跨江大桥12×40m圆端形空心墩施工方法

1跨江大桥1240M圆端形空心墩施工方法跨江大桥8号墩身120400M的圆端形空心墩，在顺桥向中部设竖隔墙，为单箱双室截面,壁厚1520M。基础采用46根28M的钻孔桩基础，桩长112M。承台为圆端形，平面尺寸3476M，承台顶面标高70M，底面高程130M，厚M。墩位处河床高程4117M，根据河床标高的实际情况，8墩采用双壁钢吊箱围堰施工，双壁钢吊箱围堰为圆端形结构，平面结构尺寸为3880M，总高度265M，围堰底标高175M，顶标高90M，由双层壳体组成，壁厚20M，分底节和顶节两个节段，底节钢围堰高度14581M，重量约3000T，两端半圆中间为矩形的内、外环双壁自浮式钢结构，水下封底混凝土厚度45M。如图23总体施工方法先浮运底节钢吊箱，插打16根定位钢护筒后，安装支撑环，16根定位钢护筒与底节钢吊箱固结，完成钢吊箱围堰平台体系转换。其余钢护筒插打与钻孔桩施工同步进行，在洪水来前，确保8根成桩完成，钢围堰平台支撑转化到8根成桩上，使钢围堰平台稳定渡洪，全部钻孔桩完成后，接高顶节钢吊箱，下沉钢吊箱至设计标高后挂桩，分区封底，清基、抽水施工承台和墩身。8墩施工步骤图见附图3336。4567定位系统8墩锚碇系统布置图见附图37。8主锚主锚采用8个8T霍耳式铁锚，60MM有档锚链，63748钢丝绳。边锚钢吊箱边锚每侧采用6个7T霍耳式铁锚，60MM有档锚链，63748钢丝绳，前定位船边锚每侧采用2个1T霍耳式铁锚，30MM锚链，63722钢丝绳，后定位船边锚每侧采用1个1T霍耳式铁锚，30MM锚链，63722钢丝绳。尾锚尾锚采用4个6T霍耳式铁锚，60MM锚链，63748钢丝绳。定位船9前后定位船各采用1艘400T铁驳，定位船起到确定、调整钢吊箱的位置，调节尾锚、主锚受力的作用，并对钢吊箱具有安全防护作用。定位船布置有马口、将军柱、卷扬机、固定座等设备，用于调整锚绳、拉缆和兜缆。拉缆和下兜缆前、后定位船与底节钢吊箱之间均设有拉缆，前、后定位船与钢吊箱之间均设有下兜缆。其作用是将钢吊箱所受外力传递给主锚和尾锚。定位系统前期准备布置钢吊箱绞锚设施设备，定位船加固、进行舱面设施设备布置。根据锚锭布置图，计算出每个锚、定位船以及钢吊箱的理论位置。控制网复测建立控制网点，GPS全球定位确定锚位及定位船、钢吊箱的准确位置。认真检查将军柱、绞关、卷扬机与船体的连接系统，确保稳固可靠。铁锚、锚链及锚绳使用前必须进行检验，以确保钢吊箱定位施工安全。具体措施为A对购置的锚绳及锚链、锚环抽样进行检查，做预拉试验。B铁锚转动部位应灵活、必要时应作涂油处理。C检查绞关、卷扬机、滑车、马口等的工作状况是否良好。抛锚作业前组织有关操作人员对抛锚、定位施工进行技术和安全交底。每根锚缆除按设计要求配置卸扣、钢套环、钢丝绳夹外，每根锚缆还应增加一个防滑保险夹头。抛锚定位前，应与气象部门取得联系，选择四级以下风力、无雨雾的白天10进行抛锚作业。抛锚定位前应与海事航道管理部门取得联系，加强水上交通管理，在上下游1000M范围内设防护巡逻船，以策安全。锚碇系统施工先上游后下游的原则进行。按照设计图，抛1、2主锚，前定位船就位，抛9、10边锚，27、28尾锚，将后定位船临时定位。抛3、4主锚，抛11、12、13、14、23、24边锚。钢吊箱下水、浮运拖至后定位船处，临时系泊，连接相应拉缆、兜揽、边锚的锚绳接头，解开拉缆与后定位船的临时连接，利用拖轮控制后定位船溜放至设计位置，连接拉缆、兜揽的接头，初步调整各锚绳、拉缆、兜揽。抛设剩余锚，精确定位底节钢吊箱。