浮式平台与钢吊箱相结合技术在忠县长江公路大桥基础施工中的应用.pdf

5 2 世 界 桥 梁 2 0 0 8年增 刊 1 浮式平 台与钢 吊箱 相结合技术在 忠县 长江公 路大桥基础 施工 中的应 用 符 昭 星 ， 静 国锋 ( 中铁 一局 集 团桥梁 工程 有 限公 司 ， 重庆 4 0 1 1 2 1 ) 摘要 ：忠县长江公路 大桥 1 1 号 主墩 基础施工采用浮 式平 台与钢 吊箱相结合 的方法 ， 施工技 术新 颖 ， 工序转 换快捷 、 安 全。介绍 其具 体施工情况 。 关键词 ：浮式平 台； 钢 吊箱； 基础施工 中图分类 号：u4 4 5 5 5 文献标志码 ： a 文章编号 ： 1 6 7 1 7 7 6 7 ( 2 0 0 8 ) s 1 0 0 5 2 -0 3 1 概况 忠县长江公路大桥是沪蓉 国道石柱到忠县段控 制性工程 ， 主桥采用 2 0 5 m+4 6 0 m+2 0 5 m双塔双 索面 预应力 混凝 土斜 拉 桥 ( 见 图 1 ) ， 主桥 共 有 6个 大型的水下基础 。其 中 1 1号主墩桩基和承台为钢 筋混凝土结构 ， 承台采用直径 3 3 m 的圆形承 台， 高 6 m。封底混凝土高 7 m； 承台下设置 1 9根直径 3 m 的钻孔 桩 ， 桩 间距 均 为 6 m， 桩 长 4 4 5 m。 由于 三峡 工程 蓄水 的原 因 ， 该 桥 水 下 基 础 施工 平 均 水 深 达到 2 0 m， l 1号主墩处于航道深泓线， 施工水深更 是 达 到 2 4 m。 单位：m 图 1主 桥 孔 跨 布 置 示 意 l l 号 墩 处 河床 的岩 面 陡峭 不 平 ， 岩 面 高差 达 8 9 m， 覆盖层 厚 达 9 1 2 m， 如 采 用 钢 围堰 方 案 施 工 ， 钢围堰吸泥下沉工作量大， 钢 围堰需要制作高低 刃角 ， 围堰下沉和着床相当困难 ， 而采用有底钢吊箱 施工解决了钢围堰吸泥下沉和钢 围堰着床的问题 。 经过 详细分 析 1 1号 主墩 位 置 处 的 水 文和 地 质 地 形 情况 ， 确定 1 1 号主墩采用 圆形双壁钢吊箱施工 。钢 吊箱直径 3 6 m， 高 3 4 5 m， 侧板重 l 2 0 0 t ， 底板重 1 9 0 t ， 分为 6节进 行安 装 。 2施 工 方案设 计 由 于 1 1 号 主墩处 的河床 岩 面最 大 高 差达 8 9 m， 覆盖 层 主要有 粉 细砂 、 卵 石 层 ( 粉 细砂 层 厚 2 4 o 5 9 0 m， 饱水 ， 松散 ； 卵 石层 厚 3 9 o 1 1 7 0 m， 粒 径多为 5 1 2 c m， 卵石问空隙由粉细一粗砂充填) ， 粉细砂层厚度小 ， 无法作为持力层 ； 卵石层 中钢管桩 插 打 困难 ， 钢 管桩 打入 浅无 法承 载设 计荷 载 ， 所 以常 规 的钢管 桩 固定钻 孔平 台无 法实 施 。在对 水文 情况 进行分析后 ， 确定采用浮式钻孔平 台的施工方案 。 三峡 初期 蓄水后 水 位 调 度 在 1 3 5 1 3 9 m 范 围 变化 ， 变化值 4 m， 流速 0 6 1 7 m s ， 具备使用浮 式钻孔平台的条件。