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潮强流急 河流 大型 水上 钻孔 平台 搭设

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潮强流急河流的大型水上钻孑 L平 台搭设 张 敏 王耀 传 朱素斌 29 文章 编号 1003 4722 2010 S1 0029 04 潮强流急河流 的大型水 上钻 孔平台搭设 张敏 王耀 传 朱素斌 1 嘉绍跨 江 大桥工 程建设 指挥 部 浙江 海 宁 314415 2 中国公 路工 程 咨询 监理 公 司嘉绍 大桥 项 目部 浙 江 海 宁 314415 摘 要 考虑工程规模及复杂的水文地质条件 嘉绍跨 江大桥北岸水 中区引桥选用搭设钢结 构施 X 平 台的方 法辅助施 工 施 工平 台搭 设 主要 流程 为 支撑 桩 插 打一 桩 帽安 装一 承 重 梁安装 一 贝雷梁铺设一 桥 面工 字钢 背肋安装一 桥 面花 纹钢板 铺 设 施 工 中针 对 钱塘 江潮 强 流急 和 24 h 内 江 面水位 高程差较 大的不利 条件 采取 了支撑 桩快 速 定位 联运 和 施 工平 台分 块预 制 安装 2 项新 的 施 工 工 艺 关 键词 施 工平 台 承 载力 支撑桩 分 块安装 施 工工 艺 中图分类 号 U 445 文献 标志码 A In stal l a ti o n o f L arge B o ri n g P l atfo rm s o ver S tro n g T i d e an d S w i ft C u rren t R i ver Z H A N G Mi n A N G Y a o ch u a n Z 妇 S u bi n 1 C onstructi on H eadquarters of Ji ashao R i ver C rossi ng B ri dge P roject H ai ni ng 314415 Chi na 2 T eam of Ji ashao Bri dge Project Chi na H i ghw ay E ngi neeri ng Co nsu l ti ng and S up erv i si on Corp o rati o n H ai ni ng 3 1 44 1 5 Chi na A b stract T h e app roach bri dg e of th e Ji ash ao B ri dg e over th e north sho re w ater area i s con structed by the ai d o f i nstal l ati o n of the steel structu re co nstructi on p l atform s i n vi ew of the co n structi o n scal e th e com pl i cated h yd rol og i c and geol og i c co ndi ti on s o f th e ap proach b ri dg e T h e typ i cal p rocess fl o w of th e i nstal l ati o n o f a pl atfo rm i s as fo l l ow s i nserti ng an d d ri vi ng o f th e sup po rti n g pi l es i nstal l ati on o f th e pi l e cap s i n stal l ati o n o f th e l o ad b eari n g beam s i n stal l ati on of th e B ai l ey trusses i nstal l ati on o f th e u ndersi d e ri bs of I steel s fo r b ri dge d eck an d l ay i ng of th e ch eckered steel p l ates of th e d eck In th e l i g ht of th e un favorabl e con di ti on s i n th e co n stru cti o n such as the strong