苏通长江公路大桥北索塔墩平台施工技术Word下载.doc
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2.1.3.成桩时间
从钻头出护筒到浇注混凝土入护筒的时间不宜超过72小时。
2.2.试桩平台搭设遇到的难题
2.2.1.试桩平台荷载和型式
为检验大直径超长钻孔灌注桩的施工工艺和桩基承载能力，在塔墩下游300m设计了2根直径φ2.8～2.5m长125.0m的工程试桩。
其施工平台按常规采用钢管桩平台。
平台设计，按承载1台KP-3500型钻机荷载120t，面荷载1.0t/m2，10t船舶系缆力。
水流条件为流速2.5m/s、水深35.0m。
采用12根φ1400δ12mm钢管桩支承。
为承受水流力和系缆力，平台上下游设置为斜桩，如图1。
图1试桩平台结构图
2.2.2.试桩平台施工过程中出现的问题
试桩平台7月份迎着洪水施工，沉桩中出现以下问题：
1）流速大，使用长江上最大的航工桩7号沉桩，桩船仍走锚，钢管桩不能精确定位。
2）桩大幅晃动，虽采取稳桩措施，勉强完成三排共9根并平联完成，但大潮使框架整体晃动、破坏平联，单桩在35米深水中摇曳折断7根，致试桩平台无法搭设。
3、北索塔墩桩基施工平台的创新
3.1.常规钢管桩搭设施工平台的不可行性
试桩平台搭设论证了钢管桩搭设施工平台存在以下问题：
1）北索塔墩区水深、流急、流态紊乱，打桩船定位困难，沉桩精度和船舶作业安全难以保证。
2）直径φ1.40m的钢管桩，刚度较小、施沉后自由悬臂近40.0m，在水中其所承受的水流力与流速的平方成正比，水流作用下变形较大，平面偏位难以满足要求，且会产生严重的发散性振动，桩间难以可靠联成整体。
3）设置的钢管桩较多，且与护筒之间的净距仅1.0m。
若钢管桩不能精确沉设而偏位或倾斜，将侵占护筒位置，致护筒无法定位或发生变形，使钻孔桩无法正常施工。
4）护筒入土深度超过钢管桩，在护筒下沉中6400KN的激振力将引起其周围砂性土体液化，会临时性严重削弱临近钢管桩的承载力。
3.2.直接利用钻孔桩结构钢护筒搭设施工平台的构想
根据试桩和施工环境特别是水文、地质情况的深入调查研究，对设计文件进一步理解，鉴于本工程的钢护筒是按参与永久结构受力设计的，直径达2850mm、壁厚达25mm，且底口标高在－53.0m～－62.2m、入土深度都在20m以上，具有足够的强度、刚度、竖向和水平向的承载力。
在征询有关方面的意见后，对钻孔平台进行了优化：
1）取消承台区的直径φ1.40m的钢管桩，设法满足钢护筒沉设的设计标准，直接利用钢护筒搭设平台承受施工荷载。
2）利用φ2500δ20mm的大直径钢管桩在承台上游侧搭设起始平台，以增大单桩稳定性和辅助平台钢度，提高钢护筒定位下沉的精度。
3）用起重船和定位船沉设起始平台钢管桩，形成满足自身稳定和钢护筒施沉要求的起始平台。
4）在起始平台上，精确安装特制的大刚度悬臂式钢护筒导向架，以起重船供护筒入导向架定位，振动锤激振下沉至设计标高，并跟进平联成整体。
续以已沉设的钢护筒固定导向架，逐渐推进形成钻孔平台。
5）调整平台搭设时间在10月份进行，搭设前先进行河床预防护，以防止钢管桩、钢护筒沉设造成水流流态改变、河床剧烈冲刷、钢管桩与钢护筒的入土深度减少而引致承载力降低。
同时，也避开了洪水季节的最不利水文因素，防止单桩沉放和平台形成过程中的不稳定现象。
3.3.钻孔桩施工设施配置的优化
施工平台结构的优化、承载力的提高，使钻孔桩施工设施配置也得到了优化。
1）在平台上、下游各安装一台1400t·
m的桅杆吊，平台上安装2台净吊高40m、起重力80t门吊，使钻孔桩施工的起重设备完全覆盖、自由作业，形成类似陆地作业的条件，提高作业安全性和施工质量。
2）充分利用钻孔平台的有效面积。
利用钢护筒作储浆池，将钻孔泥浆设备安装在平台上，以克服风浪对泥浆船的影响，提高作业效率。
4、平台设计
4.1、设计条件
4.1.1.地质条件
土层
代号
岩土名称
状态
土层底标高（m）
极限侧摩阻力（Kpa）
桩端承载力（Kpa）
河床面标高
-28.00
/
Q4
粉砂
中密
-34.74
35
1500
粉细砂
-40.4
