特大桥深水基础施工钢套箱及钢板桩的施工应用研究

1、 特大桥深水基础施工钢套箱及钢板桩的施工应用研究 【摘 要】本文通过结合瑞洪信江特大桥主桥深水基础施工实 例,提出如何采用钢板桩围堰进行围堰准确定位和围堰安装; 同 时提出考虑水压力和封底砼压力不对等引起的围堰变形漏水以及 处理;在深水施工中通过围堰的合理选择以及高效止水采用有效地 提高施工效率,为今后类似工程施工提供经验依据。【关键词】深水基础;钢套箱;钢板桩;高效止水1. 工程概况本项目为瑞洪信江特大桥主桥 21#-25#跨属主桥部分,共计四跨 254m (47m+2*80m+47m 。 21#、 25#是过渡墩, 22#、 23#、 24#是主 墩。基础设计为 4*2.4m 钻孔灌注桩群

2、桩基础;承台为10.4m*10m*4m矩形承台,墩身采用厚度 2.8m 的实体圆端形墩,梁 部为变截面预应力连续箱梁。信江水位流量受季节影响变化较大, 设计水面高程 11.22m , 水深 6.5m , 通航等级标准为内河航道 -(3 级。 2010年 6月信江水位暴涨,超过 50年一遇的洪水致使水面高 程上升至 16.5m ,水深达到 13m ,洪水冲刷引起承台底到河床的空 间加大,导致承台悬空 6.5m 左右,增加承台施工难度。2. 主桥水中墩基础施工围堰选取(1钢板桩围堰设计。钢板桩采用拉森 iv 型钢板桩,高 18m ,长 ×宽(12m ×12m ,钢板桩拉森锁扣咬

3、合紧密,在钢板桩围堰外侧 锁扣缝隙处贴磁力橡胶止水条。止水条为用柔性材料制成的条状 体,沿止水条方向嵌设磁性体,中间凸起两侧待护翼,断面成三角 形,由水压力加上止水条磁性就会和钢板桩连接紧密,不会随风浪 等脱落,止水效果良好(2钢套箱围堰设计。钢套箱围堰由侧板、内支撑、定位系统组 成,钢套箱围堰尺寸为 12m ×12m ,套箱用 12m ×2m 尺寸大块模板, 四块连接成整体。 套箱用 325钢管壁厚 8mm 带刃角,间距 1.5m 的钢管导向定位, 325钢管打入岩层 1m 左右。 在套箱下边第三层 模板中间(标高 5m 处位置设置 25的拉筋,克服封底时引起的 压力 ,

4、拉筋位置要准确避开桩基,此拉筋也可在套箱下放到位后 请潜水员水下作业, 第一次砼封底时将此拉筋握裹。 在承台顶 0.5m 处设置下部内支撑 ,支撑采用 28a背靠背双槽钢,在下部内支撑 上 2m 处设置套箱上部内支撑,上支撑基本处于水面位置。3. 围堰施工技术3.1套箱围堰安装套箱围堰构件通过栈桥运送到墩位处,套箱围堰安装利用钻孔桩 施工平台进行安装。钻孔桩施工平台搭设时已考虑到围堰施工连续 使用工况,为方便围堰安装拆除,因此平台尺寸设计为 13m*13m大 于钢围堰尺寸 12m*12m,采用 500壁厚 10mm 钢管定位, 500钢 管需带刃角,间距 6.5m ,共 9跟,打入岩层 1m

5、左右,上部采用 28槽钢和 16槽钢斜拉连接钢管成框架整体。钢套箱采用 12m*2m大块钢模板拼接而成,定位采用 325钢管间 距 1.5m 四周插打。套箱、钢管等配套材料运到工地后,须对其进 行检查、丈量、分类、编号。同时应当检查打钢板桩用的 900kn 振 动锤、 50t 浮吊、 400运输用驳船等设备检查准备到位,浮吊靠近 墩位可利用钻机平台固定停靠。在钻孔桩作业平台四边架设贝雷 梁, 拆除钻孔桩作业平台顶面部分 28槽钢, 导向围拢框利用 500钢管做定位桩进行安装, 围拢框尺寸略大于围堰 5-10cm , 围拢框要 焊接牢靠, 与 500定位桩紧密连接。 围拢框安装要进行测量放线,

