株洲湘江四桥钻孔平台汇报.docx
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株洲湘江四桥钻孔平台汇报
株洲湘江四桥
水上基础施工
方
案
汇
报
中港二航局株洲市湘江四桥
项目经理部
二00五年三月
目录
一、概述2
1、工程概述2
2、工程地质条件2
3、气象3
4、水文3
二、钢管桩试打5
三、方案1、搭设钻孔钢平台进行钻孔桩施工9
1、施工流程9
2、钻孔平台施工9
2.1、钻孔平台设计9
2.2、钢平台搭设11
3、分析11
四、方案2、筑岛施工12
五、方案3、先下钢围堰、后下钢护筒、封底、钻孔桩施工14
1、施工流程14
2、施工步骤14
六、方案比较20
一、概述
1、工程概述
株洲芦淞大桥桥型为三塔部分斜拉桥。
主桥为75m+2×140m+75m四跨三塔单索面部分斜拉桥，桥宽29m，承台顺桥向宽810cm，横桥向长2336cm，高400cm。
基础采用10根Φ220cm群桩嵌岩桩基础，桩底奠基于微风化泥质粉砂岩中。
主、引桥过渡墩（19、23号）墩基础为3根Φ300cm嵌岩桩，桩底奠基于弱风化泥质粉砂岩中，桩顶设系梁（高为250cm）。
19～22号墩为水上墩，23号墩在堤面上，泥面标高在43.5m左右。
主桥钻孔桩参数见下表
墩号
桩号（m）
桩底标高（m）
承台底标高（m）
泥面标高（m）
从承台底到桩底距离（m）
钻孔桩直径（cm）
钻孔桩数量
桩长汇总（m）
分类钻孔桩数量
分类桩长汇总（m）
19
K0+812.0
8
28
23.5
20
300
3
60
3
60
20
K0+884.8K0+889.2
-7.5
26.5
22
34
220
10
340
30
960
21
K1+024.8K1+029.2
-5.5
26.5
20.4
32
220
10
320
22
K1+164.8K1+169.2
-3.5
26.5
25.5
30
220
10
300
23
K1+241.96
14
40.5
43.5
26.5
300
3
79.5
3
79.5
2、工程地质条件
株洲湘江四桥《工程地质勘察报告》显示，本桥位未发现有不良地质存在，其区域地质稳定性与地基稳定性较好，桥位地基工程地质条件好，地质构造简单，河床与两岸第四系覆盖层厚度不大，下伏基岩风化层较薄，奠基持力层埋深适中，河槽基岩埋深浅，起伏小，有利于桥基施工。
强风化带岩石结构部分被破坏，大部分岩石矿物成分风化变质，岩质变软，风化裂隙密集发育，呈碎石状或碎石夹土状。
由于河床江水较深，不利于筑岛施工，因此河床主桥桩基础适宜于水中搭平台进行钻孔灌注桩施工。
汇总各地层的分布情况见表-2
表-2、主桥处岩土层主要分布及力学指标表
地层分类
地层标高（m）
层高（m）
地基土容许承载力σo（kPa）
桩周土的极限摩阻力τi（kPa）
中砂
21.0∽20.0
1.0
150
40
强风化泥质粉砂岩
20.0∽17.1
2.9
400
100
弱风化泥质粉砂岩
17.1∽0.2
16.9
1200
\
微风化泥质粉砂岩
0.2∽-17.4
17.6
1500
\
3、气象
株洲市地处亚热带季风湿润气候地区。
气候温暖，四季分明，雨水充沛，生长期长。
4、水文
湘江自南向北贯穿株洲市，较大支流的枫溪港、白石港迂回曲折于河东汇入湘江，水情较为复杂。
在市区内有株洲水文站，水文系列较长，湘江干流最高水位一般出现在4～7月，主要受洪水径流控制。
根据株洲水位站质料统计，多年平均水位30.61m（85黄海系统），历年最高水位实测最高值为42.59m（1994年6月18日，56黄海系统），实测最大流量20200m3/s（1964年6月）；实测最低水位27.51m（1998年11月13日），实测最小流量101m3/s（1966年9月）。
正常水位为29.44～31.96m。
年最高水位一般出现4～7月，年最低水位出现在12～2月。
二、钢管桩试打
株洲湘江四桥《工程地质勘察报告》河床主桥桩基础建议采取水中搭平台进行钻孔灌注桩施工。
