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类型观音沙特大桥主桥墩承台围堰设计与施工.doc

  • 上传人:dzzj200808
  • 文档编号:2285486
  • 上传时间:2018-09-09
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    观音沙特大桥主桥墩承台围堰设计与施工.doc
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    1、观音沙特大桥主桥墩承台围堰设计与施工左少华 薛建波(中铁大桥局股份有限公司 江西 九江 332000)摘 要:广州番禺观音沙特大桥主桥墩承台为深水高桩大体积混凝土承台施工,结合工地实际情况,经方案比选,施工中采用钢板桩围堰、吊架平台方案从而使大桥主桥墩承台围堰的施工,速度快、安全可靠、质量优、效益好。关键词:桥梁工程;观音沙特大桥;主桥墩承台;钢板桩围堰;吊架平台;设计;施工0 前 言观音沙特大桥位于广州番禺市沥和沙湾水道两条大型河流上,均属珠江水系,是京珠高速公路北段的控制工程之一,大桥全长 2471m,分南、北两引桥和主桥三部分,主桥为 65m+2120m+65m 四跨变截面预应力连续刚构

    2、,全长 370m。观音沙特大桥主桥墩基础采用 10 根 2.2m 的钻孔灌注桩,左右幅各 5 根,布置按“品”字型排布,整体式承台,桩长(承台以下)4647m 不等。承台设计为高桩承台,承台尺寸为 37.7m(长)9.6m(宽)3m(高) ,承台顶面标高+2.1m,底面标高0.9m,河床底标高6.5m。承台采用钢板桩围堰(详见图 1) 、吊架平台方案施工。图 1 钢板桩及内支撑结构示意图1 施工方案的比选表 1 吊箱围堰、钢板桩围堰的比较内容方案 优点 缺点选择方案钢板桩围堰施工简单、快捷、钢板桩可租用、无封底混凝土、成本低、无需大型起吊设备,承台施工完侧模可作墩身模板整体刚度小,内支撑设置较

    3、强 吊箱围堰围堰可兼做承台模板,承台施工完侧模可作墩身模板材料用量多,加工难度大,拼装、下沉时间长,工期长,需大型起吊设备2 钢板桩围堰及吊架平台的设计钢板桩围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构,其目的是通过钢板桩围水利用水泵降低钢板桩内水位,通过吊架平台浇筑承台混凝土,为承台施工提供无水的干处施工环境。2.1 设计条件2.1.1 工况条件 围堰内降水至承台底以下 1m 的阶段;吊架平台拼装完,浇筑第一层(1.2m)承台混凝土阶段。2.1.2 水位条件 广东番禺市桥沥和沙湾水道两大河流均属珠江水系,距入海口约 20km。沙湾水道水流平缓,涨潮时流速较小,退潮时流速较大,平均流速为 1. 12m

    4、/s,河流水位受潮汐影响大,潮差最大达 2m,沙湾水道三百年一遇设计水位+3.464m。2.1.3 结构设计条件 根据工况条件及水位情况,确定钢板桩围堰结构设计条件:钢板桩围堰尺寸:41.0m11.5m钢板桩顶标高:+4.0m内支撑标高:顶层为+2.7m,底层为-1.9m设计水位:+3.464m2.2 围堰构造简介2.2.1 钢板桩围堰钢板桩:钢板桩采用德国拉森型槽式钢板桩,单根长 15m,板桩入土深度 4.5m;围堰内支撑系统:内支撑由内圈梁和水平支撑柱组成;a、内圈梁分顶、底两层,设在围堰内侧,高程分别为+2.7m,-1.9m。分别为 2 I 45a,2 I 36a 工字钢,主要承受钢板桩

