超大跨度施工桥梁技术方案.ppt

1、南昌枢纽西环线沙田赣江特大桥南昌枢纽西环线沙田赣江特大桥深水基础施工技术交流深水基础施工技术交流集团公司桥梁深水基础施工新技术、新工艺研讨暨现场观摩会集团公司桥梁深水基础施工新技术、新工艺研讨暨现场观摩会 一、工程概况二、主要施工方案比选三、总体施工方案与施工图优化四、关键施工技术1、浅覆盖层条件下栈桥平台施工技术2、大型双壁钢套箱围堰施工技术3、大型筑岛钢筋砼沉井施工技术4、水上移动式砼拌和站五、遇到的问题和采取措施六、经验教训和体会建议第一部分、工程概况沙田赣江特大桥为跨赣江双线铁路桥，全长8957m，是南昌西环线铁路的重点工程和控制性工程。该工程于2007年7月25日开始施工,2009年

2、12月31日顺利通过竣工验收。1、水中墩设计概况、水中墩设计概况沙田赣江特大桥赣江水中段1435墩共22个墩台为水上基础，均为低桩承台，平均水深10米，最大水深13米，设计采用钻孔桩,桩径2.0m；1620为主墩，承台为圆端形，尺寸为1420.164m，有12根2.0m钻孔桩，桩长2425米；两侧引桥承台为矩形，尺寸为10.5（10、11）15.33m，8根2.0m钻孔桩，桩长1625m。第一部分、工程概况2、地形地貌及水文地质情况、地形地貌及水文地质情况桥位两岸地势平缓，起伏较小，东岸为一宽阔的谷地，西岸为赣江大堤，西大堤堤顶标高在2223m之间;东大堤堤顶标高在2627m之间，东西大堤净宽

3、约1600m。桥址处通航河段顺直微弯，枯水期河槽水面宽约720m，在中洪水时期水面宽14001600m，大洪水期，西岸台地被水流淹没，水面急剧放宽，可达2500m。桥址处赣江水文情况:H1/300=25.87m,H1/100=25.24m,H1/20=23.44m,Q1/100=25600m3/s,V1/100=1.15m/s；枯水期水位13.94m(2006年9月23日实测)、汛期水位20m，施工水位确定为17m。赣江的降雨多集中在46月，具有雨量集中，强度大，多暴雨特点。枯水期一般在枯水期一般在1212月次年月次年3 3月，共月，共4 4个月。个月。赣江河床基岩面相对较平坦，上覆砂层受长期

4、采砂影响，高低变化较大，从河床面自上而下依次为:砂砾=120200KPa；强风化岩=300KPa；弱风化岩=400KPa。河床表面覆盖层薄，仅为河床表面覆盖层薄，仅为0.50.53m3m砂层，下伏就是弱风化泥质砂岩。砂层，下伏就是弱风化泥质砂岩。第一部分、工程概况3、主要工程特点及难点、主要工程特点及难点水文地质复杂，技术含量高，施工难度大。水文地质复杂，技术含量高，施工难度大。赣江河床覆盖层仅0.5m3m，而且覆盖层主要是砂粒，下伏泥质砂岩，栈桥平台钢管桩没有锚固深度，洪水期间存在较大的安全隐患，同时赣江常年风力较大，正常在35级，阵风7级，最大9级，极大影响正常施工；水中墩台基础平均水深1

5、0米，最大达15米，承台一次浇注方量达1000m3,施工技术难度大。工期紧张，施工干扰大，物流组织困难。工期紧张，施工干扰大，物流组织困难。根据工期要求，线下主体工程工期为18个月，因此，必须在1个枯水期内完成22个水中基础，同时还要满足三级通航要求，施工干扰大。水中墩混凝土量合计87870m3，并需要投入辅助设施钢材约2万吨，大量的钢材、水泥、地材、模板及机器设备供应保障，需要有力的物流组织能力，才能确保工程顺利开展。第二部分、主要施工方案比选第二部分、主要施工方案比选 方案方案方案方案(一一一一)钢板桩围堰：钢板桩围堰：钢板桩围堰：钢板桩围堰：通过调查，钢板桩更加适用于土质、沙砾石层以及直

6、径较小的河卵石层，且砂土层相对较厚，而赣江的特殊地质是砂土层很薄，有的基本上就没有覆盖层，下伏就是坚硬的泥质砂岩，该方案不适用。方案方案方案方案(二二二二)钢筋混凝土沉井：钢筋混凝土沉井：钢筋混凝土沉井：钢筋混凝土沉井：赣江河床相对比较平坦，没有较大起伏，而且现场14#、21#-26#墩段河床较浅，部分已经显露，覆盖层相对较厚，相比较钻孔平台作业，周期相对较短，结合现场实际地质情况，采用吹砂筑岛钢筋砼沉井方案。方案方案方案方案(三三三三)双壁无底钢套箱：双壁无底钢套箱：双壁无底钢套箱：双壁无底钢套箱：该方案适用于水深10米以上的低桩承台，安全系数较大，结合现场实际情况，1520#、27#34墩

