长青沙二桥水中墩围堰施工方案对比

发布时间：2014-07-27 16:05

　　1 工程概况
　　1.1项目简介
　　长青沙二桥是江苏省如皋市重点交通工程项目之一，是如皋港连接线（G204南延）二期工程中的控制性工程。大桥全长1046m，跨径布置为（4×35）m+（3×35）m+（95+218+95）m+（3×35）m+（4×35）m+（4×35）m，桥梁总宽度为26.5m。主桥采用（95﹢218﹢95）m仙鹤型双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，引桥采用标准跨径为35m装配式部分预应力混凝土连续箱梁。主桥结构体系为半漂浮体系，引桥为先简支后连续的结构体系。
　　6#～20#墩位于长江北汊中，承台均埋置于河床面以下，各墩参数如表1。6#～20#墩承台参数表表1
　　1.2水文地质
　　1.2.1水文
　　桥址河段处在长江感潮河段、河段既受上游径流的影响，又受到潮汐的影响，为非正规半日浅海潮，每日两涨两落，潮汐的日不等现象明显，一天中两次高潮位相差较大，两次低潮位比较接近；潮波受河槽阻力和径流的影响变形强烈，涨落潮历时不对称，涨潮历时短，落潮历时长，潮波变形程度大潮比小潮强烈。
　　水流流速为3.0m～3.9m/s，高潮时水位4.5m，低潮时水位-0.15m。桥墩处河床面高程在-2.3m～1.8m左右，涨潮时水深近6米，退潮时为滩涂。
　　1.2.2地质
　　根据土体成因、时代、埋藏分布特征及其物理力学性质的差异，将勘察深度范围内以浅的土体划分为9个工程地质（亚）层，土体为第四系松散层，多为新近期的河相漫滩冲积物为主。水中基础施工涉及地质描述如下：①层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑， 无摇震反应，干强度和韧性中等。全区分布，层底深度1.7～11.5米，层厚0.9～11.5米。②层粉质粘土夹粉土：灰色，流～软塑，夹稍密状粉土。无摇震反应，稍有光泽，干强度和韧性中等。部分地段缺失，层底深度3.0～22.5米，层厚0.8～11.9米。③层粉土夹粉砂：灰色，湿，稍～中密，夹稍密状粉砂。摇震反应迅速，无光泽，干强度和韧性低。局部缺失，层底埋深19.0～23.5米，层厚8.0～17.9米。
　　2 围堰方案比较
　　长青沙二桥主桥8#、9#墩水中承台平面尺寸较大，承台底面位于河床面，每天受到两次潮水的影响，涨潮时水深约6米，退潮时水深约2米，施工难度极大。如何结合现场实际情况，制定切实可行的施工方案，以利简便施工，降低成本，加快进度，成为水中承台施工的关键。目前，水中基础围堰常规施工方法有钢围堰法和钢板桩围堰法两种。钢围堰分吊箱围堰和套箱围堰，由于吊箱围堰带有底板，在吊装前必须将吊箱底板下河床从标高-2.0m清除至标高-7.0m，约5米深。因受水下作业和基坑土体稳定性以及水流急的影响，实际清除河床范围会大大超过吊箱底板。同时要求基底平整，工作量和施工难度均很大，要保证吊箱围堰平面位置及垂直度，亦非常不容易，尤其是在施工过程中若发生基底局部凸出造成吊箱无法下沉到位时，处理起来不仅费时费事，而且危险性大，受潮水影响，高潮位作业只时间短，同时吊箱无法周转使用。所以围堰施工方案比较时围堰采用单双壁结合形式的套箱围堰。下面以8#、9#主墩围堰为例，笔耕论文新浪博客，针对本工程特点从方案设计、施工工艺、工期三方面进行比较。
　　2.1方案设计
　　2.1.1钢围堰
　　钢围堰采用单双壁结合形式，围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-9.8m，封底混凝土厚2.8m，围堰总高度为14.8m，其中双壁部分高度为12.4m，顶部单壁部分高度为2.4m。围堰平面内尺寸为27.4×23.7m，壁厚1.6m。单个钢围堰重967.7t，混凝土2606m3。