钢吊箱制造底节钢吊箱工厂加工组焊成单元构件，运输到华江船厂的总装平台进行拼装组焊。钢吊箱下水吃水深度计算钢吊箱底节整体箱体重量为2900T，提供浮力的面积（包括侧板和主隔舱）为666M2，箱体底节下水后的吃水约为435M。为便于钢吊箱下水，减小下水过程中吊箱的吃水深度，在下水过程中，将吊箱底部导环圆孔采用接高钢筒11的方法封闭，钢吊箱底节可提供浮力的面积为2260M2，每米提供的浮力为2260T，因此箱体底节下水后的吃水约为13M，加上底板龙骨的高度，箱体入水深度约19M。华江船厂地形及河床断面图下水滑道基础处理钢吊箱总拼装场地地基为泥沙覆盖层，钢吊箱下水前由两排各15M宽的气囊组支承在滑道上并滚动前行，滑道应大于气囊宽度范围，滑道基础须清淤，围砂袋，上填建筑垃圾碾压夯实，表面进行硬化处理，保证有足够的承载力。地面坡度为140，钢吊箱前端距江边水面距离约40M，坡度大致约为112。，两者坡度不能满足围堰下水条件，须在钢吊箱前端距江边水面距离40M长度范围设法调整入水坡度，根据气囊受力性能和计算情况，坡度调节必须分段缓慢进行，拟设定3个坡度调节段，每段坡长25M，调坡30，最后入水坡度调整为100。详见如下图示人员设备的配置作业时现场设总指挥1人，副指挥2人，操作人员30人；设备主要有12M15M高压气囊6080条，和相应充气设备；2台15T卷扬机，2门12150T滑轮组，35台20T单门滑车，其它钢丝绳、卸扣配套。为保证吊箱在滑道能够向前移动，并能控制吊箱下滑的速度和大致方向，需要在吊箱上设置前后拉缆，后拉缆控制下滑速度，设计拉力为2150T，大于吊箱自重的最大下滑分力。前拉缆控制下滑方向，提供下滑动力并回收吊箱下的20MM钢托板之用。设计拉力为240T。后拉缆地锚布置于钢吊箱后两侧，距吊箱约20M，与吊箱下的垫板中心对应，每个地锚提供约150T的锚固力，地锚结构为钢筋砼埋置式，按长5M宽3M深4M尺寸布置，顶与地面齐平。前拉缆与江中拖轮相连，利用拖轮的动力提供前行拉力，拖轮应离开岸边至少200M距离，保证安全。详见如下图示。13况）。考虑到箱体底部结构气囊受力不均匀，在计算时将单支气囊受力控制在150T以内。选用40个气囊是安全可靠的。气囊按间距30M布置，圆弧端各10M气囊受力计算不考虑。C气囊布置和充气14吊箱拼装完后，钢吊箱底板支承点间布置气囊，直线和部分圆弧段每30M间距布置一个气囊，临时支点占位处，待支点拆除后布置，气囊应对称布置。钢围堰圆弧前端10M范围不布置气囊。气囊充气前，先布置好地锚及卷扬机，钢吊箱锚固牢靠，使其在顶起后不向前滚动。气囊充气的顺序应尽量对称、分散，相邻的气囊分成两批次充气，气囊充气至钢吊箱抬起09M高左右时，钢吊箱脱离支承点约10CM，拆除钢垫板下的砼柱及钢结构支承点。清理和休整滑道。钢吊箱起滑、下水、自浮A气囊完全托起钢吊箱后，慢慢放松后拉缆，适当收紧前拉缆，前端气囊不断补充，钢吊箱前移，直至前面气囊到达水边。B松后拉缆、钢吊箱下滑入水随着钢吊箱下滑速度的加快，钢吊箱下滑至水面附近时，松开后拉缆，钢吊箱自然加速下滑，利用其下冲惯性入水并向江中滑行一段距离，钢吊箱的后端进入江中后，水深满足吃水要求。C钢吊箱自浮稳定、拖轮绑定钢吊箱钢吊箱整体入水后，在惯性、风力、水流作用下继续漂浮，同时底板内进水，吊箱入水深度增大，至一稳定入水深度，为控制吊箱，不致继续漂浮和搁浅，帮靠2艘拖轮，拖靠到华江船厂上游临时定位船顺水系泊，拖轮编队，准备浮运。