深水基础桩基平台施工技术

2023-03-03

紫阳汉江左线铁路大桥, 位于襄渝二线安康境内的紫阳城区, 横跨汉江, 与既有襄渝铁路平行。主桥布置为 (48+2×80+48) m预应力混凝土连续梁。主墩4#、5#、6#位于河道中央, 每个墩有12根桩基, 桩经2.0m, 桩长45m左右, 承台尺寸为16m×14.6m, 桩顶标高310.75m, 河床标高287.9m, 高水位329m, 低水位313m, 最大水深41.1m, 属深水基础。设计深水基础施工方案是搭设钢管桩固定施工平台, 在平台上钻孔, 承台采用钢吊箱施工。

地质情况:该桥位于既有紫阳汉江大桥左侧30米处, 桥趾处属低山河谷地貌, 地质情况从上到下依次是, 4.5m淤泥, 1.5m中细沙, 2m圆砾土, 11.5m碳质千枚岩。

1 施工方案选择

根据现场实际情况, 本着既节约材料又方便施工的思路进行设计。经过研究提出了两种方案。

方案一:一台70t简易缆索吊、一台20t水上浮式起重机、驳船、平板拖轮方案。

方案二:一台50t水上浮式起重机、一台20t水上浮式起重机、2台简易10吨电动葫芦悬臂吊机、驳船、平板拖轮方案。

由于水深较大, 插打钢护筒的重量达40多吨, 加之缆索吊插打护筒难度大, 拆迁影响等, 最终选择了方案二。

2 钻孔平台设计

根据设计资料及实地考察决定按照方案二施工:4#~6#墩采用50吨及20吨浮吊及驳船、平板船配合搭设平台。搭设时, 先用浮箱拼成浮动平台, 在浮动平台上安装定位导向架, 由浮吊和振动锤插打φ1000管桩;再以φ1000钢管固定平台, 在因定平台上作导架, 插打钻孔桩护筒, 然后依此在护筒上焊接横梁牛腿, 在其上安装横梁、纵梁、分布梁和满铺方木、焊接栏杆等形成钻孔平台。

2.1 设计要求

(1) 钢管桩及钢护筒入土深度满足钢管桩及护筒稳定要求。

(2) 严格按照相关的钢结构施工规范进行设计。

(3) 平台平面尺寸满足钻孔作业要求。

2.2 钢管桩和钢护筒的设计

2.3 钢管桩及钢护筒的规格设计

钢管桩设计为φ1000mm×10mm, 钢护筒设计为φ2200mm×14mm, 最底节4米范围内加厚为18mm, 最顶节2米范围内加厚为18mm, 顶端振动锤夹钳处加焊φ600mm×600mm×18mm的加强钢带, 各节护筒连接处加焊φ600mm×600mm×18mm的加强钢带。

2.4 钢管桩及钢护筒的长度设计

根据本桥设计地质资料确定护筒入土深度 (满足平台稳定性要求) , 结合设计施工水位及搭设平台时的水位确定钢管桩及钢护筒的长度。

2.5 设计平台见下图1, 钻孔平台平立面图

2.6 设计的检算

由于钻孔桩在深水中施工, 那么安全显得非常重要, 施工前要对设计的各个施工阶段要进行检算, 达到保证安全要求。主要有以下几项:

在该地质条件下, 护筒要达到设计深度震动锤大小的选择计算护筒、钢管桩在锤击条件下的强度及稳定性检算。

锤击护筒入土深度。

单根护筒、钢管桩在受水流冲击作用下的稳定性。

钻孔桩平台整体稳定性。

3 平台搭设步骤

3.1 钢管桩及钢护筒的定位插打步骤。

(1) 利用浮箱拼成浮动平台, 在浮动平台上安装定位导向架 (见图2) 。在定位导向架上安装临时固定钢管桩的设施, 满足管桩在不够长的情况下接长。

(2) 由浮吊和振动锤插打上游第一排4根φ1000定位钢管桩, 待4根定位钢管桩定位后立即利用水平型钢和竖向剪刀撑将其连接成为整体。

(3) 利用浮动平台上的导向架定位第二排4根φ1000定位钢管桩, 并用浮吊和振动锤插打管桩至设计要求。然后将第二排钢管桩按照第一排的连接形式连接成为整体。

(4) 利用水平型钢和竖向剪刀撑连接已插打好的上游两排管桩形成固定的施工平台。

(5) 在固定平台上设置精确定位导向架, 利用浮吊和振动锤精确插打第一排钢护筒。

(6) 利用浮动平台上的导向架定位第三排钢管桩, 并用浮吊和振动锤插打管桩至设计要求。然后将第三排钢管桩按照第一排的连接形式连接成为整体。

(7) 将第三排定位桩与第二排定位桩利用水平型钢和竖向剪刀撑连接成为整体形成固定施工平台。

(8) 在固定平台上设置定位导向架, 利用浮吊和振动锤插打第二排钢护筒, 并将钢护筒与定位钢管桩连接成为整体。

按照自上游至下游的顺序, 按照第一排、第二排钢管桩及钢护筒定位的方式循环定位第三排、第四排钢管桩及钢护筒, 直至打完整个施工平台。

水中墩钻孔平台施工顺序见图3。

因本桥水位较深, 管桩与钢护筒定位时需要分节下沉, 故加工时分节加工管桩与护筒, 为了满足下沉时接高要求, 在每节顶两侧对称焊接吊耳, 吊耳利用厚钢板加工, 并在其上割孔。加工钢护筒吊耳时应防止其影响下沉即与钢护筒定位导向架产生干扰。

下沉时导向架及管桩与护筒平面位置及垂直度应符合以下要求:

导向架的安装精度要求:

平面偏位≤±50mm;

倾斜度≤1/500。

管桩与护筒安装精度要求:

平面偏位≤±50mm;

倾斜度≤1/500。

在钢管桩及钢护筒下沉过程中, 若下沉困难, 可利用射水助沉或吸泥助沉的方法配合。

3.2 平台承重梁及分配梁的搭设步骤

(1) 在钢管桩顶端沿横向纵向双向割槽, 将纵梁工字钢先放置在槽内, 并将其与钢管桩焊接牢固。

(2) 将横梁工字钢也放置在槽内, 并将其与钢管桩焊接牢固。

(3) 在钢护筒上焊接牛腿, 牛腿顶面标高与横桥向工字钢顶面同高。

(4) 在牛腿上焊接横梁工字钢。

(5) 在横梁上按照间距为100cm铺设16工字钢作为分配梁。

(6) 在分配梁上铺设厚8mm的带纹钢板, 并焊接平台安全防护栏杆形成稳定的钻孔施工平台。见图1。

4 定位导向架及管桩与护筒的定位措施

4.1 导向架的定位措施

利用装有导向架的浮动平台四脚的卷扬机进行定位, 将卷扬机与预先抛的低锚浮漂连接, 通过调整卷扬机钢丝绳长度定位导向架。

4.2 管桩与钢护筒的定位措施

起重船将护筒从侧面吊入导向架的导向装置, 锁定上下龙口。利用下龙口的调节装置来调整钢护筒的平面位置, 同时根据东西方向和南北方向测量员的指导进行垂直度的调整。待钢护筒自重下沉稳定后, 起吊振动锤至钢护筒顶口并调整振动锤的位置, 使其重心在钢护筒的中心位置。振动锤起振, 钢护筒下沉至导向架上龙口顶口1m处, 停锤, 打开上层龙口并测量校核。

继续下沉至导向架底口以上1.5m处停锤。在导向架前端设置2层层距10.0m的上、下导向装置, 导向装置内设置有供护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的千斤顶和锁定装置。

5 结语

根据本桥施工过程来看, (水中桩基2007年4月开始到2007年10月施工完毕) , 此平台能够满足施工要求, 并具有足够的强度和稳定性, 并且钢护筒定位导向架始终在固定平台上, 故钢管桩及钢护筒位置精确, 在连接时为将钢管桩和钢护筒连接为整体, 故有利于平台的升降及钢护筒的接高和降低, 因此此平台的设计和施工是可行的。

摘要：紫阳汉江大桥4#、5#、6#墩基础属深水基础, 本文介绍了深水基础钻孔平台定位钢管桩的定位, 桩基钢护筒的定位, 钻孔平台的施工。

关键词：深水基础,钻孔平台,施工