40
1800
-50.09
2300
细砂
密实
-58.09
45
3000
Q3
-60.98
50
5200
4.1.2.水文条件
设计高潮位：
+4.30m设计低潮位：
-1.45m
设计水流流速：
2.21m/s校核水流流速：
2.75m/s
设计河床面高程：
-28.00m设计风速：
35.5m/s（30年一遇）
设计波高：
2.0m（300年一遇）设计波长：
60m（30年一遇）
4.1.3.施工条件
钢护筒、钢管桩顶标高：
+7.00m
下沉设备：
2台APE400型液压振动锤并联，设计激振力6400KN
沉桩导向架：
自重600KN，护筒进入龙口后中心最大悬臂32.0m，护筒最大允许倾斜度1/200，激振力作用下钢护筒支承向滚动摩擦系数0.15
平台起重设备：
上、下游各一台起重力矩为1400KN·
m桅杆吊。
2台龙门吊，其参数为：
自重210t、轨距22.8m、腿距18.0m、轮距0.8m、轮数4×
5、轮压（吊重80t时）250KN（包括冲击荷载）
钻机荷载：
8台直径φ3.0m钻机同时作业，隔孔布置，单台重1250KN，冲击系数1.3
平台船舶荷载系缆力：
300KN
平台均载：
15KN/m2
4.2、平台结构布置
平台分为起始平台、护筒区平台和下游平台等三个区域（见图2）。
图2平台结构图
起始平台和下游平台均采用直径φ2500δ20mmA3钢管桩、长55.00m。
下层平联设在+2.00处，选用φ1000δ14mmA3钢管连接。
上层平联选用2HN800×
300型钢，焊接在与钢管桩连接的牛腿上。
护筒区平台支承为φ2850δ25Q345C的钢护筒。
下层平联设在+2.00m处，选用φ1000δ10mmA3钢管连接。
上层平联选用2HH588×
300型钢，焊接在与钢管桩或护筒连接的牛腿上，与护筒顶标高+7.00m齐平。
支承龙门吊外侧支腿，选用φ1400δ16mmA3钢管桩，下层平联设在+2.00m处，选用φ600δ8mmA3钢管与护筒和其它钢管相连接。
顶层平联与护筒相连，选用2HN588×
300型钢，焊接在与护筒或钢管桩相连接的牛腿上。
钢管桩间的连接仍采用φ6000δ8mmA3的钢管。
4.3、平台受力工况和结构计算
平台设计共考虑5种受力工况：
单桩稳定，见表1；
始沉护筒时起始平台整体稳定性，见表2；
平台使用期起始平台的整体稳定性（桅杆吊荷载），见表3；
下游平台渡洪期整体稳定性，见表4；
桩基施工期间平台的整体稳定性，见表5。
单桩应力应变化算成果
表1
编号
桩规格
应力（Mpa）
应变（cm）
1
φ2540×
20
109.0
20.3
2
φ2850×
25
87.8
15
起始平台应力计算结果
表2
计算项目
结构物件
桩
上层平联
下层平联
最大综合应力（Mpa）
41.6
最大弯应力（Mpa）
32.3
50.5
最大轴应力（Mpa）
6.3
3.2
0.78
平台平面最大移位：
4.19cm
使用期起始平台整体稳定性计算结果表
表3
斜撑
5.9（轴力902.5KV）
2.0
7.6
82.1
最小轴应力（Mpa）
-31.7（轴力5878.0KV）
-11.2
-16.9
Z轴弯应力（Mpa）
97.8
11.0
6.0
0.2
Y轴弯应力（Mpa）
9.6
84.6
89.7
24.9
最大剪力（Mpa）
对应弯距（KN.m）
593.1
182.17
7.9
1232.9
945.3
51.4
位移（cm）
12.7
下游平台渡洪期整体稳定性
表4
6.9（轴力：
1100KN）
3.3
3.7
-80.0
-34.6（轴力：
5484.2KN）
-10.1
-17.4
95.3
3.1
0.05
8.5
117.9
88.6
最大剪刀（KN）
509.9
179.8
8.0
对应弯距（KN.M）
1718.6
934.0
46.4
位移（CM）
11.8
平台使用期整体稳定性计算
表5
部位
结构线型
位移
（cm）
起始平台钢管桩
37.22
21.03
4.10
护筒区钢护筒
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