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苏通长江公路大桥北索塔基础钻孔灌注桩施工方法

发布于:2015-08-15 19:28:15 来自:道路桥梁/桥梁工程 [复制转发]
苏通长江公路大桥是目前世界上拟建的最大跨度双塔斜拉桥,主桥跨径组合为100+100+300+1088+300+100+100(m),桥位区江面宽约 6km,大桥全长8206m。

大桥设计技术标准:公路等级为平原微丘区全封闭双向六车道高速公路;计算行车速度为100 km/h;桥梁结构设计基准期为100年;车辆荷载等级为汽车—超20级,挂车—120级。

桥梁通航净空尺度和通航孔数量:主通航孔为单孔双航道,净宽891m、净高62 m,可通过5万吨级集装箱船(3800TEU)及4.8万吨级大型散货船、驳船队;辅助通航孔为单孔单航道,净宽220m,净高24m,可通过9000吨级散货船、驳船队;专用通航孔为单孔双航道,净宽220m、净高39m;洪季上行孔为单孔单航道,净宽70m,净高15m。

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1工程概况

主4#墩钻孔桩基础采用桩基础,共设131根变径钻孔桩和4根备用桩,采用梅花形布置,按摩擦桩设计,桩底标高-123.0m,桩长为116m。标高-65.0m以上桩径为φ2.8m,标高-65.0m以下桩径为φ2.5m。桥位区全新统颗粒较细,主要为中密粉细砂,层厚21.0m,沉积时间短,工程地质条件较差;上更新统以密实中粗砂土为主,层厚71.8m,性质较好,以含砾中粗砂为主,厚度大,分布较稳定,为设计选用的桩间持力层。



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由于桩基钻孔深度大,护筒内外水位差受潮汐影响,在砂层钻孔过程中,容易出现塌孔、漏浆等现象,因此在施工过程中注意做好如下工作:

a根据地质特点配置优质护壁泥浆;

b根据不同的地层分布选择钻进方式,控制好钻进速度;

c密切注视潮位变化,确保护筒内水位比潮位高2.0m以上;

d定时对孔内泥浆进行检测,保证孔内泥浆性能指标符合要求,达到好的护壁效果;

e制订严密的防止掉钻、塌孔的技术保证和处理措施,严格按施工方案组织实施。

2钻孔桩施工工艺流程见图2.3.7

3钢护筒施工

①、钢护筒底标高确定

a钢护筒的最小埋置深度由两个因素确定

a-1确保在最低河床冲刷线以下,钻孔施工期间护筒底口不出现反穿孔;

索塔基础河床泥面标高为-23.3m,在不考虑对河床进行护底的情况下计算护筒最小



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埋置深度,施工期最大冲刷深度为12.8m,河床冲刷线最低标高为:-23.3+-12.8=-36.1m

最小埋置深度计算如下:

L=[(h+Hro Hrw/rd -ro

式中L:护筒埋置深度;

H:最高潮位至最低河床冲刷线深度为:4.3-(-36.1)=40.4m

h:护筒内外水头差为:2m

ro护筒内泥浆比重:12kN/m3

rw水的比重:10kN/m3

rd护筒外河床土层饱和容重kN/m3

rd=(+e)/(1+e)×r

△:土层的相对密度,取平均值2.70kN/m3

e 饱和土的孔隙比,覆盖层中大部分为细砂和粉细砂,取e=0.8 rd=(2.7+0.8)/(1+0.8)×10=23.33KN/m3

代入上式计算得L=8.0m,即钢护筒底应在-40.48.0=48.4m标高以下。

a-2受力要求

钢护筒的底部应支撑在稳定的土层中,地质资料表明在-57.2m标高以下才是较为稳定的密实粉砂层。-57.2m以上全部是中密砂层,易出现塌孔、缩径现象,钢护筒在水流作用条件下易产生移位,护筒底产生变位。钢护筒需进入密实砂层1.5m2.0m

钢护筒底标高设计为-65.0m,满足施工要求。

②、钢护筒结构

a钢护筒尺寸

钢护筒的长度为+7.0-(-65.0=72m,内径为2.80m,壁厚为20mmm,为了避免钢护筒沉放时,钢护筒顶底口应力集中而导致局部屈曲,在其顶、底口增设1.0m长、厚14mm的加强箍。

钢护筒重约1000kN,根据4000kN起重船性能及运输要求,将钢护筒分成上、下两节,下节钢护筒入土深度不小于嵌固深度,确保上节护筒对接时,下节钢护筒在水流作用下的稳定性。