6、准确定位。对于 325钢管通过围拢向框定位插打,先期依靠钢管桩重力入 水、如淤泥,开动振动锤振动下沉钢管桩到位。振动锤中心要和钢 管中心轴应尽量保持在同一直线上。当 325钢管插打结束后,将 其与内导向框相连接,拆除外导向框。 50t 浮吊配合,每边用 4组 15吨倒链,逐层拼接,缓慢下放钢套箱。围堰下放到位后, 500钢管不需拆除, 作为围堰施工时挂靠大型船舶、 防止船只冲撞围堰, 正常施工时钢围堰和 500钢管不连接,洪水期可和围堰连接成整 体,增加防洪能力。3.2钢板桩围堰施工钢板桩运到工地后,须对其进行检查、丈量、分类、编号,同时 用 23m 标准钢板桩作锁扣通过检查,检查是用卷扬机拉

7、动标准钢 板桩,从桩头至桩尾。锁口全长不得有破裂、缺损、扭曲或死弯, 板面不得有裂纹、空洞等可能导致漏水的缺陷。拉森 iv 型钢板桩 分两个面,所以按甲、乙编号。同时应当检查打钢板桩用的 900kn 振动锤、 50t 浮吊、 400运输用驳船等设备检查准备到位,浮吊靠 近墩位可利用钻机平台固定停靠。钢板桩的准备工作完成后,由两组平车运至码头,用 25t 吊车吊 至铁驳上,按按编号分类堆码,堆码时要将钢板桩顶部每层都露出 20cm 成阶梯型,便于振动锤夹如。铁驳用拖轮牵运至墩旁停靠。在 拆除钻孔桩作业平台顶面部分 28槽钢,并用其做为钢板桩插打的 导向围拢框,导向围拢框利用 500钢管做定位桩进

8、行安装,围拢 框尺寸略大于围堰 5-10cm ,围拢框要焊接牢靠,与 500定位桩紧 密连接。围拢框安装要进行测量放线,准确定位。插打钢板桩前应当先拆除围笼顶面妨碍插打钢板桩部分平台及部 件。通过测量检查导向围拢框位置;同时应当检查打钢板桩用的振 动锤、浮吊、运输用驳船等设备,将钢板桩锁扣处涂上黄油,从铁 驳船上吊起,从导向框插入。当钢板桩全部合拢后,用振动锤逐次 将钢板桩打至设计标高。严禁锤击过猛,致使钢板桩下端弯卷,造 成拔桩时故障。钢板桩围堰在合拢时,两侧锁口往往不尽平行,此 时采用异形钢板桩。3.3围堰封底由于河床覆着层标高不定,本项目采用在围堰内外侧填筑大面积 沙袋稳固套箱,沙袋填筑

9、厚度 2m 左右,第一次填砂减小沙袋间缝 隙,并对沙袋顶面找平,计算好填砂数量,待填砂数量足够后用空 压机吹平,填砂从中间向四边进行。第一次填砂结束后开始第一次 砼封底,封底导管距离沙面控制在 5-10cm 。以导管周围 3m 范围布 点进行水下砼封底。 然后进行第二次填砂, 第二次填砂控制好标高, 填至 8.3m 标高处开始第二次封底,厚 1.5m 。封底导管距离沙面控 制在 5-10cm 。 填砂过程严格控制填砂数量, 避免影响封底砼的厚度, 使封底砼侵占承台位置。待封底砼达到强度后开始抽水,安装第一道内支撑,安装标高 16.3m ,安装第一道内支撑时停止抽水,待第一道内支撑安装完成 后继

10、续抽水至承台顶 50cm 处停止抽水,安装第二道内支撑,标高 14.3m ,距离承台顶面 50cm 。抽水至第二次封底砼顶面,也就是承 台底面开始承台施工。钢筋在钢筋加工场加工,驳船运至墩位处, 浮吊吊入围堰内进行安装。承台模板利用浮吊进行安装,模板不能 与套箱接触,更不能利用钢套箱进行加固支撑。砼浇筑采用地泵进 行浇筑,利用钢板桩做溜槽,从中间向四边分层布料, 4台振动棒 进行振捣。承台施工完成而且满足强度后可拆除围堰,首先拆除套箱内支撑, 蓄水至内外水面平衡。本工程钢套箱拆除潜水员解除或水下切割钢 模板连接螺栓, 50t 浮吊吊起,先拆除下游,然后拆除上游最后两 侧。钢管及钢板桩拆除用 50t 浮吊带振动锤拆除,钢管桩先拆除下 游,然后拆除上游最后两侧。4. 结语本项目特大桥深水基础中钢套箱及钢板桩的施工，成功应用于江 西省德昌高速公路瑞洪信江特大桥主桥 22#、23#、24#墩的深水施 工中，