南京长江第三大桥

1、南京长江第三大桥主桥基础施工方案介绍,中铁大桥局集团2003-02,工程概况,1、桥位 南京长江第三大桥是沪蓉国道主干线（GZ55）在南京地区的重要过江通道，位于长江江苏境内南京区段大胜关位置，距长江入海口350公里。 2、地形地貌 南京长江三桥桥位的地貌由低山丘陵、岗地向长江冲积漫滩平原过渡，其中长江冲积漫滩平原是本桥址的主要地貌类型，海拔高度10m，平缓而开阔，宽68km。 河床断面呈不对称“V”形，深槽靠近南东岸，江底狭窄，深泓最低标高-42米，江底南东陡、北西缓。,3、工程地质 桥址区特殊性岩土主要有软土、膨胀性岩土，软弱岩石夹层、风化岩，不良地质主要有岸边坍塌，砂土液化等两种类型。桥

2、位区的地下水类型可分为第四系松散岩类孔隙水和碎屑岩类孔隙裂隙水，地下水及江水对钢结构具弱腐蚀性。 4、气象条件 南京位于江苏省西南部，属北亚热带向中亚热带过渡气候带，主导风向以偏东方向为主。每年受台风影响集中期是79月，68月雨量占年降水量45%。 5、水文条件 南京河段属分汊河型，平面形态宽窄相间，呈藕节状。桥址区属长江下游感潮河段，潮位为非正规半日潮型。每年510月为汛期，洪峰多出现在68月，施工期水位约为5.57.5m。据1998年11月9日断面实测，江面宽1590米，断面最大水深42米,6、主桥总体设计方案 主桥为63+257+648+257+63米的双塔双柱钢箱梁斜拉桥。南北塔基础均

3、采用套箱-钻孔灌注桩组合基础。 索塔采用造型类似“人”字型的钢塔，塔身总高208.10+10.0（装饰段）。塔身由两种材料构成，承台以上37.20米为50号砼，其余部分为Q345钢。 斜拉索拟采用平行钢丝斜拉索或钢绞线斜拉索。 主桥钢箱梁全宽36.4m（包括风嘴），除个别梁段外，主梁节段标准长度为15m，中心处梁高3.2m（内轮廓线），钢箱梁最大吊装重量为257吨。,六合,南京,图中尺寸标高以米计，其余均以厘米计。,桥式总布置图,最高通航水位+8.71,主塔墩深水基础施工方案,1、主塔墩基础简介 南塔处水深约42米，设计水位时最大局部冲刷深度约24.7米。承台为哑铃型，平面尺寸：84（横桥向）

4、29（顺桥向）米，封底混凝土厚4米，承台厚8米，承台顶面标高-3.00米，基础内共有30根3.0米钻孔灌注桩。 北塔处水深约16米，设计水位时最大局部冲刷深度约24.1米。承台为哑铃型，平面尺寸：84（横桥向）29（顺桥向）米，封底混凝土厚3米，承台厚7米，承台顶面标高为+1.00米，基础内共有24根3.0米钻孔灌注桩。,2、钢套箱简介 钢套箱为双壁自浮式结构，哑铃型，平面尺寸：8429米，壁厚1.5米。南塔钢套箱总高23.5米，分为12+4.8+4.8+1.9米四节，底节重1506.3t，加1节重471.9t，加2节重450.1t，顶节113.4t，总重2740.1t（包含护筒定位平台，不包

5、含钢护筒）。 北塔钢套箱总高17.5米，不分节，总重2150.2t（包含护筒定位平台，不包含钢护筒）。,3、钢套箱制造要求 钢套箱构造新颖、平面尺寸大、结构自重大，其加工制造应满足如下要求： 制造厂紧临长江，距桥址处航线距离小于50公里，浮运航线水深 7米。 钢套箱为浮式结构，因此各节块段均应进行水密性检查，底节及加强1段根据工作压力进行水压试验。 根据工期安排和常水位情况，顶节1.9m段暂不安装，待钢套箱体系转换后，根据实际水位情况确定是否安装。 底节部分底版封闭，隔墙加高，施工过程中局部应力大的部分进行加固。,4、钢套箱浮运,（1）南塔钢套箱浮运 基本风压值：W0=250Pa 浮运相对速度

