高水流速及深水裸巖條件下鋼棧橋及鋼平臺施工技術(shù).docx

1、FruitsandApplication與應(yīng)用高水流速及深水裸巖條件下鋼棧橋及鋼平臺施工技術(shù)劉仁圣知鐵十八局集團第一工程有限公司，河北涿州071000摘要：在淺、無覆蓋層裸巖區(qū)的水庫區(qū)施工鋼棧橋和鋼平臺，需要考慮傾斜巖面影響、鋼管樁打入深度以及插打鋼管樁時底端易屈曲而導(dǎo)致鋼管樁承載能力不足等不利因素。結(jié)合新建興國至泉州鐵路六角宮中橋施工，介紹采用鉆孔平臺兩側(cè)支棧橋合并、加大棧橋縱梁強度以及鋼管樁采用擴大基礎(chǔ)及雙支墩錨固等具體措施，確保了鋼棧橋及平臺滿足受力及施工要求。施工效果他好，可供同類工程借鑒。關(guān)鍵詞：鋼棧橋：鋼平臺；深水區(qū)；高水流速：裸巖D01：10.13219/j.sjgyat.201

2、9.04.017中圖分類號:U448.18文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-39532019）04-0066-005新建興國至泉州鐵路六角宮橋全長111.60m，施工時要跨越水庫庫尾，上部結(jié)構(gòu)為0X32m）預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁：下部結(jié)構(gòu)1#、2封墩為圓端形實心橋墩，樁基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁長22m;橋墩位于六角宮水庫庫區(qū)，巖土層地質(zhì)依次為軟土、碎石土、砂巖及弱風(fēng)化砂巖，無巖溶、土洞塌陷以及滑坡等不良地質(zhì)情況，而且地形起伏較大；2#墩無覆蓋層，基巖裸露，施工過程中水深約為8.912.5m，河流底面寬度約為53.6m，河流水流速較大；水庫枯水期時間短，僅為4個月，工期較緊，汛期水位上漲較快,施工困

3、難。綜合考慮地質(zhì)條件，經(jīng)過反復(fù)方案比選，1井、2井橋墩施工宜采用鋼棧橋及鉆孔平臺，既需要對鋼棧橋及鉆孔平臺進(jìn)行合適的孔跨和構(gòu)造設(shè)計，同時還需要采取合適施工工藝控制措施，以有效克服在淺層、無覆蓋層裸巖區(qū)鋼管樁打入深度淺、穩(wěn)定性差、傾斜巖面等問題，還需解決鋼管就插打時底端因屈曲而導(dǎo)致鋼管樁承載能力不足的技術(shù)難題。1鋼棧橋及鋼平臺構(gòu)造選擇1.1方案比選根據(jù)現(xiàn)場地形地貌及技術(shù)條件要求設(shè)計了鋼棧橋和鋼平臺，布置情況如圖1，有兩種方案。圖10）為初始方案，每根水中墩各設(shè)置一個鋼平臺及一個支棧橋，尺寸分別為14.5mXI2.7m，14.5mX6m，兩個墩的鋼平臺及支棧橋未連成整體。圖16）收稿日期：2019

4、-04-16作者簡介：劉仁圣4978-）.男.工程師，主要從事土木工程項目管理工作.為結(jié)合當(dāng)?shù)靥厥獾刭|(zhì)和施工環(huán)境優(yōu)化后方案。方案的基本特點是：兩根水中墩的支棧橋同時移至鉆孔平臺的中間，形成一個整體。優(yōu)化后方案與初始設(shè)計方案相比，優(yōu)點為：結(jié)構(gòu)更合理穩(wěn)固，增加了主棧橋的支撐，起到加固棧橋及平臺基礎(chǔ)的效果。平臺面積增大，增加了車輛會車及材料堆放空間，更有利于現(xiàn)場施工。經(jīng)過比選，選用兩個平臺與支棧橋合并的施工方案配圖Ib）°1.2選用方案基本特點C鋼棧橋長度約為80m，寬度為6.0m，鋼管立柱縱向間距在910m范圍；在岸邊裸巖區(qū)采用C30混凝土擴大基礎(chǔ)，靠近端頭，設(shè)置單肢鋼管樁基礎(chǔ)，而在深水