7、施工水深在11m以上，决定采用该方案。第三部分、总体施工方案与施工图优化第三部分、总体施工方案与施工图优化1、总体施工方案、总体施工方案为同步快速展开施工，我们从设计上、施工顺序上、工艺上、资源配置上进行研究，确定施工方案为：运输方案：运输方案：浅水区采用施工栈桥运输；深水区采用船运方案，砼通过设立水上移动拌和站，停靠在主墩位置现场搅拌直接浇筑。栈桥：栈桥：东岸搭设栈桥100m至15墩，西岸从3520墩搭设栈桥810m，中间4个主墩（1619墩）设水上独立作业平台，留设江面宽550m。经过与航道局和海事局的沟通，决定在1617设上行航道，1718设下行航道，上下行航道的宽度按照60米控制。沙田

8、赣江特大桥西岸沙田赣江特大桥东岸第三部分、总体施工方案与施工图优化第三部分、总体施工方案与施工图优化平台：平台：15、20、2734#墩采用钢管型钢平台结合栈桥配合施工；16、17、19墩采用水上钢套箱独立平台；18墩采用钢管型钢独立平台；14、2126#墩由于河床面较高，采用吹砂筑岛平台。围堰：围堰：1520、2734#墩采用双壁钢套箱围堰，其中1620主墩圆形双壁钢套箱，其余采用矩形双壁钢套箱；14、2126#墩采用钢筋混凝土薄壁沉井围堰。围堰和钻孔桩施工的先后顺序：围堰和钻孔桩施工的先后顺序：为拉开工序施工，合理利用资源，16、17、19、21、26墩采用先堰后桩法施工；其余采用先桩后堰

9、法施工。双壁钢套箱双壁钢套箱双壁钢套箱双壁钢套箱21#-26#吹砂筑岛钢筋砼沉井吹砂筑岛钢筋砼沉井第三部分、总体施工方案与施工图优化第三部分、总体施工方案与施工图优化3.2施工图优化设计施工图优化设计适当提高承台标高，最大限度解决水下爆破难题适当提高承台标高，最大限度解决水下爆破难题。部分承台埋深较大，而且还需要水下爆破，是最制约工期的因素之一。为此，对围堰周边进行了详细钻探，基岩面较平。经过与水利厅和设计院共同协商，有限度地提高部分承台底标高，解决了部分承台水下爆破难题，为确保工期创造了条件。加大桩径，减少钻孔桩数量，缩短钻孔循环数，加快施工周期加大桩径，减少钻孔桩数量，缩短钻孔循环数，加快

10、施工周期。14、15、2135共16个墩基础原设计为15根1.5m钻孔桩，把桩径加大至2.0m，根数减少为8根，缩短桩基施工时间，为保证工期创造有利条件。第四部分、关键施工技术第四部分、关键施工技术一、浅覆盖层条件下栈桥平台施工技术一、浅覆盖层条件下栈桥平台施工技术栈桥设计标准为桥面宽6米，设计荷载50吨。设计采用低位重力式栈桥，钢管桩基础，6片贝雷作主梁，桥面系采用I18型钢分配梁结合8mm钢板，为增加稳定性，设计为9米1跨，三跨一联，连接墩采用双排钢管桩，覆盖层在3米以内的均采用双支墩，覆盖层在2米以内的采用6米跨，钢管支墩采用2736mm钢管和18#槽钢做平联，在制动墩处浇筑水下混凝土对

11、其进行固结。施工时分3个工作面展开施工，东西两侧采用陆上法逐步推进，自20#墩往26#墩采用水上作业设备施工。振动锤采用DZ-90型，以便钢管桩适当锚入泥质基岩(通过拔起来的钢管桩，发现采用DZ-90型振动锤可使钢管桩锚入较软的泥质砂岩2030cm)。平台采用钢管平台，钢管间设置两层2736mm钢管和18#槽钢做平联。钢管桩、承重梁、中层分配梁均焊接连接，形成自身稳定性较好的板凳式结构。栈桥与平台的钢管桩进行有效连接，增强其两者的稳定性。栈桥设计主要考虑的几个因素：功能定位：功能定位：20年一遇洪水位为23.6米,汛期平均水位17米,为此，将栈桥的主要功能定位于枯水期基础施工，但也考虑一定的防