    5、传递的荷载,并将其传给水平支撑柱。b、水平支撑柱均由双拼 I 36a 工钢组成,水平支撑柱与内圈梁之间采用焊接连接。2.2.2 吊架平台结构(详见图 2)图 2 吊架平台结构图底梁:底梁采用 30 钢筋混凝土梁,断面尺寸为 0.4m0.6m,梁长 38.8m,采用分节安装,每节 9.4m.底梁先分节在岸上预制,然后在现场湿接成整节梁段,湿接段长 0.4m.预制底梁间钢筋连接采用等强焊接。底板:底板亦采用预制 25 钢筋混凝土预制板,底板厚 12cm,在岸上精确放样共分成 16 块分块预制编号,现场按编号拼装湿接成整板。混凝土临时承重立柱:立柱采用与承台同标号混凝土预制,承台内钢筋层在其相应位置

    6、处按规范要求预留,施工时与承台钢筋焊接。承重立柱为保证其稳定性施工时埋入桩基内 1m,桩基在浇筑时事先欠灌 1m,待混凝土立柱安装完后浇筑剩余 1m 混凝土与桩基固结。吊架支吊系统:支吊系统由纵、横梁、吊杆组成。支吊系统的作用是承担底板及承台第一层(1.2m)混凝土重量。a、横梁:横梁(顺水流方向) ,共计 2 排,设在混凝土立柱上,每排采用 1 组 3 片贝雷梁组成。贝雷梁的作用是支承纵梁,并将纵梁传递的荷载传递(通过立柱)给桩基。b、纵梁:纵梁(顺桥向)设置在贝雷梁上,共6 排,每排由 2 I 45a 工钢组成。纵梁是用来支承吊杆,并将吊杆荷载传递给贝雷梁。c、吊杆:吊杆由 32 精轧螺纹

    7、钢筋与之配套的连接器,螺帽等组成,共计 24 根吊杆穿过底板,固定在钢筋混凝土预制底梁上(底梁在预制时预先设置 40mm 吊孔) 。2.3 设计计算2.3.1 荷载取值 钢板桩:水平荷载 静水j压力+流水压力+漂浮物冲击力等其中静水压力按 10kN/平方米计,水压随高度按线性分布流水压力按桥址断面平均流速 V 设=1.12m/s P动 =CPV 2/2(C P压力系数)吊底平台:竖直荷载 底梁底板自重+第jG一层浇筑 1.2m 混凝土重+施工荷载(施工人员,施工料具行走运输、堆放荷载)混凝土容重按 r=25kN/m32.3.2 计算 钢板桩主要承受围堰内外水位差而产生的水压力,其受力最大为围堰

    8、内水位降至承台底阶段,此时承受静水压力+流水压力+漂浮物冲击力等;围堰内圈梁承受钢板桩传递的力,内圈梁按连续梁进行设计计算,计算其强度和刚度;撑杆为一压杆,设计撑杆布置间距,根据撑杆布置间距和选择的材料对其强度和稳定性检算;吊架平台底梁设计为钢筋混凝土梁,按连续梁计算,其主要荷载为底板自重及承台第一层混凝土浇筑的自重荷载,进行底梁配筋设计。底板按钢筋混凝土双向板计算,计算板厚及布筋;吊架支吊系统计算。选择支吊系统纵、横梁及吊杆,计算其强度和刚度,对支吊系统整体稳定性检算。3 施工工艺流程图 3 施工工艺流程施 工 放 样 临 时 平 台 搭 设内 圈 梁 、 撑 杆 拼 装 组 拼 底 层 内

    9、 撑 系 统 钢 板 桩 施 工 安 装 内 撑 下 放 系 统 下 放 底 层 内 撑 拆 除 下 放 系 统 安 装 顶 层 内 撑 吊 架 平 台 系 统 施 工 承 台 施 工 回 灌 水 拆 除 内 撑 圈 梁 、 撑 杆 制 作 抽 水 堵 漏 断 开 下 层 内 圈 梁 与 撑 杆 的 联 系 拆 除 钢 板 桩 4 钢板桩围堰及吊架平台施工4.1 钢板桩围堰施工4.1.1 底内圈梁制作安装 钢板桩围堰结构构造以钢板桩、内支撑系统为主要组成部分,施工先拆除平台(原桩基施工平台)上型钢,在钢护筒上焊接临时牛腿,将先制作加工好的底内圈梁型钢(底内圈梁为 2I45a)吊装安放在牛腿上,