5、區(qū)設(shè)置雙肢墩鋼管樁基礎(chǔ)，水中采用雙格構(gòu)鋼管支墩基礎(chǔ)錨固鋼管樁。支棧橋與鉆孔平臺合并成整體如圖1b）所示），鋼平臺由1個支棧橋和2個鉆孔平臺組成，布置于鋼棧橋的右側(cè)：單個鋼平臺支棧橋15.5mX20.0m，鉆孔平臺兩個，單個尺寸為15.5mXll.7mo鋼棧橋及支棧橋內(nèi)邊緣與承臺邊緣距離控制不小于2.5m，以保證后續(xù)承臺圍堰施工的凈寬足夠。2）鋼棧橋兩側(cè)橋頭根據(jù)現(xiàn)場情況應(yīng)進(jìn)行局部加寬，以便車輛利用轉(zhuǎn)角正常通行：主承重梁為單層321普通貝雷梁，橫向3組6片，間距為90+120+90+120+90）cm，每組貝雷在橫向用花格連接，確保其整體穩(wěn)定性；鋼棧橋下部普通單支墩采用630mmx7mm鋼管，單墩

6、布置單排3根管樁基礎(chǔ)：雙排支墩采用530mmX7mm鋼管、布置雙排共計6根管樁基礎(chǔ)：棧橋鋼管基礎(chǔ)橫向設(shè)3根，間距為2.5m，樁頂橫梁為雙I32a工字鋼，鋼管立柱間采用&4槽圖1鋼棧橋及鋼平臺平面布置圖單位：mm）圖1鋼棧橋及鋼平臺平面布置圖單位：mm）鋼作為水平和剪刀撐：其中，在水中位置的鋼管支墩設(shè)置兩層剪刀撐。鋼棧橋橋面采用I22aI字鋼，縱向間距為40cm，采用螺栓和貝雷梁進(jìn)行連接，在其上鋪設(shè)12mm厚鋼板：橋面采用38mm、高1.2m、縱向間距3.5m鋼管欄桿防護(hù)，在欄桿防護(hù)的豎向設(shè)涂紅白油漆的橫桿。Q鋼平臺結(jié)構(gòu)采用530mmX7mm鋼管樁基礎(chǔ)、2132工字鋼橫梁、單層普通貝雷梁

7、、間距40cm的122工字鋼分配梁、10mm厚鋼板而板。支棧橋及鉆孔平臺立柱間與鋼棧橋連接方式一樣，立柱間采用槽鋼54剪刀撐。根據(jù)現(xiàn)場技術(shù)施工條件和設(shè)備布置要求，優(yōu)化后的鋼棧橋和鋼平臺總體布置如圖2所示。2鋼棧橋及平臺設(shè)計鋼棧橋采用單跨載重600kN重車進(jìn)行荷載設(shè)計計算，荷載模型如圖3所示。重車行車速度控制在10km/h以內(nèi)。鋼棧橋計算時，既要考慮汽車荷載橫向最不利位置，也要考慮沿橋縱向移動時的影響。采用有限元法對鋼棧橋進(jìn)行計算，有限元模型如圖4所示，其最不利工況計算結(jié)果如圖5所示。其最不利計算結(jié)果主要包括：貝雷梁水平弦桿最大軸力N=206kN<N=563kN，豎桿最大軸力N=154kN