12、洪能力，梁底标高确定在19米以上，桥面标高确定为21米。水文地质：水文地质：赣江缺失土层，砂层薄，下伏泥质砂岩，同时要考虑基本冲刷线的影响。水流流速及波浪力：水流流速及波浪力：由于没有足够的锚固深度，在一定的流速下，栈桥的横向稳定性较差。通航要求：通航要求：按照二级航道进行预留，确保赣江航运正常。栈桥与主桥、平台的平面关系：栈桥与主桥、平台的平面关系：栈桥设在主桥下游，栈桥边与围堰边缘的距离按4米控制，与钢管型钢平台顶面标高保持一致。第四部分、关键施工技术第四部分、关键施工技术栈桥桥面系栈桥桥面系沙田赣江特大桥栈桥、平台钢管桩入泥质砂岩二、大型双壁钢套箱围堰二、大型双壁钢套箱围堰22个深水基础

13、中，除14#,21#26#外，其余全部采用大型双壁钢套箱围堰施工，其中主墩采用圆形围堰，其余采用矩形围堰。为减少钻机、电力等投入，16#、17#、19#采用先堰后桩法，14#、15#、20#、27#34#共12个采用先桩后堰施工。1 1、围堰设计、围堰设计14#、15#基础承台尺寸为15.310.5 3m，27#、28#、33#、34#基础承台尺寸为15.310.03m，29#32#基础承台尺寸为15.311.03m，设计均为低桩承台钻孔桩基础，每墩8根2.0m钻孔桩，考虑到这14个承台为矩形，若采取圆形套箱，平台搭设面积会较大，为减少作业平台面积，均采用矩形双壁钢套箱，其平面尺寸为:内壁比承

14、台尺寸一边各大lOcm，壁厚1.2m，钢套箱高11.3m。钢套箱设计按施工水位16m左右考虑，钢套箱竖向分4.4m+4m+2.9m三节，其中第一节和第二节为双壁，第三节为单壁。每节分10块加工制作。16#20#主墩承台为圆端形，为充分利用圆形结构不需要内支撑的特点，主墩均采用圆形双壁钢套箱。其中，18#,20#墩采用先桩后堰法施工。钢套箱内径21.20 m，外径23.60m，壁厚1.20 m，立面分为5.4+3+5.49m三节，平面等分成10块制作;第三节为单壁、无内壁板。矩形双壁钢围堰设计圆形双壁钢围堰设计2 2、先桩后堰法施工、先桩后堰法施工(1)底节围堰拼装及下水钢套箱平台下水施工是指钢

15、套箱借助水上型钢平台进行组拼，并利用套箱内侧的工作桩或钢护筒作为沉重桩，借助倒链或是卷扬机下放钢套箱的施工方法。施工步骤按拼装平台搭设、上部吊挂承重系统设置及提升钢套箱下水的顺序进行。在钻孔桩施工完成后，拆除钻孔区的平台面系和承台范围内的钢管桩，留下钻孔区的外围钢管桩作为外侧工作桩，内侧工作桩利用钢护筒。在内外侧工作桩上焊接钢牛腿，在牛腿上搭设横垫梁，放样出钢套箱刃脚中心线的位置。制造成单元的钢套箱，经检查验收合格后运输至墩位处，逐节进行预拼装，第一节整体预拼完成后，再锁定焊接。为了防止围堰侧翻，可用倒链内外固定在钢护筒和钢管桩上。确认焊接良好并用煤油检验不漏水后，作好下水的准备。底节钢套箱预

16、拼装完成后锁定焊接时，同时可进行吊挂系统的施工。吊挂系统包括承重柱和反力梁，利用钢护筒作为承重柱，在钢护筒上设置单层双排贝雷梁作为反力梁，在反力梁上设置滑轮组吊挂系统。底节钢套箱拼装完成后用吊挂系统吊住底节钢套箱吊点，提升钢套箱，观察一段时间，待稳定后拆除横垫梁和牛腿，缓慢下方底节钢套箱。(2)钢套箱接高利用平台上汽车吊和浮吊吊装第二节钢围堰单元体拼装接高。接高拼装由一台平台汽车吊和一台浮吊对称拼装，为确保第二节单元的稳定性，需要在底节内外壁板上各焊接限位装置，吊装接高时，要随拼装，随调整。(3)钢套箱着床及下沉。钢套箱每接高一节立即均匀灌水下沉，预留一定的干弦高度，以便接高下一节时的对接施焊作业。当套箱刃脚尖距河床面5Ocm左右即停止灌水下沉，通过钢护筒上设置的限位装置和倒链系统调整，实现套箱的精确定位。钢围堰的着床定位是施工中重要而关键的工序，直接影响到围堰最终的定位质量。围堰着床前，用全站仪观测套箱顶上顺桥向的两个点，调整围堰的倾斜和偏位，直到两点的坐标与设计坐标基本相符为止，然后立即启动10台抽水机向10个隔仓同时注水，使围堰迅速下沉。(4)吸泥下沉钢围堰在覆盖层中采用向隔仓注