6、：V=2.0m/s 浮运计算结果汇总表,浮运状态选择,根据浮运时钢套箱的吃水深度和稳定性分析，选择状态作为浮运状态。浮运时设置领水主拖轮1艘（1000kw），帮拖轮2艘（500kw）。,说明：状态为套箱不封底；状态为：中部3个隔仓封底，隔仓板加高至6.5m；状态为：中部3个隔仓封底，隔仓板加高至6.5m，箱壁内灌注1米高砼。,(3)、底节浮运状态析 底节钢套箱浮运重： G0=1934.3t 底节钢套箱总高：H=12m,整体浮运与底节浮运比较,a、从浮运状态分析可知，这 2 种浮运方法都是可行的。 b、若整体浮运，钢套箱在工厂一次制造完成，与底节浮运相比，水上拼装焊接作业量大为减少，施工难度降低

7、，焊接质量及施工精度可以得到保证。 c、根据工期安排，若整体浮运，可以避开长江洪峰期，降低钢套箱浮态时渡洪的风险性。若底节浮运，必须在6月浮运，正值长江洪峰期；若整体浮运，则可选在水位趋于下降的8月底浮运，且能够保证总工期。 d、浮运时，因为需要压舱，两种方法的吃水深度基本一致，因此所配备的浮运设备也基本相同。 e、若整体浮运，锚碇系统施工、导向船拼装、与钢套箱制造拼装可安排平行作业，有效缩短工期。 根据以上比较，南塔钢套箱整体浮运方案优于底节浮运方案，因此南塔钢套箱推荐采用整体浮运方案。,（2）、北塔钢套箱浮运 北塔钢套箱高度和自重较小、北塔墩处水较浅、水流速较小，因此北塔钢套箱亦采用整体浮

8、运方案。 钢套箱总高：H=17.5 m 基本风压值：W0=250Pa 浮运相对速度：V=2.0m/s整体浮运状态计算,5、钢套箱定位 根据钢套箱的结构形式和墩位处的水文地质条件，对导向 船重锚定位方案和固定平台重锚定位方案进行分析比较。 锚碇计算 计算参数选定 取+6.0m作为计算水位。 根据2002年8月28日汛期补充观测成果，桥址处落潮段5号垂线与钢套箱入水深度相应的平均流速为2.36m/s，以此作为计算流速。 基本风压W0=800Pa 冲刷：按5m考虑 计算原则 a、按钢套箱下沉至设计标高，1根护筒底节50m即将插放至河床面，锚碇系统受力最大工况进行计算。 b、钢护筒打入覆盖层稳定深度后

9、的水阻力、风阻力由护筒本身承担。 c、尾锚与主锚布置考虑预拉力。 d、为有效防止钢套箱横桥向因涡流产生摆动，采用强大边锚,锚碇计算结果一览表,平台计算 两侧定位平台净距31m，钢管桩打入卵石层一定深度，侧向拉缆采用4根8（37）-80-2000钢丝绳。南北塔计算结果比较见下表：,钢套箱定位方案比较,南塔墩位于主河槽深泓线处，水深42米左右，流速较大。 如果采用固定平台方案，投入很大，方能满足平台自身稳定及其受力要求，而且平台施工工期较长。如果采用导向船方案，各项准备工作可平行作业，保证工期。 因此南塔墩推荐采用导向船方案。 北塔墩位处水深16米左右流速较缓，如果采用固定平台方案，平台投入较少即

10、可满足平台自身稳定及其受力要求，定位桩数量少，桩长不大，施工周期短，可满足控制工期要求。 因此北塔墩推荐采用固定平台方案。,南塔钢套箱定位 锚碇系统组成：锚碇系统主要由导向船、前后定位船及其锚碇等组成 锚碇系统总布置图,浮运定位施工步骤 a、施工准备 锚碇系统设计、钢套箱制造、拼装导向船组，抛设主锚、尾锚、边锚等。 b、钢套箱整体浮运至墩位处。 c、钢套箱精确定位 对主锚和尾锚施加预拉力，精确定位钢套箱，平面误差控制在10cm,为插放钢护筒做准备。 钢套箱浮态精确定位的保证措施 a、主锚、尾锚及导向船边锚均抛设100t重锚，减少抛锚数量，保证各锚均匀受力。 b、上下游各设一台定位船，防止钢套箱

11、受到浮体撞击。 c、设置导向船组，在导向船上布置绞锚机，及时调整锚绳和钢套箱坐标，确保精确定位。 d、主锚、尾锚及导向船边锚除能承受基本水流力、风力外，还能承受各锚绳的预拉力，以减少由于水流力、风力变化值引起的钢套箱位移。,北塔钢套箱定位 锚碇系统组成：锚碇系统主要由定位平台、前后定位船及其锚碇等组成 锚碇系统总布置图,定位系统占用水域分析,导向船占用水域,平台占用水域,导向船占用水域,钻孔桩施工方案 1、钢套箱定位体系转换 （1）、定位钢护筒插打 钢套箱精确定位后，即可插打1#12#共12根定位钢护筒（编号见下图）。定位钢护筒底节长50m，船运至墩位后，采用165t浮吊一次起吊安装，利用围堰