水中搭设平台首先需进行钢管桩试打，以验证与实际情况是否有出入。
以20#墩为例：
由《港口工程桩基规范》JTJ254－98得：
得出嵌固点标高为：
22.0－4.6＝17.4m
利用20#墩土层分布对振动锤进行复核。
钢管桩外径0.8米，当入土至标高+17.4m时，液化后土层所产生的动摩阻力为：
972.8kN，计算式见表2.1：
表2.1、20#墩钢管桩施振时动摩阻力
地层分类
地层标高（m）
层高（m）
桩周土的极限摩阻力τi（kPa）
液化系数
土的动摩阻力（kN）
中砂
22.01∽21.15
0.86
40
0.35
30.3
强风化泥质粉砂岩
21.15∽19.65
1.50
100
1.0
377.0
弱风化泥质粉砂岩
19.65∽17.4
2.25
\
1.0
565.5
钢管桩采取DZ160VM4-10000AⅡ振动锤下沉，DZ160VM4-10000AⅡ振动锤性能见表2.2。
表2.2、DZ160VM4-10000AⅡ振动锤性能表
偏心力矩（kN.m）
最大激振力（kN）
最大上拔力（kN）
重量（kg）
液压夹头重量（kg）
600
1281.2
889.6
6545
700
按其激振力P＞土的动摩阻力R对DZ160VM4-10000AⅡ振动锤进行复核
DZ160VM4-10000AⅡ振动锤最大激振力：
1281.2kN
1281.2kN＞972.8kN故理论上DZ160VM4-10000AⅡ振动锤满足钢管桩施振到+17.4m要求。
钢管桩下沉采用35t全旋转浮吊配合DZ160VM4-10000AⅡ振动锤振动下沉。
下沉示意见图2.1。
图2.1、钢管桩下沉照片
从实际打设情况看，
①3月3日采用160振动锤，35吨浮吊配合进行第1根钢管桩试打。
在钢管桩前加一包箍，钢管桩利用定位架定位后，钢管桩穿过覆盖层，连续激振20分钟，钢管桩无下沉现象，浮吊大钩下落，钢管桩立即倾斜。
钢管桩总入土深度约1.0米左右。
前后左右移动10米进行钢管桩试打，结果相同。
②3月5日，在钢管桩前加一桩尖，采用160振动锤，35吨浮吊配合进行第2根钢管桩试打，结果与第一根钢管桩打设结果相同。
③3月6日，在19#墩进行第3根钢管桩试打，结果与第一根钢管桩打设结果相同。
④3月7日，在22#墩进行第4根钢管桩试打，钢管桩总入土深度约2.5米左右，因上部为砂场堆积砂，钢管桩在浮吊松钩后，钢管桩缓慢倾倒。
单根钢管桩无法稳定。
分析：
株洲湘江四桥《工程地质勘察报告》分析，及我方通过地质资料数据进行计算，水中主墩采取搭设平台进行钻孔桩施工理论上是可行的。
但在实际钢管桩施打中，钢管桩在穿过很浅的覆盖层后，在岩层中无进尺，浮吊松钩后在水中难以站稳，实际情况与资料、计算有出入。
图2.2’第一根钢管桩试打后底口照片
图2.2”第二根钢管桩试打后底口照片
三、方案1、搭设钻孔钢平台进行钻孔桩施工
1、施工流程
2、钻孔平台施工
根据2004年株洲船闸处高程统计数据，钢平台顶标高取为+38.0。
2.1、钻孔平台设计
三主墩钻孔桩均为10根桩，桩间距4.4m，采用布设两台钻机，根据施工荷载要求对平台进行结构设计。
平台采用Φ800×10钢管桩、500×1000钢箱梁、贝雷架、I22工字钢、钢板组成。
以20#墩为例，平台结构见图2.1。
图2.1、20#墩钻孔平台结构示意图
2.2、钢平台搭设
钢平台搭设首先进行钢管桩下沉，通过钢管桩试打结果，钢管桩需采取特殊的手段，钢管桩方能在水中稳定，以便钢管桩间能架设水平联，构成平台刚架结构。
钢管桩下沉到位后，割去桩头，吊安焊接桩帽、平联、钢箱梁、H450型钢，然后铺设、焊接固定Ⅰ22工字钢、δ10钢板形成钻孔平台。
钻机采取500×800钢箱梁作为底座。
3、分析
洪水季节即将来临，为确保平台安全，钢平台内钢管桩需采取锚桩的方式，确保平台能抵抗洪水。
每平台16根钢管桩锚桩处理时间在1个月以上，锚桩处理后方能进行钢护筒沉放，为确保钢护筒的稳定及平台安全，护筒需采取措施入岩4米左右。
在锚桩处理、钢护筒处理过程中，有可能洪水来临，平台的安全存在隐患。
四、方案2、筑岛施工
