马鞍山长江公路大桥左汊主桥

/马鞍山长江公路大桥左汊主桥马鞍山长江公路大桥左汊主桥摘要：马鞍山长江公路大桥左汊主桥为主跨1080m的三塔两跨悬索桥，中塔位于主航道，接受先吊箱围堰后平台施工方法进行钻孔桩施工。因种种缘由，钢吊箱围堰定位后即进入长江汛期，原定成桩渡洪方案不能实现，在对水位、流速、冲刷状况进行细致调查和计算的基础上，提出利用钢护筒渡洪的方案，并制定应急预案，确保钢吊箱围堰平安渡洪。关键词：长江公路大桥；钢吊箱围堰；汛期；钢护筒；渡洪方案中图分类号：X734文献标识码：A文章编号：1工程概况马鞍山长江公路大桥左汊主桥为三塔两跨悬索桥，跨径组成为360m+2x1080m+360m＝2880m，桥型布置见下图：图1桥型布置图中塔墩位于长江主航道，距和县长江大堤约1180m，墩位处水下地形较为平缓，高程－12.09～－10.54m。中塔柱基础接受69根Φ3.0m钻孔灌注桩，桩基呈行列式布置：行距6.3m，列距7.5m；桩底标高?-80.00m；桩底持力层为微风化砂岩、砂质泥岩。承台为带切角的矩形，平面尺寸为80.2×43m。承台顶设3m高塔座。承台接受C40混凝土，抗渗等级为S10；钻孔桩接受C30水下混凝土。钻孔桩钢护筒内径3.2m，壁厚24mm；设计钢护筒长35.2m，钢护筒作为永久结构的组成部分，和基桩共同参和受力，钢护筒接受Q345c钢材。2原设计方案中塔基础接受先围堰后平台方法施工，围堰外轮廓尺寸：83.9m(长)×46.7m(宽)×11.3m(高)，围堰双壁侧板厚1.8m，围堰底高程-1.8m，围堰顶高程+9.5m，设计总重2150t。围堰在南京制造，气囊法下水浮运至墩位处利用锚碇系统定位，插打24根钢护筒，将围堰和护筒固结后形成钻孔平台，再插打渡洪桩护筒，上钻机进行钻孔桩施工，要求在汛期前完成8根渡洪桩，确保钢吊箱围堰平安渡洪。图2渡洪桩布置图中塔墩于2009年4月17日中标，5月15日完成相关水上施工手续，起先锚碇系统布置，5月22日钢围堰浮运到墩位，5月27日初步完成定位工作，6月10日完成防撞桩插打、底板护筒口割除等准备工作，具备插打钢护筒的条件，而此时长江已进入汛期，要在洪水来临前完成8根渡洪桩的施工已不现实。3实施方案因进场时间晚，原定成桩渡洪方案实施困难，而工程又不能因洪水影响而短暂停工，因此，项目部在布置锚碇系统的同时，就已经起先探讨对渡洪方案进行修改，以适应现场的实际状况。提出的修改方案有以下两种：一是利用锚碇系统进行渡洪，水流及风力对围堰、护筒的作用力由锚碇系统担当，钢护筒插打后暂不和围堰固结，当水位上升过快时可以通过上浮围堰削减水压力；二是利用钢护筒担当水流及风力对围堰和护筒的作用力，锚碇系统做为平安储备，此时围堰和护筒必需进行固结。第一种方法施工简洁，但在洪水期间不能形成钻孔平台，对工程的顺当绽开有较大的影响，能解决围堰渡洪平安问题，但不能保证施工进度不受影响。其次种方法在保证渡洪平安的同时可以同步形成钻孔平台，能解决围堰渡洪平安问题，也能保证施工进度。因此，用护筒渡洪方案成为项目部探讨的重点。为保证渡洪平安，必需对水位、流速、冲刷状况进行详细的调查和计算，提出合理的计算水文参数，再来进行相应的受力计算，才能保证结果的牢靠性。我局设计事业部通过设计院供应水文资料和现场调查状况，对桥位处月平均水位统计表、潮位特征值表、潮位频率表、水文站流量、泥沙特征值统计表进行分析，依据河床面自然冲刷演化及水流速历年实测数据，取用二十年一遇水位作为防洪水位，即防洪水位按20年一遇取+9.333m；设计流速取v=2.0m/s，冲刷计算时流量值取多年平均值28600m3/s。