12、内上下层定位平台作为导向，2台APE400B型液压振动打桩机双机并联（激振力650t）插打。下沉时应采取护筒内吸泥，必要时钻孔后复打等措施使护筒跟进至设计标高。,(2)、体系转换形成固定平台 12根（1#12#）定位钢护筒均插打至设计标高后，选择适当水位，调整钢套箱平面位置及标高，将定位钢护筒一次性与钢套箱固接，完成钢套箱定位体系转换。,2、其它钢护筒插打 （1）插打13# 30#钢护筒。钢护筒分为23节，采用165t浮吊吊装，减少现场焊接工作量，加快插打速度。采用2台APE400B型液压振动打桩机双机并联插打。 （2）钢套箱下沉到设计标高后插打钢护筒的优点在于能保证钢护筒的垂直度。 a 钢套

13、箱底（15m）与河床（35m）的距离为20m，而钢护筒的上下导向距离约为21m； b 钢套箱内是静水，钢护筒下插时只有钢套箱底以下部分受到水流冲击力。 C 钢套箱已转换到定位钢护筒上，成为固定平台。,钻孔施工 (1)、施工布置：每个主塔墩侧布置1台165t浮吊，作为水上起重设备。我集团公司已有的165t浮吊具有起重量大、起重高度高、起重幅度大的特点。,(2)、钻机选型及机具配备 钻孔施工采用旋转钻机及平底刮刀钻头反循环钻进成孔，主要施工设备如下： a、中昇ZSD300型液压动力头钻机，可用于3.0m钻孔，钻孔深度可达140m，扭矩达180kN-m。 b、KPG-3000型液压钻机，可用于3.0

14、m钻孔，钻孔深度可达130m，扭矩200kN-m。 钻机数量每个主塔墩按6台考虑 c、ZX-500型泥浆分离器，泥浆净化能力500m3/h。 d、CDJ超声波大孔径检测仪，用于成孔质量检测，检测孔径、孔斜率、孔底沉碴。 e、压风机选择与安装。由于钻机的排碴方式为气举反循环，钻孔深度不同时，所需风量不等，每墩均配备6台40m3/min的压风机。 f、泥浆系统：泥浆护壁是本桥桩基施工的重点之一，钻进速度和成孔质量与泥浆及泥浆循环系统有密切关系。,(3)、钻孔 旋转钻机在操作上遵循“减压钻进”、“重锤导向”的原则，以保证孔壁的垂直， (4)、钻孔至设计高程后进行清孔。 (5)、钢筋笼制造及安装 南塔

15、墩桥墩桩钢筋笼全长约112m，初步拟定钢筋笼分为4节安装，可用165T吊船直接起吊竖直钢筋笼。 (6)、 桩身混凝土灌注采用垂直导管施工法。,封底混凝土施工 钻孔桩施工完成后,进行围堰内封底混凝土施工, 封底混凝土强度达到设计要求后进行钢套箱围堰双壁间混凝土填充,围堰内抽水应在围堰双壁间混凝土强度达到设计要求后进行，以确保钢套箱壁承受大约17米水头的压力。,承台大体积混凝土施工 承台外围尺寸为82.5278m，混凝土强度设计为C30，混凝土量10910 m3，承台大体积混凝土施工是本桥单位工程中的又一重点。 根据经验，混凝土的最高的温度一般出现在浇筑后的第三天左右，较大的温度梯度出现在承台四周

16、及表面附近。且都在降温阶段出现，因此降温阶段必须注意加强承台的保温养护,河床防护措施 河床防护根据施工期间具体情况而定,要定期测量墩位处河床标高,提供河床冲刷数据,并随时作好进行河床防护的材料、设备、人员准备,试桩方案 试桩安排：根据规范要求，施工阶段检验性试桩，内容包括工艺试验及荷载试验，本工程拟用O-Cell法进行静载试验，主要是确定施工工艺及检验桩的承载力。本桥试桩建议安排在主桥上部结构施工中设置的边跨临时墩处。,计划安排,深水基础施工配备的主要施工机械设备表1,深水基础施工配备的主要施工机械设备表 2,深水基础施工管理的难点和对策 1、七、八月份汛期水位如超过警戒水位(6.59m)，将

