过30根,严格控制分段药量,,每次爆破装药量控制在

900kg。

图2　起爆网络(单位:m)

(5)起爆

起爆网络连接完毕并经检查无误后,人员及设备

撤离至安全地带,人在岸上操作,封航后起爆。

(6)清基

水下爆破作业完成后,即可进行开挖清碴工作。用浮吊带动抓土斗清理爆渣,抓土斗为六瓣式,容量13

m,此法作业快、效率高。爆破面不平整时由潜水员爆破清理整平。412　钢套箱拼装浮运下沉

(1

)浮运龙门船结构(图3)

在岸边平整一块场地作临时码头,在临时码头上利用吊机拼组浮吊、水上爆破钻孔作业平台、浮运龙门船、运输船,并将机运舟下水。

(2)钻孔

深水钻岩爆破一般采用双套管法,外套管用以定位,内套管用作护孔及装药作业的通道,并起到护孔作用。配备2台BTGJD2型冲击旋回式潜孔钻机,在水上浮动钻孔平台上进行钻孔,钻孔浮动平台由浮箱和连接梁拼组而成,四角布置有定位锚机。在测量仪器的控制下,钻机在平台上移位或通过平台四角上的电动锚机进行平台移位,定位十分方便,钻机钻进成孔54

图3　浮运龙门船(单位:m)

浮体:浮运龙门船的浮体采用中-60型浮箱拼组

而成,首先分别用10只浮箱组成2个30m×6m的单元浮墩,再在浮墩两端分别用2片单层六四式军用梁作为连接梁将两浮墩连成整体,两浮墩间距24m,整体尺寸30m×36m,中间的空档即是下沉吊放的作业空间。

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张　鹏,王永刚,房玉玺—阿蓬江大桥水中基础施工

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平台:在两浮墩的空档上垂直浮墩铺设工字钢,上铺10mm厚钢板作为围堰拼装作业平台。因两浮墩

间空档较大,为提高作业平台承载能力和增加浮体整体连接强度,在两端连接梁中间下部悬挂2片单层六四式军用梁作为工字钢的支撑垫梁。

吊装龙门:在浮墩四角用六五式军用墩拼组4个2×2的临时支墩作为龙门的支架,垂直浮墩方向的每

床后的相对稳定状态,这种高低刃脚钢套箱对着床精度的要求更高,必须在套箱着床前和着床中随时充分

掌握其实测数据,才能做出正确决策,以使围堰顺利着床到设计位置。

钢套箱定位:钢套箱接高完毕并经检查无误后,通过调整浮运龙门船四角锚绳使钢围堰精确就位。着床:向各舱内均匀注水,使围堰逐渐下沉,并且不断地测量围堰中心位置和高差,测刃脚下高程,待支撑桩距河床最小距离为013～015m时,停止灌水,再用水头整平套箱,调整套箱的中心位置;在钢套箱双壁间各舱内同时注水使其下沉,继而使支撑桩切入河床,同时立即测量,以确定着床位置,注水时要向着床部位进行偏注水,此时高刃脚处于悬空状态,龙门吊具要始终处于受力状态,以免倾斜过大,注水时要注意使钢套值,。4　)、埋设钢护筒

两个支墩上布设两片单层六四式军用梁作为龙门的吊

重桁梁,形成2组龙门吊,每组龙门下对称布设2个固定吊点,吊点采用走12滑车组,单点吊重360kN,龙门起重净高度12m,总起重量为1440kN。

(2)钢套箱制作在进行基岩爆破的同时,进行钢套箱加工,按图纸下料组焊成块件,并根据套箱拼装顺序对块件进行编号。块件制作时应注意将焊缝处油污及锈蚀物清除干净,严格按照有关焊接操作工艺进行。为减少焊接应力及变形,除正确制定焊接顺序及工艺外,还可根据焊缝方向及部位,适当加骑缝板或临时拉板,减小变形。

(3)钢套箱首节拼装、入水

按块件编号,5cm左右,仔细观察,脚和支撑桩时停止。在平台上焊接尖刃脚和支撑桩,经检查无误后,拆除拼装平台,操作起重龙门将钢围堰底节平衡地落入水中并注水使其下沉,然后将围堰底部和顶部所有拉缆收紧,使其保持垂直而不被水流冲斜。在底节顶定出一个测量基准面并确定中心点,以保证接高围堰的顺直,并以此基准面和中心线为准进行结构尺寸的测量控制,然后由浮吊吊装上节钢围堰单元体拼装接高。

(4)浮运利用浮运龙门船四周的电动锚机,将钢套箱浮运至已经过爆破清渣处理过的墩位处。

(5)钢套箱接高

在底节顶定出一个测量基准面并确定中心点,以保证接高围堰的顺直,并以此基准面和中心线为准进行结构尺寸的测量控制,然后按块件编号,利用水上浮吊将钢套箱逐节接高,每节钢套箱制作完毕都要进行质量检查和安装精度测量。全部完成后,按制作精度和水密试验进行验收。

(6)套箱下沉就位钢套箱的下沉、着床是施工中的关键工序,套箱定位是一项受较多因素制约的细致工作,与流速、水位、河床平整等因素有关。

钢套箱的着床实际是围堰由悬浮状态变为嵌入河

,安装施工平台和护筒定位架,、木板拼组而成,护筒定位架由型钢加工而成。用浮吊吊装护筒精确就位,然后用浮吊带动振动锤将覆盖层处的护筒振动下沉至基岩面,裸岩处的护筒用振动锤稍微振动使其底脚和基岩紧密接触。