同时 ， 由于 吊箱围堰施工工序 多 、 工期 长 ， 为 了节 省 工 期 ， 必 须 利 用 钻 桩 时 间 同时 完成钢 吊箱首 节和底 板拼装 ， 才 能抢 在三 峡三 期 1 5 6 m 蓄水 之前完 成 l l号 主 墩 水 下 基 础 和 水 中墩 身施 工 。 采用浮式钻孔平台可 以在钻孔 的同时完成底节 钢吊箱及底板施工， 在钻孔完成进行吊箱施工时， 浮 式平 台可 以快 速退 出墩位 ， 加快 了工 序转 换 的速度 ， 为整 个基 础施 工赢 得 宝贵 时间 。 3基 础 施工 方 案 3 1 浮式钻孔平台施工方案 3 1 1 浮式平 台主结构 浮式钻 孔 平 台( 见 图 2 ) 由 4艘 4 0 0 t 驳 船 两 两 对接组成受力主体。在驳船上利用万能杆件组拼 2 道纵梁及 6道横梁构成平 台主结构 ； 在 2道纵梁上 安装 1台跨 度 4 5 m、 吊重 6 0 t的龙 门吊作为钻 孔 主 收稿 日期 ： 2 o 0 8 一o l o 7 作者简介： 符昭星( 1 9 7 0 一) ， 男 ， 高级工程师 ， 1 9 9 3年毕业于西南交通 大学桥 梁工程 专业 ， 工 学学 士。 维普资讯 浮式平台与钢 吊箱 相结 合技术在忠县长江公路 大桥 基础施工 中的应用 符 昭星 ， 静 国锋 5 3 要 吊装 设备 ； 在横 梁 问 铺 设 工 字 钢及 木 板 形 成 钻 孑 l 施 工平 台 ； 平 台 通 过锚 锭 系统 进 行 固定 。浮 式 平 台 有 效工 作范 围长 4 4 m、 宽 4 4 m， 可 满 足 5根 桩基 同 时钻 孑 l 施 工 。 图 2浮 式 平 台 主 结构 示 惹 3 1 2 浮式平 台 固定 浮式平台初步固定依靠锚锭系统。锚碇系统分 为 主锚 、 侧 锚 和 尾锚 ； 主 锚 为 6个 2 5 t 混 凝 土 蛙 式 锚 ， 侧锚为 4个 2 0 t 混凝土蛙式锚 ， 尾锚 为 4个 1 5 t 混凝 土矩形 锚 。通 过松 紧锚绳 长度来 适应 三 峡水 位 调度 的变化 。 蛙 式锚 系统 定 位 后 的 浮 式 平 台在 2 4 h内平 面 位 置 变化在 1 5 c m 内 ， 虽 然 无 法 满 足 桩 基 钢 护 筒 的 精确定位的要求 ， 但可满足 4根定位钢护筒的定位 插 打 。4根定 位 钢 护 筒 插 打 完 成 后 ， 将 浮 式 钻 孑 l 平 台与之在 平 面 固定 ， 浮 式 平 台 的平 面位 置变 化 就 控 制在 5 c m 范 围 内 ， 可 以满 足桩 基钢 护筒 的插打 精度 要求 ； 在桩基钢护筒插打数根后 ， 将平台固定在桩基 钢 护筒上 ， 拔 出定 位 钢 护 筒 ， 重 新 精 确 定 位 插 打 ， 完 成全 部钢 护筒 的准 确定 位插 打 。 3 1 3 钢 护筒 插打 钢 护筒 在 浮式平 台 上如何 得 到可 靠 的 固定 是 浮 式 平 台钻孑 l 施工 方案 的 关键所 在 。由于浮 式平 台横 梁 高度 仅为 4 m， 宽 2 m， 长 4 4 m， 横 向刚度 较低 ， 无 法设置导 向架 ； 单根钢护筒长度 3 0 m， 直径 3 3 m， 重 达 5 0 t ， 着 床 前 护 筒 下 部 的 水 流 冲 击 力 达 1 4 0 k n， 产生 的力 矩 足 以 使 平 台 横 梁 扭 曲 变 形 。为此 ， 钢护筒的插打采取 了“ 上固定 、 下拉 缆” 的施工方案 ( 见 图 3 ) 。