8、<N=212kN，斜桿最大軸力N=139kN<Z=171kN，均滿足受力要求；最大撓度w=17mm/9000mm=1/529<tv=1/400滿足剛度要求。小橫梁最大界面正應(yīng)力b=112.2MPa，最大豎向位移為1.5mm。大橫梁最大界面正應(yīng)力b=96.2MPa,最大豎向位移為1.2mm。單根鋼管軸力<F）為459.7kN,計算長度為12m,壓桿穩(wěn)定系數(shù)為*=0.781,則小=/導(dǎo)）=38.2MPa<f=205MPa。式中：A是鋼管截面積。計算表明，主承重梁、大橫梁、小橫梁及鋼管立柱均滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求。Ml中心里程DK347+475.00全長111.60

9、m+1.9%o(a)立面(b)橫斷面圖2鋼棧橋總體布置單位：mm)(a)立面汽車荷我總重P=660kN，1.8(b)橫斷面圖3汽車荷載圖單位：m)預(yù)埋鋼3鋼棧橋支墩施工技術(shù)D對橋頭支墩位于邊坡巖面的基礎(chǔ)，施工時先將邊坡清理至標(biāo)高位置，并將&面松散土層清理后再進(jìn)行C35混凝土基礎(chǔ)施工，基礎(chǔ)形式如圖6所示；當(dāng)清理至標(biāo)高位置時仍為松散砂土等不滿足受力要求時，則先施打鋼管樁、再進(jìn)行混凝土澆筑成擴大650工字鋼橫梁50cmX50cmX1.2cm(b)橫斷面圖6混凝土基礎(chǔ)施工示意圖單位：cm)2)對于邊坡附近的單鋼管立柱基礎(chǔ)既圖7)，單根鋼管樁底部增加錨固樁限制鋼管樁位移S。錨固樁口J.采取埋設(shè)鋼

10、棒，安裝鋼管樁前通過測量定位，在鋼管樁與巖面接觸的上口位置，利用地質(zhì)鉆機沿鋼管樁內(nèi)緣鉆孔，孔徑至少大于鋼棒直徑10cm，鉆孔后將鋼棒錨入孔內(nèi)，注水泥砂漿進(jìn)行錨固，鉆孔深度保證鋼棒埋入鋼管樁底口以下5m左右，具體深度還需根據(jù)地層巖性的不同進(jìn)行調(diào)整。鋼管樁接頭處采用騷向拼接板，并確保鋼管樁焊接成型后的外周長、橢圓度、縱軸線偏差滿足規(guī)定要求：在吊裝、運輸和存放過程中，應(yīng)避免因碰撞等原因?qū)е碌匿摴軗p傷或變形；鋼管下沉采用履帶吊車吊DZ45振動，入土1m后連續(xù)沉樁，下沉過程中及時檢查鋼管傾斜度，要求鋼管軸線斜率1%，傾斜超限時應(yīng)及時糾偏：鋼管立柱入土要求不小于3m，當(dāng)DZ45錘激振2min后仍無進(jìn)尺為止

11、。施打鋼管立柱后，為增強鋼管支墩的整體穩(wěn)定性，還需要將其附近松散砂土清理，再澆筑混凝土條形基礎(chǔ)，以包裹鋼管立柱基礎(chǔ)?；炷翖l基外邊緣距鋼管壁不小于60cm，基礎(chǔ)厚度不小于1.0m。棧橋與鋼平臺施工中鋼管樁施工過程如圖8所示。)對于跨中深水區(qū)的格構(gòu)鋼管支墩基礎(chǔ)，采用剪刀撐系統(tǒng)將鋼管立柱連接成框架格構(gòu)，以保證鋼棧橋的整體穩(wěn)定性：考慮到入水就到主體承臺位置，開始進(jìn)行鋼平臺施工時就將鋼棧橋和鋼平臺連接成整體。格構(gòu)鋼管立柱支撐于深水裸巖區(qū)，穩(wěn)定性差，需要采用模袋圍堰澆筑水下不離散混凝土來對鋼管立柱基礎(chǔ)進(jìn)行加固X。廠制的模袋運至施工現(xiàn)場，采用機械加潛水員配合堆碼：模袋吊裝投放宜選擇6級以下風(fēng)天進(jìn)行，做好投

