馬鞍山長江公路大橋左汊主橋

/馬鞍山長江公路大橋左汊主橋馬鞍山長江公路大橋左汊主橋摘要：馬鞍山長江公路大橋左汊主橋為主跨1080m的三塔兩跨懸索橋，中塔位于主航道，接受先吊箱圍堰后平臺施工方法進(jìn)行鉆孔樁施工。因種種緣由，鋼吊箱圍堰定位后即進(jìn)入長江汛期，原定成樁渡洪方案不能實現(xiàn)，在對水位、流速、沖刷狀況進(jìn)行細(xì)致調(diào)查和計算的基礎(chǔ)上，提出利用鋼護(hù)筒渡洪的方案，并制定應(yīng)急預(yù)案，確保鋼吊箱圍堰平安渡洪。關(guān)鍵詞：長江公路大橋；鋼吊箱圍堰；汛期；鋼護(hù)筒；渡洪方案中圖分類號：X734文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1工程概況馬鞍山長江公路大橋左汊主橋為三塔兩跨懸索橋，跨徑組成為360m+2x1080m+360m＝2880m，橋型布置見下圖：圖1橋型布置圖中塔墩位于長江主航道，距和縣長江大堤約1180m，墩位處水下地形較為平緩，高程－12.09～－10.54m。中塔柱基礎(chǔ)接受69根Φ3.0m鉆孔灌注樁，樁基呈行列式布置：行距6.3m，列距7.5m；樁底標(biāo)高?-80.00m；樁底持力層為微風(fēng)化砂巖、砂質(zhì)泥巖。承臺為帶切角的矩形，平面尺寸為80.2×43m。承臺頂設(shè)3m高塔座。承臺接受C40混凝土，抗?jié)B等級為S10；鉆孔樁接受C30水下混凝土。鉆孔樁鋼護(hù)筒內(nèi)徑3.2m，壁厚24mm；設(shè)計鋼護(hù)筒長35.2m，鋼護(hù)筒作為永久結(jié)構(gòu)的組成部分，和基樁共同參和受力，鋼護(hù)筒接受Q345c鋼材。2原設(shè)計方案中塔基礎(chǔ)接受先圍堰后平臺方法施工，圍堰外輪廓尺寸：83.9m(長)×46.7m(寬)×11.3m(高)，圍堰雙壁側(cè)板厚1.8m，圍堰底高程-1.8m，圍堰頂高程+9.5m，設(shè)計總重2150t。圍堰在南京制造，氣囊法下水浮運至墩位處利用錨碇系統(tǒng)定位，插打24根鋼護(hù)筒，將圍堰和護(hù)筒固結(jié)后形成鉆孔平臺，再插打渡洪樁護(hù)筒，上鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔樁施工，要求在汛期前完成8根渡洪樁，確保鋼吊箱圍堰平安渡洪。圖2渡洪樁布置圖中塔墩于2009年4月17日中標(biāo)，5月15日完成相關(guān)水上施工手續(xù)，起先錨碇系統(tǒng)布置，5月22日鋼圍堰浮運到墩位，5月27日初步完成定位工作，6月10日完成防撞樁插打、底板護(hù)筒口割除等準(zhǔn)備工作，具備插打鋼護(hù)筒的條件，而此時長江已進(jìn)入汛期，要在洪水來臨前完成8根渡洪樁的施工已不現(xiàn)實。3實施方案因進(jìn)場時間晚，原定成樁渡洪方案實施困難，而工程又不能因洪水影響而短暫停工，因此，項目部在布置錨碇系統(tǒng)的同時，就已經(jīng)起先探討對渡洪方案進(jìn)行修改，以適應(yīng)現(xiàn)場的實際狀況。提出的修改方案有以下兩種：一是利用錨碇系統(tǒng)進(jìn)行渡洪，水流及風(fēng)力對圍堰、護(hù)筒的作用力由錨碇系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)，鋼護(hù)筒插打后暫不和圍堰固結(jié)，當(dāng)水位上升過快時可以通過上浮圍堰削減水壓力；二是利用鋼護(hù)筒擔(dān)當(dāng)水流及風(fēng)力對圍堰和護(hù)筒的作用力，錨碇系統(tǒng)做為平安儲備，此時圍堰和護(hù)筒必需進(jìn)行固結(jié)。第一種方法施工簡潔，但在洪水期間不能形成鉆孔平臺，對工程的順當(dāng)綻開有較大的影響，能解決圍堰渡洪平安問題，但不能保證施工進(jìn)度不受影響。其次種方法在保證渡洪平安的同時可以同步形成鉆孔平臺，能解決圍堰渡洪平安問題，也能保證施工進(jìn)度。因此，用護(hù)筒渡洪方案成為項目部探討的重點。為保證渡洪平安，必需對水位、流速、沖刷狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和計算，提出合理的計算水文參數(shù)，再來進(jìn)行相應(yīng)的受力計算，才能保證結(jié)果的牢靠性。我局設(shè)計事業(yè)部通過設(shè)計院供應(yīng)水文資料和現(xiàn)場調(diào)查狀況，對橋位處月平均水位統(tǒng)計表、潮位特征值表、潮位頻率表、水文站流量、泥沙特征值統(tǒng)計表進(jìn)行分析，依據(jù)河床面自然沖刷演化及水流速歷年實測數(shù)據(jù)，取用二十年一遇水位作為防洪水位，即防洪水位按20年一遇取+9.333m；設(shè)計流速取v=2.0m/s，沖刷計算時流量值取多年平均值28600m3/s。