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        深水庫區(qū)鉆孔平臺方案比選及成孔錨固施工技術(shù)研究

        2024-12-31 00:00:00韋照鴻
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2024年33期

        摘" 要:結(jié)合溫嶺至常山公路遂昌湖山至黃沙腰段工程紅星坪大橋施工條件,單樁獨柱墩7 m×58 m跨徑橋梁在深水庫區(qū)、大落差、硬質(zhì)裸巖地質(zhì)條件下,從安全、工期、經(jīng)濟性和適用性方面選定施工便捷、安全可控且成本可控的固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道施工方法。同時介紹平臺成孔錨固工藝,為類似工程提供借鑒。

        關(guān)鍵詞:超大直徑;單樁獨柱;深水裸巖;固定平臺;成孔錨固

        中圖分類號:U445" " " 文獻標志碼:A" " " " " 文章編號:2095-2945(2024)33-0169-04

        Abstract: Combined with the construction conditions of Hongxingping Bridge in the Suichang Hushan to Huangshayao section of Wenling-Changshan Highway, the single-pile single-column pier 7 m×58 m span bridge is under the geological conditions of deep-water reservoir area, large drop, and hard bare rock. From the aspects of safety, construction period, economy and applicability, a fixed platform + communication channel construction method that is convenient, safe and controllable, and the platform hole-forming and anchoring technology is introduced to provide reference for similar projects.

        Keywords: ultra-large diameter; single pile and single column; deepwater bare rock; fixed platform; hole-forming anchorage

        深水庫區(qū)橋梁施工平臺是完成橋梁基礎(chǔ)及下構(gòu)的必要條件,尤其對于單樁獨柱墩結(jié)構(gòu)施工難度大,其施工平臺選擇直接決定了橋梁施工工期長短、造價高低以及安全、質(zhì)量的可控程度。本文針對深水庫區(qū)鉆孔平臺方案進行比較選擇,并針對成孔錨固施工技術(shù)進行研究。

        1" 工程概況

        本項目橋梁共7跨,跨徑布置為7 m×58 m,主梁采用3組工字形直腹板鋼板組合梁頂推工藝施工。下部1—6號橋墩采用大直徑樁柱一體式墩,樁柱直徑3.6 m。設(shè)置永久鋼護筒,鋼護筒外徑3.9 m,壁厚3 cm。1-6#墩樁基長度分別為41、47、61、57、50和25 m,墩柱高35 m,其中2—5#墩樁基為水中樁。

        2" 水文與地質(zhì)條件

        該橋第四跨跨越Ⅵ級航道,水庫正常水位為230.0 m,10年一遇洪水位為232.6 m,汛期水位的動態(tài)管理抬高汛限水位為226.0 m。

        根據(jù)調(diào)查情況和近6年(2015—2020年)的水位情況分析結(jié)論如下。

        正常情況下,6月—9月水位最高為汛期(水位221~229 m),12月—次年4月水位較低為枯水期(水位210~220 m),枯水期與汛期水位差約15~19 m。漲水最大流速0.65 m/s,大部分時間流速為0 m/s。

        根據(jù)水庫相關(guān)部門2015—2020年6年水位資料,月平均水位和月最高水位統(tǒng)計分析如圖1—圖3所示。

        橋址區(qū)河谷地貌,現(xiàn)為水庫,地形起伏較大,地貌高程184~300 m。河流沖刷深度可至基巖。

        為丘陵緩坡及水庫岸坡地貌,庫底堆積1~3 m淤泥質(zhì)土,岸坡局部分布坡洪積含礫粉質(zhì)黏土、含碎石粉質(zhì)黏土、含黏性土碎石,厚1~21 m,下伏基巖主要為燕山早期花崗斑巖,花崗斑巖風(fēng)化較弱。根據(jù)鉆探揭露,地基土自上而下主要分3個工程地質(zhì)亞層,其特征見表1。

        中風(fēng)化花崗斑巖:淺肉紅色,巖質(zhì)堅硬,巖心完整,中粒花崗斑狀結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙較發(fā)育,裂隙面與軸心夾角65°以上,巖心多呈8~23 cm短柱狀、柱狀,巖心采取率(TCR)一般大于95%,巖石質(zhì)量指標(RQD)一般大于85%。

        3" 方案分析及比選

        3.1" 結(jié)構(gòu)參數(shù)

        水中墩柱參數(shù)匯總見表2。

        3.2" 施工難點

        第一,水位落差大,最大水深45 m,3—5#墩為高強度花崗斑巖,鋼管樁成樁難度大。

        第二,道路通行條件差,大型機械設(shè)備無法陸運至橋位處,水庫內(nèi)無運輸船舶和大型起重設(shè)備。

        第三,超大直徑鋼護筒、鋼筋籠及鉆機設(shè)備重量大,水上吊裝難度大。

        第四,單樁單柱結(jié)構(gòu),樁柱最大懸臂高度75 m,鋼護筒平面位置和垂直度要求精度高。

        3.3" 解決方案思路

        施工平臺主要服務(wù)于該橋基礎(chǔ)及下構(gòu)施工。由于該橋樁基礎(chǔ)及墩柱構(gòu)件屬于超大尺寸,施工工程中主要解決大型機械設(shè)備通行及起重吊裝問題。根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點及所處的特殊環(huán)境,結(jié)合項目施工工期短、施工成本可控、安全可靠等方面,擬采取以下幾種方案作為比選。