在 横 梁 上 下 安 装 “ 井 ” 字 形 导 向 ， 用 3 2 精 轧 螺纹钢 张 拉 固定 在 横梁 上 。同 时 ， 在 上 游 抛 锚 设 置定 位船 ， 通 过 由定位 船上 的卷 扬机 、 滑轮组 牵 出 下拉 缆 ， 牵 住护 筒下 口 ， 以达 到控 制护 筒 垂直度 的 目 的。在钢护筒着床前 ， 通过垂度仪对钢护筒 的垂 直 度进行 检查 ， 并 通过 下 拉 缆 将 钢 护 筒 垂 直 度 调整 到 允许范围内后 ， 将钢护筒初打人河床， 再对垂直度进 行复 核 ， 如超 标 ， 应 查 明原 因将 钢 护筒拔 出重 打 。最 终施 工 的钢 护筒 平 面位置 偏 差 不超 过 6 c m， 垂 直 度 控制在 0 5 。 轧螺纹钢、 钢 护 筒 ， l 一 下 导向 ， ， 自 定位 船 水 流方 向 图 3钢 护 筒 插 打 方 案 3 2 钢 吊箱 施 工方 案 3 2 1 首 节有底 钢 吊箱 拼装 在 主墩 钻 孑 l 期 间 ， 在 岸边 用 2艘 施 工 驳 船组 成 拼装平台 ， 将分为 1 2块的首节吊箱侧板逐一拼装完 成 。然后 将桁 架 式底 板 ( 见 图 4 ) 安 装 到位 。将 原 设 计 的梁肋 式底 板 优化 为桁 架式 底板 后 ， 结构 自重 轻 、 刚度大， 安装速度 明显加快 。 整 个 首 节 钢 吊箱 安 装 完成 后 ， 将 2艘 驳 船 分 开 一 定距 离 ， 使 2艘 驳 船 间距 离 能 大 于桩 位 布 置 中最 外侧 2根桩基的边距 ， 以保证底节钢 吊箱能整体浮 运 进入 墩位 。 图 4 吊箱 底 板 桁 架 系统 3 2 2浮 式平 台退 出 钻 孑 l 结 束后 ， 在 钢护 筒 上测放 切 割线 ， 切割线 标 高根据水位变化范围及浮式平 台结构尺寸限制来确 定 ， 以确 保浮 式平 台的退 出和 首节 吊箱 的推 进 ， 同时 保证在未对接完全部钢护筒时 ， 江水不淹没切割位 置。对每个钢护简编号 ， 并在切割处做好对位标记 ， 以确保 在 重 新 接 高 钢 护筒 时 对 位 准 确 。切 割 完 成 后 ， 将 浮式 平 台托运 至 上游 锚定 。 浮式平 台退 出后 ， 将 中间 4道横 梁拆 除 ， 在 钢 吊 箱 下放 到位 后 ， 重新 推进 到 墩位 处锚 定 ， 继 续利 用平 台上 的龙 门 吊进 行封 底 、 承 台及 水下墩 身 施工 ， 以合 理 利用 设备 资 源 。 维普资讯 5 4 世 界 桥 梁 2 0 0 8年增 刊 1 3 2 3 首 节有底 钢 围堰就 位 水上浮式工作平台退 出后， 将 拼好 的底板 系统 和首节钢 吊箱 浮运至 主墩位置就位 ( 见图 5 ) ； 接高 钢护筒后 ， 在钢护筒外安装导 向架 ， 依靠导向架将钢 吊箱 围堰的平面位置及垂直度调整在允许范围 内。 在钢护筒上安装好 吊杆系统 ； 吊杆系统将底板系统 和首节钢围堰 吊起 ， 脱开驳船 ； 底板系统和首节钢围 堰入水 自浮， 完成底板系统和首节钢围堰就位施工 工 序 。 图 5 浮式 平台退 出、 首节 吊箱推进方案 采用该方案托运 首节钢围堰和底板系统 ， 可 以 充分地利用浮式平 台施工钻孔灌注桩的时间同时施 工底 板系 统和 首节 钢 围堰 ， 为 封 底 和 承 台施 工 留出 时间。