海中超深淤泥地质大体积高桩承台施工技术 3页

2013年第6期f总第129工海中超深淤泥地质大体积高桩承台施工技术曾海平(中铁大桥局集团第五工程有限公司，江西九江332001)摘要：本文将就大体积高桩承台施工技术进行详细介绍。关键词：海中超深淤泥地质大体积高桩承台钢板桩围堰施工技术1概况究的重点；1．1工程概况(2)根据墩位淤泥层厚的特点，能否摈弃常规的浇筑封底混凝土方案而直接抽水施工承台；坦桑尼亚基甘博尼大桥全长680m，正桥为双塔单索面预(3)主墩为高桩承台且根据要求需一次浇筑，荷载大，因应力钢绞线斜拉桥式，其桥跨布置形式(40+60+200+60+40)m；正桥两侧分别采用4×40m和3×40m双幅单箱双室预此承台支撑体系设计至关重要。应力混凝土连续梁与正桥连接。主塔墩基础布置40根‘p1．5m3围堰结构设计钻孔灌注桩，承台设计为高桩承台，其底面距海床面5．3米。桥址位于海湾中，且不通航，大型吊船及拖轮均无法进入承台外轮廓为八边形结构，高度采用梯台构造，顶面两米采用桥址，且项目所在地工业非常落后，无法进行大型钢结构加工，斜坡面与墩身底部连接，总高4m，混凝土方量1750方，详见图施工中所需的钢材均从中国通过船运至工地，因此双壁吊箱或1：主墩承台布置图。者套箱围堰方案无法实施。此外项目一共有9个水中墩，综合毪巍考虑施工便利、材料倒用选用钢板桩围堰是最优方案。3．1钢板桩围堰结构形式选择结合国内深水基础钢板桩围堰常规施工方案，根据主墩承台结构拟定以下两种形式的钢板桩围堰进行施工可行性及经济性的对比：(1)钢板桩围堰采用与承台结构形式一样的八边形布置，争抒一t一，一一围堰内支撑避开桩位及墩身，见图2。』．．．一I『塑曼麓鲤嘲咀一1臻lj；生争一～蔓图1：主墩承台布置图图2围堰内撑八边形结构布置1．2水文地质概况(2)承台结构为八边形结构，根据其纵桥向及横桥向宽度(1)水文概况Ⅷ项目所在地位于达市库拉西尼海湾，受印度洋季风影响，气候湿热，年平均气温为25．8~C，每年两次雨季，其中l1月一12月为小雨季，3月一5月为大雨季，12月一2月气温超过oO30℃。桥址处海面水位受半日潮汐影响，最高水位+2．Om，最低水位一2．Om，最大潮差4米。o0(2)地质概况桥址地质以沙层为主，中间夹杂粉质粘土层并带有部分珊瑚石。从上到下详细地质为：非常软的粉质粘土(厚度为16图3围堰圈梁圆形结构布置米)；粉质细沙及中初砂(厚度为4米)；高塑性砂性粘土(厚度均为24．6m，可以考虑将围堰圈梁布置为圆形。以上两种结构为3．5米)；其下均为粉质细沙及中砂一直延伸到桩底。形式所需主要材料见下表：2承台施工中研究的关键技术问题(1)墩位处淤泥层厚且受潮汐影响，围堰的结构形式是研·218· 表1两个类型的钢板桩围堰内撑结构形式主要工程量对比利用程序MidasCivil2006建模计算，计算结果如下表围堰内撑结构形式名称数量总重(t)工况顶层内支撑反力底层内支撑反力板桩最大弯矩板桩最大应力(kN／m)(kN／m)(kN{m／m)(MPa)钢板桩158402．5工况一127．1295．2169．162．6顶层圈梁ll17．5八边形钢板桩围堰方案底层圈梁工况二8．293．332．412．O197．7连接系49．4根据以上计算，钢板桩最大应力=62．6MPa[盯]=210MPa，满足要求。底层圈梁最大受力295．2kN／m，顶层圈梁钢板桩168428最大受力127．1kN／m。顶层圈梁154．4圆形钢板桩围堰方案底层圈梁利用有限元软件建模计算：顶层内支撑圈梁最大应力，内154．1支撑钢管组合应力仃：162．6MPa满足要求；底层内支撑圈梁连接系l1O．2最大应力，内支撑钢管组合应力盯=75MPa，满足要求；连接系由表1及图2、图3对比可以得出，钢板桩总数基本一致，钢管最大应力盯=118．7MPa满足要求。八边形钢板桩围堰方案中内支撑的数量较圆形结构圈梁数量3．