        3.3.1" 方案1:鋼棧橋+固定平臺

        因河床大部分主要為裸巖且最大水深45 m多,為了減少下部鋼管樁和錨固施工數(shù)量,采用421加強型貝雷作為棧橋主縱梁,最大跨徑24 m,基本跨徑組合20 m+8 m,8 m跨為板凳樁,棧橋頂標高+230 m,平臺尺寸20 m×8 m。采用引孔栽樁對鋼管進行錨固。鋼管樁和錨固采用浮箱拼成浮平臺配備履帶吊在水上施工,上部結(jié)構(gòu)從大樁號岸側(cè)往小樁號側(cè)推進,釣魚法施工。施工平臺完成后大型起重設(shè)備可在棧橋上行駛,解決樁基墩柱施工過程的吊裝問題。

        3.3.2" 方案2:浮橋+浮平臺

        利用18個尺寸9 m×2 m×1.5 m的浮箱拼成浮平臺,通過拋錨進行浮平臺定位,沖擊鉆安放在浮平臺上,浮平臺上安裝龍門起重,并配備浮吊(100 t)和浮箱履帶吊(75 t)進行水上起重吊運材料?;炷吝\輸及泵送采用浮橋。設(shè)置2個工作面,投入2套浮平臺周轉(zhuǎn)使用。

        3.3.3" 方案3:固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道

        水上搭設(shè)固定平臺,平臺尺寸、起重設(shè)備、作業(yè)方式與方案3相同,平臺頂標高設(shè)定為230 m。人員通行及混凝土泵送為固定平臺間的聯(lián)絡(luò)通道。

        3.4" 比選過程

        3.4.1" 技術(shù)比較

        根據(jù)不同方案,逐一分析施工優(yōu)缺點,以便確定最佳方案,見表3。

        3.4.2" 工期比較

        根據(jù)水上施工平臺施工順序,可提前施工橋梁樁基及下構(gòu)墩柱進行流水作業(yè),因此工期比較包含施工平臺、基礎(chǔ)及下構(gòu)完成時間,見表4。

        3.4.3" 經(jīng)濟性比較

        根據(jù)不同的施工方案,測算其施工費用,確保方案經(jīng)濟效益最大化,見表5。

        3.3.4" 總體方案比較

        通過技術(shù)比較、經(jīng)濟性比較、工期比較,得出最佳施工方案,見表6。

        4" 方案確定

        根據(jù)以上分析可知,方案1工期長、費用最高,方案2工期最短,但受水位變化及平臺穩(wěn)定性影響大,施工質(zhì)量難以控制,受外界影響因素大,可控性不好,費用與方案3相近。方案3工期總體可控,費用略高于方案2,但受水位變化小,平臺穩(wěn)定,施工質(zhì)量有保證,固推薦采用固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道方案。本工程已按方案3實施完成,實施效果良好。

        5" 成孔錨固施工技術(shù)研究

        紅星坪大橋位于深水庫區(qū),最大水深達45 m,2—5#墩為位于水中且為淺覆蓋層或裸巖,僅1~2 m的淤泥質(zhì)黏土覆蓋層,以下為中風(fēng)化花崗斑巖,巖石強度達120 MPa,采用固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道方案,如何確保平臺穩(wěn)定是施工關(guān)鍵。通過方案不斷對比、優(yōu)化、改進,鉆孔平臺采用“氣舉抽渣+雙引孔”成孔錨固施工技術(shù)。

        5.1" 原理

        浮箱平臺上安裝履帶吊和沖擊鉆后,將浮箱平臺移動至鋼管樁施工位置,拋錨定位,通過測量放樣,確定平臺管樁位置。

        采用直徑1 m錘頭沖擊河床引孔,鑿出坑槽,用于確定鋼管樁底口位置,確保鋼管樁位置準確。然后沿浮箱導(dǎo)向架下放直徑1 m鋼管,插入河床引孔孔位,再次復(fù)測管樁位置,樁位正確后采用90型振動錘緊實。

        采用直徑90 cm鉆頭在直徑1 m鋼管內(nèi)進行沖擊引孔,引孔沖擊過程中投放黏性土進行造漿,用于懸浮孔內(nèi)石渣作用,沖擊過程采用氣舉反循環(huán)設(shè)備進行抽渣,及時清理孔內(nèi)石渣,直至嵌入中分化層1.5~2 m。

        采用90型振動錘將鋼管振動至孔底,若出現(xiàn)鋼管樁無法至孔底時,設(shè)置4 m鋼筋籠,灌入4 m高混凝土錨固。

        及時施工平聯(lián)及斜撐,使鋼管樁連接為整體,確保整體穩(wěn)定性。

        5.2" 特點

        采用90鉆頭引孔,有效確保直徑1 m鋼管,擠壓穩(wěn)固嵌入中分化巖石中。

        采用鉆孔灌注樁施工工藝,有效解決鋼管樁不到底或底部松動問題。

        對于淺覆蓋或裸巖水中管樁平臺基礎(chǔ)錨固施工有良好施工效果。

        6" "結(jié)束語

        深水庫區(qū)水位落差大,施工條件受限,施工難度大,在滿足施工條件的前提下,考慮下放鋼筋籠、安裝大型鋼護筒,以及成樁設(shè)備的規(guī)格、型號、重量等因素確定水上施工平臺的功能需求,要求平臺承載能力高、穩(wěn)定性好,同時也應(yīng)考慮經(jīng)濟性及工期性。通過方案比選、施工工藝技術(shù)的優(yōu)化,順利實現(xiàn)施工的既定目標,為后續(xù)類似項目提供施工經(jīng)驗。

        參考文獻:

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