该方案底板桁架系统在托运过程 中， 完全没 有支撑， 是悬空的， 底板系统 自身能够满足悬空 3 6 m 的强度 要求 。 其后 ， 逐节 接 高钢 吊箱 围堰并 在 1 2个 隔舱 内对 称 注水 下 沉 吊箱 ， 直 至 吊箱 围堰 下 沉 到位 。逐 一 检 查 吊杆 系统 ， 安装 吊箱 竖 向限位 装置 ， 转 入封底 混 凝 土施 工工 序 。 4小 结 ( 1 )在 1 1 号墩 钻孔 施 工 中 ， 成 功 使用 浮 式钻 孔 平 台， 利用大量常用设备和材料 ， 节约成本 ， 施工方 便 ， 施 工质 量好 ； 浮 式 平 台退 出墩 位 速 度 快 ， 相 比 固 定 平 台的拆 除 ， 节 约 近 3 0 d的 时 间 ， 为 基 础 施 工 赢 得宝贵时间； 浮式平 台在钻孔施 工结束后经改装继 续用于钢吊箱围堰 的施工 中， 可合理利用设备资源。 ( 2 )钢护筒插 打施工采用 了“ 上导 向、 下拉缆” 的方案 ， 在满 足钢 护筒 定位 的 高精度 要求 的 同时 ， 还 有效 解决 了浮式 平 台 自身存 在 的 缺 陷 ， 使 浮 式 平 台 在本 桥应 用 成功 。 ( 3 )在 钢 吊箱 的底 板 系 统 设 计 中 ， 采用 桁 架 式 底板结构 ， 结构 自重轻 、 刚度大 ， 能满足首节钢 吊箱 围堰的悬 空浮运。底板 系统采用在 加工厂分片加 工、 现场组装 ， 降低 了现场安装强度 ， 施工速度快。 ( 4 )对 于首 节 有 底 钢 围堰 吊箱 ， 充 分 利 用底 板 和首 节钢 围堰 的 自身强 度 达 到 悬 空 浮运 就 位 的 目 的 。采 用 该方案 托 运 首 节 钢 围堰 和底 板 系 统 ， 充 分 利用浮式平台施工钻孔灌注桩的时间同时施工底板 系统 和首 节钢 围堰 ， 为封 底 和承 台施 工 留出时 间 。 ( 5 )浮式平 台及钢 吊箱的有效结合使 1 1号主 墩基础施工工序安排合理， 2个工序间转换迅速。 ap pl i c a t i o n o f co mb i n e d te c h ni qu e o f fl o a t i n g pl a t f o r m a nd s t e e l bo x e d co f f e r d a m t o co ns t r u c t i o n o f fo u nd a t i o n o f z h o n g x i a n c h a n g j i a n g ri v e r hi g h wa y b r i d g e fu z h a o - x i n g， j i ng g u o f e n g ( b r i d g e en g i n e e r i n g co ，lt d ，ch i n a ra i l wa y ti e y i j u ci v i l en g i n e e r i n g gr o u p，ch o n g q i n g 4 0 1 1 2 1 ，ch i n a ) ab s t r a c t ：th e c o n s t r u c t i o n o f f o u n d a t i o n o f t h e ma i n p i e r no 1 1 o f z h o n g x