ti de an d sw i ft curren t o f th e Q i antangJi an g R i ver and th e con si dera b l e w ater Ievel vari ati o n di fferences of th e ri v er at th e bri dg e si te w i th i n 24 ho urs tw o k i n ds o f the new co nstructi on techn ol og y of rapi d p osi ti on i ng of the su pp orti ng pi l es coordi nated trans portati o n an d prefabri cati ng and i n stal l ati on o f the p l atform i n secti on s are app l i ed K ey w ords co nstructi on p l atform beari ng cap aci ty sup porti n g p i l e i n stal l ati on i n secti on s co n stru cti o n tec h n o l o g y 1 工 程概 况 嘉 绍跨 江大桥 是嘉兴 至绍 兴公 路通道 跨越 天然 屏障 钱塘江的控制性工程 北起海宁尖山围垦 区 跨 越 杭 州 湾 水 域 直 达 上虞 96 丘 围垦 区 总 长 10 137 km 采 用 双 向 8 车 道 高 速 公 路 标 准 设 计 第 V 合 同段 为北 岸水 中区引 桥和 北副航 道桥 基础及 收稿 日期 20 10 11一 l 1 作者简介 张敏 1966一 男 工程师 1988 年毕业 于上海城建学院路桥专业 工学学士 zm jt zji p corn 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 30 桥梁建设 2010 年增 刊 1 下部构 造 起讫 里程 为 K 43 975 K 48 975 全 长 5 0 0 0 m 其 中北岸 水 中区引桥 需要搭 设施 工平 台 65 个 分布墩 号为 B 13 B 47 号 和 B53 B82 号 施 工 平 台由支撑桩 桩 间连接 系 承重梁 贝雷梁 桥面背 肋 桥 面板及栏 杆 组 成 平 台面 积 为 1 062 1 507 m 单个平台用钢量为 7 25 1 100 t 施工工期为 12 个月 平 台平面 布置见 图 1 撞 一 L 一 38 2 一 i 29 2 i29 2i 29 盟 一 啦 上 幸 妒 一 j j 一 一 一 鲤 一 墼 一 2 一 畦 蔓 一 墩中心线 l I 一一 一一占 眨 一 每 一 一 一 一 一 一 一 一 q 一 一 一 l i 器 船 i 5 i j i j i 3 2 3A 2 2 M l j I 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 怒i 穗i嚣 i i f 慈 i i 2 2 i l 嚣 3 0 I 6 0 3 0 I 6 0 3 0 I 6 0 l 3 0 l 6 0 l 3 0 l 说明 图中标注引出线上方数字表示桩长 下方表示桩编号 单位 m 图 1 平 台 平 面 布 置 2 施工 条件 2 1地质条件 桥 址 区地 层 上部 为 较厚 的沉 积物 地 层 泥质 粉 砂岩 砂砾 岩风化 层 自上而 下分 为 3 层 第 1 层 主 要为亚 砂土 粉砂 松散 中密 厚度 1O 90 26 50 1TI 中间水域厚度较小 向两岸逐渐变大 第 2 层为 淤 泥质亚 粘土 软塑状 亚粘 土 具 层理 夹粉砂 亚砂 土 桥 址 区分布普 遍 厚度 16 20 23 00 m 第 3 层 为冲海积 海积 物 岩 性 为灰 黄 色 粉砂 细 砂 夹 亚粘 土 亚砂土 分布普遍 厚度 4 50 17 20 rp 2 2水 文特 征 桥 址 位 于钱 塘江 河 口尖 山河 段 受 潮 流 和径 流 共同作用 潮流动力条件强且 比较复杂 河床冲淤剧 烈 主要水 文特 征如下 1 水 域 涨 落 潮 流 路 分 歧 河 床 地 质 颗 粒 较 细 起 动 流 速 低 易 冲易 淤 加 上 上 游 来 水 丰 枯 变 化 河床 