3钢板桩围堰施工控制增加较多且圈梁结构复杂，制作及安装难度均较大，此外采用根据承台结构尺寸，钢板桩围堰直径达31米，且墩位处淤八边形结构形式角桩插打精度要求高，控制难度大，而采用圆泥层厚16米，钢板桩底口位于淤泥层中，只能依靠圈梁才能支形结构形式仅一个合龙点，且随时可对钢板桩进行调整。经综撑钢板桩自重及插打过程的精确定位。钢板桩插打前先安装合比较，最终确定采用圆形结构形式。围堰两层圈粱，圈梁安装前先进行预拼，圈梁采用插打临时支3．2圆形钢板桩围堰结构设计撑管桩进行分段拼装并严格控制两层圈梁外缘在同一垂直面，承台围堰采用SP—U600×210型锁口钢板桩围堰，其构两层圈梁拼装完成后利用对称的四个角桩进行下放，圈梁下放造形式为圆形，围堰顶高程+2．8m，围堰设计抽水水位+到预定标高后，在拼装用的临时支撑管桩上焊接牛腿支撑圈梁2．3m。围堰共设置两层内支撑，顶层内支撑设置在+0．30m自重及钢板桩插打过程中的荷载。根据计算所需钢板桩单根处，底层内支撑设置在一5．70m处，两层内支撑之间设连接系长21米，钢板桩插打垂直度及平面位置控制的好坏是最终能连成整体，利用精轧螺纹钢筋整体下放至设计高程后插打钢板否顺利合龙的关键，为解决此问题，插打钢板桩时在围堰顶层桩。围堰顶、底层内支撑圈梁均由钢板焊接组成，其顶、底板截圈梁上安装临时定位卡箍，卡箍通过卡扣固定在顶层圈梁上。面尺寸为600×20ram，腹板截面尺寸为660×20mm，内支撑钢此方案有效的解决了钢板桩插打精度控制难度，确保最终精确管采用0o×8mm钢管。合龙。3．2．1钢板桩围堰主要材料特性4钢板桩围堰不封底方案研究(1)材质：钢板桩材质为Q295bz，截面特性W=2700cm，项目水中墩采用高桩承台结构形式，承台施工中的荷载可允许应力[]=210MPa；围堰圈梁采用Q345B，允许应力[]通过在工作桩外护筒上焊接牛腿作为承台施工支撑体系，现需=240MPa；[T]=140MPa；内支撑钢管均采用Q235B，允许应力要解决的是承台底支撑体系及承台施工期间控制围堰水位的[]=170MPa；[，r]=1O0MPa；问题。桥址位于印度洋的海湾处，根据地勘报告，离海岸边约(2)土层：根据墩位地质资料，承台面以下16m范围内均为120米均存在6．5m～16in淤泥层，最厚淤泥层达16m。淤泥不透水淤泥，参考地质报告，土层容重取，内摩擦角取‘p=5。。土在工程上一般指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一3．2．2钢板桩围堰计算工况种软塑到流塑状态的黏性土。淤泥土具有低透水性的特点，一由于承台处土层为淤泥，内摩擦角极小，故不考虑土层提般垂直方向的渗透系数在K：1×10～一10cm／s之间。根供钢板桩锚固点，为保证钢板桩的稳定性，钢板桩在海床面以据与验证桥址淤泥土的特性，在钻孔桩施工阶段进行了简单测上始终需设置两道支撑，整个施工过程控制工况：试，即在护筒插打完成后抽干护筒内水，静置三天未发现有水工况一：内支撑已安装，围堰内水位一4．5m，围堰外水位流入，基本可以确定桥址处的淤泥层具有低透水性的特点。为+2．3m；确保淤泥层止水效果，利用淤泥土压缩性高的特点，在钢板桩工况二：内支撑已安装，围堰内水位一4．5m，围堰外水位围堰插打完成后对海床面用沙回填1米，对淤泥土进行压实，一2．Om；以加强其止水效果。通过主墩钢板桩围堰抽水情况，发现淤泥3．2．3钢板桩受力计算层止水效果非常好，完全达到了预期效果。各控制工况下钢板桩受力简图如下：5承台底模支撑体系设计女#根据承台一次浇筑荷载及桩位布置，经计算可通过在承台4o根工作桩永久护筒上焊接支撑牛腿作为承台施工支撑体系，§醑7l牛腿顶布置HW588×300作纵向分配梁，纵向分配梁顶设置工20b横向分配梁，横向分配梁上布置100x100方木作纵肋，模板采用8=15mm竹胶板。在承台施工完成，拆除底模系统及支撑体系，底模、牛腿及分配梁均可进行倒用。此方案通过利用工作_工况一钢板桩受力简融工况二钢板桩受力衙麟桩外永久护筒作为承台支撑体系，合理解决承台一次浇筑超大图4钢板桩受力图荷载问题，在提高了工效的同时极大的节省了成本。·2】9·