依據(jù)設(shè)計院供應(yīng)的橋位處地質(zhì)資料和巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)分層統(tǒng)計成果表，計算得一般沖刷深度為8.6m，即一般沖刷線標(biāo)高為：－20.69～－19.14m；局部沖刷深度為8.0m，即局部沖刷線標(biāo)高為：－28.69～－27.14m。按以下兩個方案對多種工況進(jìn)行了計算：第一方案：河床面沖刷到-22.0m進(jìn)行拋填維護(hù)，以充分發(fā)揮護(hù)筒的承載力；其次方案：河床面不拋填沖刷到-29.0m進(jìn)行計算，盡量保證鋼圍堰平安渡洪。建立含內(nèi)支架、鋼護(hù)筒的渡洪計算模型，模型中鋼護(hù)筒在河床下2m處鉸接，鋼圍堰上導(dǎo)環(huán)和護(hù)筒固接。圖3計算模型圖計算時所施加的水平荷載為圍堰流水壓力、護(hù)筒流水壓力、臨時靠泊浮吊以及其他工作船等的水流阻力和全部風(fēng)阻力；豎向荷載僅考慮結(jié)構(gòu)自重，鉆機(jī)及其他豎向荷載在計算護(hù)筒受力時考慮。兩種方案各工況計算結(jié)果見下表：計表1沖刷至-22.0m拋填時計算結(jié)果表2不拋填沖刷至-29.0m時計算結(jié)果鉆孔樁鋼護(hù)筒設(shè)計底標(biāo)高為-35.2m，從計算結(jié)果看，第一種方案中只要護(hù)筒插打完成33根，按原設(shè)計進(jìn)行鋼護(hù)筒插打并做好沖刷防護(hù)可以保證圍堰受力平安；其次種方案各計算工況均需進(jìn)行變更設(shè)計，對護(hù)筒進(jìn)行加長。在業(yè)主方組織的渡洪方案評審中，專家組評審看法認(rèn)為不拋填方案更能保證圍堰渡洪平安，建議鋼護(hù)筒至少插打完成45根，并對鋼護(hù)筒進(jìn)行加長。依據(jù)專家組看法，我局設(shè)計事業(yè)部對鋼護(hù)筒受力進(jìn)行了補充計算，在考慮鉆機(jī)及其他施工荷載的狀況下，確定鋼護(hù)筒須要的入土深度。經(jīng)過計算，需對其中21根護(hù)筒進(jìn)行加長，為便利施工，每根加長量統(tǒng)一取3.3m，即鋼護(hù)筒底標(biāo)高為-38.5m。渡洪鋼護(hù)筒布置見下圖：圖445根渡洪鋼護(hù)筒布置圖（第2、5、7排鋼護(hù)筒為加長護(hù)筒）4實施效果中塔于6月12日正式插打鋼護(hù)筒，為加快鋼護(hù)筒插打速度，接受夜班插護(hù)筒、白天振沉的施工組織模式，最快時一臺振動錘一天完成3根護(hù)筒的插打，至7月15日，完成了45根渡洪鋼護(hù)筒的插打，將圍堰和護(hù)筒進(jìn)行了固結(jié)，達(dá)到了渡洪方案確定的要求。7月底完成全部護(hù)筒的插打，8月8日第一臺鉆機(jī)開鉆。為保證汛期圍堰結(jié)構(gòu)平安，現(xiàn)場用測深儀、流速儀對河床沖刷、水流速每天進(jìn)行監(jiān)測，并制定了錨碇系統(tǒng)加強(qiáng)、拋填維護(hù)兩個應(yīng)急預(yù)案，以保證圍堰渡洪的平安。從監(jiān)測結(jié)果看，2009年橋位處最高水位為+7.10m，出現(xiàn)的時間為8月14日，汛期實測表面最大流速為1.36m/s，橋位處沖刷上游護(hù)筒處最大為-22.6m，圍堰中間護(hù)筒位置為-19.4m，下游側(cè)為-13.5m，基本和計算的一般沖刷深度相當(dāng)。從過程監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，汛期水位、流速、沖刷等實測值和計算取值相比，有較大的平安儲備，加上8月初全部護(hù)筒已插打到位并和圍堰固結(jié)，鉆機(jī)已上平臺鉆孔，護(hù)筒、圍堰受力狀態(tài)和計算時假定有較大的改善，圍堰渡洪平安得到了有效保證。5結(jié)語馬鞍山長江公路大橋左汊主橋中塔墩鋼圍堰定位后即進(jìn)入汛期，在無法實施成樁渡洪的狀況下，通過對水文、地質(zhì)資料的詳細(xì)了解和分析，提出利用護(hù)筒渡洪的方案，經(jīng)過時間的驗證，證明可以保證施工平安和工程進(jìn)展。因水文狀況有突發(fā)性、不確定性的特點，無論接受何種渡洪方案，在確定水文資料計算參數(shù)時必需對水位、流速、流量的取值慎重對待，這是確定方案成敗的關(guān)鍵。2010年汛期長江水位最高達(dá)9.10m，流速達(dá)1.86m/s，均比2009年有較大的提高，基本接近擬定的計算參數(shù)值，從另一個方面驗證了本項目計算參數(shù)選取的合理性。和成樁渡洪方案相比，必需對鋼護(hù)筒渡洪方案中鋼護(hù)筒受力變形導(dǎo)致圍堰平面位置變更有高度相識，本項目中對圍堰頂面最大位移進(jìn)行了計算，在最不利條件下，平面位移達(dá)76mm。當(dāng)水位下降、