演变 剧烈 钱 塘 江洪 水 主要 有 6 月 下 旬 梅 雨 引起 的复 峰型及 7 9 月 台风 暴 雨 引起 历 时 较短 的尖瘦 单峰 型 2 类 2 尖山河段潮流为非正规半 日浅海潮流 水 流属往复流 但不对称性较 明显 涨潮流大于落潮 流 据 地质勘 探报 告桥 址断 面观测期 实测 最高潮 位 5 45 ITI 平均 高 潮 位 4 02 1TI 最低 潮 位 一3 15 m 平 均低潮 位 一2 41 m 最 大潮差 8 59 1TI 平均 潮 差 6 44 ITI 落潮历 时显著长于涨潮历时 平均涨潮 历 时 3 h 34 m i n 平 均落潮 历时 8 h 51 m i n 最 大垂 线平 均流速 涨潮 为 4 78 m s 落 潮为 3 8O m s 桥 址 断面流速 的平 面 分 布 总体 上 以涨 潮 流北 强 南 弱 落潮 流南强 北弱 为特征 3 100 年一遇设计涌潮高度为 3 0 m 5 年一 遇设计涌潮 高度为 2 5 m 20 年一遇最高通航水 位 为 7 36 i n 施 工水位 为 一2 6 6 0 m 2 3 气候 条件 桥位 区属 亚热 带 季风 气候 区 气 候特 征 为 四季 分 明 雨量 充 沛 温暖 湿润 年平均 气温 16 左 右 极端最低气温一12 4 最冷月 1 月平均气温 3 8 最热月 7 月平均气温 28 7 年平均降雨量 1 485 m m 年降水天数 158 d 年平均暴雨天数 3 5 d 6 9 月 降水多 桥位 区年 平均 相对湿度 约 80 全 年 以西 北风 和东南 风 为主 年平 均风 速 2 7 m s 最 大风 速 19 m s 3 施 工方法 3 1 总体施 工方 案 综 合北 岸水 中区 引桥所处 的水文 地质 条件 施 工环境 以及河床 冲刷情 况 同时兼顾工程进度 成 本 安全等 多方 面 因素 确定 了水上 施工平 台施 工总 体布 置方 案 为保证北岸水 中区引桥桩基础及墩身按期完 成 根据平台的使用周期 一次性投入 20 个施工平 台材料 主栈 桥宽 度为 8 3 m 100 t履 带 吊宽度 为 6 35 1TI 当 100 t履 带 吊停 在 主栈 桥 上 工 作 时 桥 面 剩余 宽度 为 1 95 ITI 将堵 塞 主栈 桥 交 通 因此 先用 50 t 履带 吊搭设 1 个 15 1 m 6 1TI 的小 平 台 B 区第 l 跨 用于 l O0 t 履 带 吊 的站 位 后 面施 工 平 台搭 建 均用 100 t履带 吊 平 台搭建 完成 后 进 行 钢 护筒 插 打 钻孔 钢 筋 笼 现场安 装 和桩基 础混 凝 土 灌 注 然 后 拆 除平 台 A 区 再进 行 桩 底 压 浆 和墩 身施 工 最 后 拆 除平 台 B 区 将 拆除 的材料 用于后 面施 工平 台的搭设 为加快平 台的搭设速度 采用支撑桩快速定位 联运方 法 和施工 平 台分 块预制 安装 两项先 进 的施 工 工艺 为使施工合理有效地进行 施工平台按从小 里程 至大 里程 从 B 13 B82 号 墩 的顺 序搭建 3 2 主要 机械设 备 100 t 履 带 吊的 履 带 结 构 尺 寸 为 7 780 m m 霹 主栈桥中心线 浆垛 T 卞 上 丢 I 上 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 潮强流急河流的大型水 上钻孔平 台搭设 张敏 王耀传 朱素斌 31 63 500 m m 1 200 m m 使 用 主 臂 长 度 为 45 rn 作 业半 径为 9 22 ITI 吊重为 15 3 41 2 t 50 t 履 带 吊 的履 带 结 构 尺 寸 为 5 270 m m 3 300 m m 962 m m 使 用 主臂长度 为 34 m 作业 半 径 为 8 9 m 吊重为 14 O8 16 58 t D ZJ180 振 动 打 桩 锤 自重 为 12 8 t 激 振 力 为 550 kN 最 高振动频 率 为 50 H z 普通 交流 式 电焊机 6 台 氧气 丙 烷割刀 6 套 3 3 主要材料 规格 主要 材料 规格见 表 1 表 1 主 要 材 料 规 格 3 4 平 台搭设施 工 流程 在平潮的时候 使用 50 t 履带吊插打施工平台 B 区第 1 2 排 的 6 根支 撑桩 安装 桩帽 将 桩 帽与钢 管支撑 桩焊 接 固定 安装 桩顶 