　　主墩钢围堰立面布置图如图1。
　　图1 钢围堰立面布置图（单位：mm）
　　2.1.2钢板桩围堰
　　钢板桩围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-19.0m，封底砼厚2.8m。围堰平面尺寸为30×25.2m，共设置两道内支撑。单个钢板桩围堰重463t，内支撑124.7t，混凝土2056m3。
　　主墩钢板桩围堰立面布置图如图2。
　　图2 主墩钢板桩围堰立面布置图（单位：mm）
　　由于本工程承台高度为4.8m，为保证围堰内支撑不对承台施工造成影响，第二道内支撑设置在承台面以上0.7m，钢板桩围堰在抽水后上下支撑间距为6.0m（考虑封底砼对钢板桩有效支撑点位于封底砼面以下0.5m）。
　　通过设计计算目前市场上常见的拉森Ⅳ型钢板桩不能满足本工程施工需要，须采用日本进口的SKSP-SX27型（即拉森Ⅵ型高强度钢板桩），由钢板桩差数对照比较可知：拉森Ⅳ型钢板桩每米惯性矩只有拉森Ⅵ型钢板桩的68%，每米截面模量只有拉森Ⅵ型钢板桩的84%。
　　2.1.3设计方案比较
　　钢围堰壁板刚度较大，只需设置一道内支撑，钢板桩围堰钢板桩刚度较小，需设置两道内支撑；钢围堰的整体稳定性主要依靠围堰外侧土体的作用和围堰自重，而钢板桩围堰的整体稳定性主要依靠围堰外侧土体的作用和钢板桩的入土锚固。
　　根据目前9#墩作为桩基施工期防止钢护筒冲刷而插打的钢板桩情况来看，河床对围堰冲刷较大，冲刷最深处已达承台底面以下7.5m，常规钢围堰设计时围堰底标高即为封底砼底标高，但针对此工程而已，围堰底标高确定时还需考虑冲刷的影响，围堰设计深度将加大，同时围堰在吸泥下沉到位后还需对围堰内封底面以下空间进行回填再浇筑封底砼；而钢板桩围堰设计时已考虑钢板桩入土锚固深度，河床冲刷对围堰影响较钢围堰小。
　　2.2施工工艺
　　2.2.1施工工艺
　　钢围堰法施工工艺为：先进行钢围堰的设计、场地分块加工制作、现场底节拼装、吊装下放、上节拼装接高、砼配重（或注水）下沉、围堰内吸泥清淤、浇筑封底砼，最后围堰内抽水进行承台施工。
　　钢板桩围堰法施工工艺为：先进行钢板桩围堰的设计、钢板桩逐根插打至合拢、下放安装内支撑、围堰内吸泥清淤、浇筑封底砼，最后围堰内抽水进行承台施工。
　　2.2.2施工工艺的比较
　　①、钢围堰在设计图确定后，需根据竖向分节及平面分块进行加工制作，同时为保证围堰拼装后整体结构受力及面板拼接缝的效果，对加工制作要求高；
　　②、钢围堰组拼并且受潮水影响，高潮位作业时间短，投入大，工期长。底节拼装时须在钻孔平台拆除后搭设拼装平台，施工量大，施工周期长；
　　③、钢围堰下放须设置吊挂系统、下放导向系统；而钢板桩利用导向架进行单根插打，施工工艺简单；
　　④、钢围堰吸泥下沉时须对称浇筑压重砼后注水，下沉过程中须不断校正其平面位置控制倾斜度，施工要求高；
　　⑤、钢围堰施工较钢板桩围堰施工工序较多、所需吊装设备多、施工作业面大。
　　2.3施工工期
　　以主墩基础围堰施工为例，分别对采用两种方法施工工期进行比较。
　　工期比较时所列工序主要为影响主墩工期的关键工序如钢围堰拼装、下放、接高、围堰内吸泥及钢板桩插打、内支撑下放安装、围堰内吸泥等，不包含钢围堰的制作、运输及钢板桩接长、内支撑加工等不占用关键线路的工序。
　　主墩单个钢围堰施工工期如图3。
　　图3主墩单个钢围堰施工工期
　　主墩单个钢板桩围堰施工工期如图4。
　　图4主墩单个钢板桩围堰施工工期
　　由比较可知：钢围堰法施工占用关键线路工期为88天，钢板桩围堰法施工占用关键线路工期为35天，钢板桩法施工比钢围堰法施工节约53天。

 

本文编号：7006