下节钢护筒稳定验算:河床起始冲刷标高为-23.3m,平台完成后,河床标高为-27.8m左右,即从-27.8m标高开始计算嵌固深度,钢护筒嵌固点计算公式为:

h=5EI/mb0

式中:

m:土体弹性系数,按中密粉细砂土取m=4000KN/m4

b0=2×2.8=5.6m

E=2.06×108KN/m2

I=3.142.824-2.784/64=0.172331992m4

则:h= 4.18m

嵌固点深Zm=ηh=2.2×4.18=9.196m,取9m

嵌固点标高为-36.8m。下节护筒施打后顶标高为+8.0m,则下节护筒长度为46m,上节钢护筒长度为26m

③、钢护筒制作、运输

a材料

钢护筒采用厚20mm的钢板卷制拼焊而成,索塔和近塔辅助墩钢材材质为Q345C。远塔辅助墩和过渡墩钢材材质为Q235C。索塔、近塔辅助墩钢护筒手工焊焊条采用J507焊条,埋弧自动焊焊丝采用H08MnA,焊剂采用HJ431。远塔辅助墩和过渡墩手工焊焊条采用J422焊条,埋弧自动焊焊丝采用H08A,焊剂采用HJ431。钢材和焊接材料均应有质保证书和出厂材质证明。

b护筒制作方案

钢护筒在上海港机厂张家港钢结构公司厂内加工,分上、下两节制作。首先在车间内制成10m长的标准节段,用拖车运至该公司江边码头,进行分段接长,然后用650KN浮吊或两台浮吊装船运至施工现场。

c划线、号料和切割

在划线前,按设计要求对承台以下15m范围内的护筒内壁按设计要求进行拉毛处理。

c-1划线和号料应根据工艺要求预留制作和电焊收缩的余量、以及切割、开坡口等加工余量。

c-2号料前应验明材料规格,钢材型号。合理排料,提高材料利用率。

c-3气割前应将钢材切割区域表面的铁锈,污物等清除干净,气割后应清除熔渣和飞溅物。

c-4号料时划出检查线及中心线、弯曲线,并注明接头处的字母及焊缝代号等。

d矫正

d-1在环境温度低于–12℃时不能进行冷矫正和冷弯曲。

d-2矫正时的加热温度控制在700~800℃,矫正后必须缓慢冷却。

d-3矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面或损伤。划线痕深度不得大于0.5 mm

e钢板边缘加工

e-1钢板边缘加工的切削量不应小于2 mm

e-2采用数控切割机进行下料、开坡口,边缘加工允许偏差直线度为l/3000且不大于2mm

e-3对接接头安装错边量允许偏差为t/10,且不大于3mm,对接接头间隙允许偏差为±1mm

e-4焊缝坡口的尺寸应按工艺要求进行,坡口角度允许偏差为±5°,留根允许偏差为±1mm,间隙允许偏差为±1mm

f卷板工艺

f-1卷板前应熟悉图纸、工艺、精度、材料性能等技术要求。

f-2检查钢板的外形尺寸,坡口的形式与尺度,装配及焊接收缩余量和样板的正确性,以及检查划制的板料中心线、检验线的正确性等。

f-3对中

将四面开好坡口的板料置于卷板机上滚弯时,为了防止歪扭,应将板料对中,使板料的纵向中心线与轴轮线保持严格的平行,并用挡板挡紧。

f-4板料位置对中后,一般采用多次进给法滚弯调节上轮(在三轮卷板机上)使板料发生初步的弯曲,然后来回滚动而弯曲。当板料移至边缘时,检查所划的检验线的位置是否正确,然后逐步压下上滚轮并来回滚动,使板料的曲率半径逐渐减小,达到规定的要求。

f-5在卷板时,由于钢板的回弹,卷圆时必须施加一定的过卷量,在达到所需的过卷量后,还应来回多卷几次。

f-6卷弯进程中,应不断用样板检验弯板两端的半径。

g单件组装

g-1单件组装前应对部件的尺寸检查合格;连接接触面和沿焊缝边缘每边30~50 mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净。

g-2钢护筒壳板纵向接逢的装配:

采用在筒身的纵向接逢的两边对应处,分别焊上几对角钢,用螺栓调节。螺栓调节器见示意图2.3.8



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g-4局部椭圆度装配

在钢护筒内壁径向布置一组或多组单向推撑器,具体位置视钢护筒局部椭圆度而定,采用调节螺栓控制钢护筒的椭圆度。单向推撑器见图2.3.10。

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g-5各吊装段均应在旋转胎架上安装,定位焊接前,应按图纸及工艺要求检查焊件的几何尺寸、坡口尺寸、根部间隙、焊接部位的清理情况等,如不符合要求,不得进行定位焊。定位焊不得有裂缝、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷。如遇定位焊开裂,必须查明原因,清除开裂焊缝,并在保证构件尺寸的条件下作补充定位焊。

g-6定位焊所用焊条的型号应与正式焊接所用的型号相同,焊接高度不超过设计焊接高度的2/3,长度以40mm为宜,间隔不大于400mm,并应由具有焊接合格证的工人操作。

h装配

h-1将各拼装好的钢板钢护筒吊至总装胎架上进行总装。总装胎架采用滚轮式,各钢护筒件可在上面转动,每个胎架设四个轮子为一组。小合拢时可用二组胎架进行,当大合拢时要有三组进行。钢护筒节段总装配见图2.3.11

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这个家伙什么也没有留下。。。

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