株洲湘江一桥、二桥、三桥均采用筑岛施工，施工的工期均较长，占用两个年度的枯水季节完成基础施工。
见图3、株洲湘江三桥筑岛施工后照片
图3、株洲湘江三桥筑岛后施工照片
湘江水系株洲段具有山区河流特点，2月15日∽2月17日，三天水位由+30.0m涨至+36.2m。
后每天回落，回落开始几天每天回落1m，后缓慢回落，现水位降至+29.8m。
湘江的水位受降水影响较大，在9、10月份均有可能涨水。
株洲湘江四桥桥位处河面较窄，河床泥面较底，水较深，现水位为+29.8m时，水中各墩的水深分别为：
18#墩：
2m；
19#墩：
6m；
20#墩：
8m；
21#墩：
9m；
22#墩：
5m。
如降雨，水位涨至+37.0m时，水中各墩的水深分别为：
18#墩：
9.2m；
19#墩：
13.2m；
20#墩：
15.2m；
21#墩：
16.2m；
22#墩：
12.2m。
筑岛施工的工程量将很大，同时在施工过程中需不断维护；桥位处河床较窄，筑岛形成的围堰将阻碍航道，不利于排洪；施工工期受外部自然环境影响大。
五、方案3、先下钢围堰、后下钢护筒、封底、钻孔桩施工
1、施工流程
2、施工步骤
2.1、定位船（兼导向船）抛锚定位
定位船采取抛锚定位，定位船上安装钢套箱下沉定位用导向。
混凝土锚
导向架
定位船
（兼导向船）
2.2、钢围堰就位：
包括①首节钢围堰就位、②第二层钢围堰接高、③钢围堰下沉、④钢围堰着床、就位
为便于钢围堰着岩，钢围堰底设置尖脚，尖脚下口采取厚钢板作为切岩点。
钢围堰采取内填充水、或填充砂、或填充混凝土的方式使钢围堰下沉。
2.3、钢护筒平台、钻孔桩施工平台搭设
钢套箱着床定位后，利用型钢，采用浮吊吊安，进行钢护筒下放用平台搭设，该平台也作为以后钻孔桩施工用平台。
2.4、钢护筒下沉、就位
钢护筒顶底口分别设置50cm长与护筒壁等厚的加强箍，下口设刃脚。
采取35吨浮吊吊安，DZ160柴油振动锤振沉。
2.5、钢围堰内回填、混凝土封底施工（或先封底、后砂石回填）
钢护筒施振完毕，在钢护筒与钢围堰间进行回填。
封底厚度根据计算确定，一般取2.0米左右，封底混凝土与承台间约有4米的空隙，采取沙砾石进行回填。
回填施工完毕，搭设封底用施工平台。
混凝土封底采取长江上施工常用的中央集料斗和从一边向另一边推进的原则补料，用两座水上砼拌和站生产，拖泵泵送到料斗。
封底混凝土采取一次性浇注完成。
2.6、钻孔桩施工
封底混凝土达到设计强度后，钢套箱、钢护筒在水中已定位完毕。
移开定位船及锚锭系统，利用钢护筒搭设时形成的钢平台进行钻孔桩施工。
六、方案比较
编号
施工方式
适用范围
外部条件
缺点
优点
方案1
搭设钻孔平台进行钻孔桩施工
以振动锤的极限性能，能将钢管桩打入钢管桩嵌固点标高以下。
①水较深，汛期即将来临；
②承台底离河床岩面约6米（扣除封底厚度仅4米），河床内覆盖层很浅，河床覆盖层以下为岩层；
③总工期有限制，施工过程中不允许出现纰漏，否则影响总工期。
①通过4根钢管桩试打，钢管桩无法嵌固，平台搭设较困难；②钢平台的稳定及安全受外部自然环境影响大；
③采取特殊措施也可施工，但费工、费时、费力；
④在钢平台搭设过程中，因自然环境的影响，有可能停工，且平台的安全难以保证。
①在枯水季节，采取特殊措施可以进行钢平台搭设；
②如地质条件适合，钢平台的优势较突出；
③钢套箱加工不占主线工期。
方案2
筑岛施工
水较浅
①筑岛施工的工程量将很大，同时在施工过程中需不断维护；
②桥位处河床较窄，筑岛形成的围堰阻碍航道，不利于排洪；
③施工工期受外部自然环境影响大。
①如条件允许，可以不采用钢套箱作为挡水结构物进行承台干施工；
②钢套箱加工不占主线工期。
方案3
先下围堰、后封底、下钢护筒、钻孔桩施工
水较深、地质条件较好
第1个钢套箱加工占主线工期
①能立即组织施工；
②施工工期受外部自然环境影响小，能保证在2006年2月前完成承台施工，施工工期有保证；
③施工安全，施工质量有保证。
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