顺福大桥锚碇基础设计说明

顺 福 大 桥 锚 碇 基 础 说 明 说 明4 中交第二公路勘察设计研究院 一、设计依据1、越南岘港市顺福大桥设计分包合同2、岘港市顺福大桥工可报告的批复二、设计采用的规范中国公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89）中国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85）中国公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ025-85）中国公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）中国公路桥涵施工技术规范（JTJ041-89）中国海港工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）中国海港工程混凝土防腐技术规范（JTJ275-2000）三、验算和参考的规范越南桥梁设计规范22TCN-272-01美国公路桥梁设计规范SI单位、1998年、第二版四、气象、气侯、水文本桥位处为热带海洋性气候，年平均气温25.7，月平均最高气温33.9，月平均最低气温19.1，极端最高气温40.9，极端最低气温9.2。年平均湿度82%。1/100频率对应的桥位处洪水位标高为2.05m，流量为6990m3/s，平均流速为1.35m/s，最大流速为2.41m/s。设计水位（设计通航水位）为0.480m。五、锚碇区域工程地质锚碇区域地质稳定，沉井深度范围内多为砂土或砂性粘土，承载力较差。西锚碇地面标高为-1.8 m，东锚碇地面标高为-4.05 m。各土层（按地质钻孔质料的分层编号）描述如下：第1层：中密细砂，饱和，层厚0.45.7m，极限承载力RH=1.5kg/cm2。第4层：粘土，流塑，层厚1.69.2m，极限承载力RH1.0kg/cm2。第5层：细沙，饱和，层厚15.8023.50m极限承载力RH=1.5kg/cm2.。第6层：沙土，半坚硬，密实，层厚1.87.2m，极限承载力RH=3.0kg/cm2.。第7层：沙性粘土，坚硬，密实，层厚2.19.5m，极限承载力RH=4.0kg/cm2.。第8层：中砂，含砂砾，饱和，中实，层厚5.70m，极限承载力RH=2.5kg/cm2.。第9层：砾砂，鹅卵石，饱和，密实，层厚2.86.0m，极限承载力RH=4.0kg/cm2.。第10层：砂土，含砾砂，层厚2.618.3m，极限承载力RH=4.8kg/cm2.。六、主要材料1、混凝土沉井上部（井壁及顶盖）采用35号高性能混凝土；沉井下部外壳采用钢壳，内浇20号普通混凝土，沉井封底采用20号普通混凝土，普通混凝土的性能应符合中国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ023-85），高性能混凝土的性能应符合中国海港工程混凝土结构设计规范（JTJ267-98）及中国海港工程混凝土防腐技术规范（JTJ275-2000）。2、钢材 采用中国GB3274-88、GB3077-88标准。钢筋：直径12mm（除少数外）采用级钢筋；直径12mm以下的，均为级钢筋，、级钢筋标准应符合中国GB1499-79的规定，凡需焊接的钢筋均应满足可焊要求。七、设计计算1、沉井一般构造沉井下部为钢壳沉井，高18 m（含刃脚），共分三节，钢壳沉井壁厚1.5m，隔墙厚为1m。上部为普通钢筋混凝土结构，东锚碇沉井高8 m，分2节；西锚碇沉井高15.5m，分3节，混凝土沉井壁厚9.0m，隔墙厚为0.6m。每个沉井内分16个隔舱。2、设计计算计算包括运营阶段和各施工阶段的荷载计算、结构内力计算和强度计算，荷载计算为常规计算，结构内力计算是在荷载计算基础上采用有限元分析，对强度计算是根据相关规范完成。