(2)成桩6根

在平台上安装4台钻机,先将覆盖层处其中的6根桩钻进成桩。潜水员水下作业将6根已成桩护筒与钢套箱连接抗滑。

(3)水下混凝土封底

覆盖层处的6根桩完成后,由潜水员用砂浆袋封堵钢套箱刃脚下的缝隙以免封底混凝土流出,为了将护筒和基岩之间的缝隙尽量堵住,不使混凝土流入护筒内,采取了先在护筒内灌注一层水下混凝土堵缝的措施。因封底面积大,混凝土数量大,则混凝土的生产能力和输送能力要满足灌注的需要,施工时采用了多台搅拌机生产,多台输送泵和浮吊输送混凝土的方式

3

保证了不小于50m/h的灌注速度。封底结束后套箱内抽水前,在双壁之间灌注水下混凝土至承台顶面。

(4)二次成桩10根

封底完毕,改装封底平台使之成为钻孔平台,在平台上布置4台GP-150型钻机钻进成孔,完成其余10根桩的成桩作业。414　承台施工

钻孔桩施工完成后,拆除钻孔作业平台,套箱内抽水,同时江水被阻隔在套箱外,形成无水状态,从而在无水状态下进行承台施工。

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铁道标准设计　RAILWAY　STANDARD　DESIGN　2006(5)

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桥　梁

潮汐地区深水大直径钻孔桩施工

常　祎,景兆德

(中铁一局集团有限公司,西安　710054)

摘　要:浙江省临海大桥横跨灵江,主塔位于江心,基础为深水大直径钻孔桩,施工既受洪水控制,又受潮水控制,介绍该桥主塔钻孔桩施工技术。

关键词:公路桥;潮汐地区;深水基础;大直径钻孔桩中图分类号:U443115+4　　文献标识码:B文章编号:10042954(2006)05005603

埋藏稳定,层厚为4013～4812m。2　水上作业平台及施工便桥设计

根据该桥工程特点,主塔钻孔桩基础采用搭设水

上施工便桥和工作平台,在工作平台上布置气举反循环回转钻机进行钻孔作业的方法。211　水上作业平台

(1)水上作业平台采用分离式平台,中间由系梁平台联结。平台由40根<cm钢管桩、工字钢、方木1,平台结构见

。

1　工程概况

临海大桥位于浙江省临海市区中心,横跨灵江,是临海市江南分区与老城区的交通要道。桥梁总长度746m,其中主桥306m,北引桥216m,南引桥224m。主桥采用(36+110+160)m面斜拉桥,桥面宽3112m。

主塔基础位于灵江江心,基础,6根<250cm钻孔桩,5m或613m,入土深度约84m。桩底嵌入微风化粉砂岩3m,按柱桩设计。

桥址段灵江为典型半日潮,既受洪水控制,又受潮水控制。施工图按百年一遇洪水频率标准设计,流量

3

为15500m/s。设计水位+10128m,最高通航水位+7101m。

主桥区段地层自上而下主要分布有:淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、细砂、卵石、全风化粉砂岩、强风化粉砂岩、中等风化粉砂岩、微风化粉砂岩等。其中淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、细砂层自上而下分布层厚为9135～12106m,细砂层很薄且只有局部分布;卵石层

收稿日期:20060112作者简介:常　祎(1962—),女,工程师。

图1　水上作业平台钢管桩平面布置(单位:cm)　

(2)水上工作平台所承受的荷载主要是钻机自重

(包括钻头及施工附加荷载)、泥浆循环系统(泥浆池、

泥浆泵等施工机具)、混凝土罐车及人员和小型机具

施工荷载。成孔后的施工荷载相对钻孔施工荷载较小,计算主要考虑钻孔荷载。计算荷载按履50荷载,按4台300kN钻机自重及考虑112的附加系数作为水流冲击和风力的影响。

两承台平台之间的系梁连结平台考虑泥浆循环系统设备及附加荷载、混凝土罐车、小型机具施工荷载及平台自重荷载。平台I45横梁上部直接铺设20cm×灌注封底混凝土,最后钻剩余的10根桩的施工工艺,以已成桩作为钢套箱的锚固桩,解决了位于斜坡岩面上钢套箱的抗滑问题。参考文献:

[1]　TB1000215—2005,铁路桥涵地基和基础设计规范[S].

[2]　谢媛媛,张建辉.阿蓬江大桥4号墩双壁钢围堰的设计和施工[J].

5　结语

采用深水钻岩爆破技术,用BTGJD-2型冲击旋

回式潜孔钻机和自动调节的双套管在浮平台上钻进成孔,成功完成了基岩爆破;钢套箱高低刃脚加支撑桩的特殊结构,解决了在基岩一半裸露,一半有覆盖层的钢围堰施工问题;浮运龙门船设计集钢围堰拼装、浮运就位、起吊下沉等性能于一体,一次拼组多次使用,减少了设备投入,大幅度提高了功效;采用先钻6根桩,再56

铁道标准设计,2003(增刊).

[3]　翁典鸿.特殊条件下双壁钢围堰水下封底施工技术[J].铁道标准

设计,2001(4).

铁道标准设计　RAILWAY　STANDARD　DESIGN　2006(5)

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