17、给套箱围堰浮运定位、下沉带来不利影响。采取整体浮运方案，套箱接高在工厂进行。套箱浮运等后续工作安排在相对有利的水文条件下进行，有效保证施工安全。 2、钢套箱围堰的浮运及精确定位。我公司在渝怀铁路长寿长江大桥水中基础施工中已有类似的经验。 3、保证钢护筒垂直度的措施。采取大吊船整根起吊（或分两节起吊）下插护筒，在套箱内设置上、下导环，并在护筒下端设兜缆等措施保证护筒下沉精度及垂直度，通过护筒底口加固设施保证护筒底口在插打时不变形。 4、钢护筒穿过卵石层的措施；渝怀线长寿长江大桥主桥6#墩卵石层厚89m，7#墩卵石层厚约11.2m，采用中250振动打桩机，辅助高压射水后吸泥、钻孔后复打等措施成功地

18、将护筒打至设计标高。 5、直径3.0m，长105m的钻孔桩施工。我公司对超大超长钻孔桩施工有成熟的经验，我公司在即将建成的孟加拉帕克西大桥中已成功完成了钻孔桩施工，其桩径3m、长度超过100m，施工质量满足美国AASHTO规范的要求。,施工场地布置方案 （一）、推荐方案 场地布置总规划 施工场地在业主提供的南岸已临时征用的170亩土地中布置。施工用地初步安排如下：业主用地安排在该场地南侧上游位置，占地约16000平米，南主塔墩施工场地及生活区布置在引桥上游近江侧，占地约48150平米，北主塔墩施工场地布置在引桥下游近江侧，生活区布置在靠近业主用地的引桥上游侧，占地约35700平米，其余用地作为

19、场内道路用地。 南岸设有800KVA（110KV/10KV）变电站4座。北岸设有800KVA（110KV/10KV）变电站3座，变电站设在北岸岸边。 在两个主塔墩附近分别设置有水上混凝土工厂一座，生产能力150m3/h，,施工场地总布置图,生产区场地布置 生产区内布置钢结构加工车间、钢筋加工车间、材料堆放场、成品材料堆放场、机械设备停放场、砂料堆放场、石料堆放场、水泥库、试验室、水塔（储水池）、起重码头、砂石码头、交通码头等临时设施。 生活区场地布置 A1标段生活区占地约11540平米，A2标段生活区占地约9720平米,临时道路 业主已修筑三条临时便道至南引桥桥位附近，进场后只须修筑场内道路即

20、可。在跨越第一道防洪堤时，为不破坏城市防洪设施，不得开挖防洪大堤土体，便道采取填筑路堤跨越。 砂石码头、起重码头和交通码头 A1、A2标段在桥位上下游岸边分别设有一座起重码头、一座砂石码头和交通码头，以满足主桥水上施工需要。起重码头上安装1台吊重50t、吊臂长度30m的全回转吊机，作为岸上材料设备下水的起重设备。 混凝土供应 根据工程特点，两个主塔墩各设置1座水上混凝土工厂，每座混凝土工厂设置1台150m3/h拌和楼，并配备砂船、石船、储水船，负责主塔墩的基础、承台、主塔等混凝土供应。承台大体积混凝土施工时,为满足施工要求，可将2座水上混凝土工厂集中供应混凝土。,施工用水 先将长江水质进行化验

21、，将结果报业主和监理工程师验收，如能满足混凝土施工需要，即可直接使用江水拌制混凝土，但对江水要进行处理。如江水不能满足要求，需从岸上供水至水上混凝土工厂。生活用水采用自来水。 施工用电 在南岸生产、生活区配4台容量为800KVA箱式变压器。 南塔墩施工用电从箱式变压器通过铺设水下电缆引至南塔墩。 北塔墩在北岸岸边配3台容量为800KVA箱式变压器，施工用电从箱式变压器通过铺设水下电缆将电力引至北塔墩。 在钻孔桩施工期间，每个主塔墩需要安排6台钻机同时施工，每个主塔墩需3台800KVA变压器，满足每墩2400KVA的供电能力。钻孔桩施工完成后，每个主塔墩仅需1台800KVA变压器。 施工通讯 通过各种途径与业主、施工单位和协作单位保持通讯畅通。,（二）比选方案 将A2标段生活区、办公区设置在业主、监理工程师生活用地旁边，以增加该标段生产用地，同时将两标段起重码头、交通码头集中设置，以便于管理，砂石码头仍然分