D气囊法回收钢托板15钢托板在吊箱下滑过程中确保气囊工作面平整和均匀传力，为方便气囊下水和钢托板打捞回收，钢托板作如下处理A钢管包边保护气囊B钢托板与钢吊箱间临时限位钢托板在钢吊箱下滑时须与之水平限位固定，以避免钢吊箱与托板间的滑动，水平限位采用钢托板上焊接立板的方式。竖向限位通过钢托板前端设钢丝绳吊挂固定，钢吊箱整体入水后，迅速解除吊挂钢丝绳。钢吊箱底部的钢垫板一端事先与岸上的地锚及卷扬机连接好，拖至近岸边后，利用气囊法滑动回收。钢吊箱浮运钢吊箱临时定位华江船厂上游三山码头下游侧布置1000T临时定位船一艘，抛7T领水锚（霍耳式铁锚）1只，钢丝绳100M，岸上布交叉八字锚4只，钢吊箱下水，帮靠2艘拖轮，拖带到临时定位船顺水向系泊。钢吊箱编队、浮运在钢吊箱北岸侧帮靠2艘拖轮，下游侧帮靠1艘拖轮系结缆绳，解开钢吊箱与临时定位船间系结，拖轮拖带钢吊箱离开临时定位船，靠帮南岸侧2艘拖轮，系结缆绳，编队完成，开始浮运，先沿凡家矶水道顺水倒车，过梅山红浮鼓后，转入主航道，继续倒车，拖带至桥位下游约200M处停止航行，改为正车向上逆行向8墩位靠拢，驶至墩位附近北岸侧2艘拖轮解缆退出，钢吊箱在163艘拖轮拖带下靠泊临时定位船，系泊。过缆L3、L4拉缆D1、D2兜缆连接；14、24边锚锚绳与钢吊箱上接头连接；L5、L6拉缆连接；13、23边锚锚绳连接；3艘拖轮撤出，1艘拖轮靠帮后定位船，解开1、2拉缆与后定位船之间的系结，利用拖轮控制溜放其到设计位置，连接1、2拉缆，D3、D4兜缆，初步调整锚绳、拉缆兜缆。现场作业组织体系见框图2现场作业组织体系框图作业指挥部设在首拖轮上，由现场负责任总指挥，其余各轮船长均亲自操作。A实施浮运时，再加派一艘大马力拖轮实施监护，以应急需。B联系手段高频电话（锁定频道）、对讲机、手机。C为慎重起见，在实施拖带前一天，派测量船对浮运设计航路进行一次详尽的测量，在实施浮运的当天，测量船全程服务，负责领航及测量，以保万一。钢吊箱初步定位底节钢吊箱浮运到位后，将钢吊箱缓慢帮靠临时定位船，底节钢吊箱帮靠后，将临时定位船上的主缆及边锚过到底节钢吊箱上。逐步溜放后定位船至设计位置，抛设后定位船边锚，调整锚绳及拉缆，初步定位钢吊箱。17在钢吊箱井壁内注水，使钢吊箱下沉，保证钢吊箱底口距设计标高1M左右。钢吊箱在下沉过程中应随时对锚链、锚绳和锚碇设施进行检查，及时监控锚绳的受力状态，并予以及时调整，保证各锚绳受力均匀。钢吊箱精确定位在钢吊箱井壁内继续注水，使钢吊箱底口下沉至设计标高附近。对钢吊箱拉缆、下兜缆和边锚循环逐级施加预拉力。钢吊箱定位后，各锚绳受力应均匀，同一组锚绳受力应大致相同，锚绳出水长度或与水平面夹角应大致相等。尾锚绳、边锚绳应尽可能收紧，以减少施工时水流阻力、风力等水平力的变化而引起的钢吊箱位移。钢吊箱精确定位后观察两天，用测量仪器测量钢吊箱位移是否符合要求，精度符合要求后，方可进行插打钢护筒的施工作业。钢吊箱挂桩固结，形成钻孔平台试插钢护筒钢吊箱精确定位后，即进行试插钢护筒作业，试插作业的目的是了解掌握施工期间水流流速、水位的变化规律及其对插桩精度的影响并试验所采取的调整措施是否有效，根据试插桩的作业时段及精度，选择正式插桩作业的时段以保证插桩精度。插打钢护筒A钢护筒接长为保证钢护筒制造精度，减少现场焊接作业量，缩短插打18时间，每根钢护筒分为2节，在制造厂试拼，底节护筒长约55M。B钢护筒采用200T浮吊悬挂2台APE400B型液压振动打桩机并联插打，插打顺序按照对角对称的原则进行。C16根钢护筒作为钢吊箱的定位支撑钢护筒，护筒底标高为56M。插打施工采取循环插打顺次跟进的方法，以确保每根钢护筒入土深度相差不大，保证每根钢护筒承载力基本一致。