承重 梁 桩顶 承重 梁与 桩帽牢 牢 固定 将 后场分 块拼装 好 的贝雷 梁 和桥 面 背肋 在 前 场安 装 贝 雷梁 共计 48 片 分 为 5 组 在前 场 进行 安 装 并 用 90 和 45 的标 准支撑 架连接 成整 体 桥 面背 肋根 据 施 工平 台的跨 度 预 制 铺 设 桥 面 花纹 钢 板 15 1 Il l 6 Il l 的小平 台就搭 设完 毕 100 t履 带 吊停 在 小 平 台上 插 打平 台 A区靠 近主栈 桥 的 4 根 支撑 桩 安 装 桩 帽 桩顶 分 配 梁 贝 雷梁及 预制 C 3O 桥面板 1 99 rn 4 7 m 将 100 t 履 带 吊转 入平 台 A 区 按 照插打支 撑桩 安装 桩 帽及 桩顶 分配 梁 安 装 分块 拼装 好 的贝雷梁 组和桥 面 18 工字 钢 铺 设桥 面 花纹 钢板 平 台 A 区直 接采 用 贝雷梁 上 面铺 设 预 制 的混凝 土 面板 的 流程 平 台 A 区 与 B 区平 台共 同 向前 推进 直至平 台搭设 完毕 工 艺流程 见 图 2 4主 要施 工工 艺与操作 技术 要点 4 1 支撑桩 承载 力计算 根 据施工 总体 部署 平 台 A区主要 是 用 来行 走 160 t履带 吊 最 大 吊重 为 85 t 施 工 平 台 B 区 主要 一 1 l插 打施 工平 台B区第 铺设桥面工字钢及花纹钢板H100 t履带吊 插 打 Al 一 2桩 安 装连 接l J 插打 A3 1 A3 2 A3 3 套 筒 插打 其余 3根桩 I r l 桩 焊接 桩间 连接 系 安装桩帽 AI A2大粱及贝l l 100 t 1 l l 1支撑桩开槽l J 焊接 雷梁 铺设预制混凝土板r 带吊 l l I牛腿 安装A3大梁 插打A3 2桩 安装连 套筒 插打其余3根 桩 安装桩帽 A3 1 A3 2 A3承重 梁 及 贝雷 梁 铺 设 预制 混凝土 板 焊接栏杆 5个连接系套筒灌砂 障 l 囱 平台搭建完毕 图 2 平 台施 工 工艺 流 程 是 用来行 走 100 t 履带 吊 50 t 履带 吊和摆 放钻 具及 相关 机 械 所 有荷 载均靠 支撑 桩来 承受 钢管 桩材 料 为 Q 235A 壁厚 10 m m 内径 1 0 m 结 合地质 报 告 中关 于施 工 期 间 钢 管 桩 周 边 的 冲 刷 达 到 9 5 m 的情 况 计 算单 根钢 管桩 承载力 l 1 扣除钢管 桩 自重 则 L 一28 5 m 的支撑桩承载力 为 600 kN L 46 2 1TI的支撑桩 承载力为 1 600 kN 4 2 支撑 桩 的定位 与插 打 通过计算可知 支撑桩的承载力富余量并不大 因此 必须 控制好 支 撑 桩平 面位 置 和倾 斜 度 加 之 钱 塘江 涨潮 落潮 时水流 速度 都 比较 快 必 须避 开涨 落 潮 的时 间段 在 这种施 工条 件下 传统 的十 字交汇 定 位方 法 已不 能满 足 施工 精 度 要 求 必 须 寻找 一 种 准 确给 支撑桩 定位 及 插 打 的方 法 该 项 目采用 了支 撑 桩快 速定位 联运 方法 施工 步骤 如下 1 在 施工 后场 加工 区 将 4O0 m m的桩 间 连 接系钢管桩与 j51 200 m m 的支撑桩套筒焊接牢 固 然 后在 套筒 内焊 接 半 径 9 am 厚 度 1 am的 圆弧 钢 板 8 块 分为上 下 2 层 控 制钢管支撑桩 的倾斜 度 2 采 用钓 鱼法 用 100 t履 带 吊吊起支 撑桩 和 D ZJ180 振 动锤 并 在 测量组 的监 控下插 打第 1 根 支 撑桩 然 后在 标高 2 9 ITI的位 置安 装抱箍 3 用 100 t履 带 吊 吊起 连接 系套筒 将 1 根套 简套 在刚 打 好 的 支 撑 桩 上 套 筒 下 口与 抱 箍 密 贴 根据 测量组 在 主栈桥 上 放 的 5 个参 考 点 用 等 距 离 的方 法 确定 好 整个连 接 系套筒 的位置 后 将 套在 支 撑 桩上 的套 筒用铁 板 与支撑 桩焊 接牢 固 图 3 4 用 100 t履带 吊机 将 钢管支撑 桩 通过套 筒 插 入河 床 振 动 到位 并 在套 筒下 口安装 抱箍 5 用砂石将套筒和支撑桩之间的空隙填充密实 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 32 桥梁建设 2010 年增刊 