12、放預(yù)偏量：先沿雙格構(gòu)鋼管立柱的外圍1m為邊線拋投水下模袋混凝土，偏差控制在5Ocm，圍堰高度2m左右，拋投完成后潛水員進(jìn)行水下探摸檢查，對偏移較大或存在缺口位置補拋，模袋圍堰底寬設(shè)計為6m，并列堆放高為2m，共分2層堆放，頂寬約2m，坡度1：1。婦水下不離散混凝土施工要點如下：工藝流程，投料導(dǎo)管布設(shè)一氣舉清基一水下不離散混凝土澆筑觀測點測量平臺拆除與恢復(fù)。準(zhǔn)備工作，根據(jù)導(dǎo)管分布情況，對平臺面板進(jìn)行導(dǎo)管下放孔洞切割：混凝土封底前，需由潛水員下水探查模袋碼砌情況，清理鋼管基礎(chǔ)范困內(nèi)的廢棄物，有圍堰縫隙部位需用模袋塞堵，以防澆筑時混凝土流失；安裝導(dǎo)管后，還需對其進(jìn)行拼接、過球及水壓試驗。澆筑工序，運

13、輸車將混凝上運至現(xiàn)場，泵送混凝土到一個大料斗和一個小料斗，大料斗混凝土用于封底，小料斗混凝土用于將己經(jīng)封底完成混凝土層澆筑至設(shè)計標(biāo)高。鋼管樁之間采用剪刀撐連接曰，每排鋼管樁插打完成并檢查合格后需及時焊接鋼管樁間的橫向聯(lián)接系，在鋼管樁頂部設(shè)置2cm厚的擴大鋼板，其上焊接橫向工字鋼：準(zhǔn)確定位每組貝雷梁的位置，再用吊車吊安貝雷梁，并需要在橫向、縱向焊接定位擋塊及壓板，將其固定在橫梁上，之后，再在貝雷梁上面安裝裝配式鋼橋面板及防護(hù)欄桿。通過以上措施，鋼棧橋與平臺施工完成后如圖9所示。圖8鋼管樁施工過程圖9棧橋與平臺施工完成后4結(jié)束語結(jié)合六角宮水庫區(qū)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，介紹了在淺、無覆蓋層裸巖區(qū)以及考慮一定水

14、流速條件下鋼棧橋和鋼平臺施工時平臺的構(gòu)造選擇、設(shè)計計算過程和主要施工措施。實踐證明采用剪刀撐系統(tǒng)將鋼管立柱連接成框架格構(gòu)，可進(jìn)一步保證鋼棧橋的整體穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)陳重，劉平.鋼棧橋施工方法研究.公路交通科技筑用技術(shù)版)，200707):135-137D郭永斌.深海橋梁鉆孔平臺鋼管樁施工技術(shù)&.鐵道建筑技術(shù)，201508):26-29田學(xué)林，王立輝.深水急流鋼棧橋施工技術(shù)lj.鐵道建筑技術(shù)，200942):36-380伊凱.深水急流裸巖鋼棧橋施工技術(shù)研究.鐵道建筑技術(shù),201602)：17-216朱政敏.無覆蓋層深水鋼棧橋施工技術(shù)分析&.西部交通科技-201S9607)：34-3

15、8用何明輝，胡雄偉.深水區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下棧橋設(shè)計與施工廳.工程技術(shù)研究，201701):196-197ConstructionTechniquesforSteelTrestlesandSteelPlatformsUndertheConditionsofHigh-FlowVelocityDeepWaterandBareRockLIURenshengThe1stEngineeringCo.Ltd.ofthe18thBureauGroupofChinaRailwayZhuozhou071000，China）Abstract：Whensteeltrestlesandplatformsarebuilti

16、nshallowanduncoveredbarerockreservoirdistricts*itisnecessarytoconsidertheadversefactorssuchastheinfluenceoftheinclinedrocksurface*thepenetrationdepthofsteel-tubepilesandthebucklingofthebottomofsteeHubepileswhentheyareinsertedintothereservoirs，whichmayresultintheinsufficientbearingcapacityofthesteel-

