摘要： 杭州灣跨海大橋Ⅱ標(biāo)包括北航道主橋和高墩區(qū)引橋，引橋樁基直徑2.5m,長度在91m～93之間，屬于超大直徑樁，杭州灣水域較深，常年風(fēng)大浪急，樁基礎(chǔ)施工前需要搭設(shè)施工平臺，本文將簡述引橋平臺的力學(xué)建模驗(yàn)算和施工平臺搭設(shè)技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：杭州灣大橋,大直徑 ,樁基施工,平臺塔設(shè)技術(shù)

　　1引 言

　　杭州灣跨海大橋北側(cè)高墩區(qū)引橋有7個橋墩，每墩設(shè)8根鉆孔灌注樁，樁徑2.5m，樁長約90～95m，均為摩擦樁群樁基礎(chǔ); B1～B7墩處的泥面標(biāo)高約為-12.0～-12.8m。杭州灣水域較深，常年風(fēng)大浪急，施工平臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性及施工工藝,關(guān)系到橋梁工程的施工進(jìn)度和安全，本文通用ALGLOR，對平臺結(jié)構(gòu)的進(jìn)行受力和穩(wěn)定性計算，并介紹本工程引橋平臺的施工搭設(shè)技術(shù)，我國跨海橋梁的施工剛剛起步，望能對同類環(huán)境下的橋梁施工有借鑒作用。

　　2水文地質(zhì)

　　杭州灣屬強(qiáng)潮河口灣，潮汐類型為不規(guī)則半日淺海潮，并有明顯的日、夜潮不等現(xiàn)象。北航道橋潮汐特征值根據(jù)附近乍浦水文站長期驗(yàn)潮(1930～1999)資料平均高潮位+2.52m，平均低潮位-2.12m;按20年重現(xiàn)期，垂線號漲、落潮垂線平均最大流速分別為2.50m/s，垂線號可能最大流速2.81m/s;全年波高平均0.2m。最大波高3.5m(臺風(fēng)所致)。

　　北航道橋北側(cè)高墩區(qū)引橋工程區(qū)段的地下水主要為第四系松散巖類孔隙水，地下水對混凝土無腐蝕性，海水對混凝土具弱腐蝕性;地下水及海水對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。地下土層由上而下分別為：亞砂土，、淤泥質(zhì)亞粘土、淤泥質(zhì)粘土、粉砂、亞粘土、粉砂、亞粘土、粉砂、亞粘土、含礫中粗砂、亞粘土。

　　本地區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，溫濕多雨，是重大災(zāi)害天氣多發(fā)地帶,全年平均風(fēng)速3m/s.

　　3施工平臺功能及構(gòu)造

　　3.1平臺功能

　　施工平臺可為鋼護(hù)筒下放及樁基礎(chǔ)施工提供工作平臺，同時作為鉆樁的設(shè)備、材料堆放場地，便于鋼護(hù)筒下放及樁基礎(chǔ)施工。同時在承臺及墩身第一節(jié)施工時能利用龍門吊吊裝材料，進(jìn)行材料運(yùn)輸。

　　3.2平臺構(gòu)造

　　B1～B7施工平臺平面尺寸為42×15m，平臺面標(biāo)高為+7.00m。由16根Φ800×10mm鋼管直樁支承，樁底標(biāo)高為-37.00m。

　　鋼管樁間用φ325×6mm鋼管焊成的桁片焊接連接，鋼護(hù)筒與鋼管樁間通過φ400×6mm鋼管連接，鋼護(hù)筒間用φ800×8mm的鋼管焊接連接，兼做連通管。平臺承重梁為45#貝雷支撐架聯(lián)結(jié)的單層三排貝雷片主梁;平臺一次分布梁為雙拼45a工字鋼，間距根據(jù)鋼護(hù)筒位置進(jìn)行調(diào)整在1.45m～3.30m間，雙拼45a工字鋼頂面二次分配梁為25a工字鋼，間距35cm;平臺頂面平鋪厚δ8mm鋼板。平臺構(gòu)造如下圖3所示。

　　4平臺施工驗(yàn)算

　　4.1計算參數(shù)

　　4.1.1工況

　　平臺下部結(jié)構(gòu)采用ALGLOR建模計算，根據(jù)杭州灣施工區(qū)域的實(shí)際情況，考慮以下工況：

　　(1)平臺在工作狀態(tài)下：自重+平臺面堆載+水流力+波浪力+龍門吊+鉆機(jī)+風(fēng)力

　　(2)平臺在抗臺狀態(tài)下：自重+水流力+波浪力+龍門吊+鉆機(jī)+風(fēng)力

　　上部結(jié)構(gòu)采用手算，計算內(nèi)容有包括面板、I25縱向分配梁、雙拼I45a橫向分配梁、貝雷架的計算，其計算過程如下

　　4.1.2荷載取值

　　(1)鋼材容重78.5KN/m3　，(2)面堆載10KN/m2，(3)QUY70履帶、鉆機(jī)，(4)水流速2.81m/s，(5)工作狀態(tài)波浪起算波要素H=1.5m，T=5.56s;抗臺狀態(tài)波要素為 H=3.79，T=7.36s ;在工作狀態(tài)下，考慮風(fēng)速24.4m/s，在抗臺狀態(tài)下，考慮風(fēng)速34.8m/s.