沉井计算见沉井计算书。 八、施工要点1、钢壳沉井的工厂预制钢壳沉井工厂加工时，对于构件的焊接需要按等强度原则进行，对于厚度大于8mm的钢板的焊接，需剖口施焊，对节段间的现场焊缝需考虑内部各构件的焊接，应先里后外，并要求超声波探伤，以保证强度。钢壳沉井预制，请尽可能按设计图进行，若需调整，但必须保证钢材等强度焊接。2、沉井在开工之前，在基础区域井壁范围内补钻6个地质钻孔，保证沉井每边的中心和角点各有一个钻孔，孔深40.0m即可，其目的在于对沉井周边地质更深入的了解，施工人员能直接观测土样，对土层有实际感受，另一重要目的是探明每层土的高程及层厚。3、 在第一节钢壳沉井运至设计位置后，在第一节钢壳沉井上焊接拼装第二、三节钢壳沉井，然后浇筑钢壳内混凝土并注意设置混凝土沉井内预埋钢筋，在钢壳内混凝土达到强度后浇筑第一节混凝土沉井，混凝土达到强度后才开始吸泥下沉。4、沉井下沉下沉沉井的挖泥量为7.08万方，如果吸出泥水之比为1:5，就需补水35.4万方。在施工时就要有完善的运砂、排水、补水系统，因为吸出的泥砂不能堆积在沉井周围，以免产生偏载。补水量应大于吸泥机在同等时期吸出的水量。如不能及时补水，则沉井周围影响半径的地下水就向沉井内流动，在流动中将粉、细砂颗粒带向沉井，时间久了就会形成地下通道，造成沉井内翻砂，沉井的倾斜多是由于大翻砂引起的，有时会造成沉井周围地面大面积塌陷，破坏大堤及施工现场。如何将沉井下沉的核心问题是“勤补水，均匀吸泥”，勤补水是使沉井内水位高于地下水2米，以防止翻砂，均匀吸泥是使沉井受力均匀、内部应力没有集中现象，且沉井平衡下沉，井内刃脚处没有深坑出现致使沉井刃脚悬空易造成涌砂。沉井下沉是采用井内灌水空气吸泥机吸泥，吸泥机宜在中孔吸泥，因细砂有1:4流动坡度，吸泥机仪偶尔在边孔吸，只要在中孔吸泥沉井能下沉就不要在边孔吸泥。 沉井基底置于第七层内，沉井到此层切忌翻砂，以免基底承载力遭到破坏，快接近基底高程时，下沉速度应减慢，吸泥以清理基底为主要任务，把基底过高的土面吸掉使地基成锅底状。以便于封底混凝土传力良好。沉井下沉到离设计标高2米左右时，放慢下沉速度，以平稳下沉为主，严格控制四角高差、位移，做到有偏必纠。另外，为了控制基底的土面高程，对基底进行全面的检查，以清基为主，严防深坑、锅底情况发生。为了保证封底混凝土传力，要求在刃脚下要清出1米宽净空以保证水下封底混凝土质量。这些检查工作完成后，验证沉井刃尖已达设计高程，即可进行封底，如刃尖到达设计高程后仍停留不住，可利用空气管道压注水泥浆和水玻璃使沉井壁与周围土壤固结以阻止沉井继续下沉。锚碇为吊桥四大件之一，承受主缆拉力8590吨，分解到水平方向的力为7036.5吨。三维应力分析表明，7036.5吨水平力主要是靠沉井前墙土抗力承受，大面积翻砂会削弱墙土抗力的能力，防止翻砂应在沉井整个下沉中作为一个目标来完成。为了知道沉井在下沉阶段受力情况，在沉井不同部位应埋设检测压应力、拉应力、土压力、井壁摩擦力的各种仪器，以便即时了解受力情况，采取相应措施。 5、在沉井下沉的同时，预制沉井盖板底模梁和底模板，沉井下沉完毕后，将沉井盖板底模梁和底模板就位，然后在底模板上浇筑盖板混凝土，浇筑盖板混凝土时，注意 混凝土的温度控制，防止由水化热产生的裂缝，沉井顶盖混凝土施工过程中，应采取如下措施：1） 采取分层浇筑，沉井顶盖共分四层，每层1m。2） 降低水泥水化热在确保混凝土强度和塌落度的条件下，粉煤灰和外加剂，尽量降低混凝土的水化热温生，控制最终水化热。3） 降低混凝土入仓温度对混凝土土原料进行预冷，采用较低温度的水进行混凝土拌和，达到降低混凝土的入仓温度的目的。4） 埋置水平冷却管在浇筑混凝土前埋置冷却水管，在每层混凝土中间设一层冷却水管，每层水管分四组，在混凝土开始浇筑时即开始通水，进行24小时温度监测。当发现进出水口温度相差过大或过小时，或者水温与混凝土内