依据设计院供应的桥位处地质资料和岩土物理力学性质指标分层统计成果表，计算得一般冲刷深度为8.6m，即一般冲刷线标高为：－20.69～－19.14m；局部冲刷深度为8.0m，即局部冲刷线标高为：－28.69～－27.14m。按以下两个方案对多种工况进行了计算：第一方案：河床面冲刷到-22.0m进行抛填维护，以充分发挥护筒的承载力；其次方案：河床面不抛填冲刷到-29.0m进行计算，尽量保证钢围堰平安渡洪。建立含内支架、钢护筒的渡洪计算模型，模型中钢护筒在河床下2m处铰接，钢围堰上导环和护筒固接。图3计算模型图计算时所施加的水平荷载为围堰流水压力、护筒流水压力、临时靠泊浮吊以及其他工作船等的水流阻力和全部风阻力；竖向荷载仅考虑结构自重，钻机及其他竖向荷载在计算护筒受力时考虑。两种方案各工况计算结果见下表：计表1冲刷至-22.0m抛填时计算结果表2不抛填冲刷至-29.0m时计算结果钻孔桩钢护筒设计底标高为-35.2m，从计算结果看，第一种方案中只要护筒插打完成33根，按原设计进行钢护筒插打并做好冲刷防护可以保证围堰受力平安；其次种方案各计算工况均需进行变更设计，对护筒进行加长。在业主方组织的渡洪方案评审中，专家组评审看法认为不抛填方案更能保证围堰渡洪平安，建议钢护筒至少插打完成45根，并对钢护筒进行加长。依据专家组看法，我局设计事业部对钢护筒受力进行了补充计算，在考虑钻机及其他施工荷载的状况下，确定钢护筒须要的入土深度。经过计算，需对其中21根护筒进行加长，为便利施工，每根加长量统一取3.3m，即钢护筒底标高为-38.5m。渡洪钢护筒布置见下图：图445根渡洪钢护筒布置图（第2、5、7排钢护筒为加长护筒）4实施效果中塔于6月12日正式插打钢护筒，为加快钢护筒插打速度，接受夜班插护筒、白天振沉的施工组织模式，最快时一台振动锤一天完成3根护筒的插打，至7月15日，完成了45根渡洪钢护筒的插打，将围堰和护筒进行了固结，达到了渡洪方案确定的要求。7月底完成全部护筒的插打，8月8日第一台钻机开钻。为保证汛期围堰结构平安，现场用测深仪、流速仪对河床冲刷、水流速每天进行监测，并制定了锚碇系统加强、抛填维护两个应急预案，以保证围堰渡洪的平安。从监测结果看，2009年桥位处最高水位为+7.10m，出现的时间为8月14日，汛期实测表面最大流速为1.36m/s，桥位处冲刷上游护筒处最大为-22.6m，围堰中间护筒位置为-19.4m，下游侧为-13.5m，基本和计算的一般冲刷深度相当。从过程监测数据分析，汛期水位、流速、冲刷等实测值和计算取值相比，有较大的平安储备，加上8月初全部护筒已插打到位并和围堰固结，钻机已上平台钻孔，护筒、围堰受力状态和计算时假定有较大的改善，围堰渡洪平安得到了有效保证。5结语马鞍山长江公路大桥左汊主桥中塔墩钢围堰定位后即进入汛期，在无法实施成桩渡洪的状况下，通过对水文、地质资料的详细了解和分析，提出利用护筒渡洪的方案，经过时间的验证，证明可以保证施工平安和工程进展。因水文状况有突发性、不确定性的特点，无论接受何种渡洪方案，在确定水文资料计算参数时必需对水位、流速、流量的取值慎重对待，这是确定方案成败的关键。2010年汛期长江水位最高达9.10m，流速达1.86m/s，均比2009年有较大的提高，基本接近拟定的计算参数值，从另一个方面验证了本项目计算参数选取的合理性。和成桩渡洪方案相比，必需对钢护筒渡洪方案中钢护筒受力变形导致围堰平面位置变更有高度相识，本项目中对围堰顶面最大位移进行了计算，在最不利条件下，平面位移达76mm。当水位下降、