17、tubepiles.WiththeconstructionofthemediumbridgeatHexagonalPalace（卜轉(zhuǎn)第80貝）噴抹后側(cè)壁高度范圍內(nèi)均勻覆蓋，一般上下高4cm，瀝青膜厚3mm左右。在灌縫機涂抹不到的地方，可人工涂刷進(jìn)行抹縫?？紤]到目前路面維修中上封層均采用同步碎石封層工藝，封層施工后側(cè)立面會黏附小粒徑集料，影響抹縫質(zhì)量，因此上面層抹縫應(yīng)盡量在上封層撒布前完成。上面層側(cè)立面抹縫及效果如圖3、圖4所示。圖3側(cè)立面密封膠抹縫圖4抹縫效果3.3抹縫實施效果采用抹縫技術(shù)對施工縫處理后，側(cè)面涂抹的粘結(jié)材料在壓路機多次有效壓實下更加均勻的透到新老路而的結(jié)構(gòu)深度中，新老路而的粘結(jié)

18、性得到提高，施工縫抗開裂能力增強，同時部分在壓路機壓實作用下被擠壓出來的粘結(jié)材料可以被壓實成一層薄層瀝青膜分布于施工縫界面，起到密封防水的作用。養(yǎng)護(hù)部門對歷年路面專項維修中采用抹縫技術(shù)處理的新老路面施工縫路段進(jìn)項了跟蹤調(diào)查。跟蹤數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)抹縫技術(shù)處理的施工縫，經(jīng)過多個完整的凍融循環(huán)周期，未發(fā)現(xiàn)任何開裂、唧漿的情況，施工縫開裂問題得到有效解決。抹縫技術(shù)對道路養(yǎng)護(hù)成木降低顯著，經(jīng)統(tǒng)計，抹縫技術(shù)應(yīng)用可有效節(jié)約后期裂縫灌注養(yǎng)護(hù)費用約2.6萬元/km。4結(jié)束語施工實踐表明，抹縫技術(shù)可以有效解決路面挖補維修后新老路面接縫開裂問題，防止接縫處開裂造成的地表水下滲對路面的不利影響。抹縫技術(shù)是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念的

19、強化，改善了底層處理和表層處治的方式，實現(xiàn)事后處治養(yǎng)護(hù)向事前預(yù)防養(yǎng)護(hù)的根本轉(zhuǎn)變。參考文獻(xiàn)于建民，于元寶，畢建偉.瀝青混凝土路面攤鋪中接縫的處理可.黑龍江交通科技.201003）:12-14刃過華平.淺談高等級公路瀝青施工縫處理丘.江西建材，201704）：149索有來.淺析瀝青混凝土路面施工接縫處理技術(shù)E.青海交通科技.201103）：57,61TheApplicationoftheAsphalt-Seam-PlasteringTechniquetoPreventingthePavementJointsfromCrackingPAslGShihua，MAZengfengShandongExpr

20、esswayCo.Ltd.>Jinan250014-China)Abstract：Aimingatsolvingtheengineeringproblemsofthecrackingoftheconstructionjointsofbotholdandnewhighwayas-phaltpavementsandpreventingrainwaterfrompenetratingintothepavement，theplasteringtechniquewithahigh-performancesealantasthemainmaterialisadopted»withthefo

21、urverticalsidesofthemilledconstructiongroovesbondedandsealed.Theresultoftheconstructionshowsthattheplasteringtechniquecaneffectivelyhelppreventthelaterconstructionjointsfromcrackingandpreventingthepenetrationofrainwaterintothepavement，whichpromotesthechangeofthemaintenancefromthepost-failuremaintenancetothepreventivepre-Tailuremaintenance.Thetechniquehasanimportantroletoplayinlengtheningtheservicelifeofthepavementandimprovingtheperformanceofthepavement.Ke