钢护筒插打利用钢吊箱内上下导向环作为导向，上下导向环的制造、安装椭圆度不大于5MM，导向环工厂制造，保证其制造精度。钢护筒分两节接高，节间接头应可靠，耐拉、压，不漏水，两节护筒的轴线应相吻合。钢吊箱挂桩形成钻孔平台16根定位钢护筒插打至设计标高后，钢吊箱井壁内抽一定量水使其上浮，然后安装钢护筒支撑牛腿，钢吊箱注水下沉，固定钢吊箱，钢护筒局部加固。此时底节钢吊箱支撑于16根定位钢护筒上，形成固定钻孔平台。拉缆和下兜缆继续调整保证受力。钻孔桩施工分批施工钻孔桩分批插打剩余钢护筒，分批进行钻孔桩施工，定位系统继续保持一定的预拉力，防止钢吊箱摆动影响钻孔桩施工。待首批8根钻孔桩混凝土达到强度后，将钢吊箱支撑转换到已完成钻孔桩上，然后解除锚碇系统。继续插打下一批钢护筒，进行下一批次钻孔桩施工。19A、配备KPG3000钻机6台，RC300型液压动力头钻机2台钻孔。B、配备8台ZX500型泥浆分离器，每台泥浆净化能力500M3/H。C、配备CDJ超声波大孔径检测仪检测成孔质量、孔径、孔斜率、孔底沉碴。D、配备8台40M3/MIN，12MPA的压风机。施工布置钻孔桩施工时，墩侧布置1台200T浮吊，墩顶布置1台动臂塔吊和1台100T龙门吊，作为钻机就位、移位、钢筋笼下放等重型设备、构件及材料水上起重的设备。墩位上游侧停靠一条L000T1500T的泥浆船，制浆设备在泥浆船上。拌浆机拌制的泥浆直接流入泥浆船上的泥浆池，泥浆船横向设置两道隔板，中间仓为制浆池，前、后仓为存浆池、回浆池，用钢管串联使用，钻机和泥浆船之间进行循环净化。钻机摆放位置要结合平台受力支承合理布置。开钻顺序要统一安排，相邻两孔不能同时进行钻孔作业或浇注混凝土，以免干扰。钻孔桩混凝土由水上混凝土工厂供应。钻孔根据8墩位地层特点，对于淤泥质土层、和亚粘土层，采用中等钻速、优质泥浆大泵量钻进；对于粘土层采用中等钻速大泵量稀泥浆钻进；对于砂砾层、卵石层，采用轻压、低挡慢速、大泵量稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔和坍孔，并充分浮渣、排渣，防止埋钻。对于泥质粉砂岩，应中等20钻速，大泵量稀泥浆，多活动钻具，以防糊钻。钻岩时换滚刀钻头，应先轻压慢转，将钻头扫平后，按滚刀钻头的钻进参数钻进，以免换层换钻头处出现台阶影响孔形。钻机在不同的地层中应选择不同的钻压和钻进速度。A开钻时，应先送风，后给进，停钻时，先提钻头，后停风。B开钻初，应以手动给进方式慢慢下放钻头，低转速低钻压，慢进尺钻进，以保证孔的垂直度，待钻至护筒以下1M后，再逐渐增加钻压、转速和进尺。当钻头大部分或全部进入岩层后，即可进入正常钻进阶段，并根据岩体强度和钻进、排渣情况，逐步调整转速和钻压值，使钻机进入“液控”恒压自动给进工作状态。C在岩层中钻进时，钻压应由小逐渐加大，并经常捞取钻渣，观察钻渣颗粒情况，当钻渣颗粒大小均匀，且最大颗粒粒径接近35CM时（楔齿钻头），不宜再继续加压；钻进参数选择的一般原则在岩层与岩层交界面处宜采用较小钻压较低速钻进；岩面倾斜，岩石破碎或岩层构造一边软一边硬宜采用较小钻压，较低转速钻进；岩面平整，岩石完整时宜采用大钻压，高转速钻进，岩层构造可参照地质资料和邻孔钻孔情况判断。D正常钻进过程中，必须遵照减压钻进的原则进行，要求在孔底钻压值不超过钻具（钻头、钻杆及配重块重量之和）扣除浮力后的80。E在钻孔过程中，护筒内水位要保持高于河水位2M以上，护筒内补浆要及时，也可采用循环浆的方法省去补水设备，排渣中断时，应立即将钻头提起，待有钻渣排出时再慢慢下放钻头。