    10、拼装成围堰形状,以做钢板桩施工的临时导向装置。4.1.2 钢板桩插打 用安装成形的底内圈梁作为固定临时导向架插打钢板桩,插打顺序因存在潮沙影响,有两个流向的关系,为减少流水阻力,采取从侧面开始,向上、下游插打,在另一侧合拢。桩锤采用60t 振动桩锤。4.1.3 内圈梁及撑杆安装定位 钢板桩插打合扰后,将安装好的底内圈梁及撑杆通过 6 个 10t 导链葫芦整体下放至设计标高(-1.9m) 。同理安装顶层内撑系统,顶内圈梁条及撑杆均采用 2 工 36a 型钢,设计中心标高为+2.7m。4.1.4 堵漏抽水 待内撑系统安装完成后,采用 3台 600m3/h 的水泵抽水,钢板桩侧锁口不密的漏水处用土工

    11、布与黄土条嵌塞,施工过程中堵漏效果明显。围堰内水位降至底内圈梁后加固底层内撑系统,割除护筒,清理桩头。4.2 吊架平台施工 4.2.1 在护筒外侧焊接牛腿,安装底梁 底梁共四根,每根在岸上分四节预制,现场湿接拼装成整体。底梁施工同时安装混凝土临时承重立柱,立柱为 C30钢筋混凝土柱,立柱预埋入桩基 1m。4.2.2 底板拼装 将岸上分块预制好的 16 块预制底板按编号吊至底梁上,焊接好连接钢筋,湿浇成整体。4.2.3 吊挂平台 立柱安放后在立柱间设置钢横梁以形成稳定结构,承重横梁采用 2 组 3 片贝雷梁结构,分节拼装于立柱上且与立柱固结。2I45a 钢工钢纵梁根据底梁吊孔位置摆放在贝雷横梁上

    12、,挂好 32 精轧螺纹钢即完成吊架平台安装。4.2.4 吊架平台安装完成 吊杆吊挂底梁受力后,整个吊架平台系统就安装完成,调整吊底标高即可进行承台钢筋绑扎浇筑混凝土。4.3 承台施工主墩承台高 3m,总体积 952m3,分两层浇筑,第一层厚 1.2m,第二层 1.8m。吊底平台形成后即可在平台上绑扎钢筋及冷却系统。即按正常工艺进行承台施工。5 结 语京珠高速公路广东北段观音沙大桥主桥墩基础承台为深水高桩大体积承台,施工难度大,结合实际情况,施工采用单壁钢板桩围堰进行设计施工,取得了显著效果。1、速度快:钢板桩围堰及吊架平台施工自 2003年 4 月 10 日起,2003 年 5 月 17 日完

    13、成,仅用 45 天。2、安全可靠:钢板桩插入河床与内撑系统形成一个整体,吊架平台受力明确,结构安全可靠。3、效益好:设计为钢板桩围堰,钢板桩可以租用,施工投入低。吊架平台系统均采用钢筋混凝土预制件,节约了施工成本。参考文献:1JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范S.2JTJ023-85.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S.3黄绍金、刘陌生主编.装配式公路钢桥多用途使用手册Z.北京:人民交通出版社.4钢结构设计手册编制委员会主编.钢结构设计手册Z.北京:中国建筑工业出版社.5杨文渊、徐奔主编.桥梁施工工程师手册Z.北京:人民交通出版社.6杨文渊主编.路桥施工常用数据手册Z.北京:人民交通出版社.7周水兴、何兆益、邹毅松主编.路桥施工计算手册Z.北京:人民交通出版社.

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