1 图 3 套 筒 安装 6 完成第 1 跨上部结构以后 将第 3 排桩 的 连接系套筒焊接在第 2 排支撑桩 的套筒上 用等距 离 的方法 调 整好 连接 系套筒 的位 置 焊 接牢 固 7 插 打第 3 排 的 2 根 支撑 桩 安 装抱箍 8 用砂 石将第 3 排套 筒 和支 撑桩 之 间 的空 隙 填充 密实 9 插打 后 面 的支 撑 桩 时 循 环 以上 1 2 6 7 8 步 骤 实践证 明 在钱塘 江这 种潮 强流急 的水域 中 运 用该工艺具有突出性的优势 具体体现在以下两点 首先 克服 了水 流对 支 撑 桩平 面位 置 及垂 直 度 的影 响 其次 水上 桩间连 接 系焊接改 为陆上 焊接 该工 艺 的应用 为工 程 的质 量控 制 奠 定 了技 术 基 础 为 加 快 工程进 度做 出 了巨大 贡献 4 3 施 工平 台分块 预制 安装 为 了缩 短 前 场 的施 工 时 间 在 钱塘 江 附 近设 置 1 个 钢结 构 加 工场 地 将 贝雷 梁 拼 装 成 块 施 工 平 台和分栈桥第 1 跨贝雷梁均采用整体分块安装 施 工平 台 A区横断 面贝雷 梁为 19 片 第 1 跨 长度 为 6 上接 第 21 页 4 施工 建议 1 钢 围堰下放 后期 配 载加 上后 整 体重 量很 重 因此 吊点 局部 需 加 强 以保 持 足 够 的 刚度 和 强 度 否则很容易变形 2 在 钢 围堰 着 床 并 稳 定 之前 不 应 着 急 用 混 凝土配 载 最 好用 水配载 因为如果偏 位太 多或 出现 其他事 故无 法纠偏 时 还 可卸 载 3 在 受潮 水 影 响 较 大 的地 方施 工 钢 围堰 下 放宜安排在大潮过后 3 4 d 进行 以预 留足够的作 业 时间 使 围堰在 下一 个大 潮来 临前入 土更深 尽量 使 刃脚不脱 空 4 钻孔 桩 施 工 时 的钻 渣 墩 位 河 床 泥 面 的高 m 分为 3 组 施工 平 台 B 区第 1 跨 长度 为 6 m 横 断面贝雷梁为 24 片 分为 5 组 将分块拼装好的贝 雷梁组在现场用支撑架连接成一个整体 其余贝雷 梁 均拼装 成单 片长度 为 9 m 或 者 12 m 运至 现场对 接 并安装 支撑 架 在后 场设 置 1 个 小 型 场 地 预 制施 工平 台 A区 的 C30 混 凝土面板 钢筋混凝 土预制板尺寸为 4 700 m 1 990 m 200 m 此 预制面板 有方 便安 装及 倒 用 抗压性和耐久性好 便于长期使用等优点 将桥 面 18 块背 肋预拼 成块 桥面 工字钢 间距为 0 3 m 为加 快 施 工 进 度 减 少 现 场 工 作 量 在 后 场 根 据平 台的结 构尺 寸 将 工字 钢 连 接成 不 同类 型 的 整块运至现场 分块安装后焊接花纹钢板 使分块的 工 字钢 和花纹 钢板 连成一个 整体 该项 施工 工艺 最大 的特点就 是扩 大 了施 工 的工 作 面 将 大量 的江上 施工改 为 陆上施 工 减少 了工程 的安全 隐患 加快 了江上施 工进 度 5 结 语 目前 65 个 施工平 台 已全 部搭 设 完毕 嘉 绍跨 江大桥北岸水 中区引桥施工平 台的搭建 施工条件 恶 劣 难 度大 技 术 复杂 在 施 工 过程 中 经过 不 断 地摸索和研究 不断地发现和解决问题 制定许多科 学性 的创新 工艺 为在水 流较 强 的江 海里搭 设施 工 平 台积累 了宝贵 的经验 参 考 文 献 1 周水兴 何 兆益 邹毅松 等 路桥施 工计算手册 M 北 京 人 民 交通 出版 社 2009 低 差均会 影 响围堰 初 期 的下 沉 速 度 和人 泥稳 定 故 需提前清理刃脚区域钻渣 并尽可能减小泥面高差 5 结 语 嘉 绍大 桥桥 塔墩 承 台采用 无底 双壁 钢围堰 整体 下放 施工 最终 6 个钢 围堰 沉放 最 大平 面偏 差 为 81 m m 最大垂直度偏差为 1 3oo 均满足 嘉绍大桥专 用施 工技术 规 范 要求 该桥 钢 围堰 设计 与施工 为 以 后类似地区钢围堰施工提供了经验 值得借鉴与推广 参 考 文 献 1 D L 5077 1997 水工建筑物荷载设 计规范Es3 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m

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