21F钻杆接长时，应先停止转盘转动，并使反循环系统延续工作至孔底，钻渣基本排净，再接长钻杆，然后将钻头提起至孔底以上2030CM处，送风并启动反循环系统，待转动正常后，再慢慢下放钻头，调整钻压及转速继续钻进。G正常钻进时，值班人员要准确测量钻具、钻杆长度并做好标记，以此来测定钻孔深度。当经过测量换算，确认进尺已达设计标高时，应立即停止钻进，并将钻头提起约30CM，转速由高变低空转520MIN，将孔底钻渣排净。H钻杆拆除前应反复复核孔深，经确认已达设计标高时方能拆除钻杆，清孔后用校核过的测绳（用长钢尺对浸湿的测量绳进行校核，应经常校核）测出孔深，用CDJ超声波大孔径检测仪测量孔底沉渣厚度。I每次钻机移位再对中时，要求对准第一次钻进时的钻孔中心，偏差不大于5MM。J因故停钻时，应将钻头提高孔底5M以上，孔口加护盖，防止异物掉入孔内，钻孔过程中应填写施工记录和工程日志，采集样石并与设计地质资料对比，确认岩性指标是否与设计相符。清孔及检孔钻孔至设计高程，经检查无误后，应立即进行清孔和检孔。A清孔先将钻头提离孔底20CM，慢速空转，反循环抽净孔底沉渣，然后停钻2小时，再启动钻机，反循环清除孔内沉渣。B检孔采用CDJ超声波大孔径检测仪进行检孔。C根据设计要求，清孔后的沉渣厚度不得大于10CM。22钢筋笼制造及安装钻孔桩钢筋笼全长112M，重量约962T。钢筋笼的特点是主筋粗、强度高、分布密、管路多。钢筋笼分为5节安装。钢筋笼在长线台座上分成5节制造。由于钢筋密、重量大，钢筋笼内每隔25M设一道型钢加劲环，确保钢筋笼在制造和起吊时有足够的刚度。主筋定尺120M和90M长，主筋采用镦粗直螺纹连接。为便于钢筋笼吊起和拼接，特制一套钢筋笼悬挂固定系统，包括卡具和悬吊钢筋。钢筋笼分5节吊装，平均每节长约24M，重量大约为1525T，水中墩安装钢筋笼时，为防止钢筋笼起吊变形，在钢筋笼运输铁驳端部特制一套铰接转向装置，可用吊船直接起吊竖立钢筋笼。钢筋笼在车间分段制作，现场接长，按照设计图纸的要求加工骨架耳环及保护层垫板，控制与孔壁的间距，尤其在骨架上口更应调整好间距，使其轴线尽量对准桩中心线。另外，下口内收并加焊环筋、吊放前清除骨架内的临时十字支撑等细节都应注意。为防止钢筋笼上浮，应采取临时固定措施，将钢筋笼与钢护筒顶焊接固定。灌注混凝土灌注水下混凝土前应检测孔底泥浆沉碴厚度，如大于100MM应再次清孔。桩身混凝土灌注采用垂直导管法。混凝土应用400MM钢导管灌注，导23管应进行水密、承压和接头抗拉试验，在灌注混凝土开始时，导管底部至孔底应留有250400MM的空间，在整个灌注时间内，导管口埋入已灌注混凝土内不小于3M，且不大于6M。灌注的桩顶标高应比设计标高高出0510M。吊装混凝土灌注架。混凝土灌注架用型钢组拼而成，上设储料斗，保证拔球时首次灌注有足够的混凝土储备量，灌注架另设自落式卷扬机一台，通过转向滑车提升和拆卸导管。当钢筋笼下放后，孔底一般都有沉淀，所以灌注混凝土前，必须用吸泥机进行再次清孔。开始灌注时，导管底口离孔底03M，拔球后，保证埋深不小于20M。正常灌注时，导管埋入混凝土深度不小于30M，不大于60M，并连续灌注完成。灌注过程中，导管的埋深测量采用同步多测点的办法，避免因孔径大产生大的误差和测量错误。为了保证混凝土灌注顺利进行，施工中作好下列工作首批混凝土储量要足，一旦拔球，混凝土要连续灌注，不得停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。导管外不能有阻碍物，以免提升时卡挂钢筋笼。混凝土灌注到达钢筋笼顶部时，适当放慢灌注速度，减少导管埋深，防止钢筋笼上浮。在灌注过程中始终保持一定水头差