　　4.1.3沖刷取值

　　參照設(shè)計圖紙?zhí)峁┑馁Y料B2～B7施工平臺沖刷值工作狀態(tài)取5m，抗臺狀態(tài)取7m,驗(yàn)算單樁穩(wěn)定性時，當(dāng)沉樁后立即安裝橫聯(lián)時,沖刷值取1m。

　　4.2嵌固點(diǎn)計算

　　鋼管樁嵌固點(diǎn)T為2.64m,入土深度為4T，固點(diǎn)深度為4.75m, 鋼護(hù)筒嵌固點(diǎn)T為4.64m,入土深度為4T，固點(diǎn)深度為8.35m,

　　4.3水流力計算

　　鋼管樁在工作狀態(tài)下，水流力標(biāo)準(zhǔn)值Fw 為54.6KN在鋼護(hù)筒在工作狀態(tài)下，水流力標(biāo)準(zhǔn)值Fw 為191.0KN，作用點(diǎn)標(biāo)高均為-2.4m。抗臺狀態(tài)下，水流力標(biāo)準(zhǔn)值Fw 為59.4KN，鋼護(hù)筒在抗臺狀態(tài)下，水流力標(biāo)準(zhǔn)值Fw 為207.7KN，作用點(diǎn)標(biāo)高均為-3.07m。

　　4.4波浪力計算

　　平臺在工作狀態(tài)下，鋼管樁波浪力P為7.4KN，鋼護(hù)筒波浪力P為90.8KN，作用點(diǎn)標(biāo)高均為-3m。

　　平臺在抗臺狀態(tài)下，鋼管樁波浪力P為20.3KN，鋼護(hù)筒波浪力P為228.9KN 作用點(diǎn)標(biāo)高為-4.2m。

　　4.5、上構(gòu)計算

　　4.5.1鋼面板驗(yàn)算

　　鋼面板按單向板計算，Mmax=0.53KN.m, σmax=49.4MPa.m, fmax=0.21mm.

　　4.5.2縱向分配梁驗(yàn)算

　　I25a縱向分配梁按簡支梁計算,Mmax=45KN.m, σmax=112.1MPa, fmax=4.3mm,

　　4.5.3雙拼I45a橫向分配梁計算

　　履帶沿2I45a跨徑方向布載,按簡支梁計算, Mmax=305.9KN.m, σmax=107MPa, fmax=7.7mm;

　　沿垂直2I45a跨徑方向布載,按兩跨連續(xù)梁計算,σmax=203MPa, fmax=9.0mm.

　　4.5.4.貝雷驗(yàn)算

　　4.5.4.1履帶沿貝雷方向布載

　　采用三排單層貝雷，跨徑12m，間距6.5m。履帶吊最大吊重30t(鋼護(hù)筒)時履帶按東西方向擺放，按貝雷三跨連續(xù)梁計算,σmax=249MPa, fmax=11.0mm.

　　4.5.4.2履帶沿垂直貝雷方向布載時

　　貝雷承載一條履帶荷載260KN，自重q1=19.1KN/m, 經(jīng)計算得σmax=294MPa, fmax=8.1mm.

　　4.6下構(gòu)計算

　　4.6.1平臺下構(gòu)穩(wěn)定性計算

　　對平臺結(jié)構(gòu)用ALGLOR建模,根據(jù)工況,給結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行加上上述計算荷載,其穩(wěn)定性計算結(jié)果如下圖.

　　4.6.2鋼管樁承載力驗(yàn)算

　　B1～B7平臺鋼管樁規(guī)格為φ800mm×δ10mm。由鉆孔資料可知，平臺處各土層厚度、容許承載力及極限摩阻力如下表：

　　樁底標(biāo)高-37m，由四、6點(diǎn)知單樁最大承載970KN，經(jīng)計算極限承載力為1320KN,故能滿足要求.

　　經(jīng)以上計算，整個平臺無論在工作狀態(tài)還是在臺風(fēng)狀態(tài)都能滿足施工要求。

　　5平臺塔設(shè)施工

　　5.1.施工方案的選擇

　　該平臺的設(shè)計年限為4年，根據(jù)其施工處的施工條件，我們提出了以下3種搭設(shè)方案。

　　(1)先插打鋼管樁，然后利用鋼管樁承重，再安裝鋼管橫聯(lián)和上部結(jié)構(gòu)的的常規(guī)施工方法。然后利用定位架下沉鋼護(hù)筒。

　　(2)先利用大型打樁船先下沉鋼護(hù)筒，讓其作為承重結(jié)構(gòu)，然后下沉鋼管樁，再聯(lián)結(jié)橫聯(lián)鋼管和平臺其他結(jié)構(gòu)。

　　(3)浮運(yùn)套箱平臺到墩位后，插打錨樁定位，再插打鋼管樁和鋼護(hù)筒，焊接橫聯(lián)鋼管，安裝橫聯(lián)，然后與平臺形成整體，待樁基礎(chǔ)完成以后，作為承臺套箱使用。

　　第(2)種方案用大型打樁船下沉鋼護(hù)筒，施工進(jìn)度較塊，但由于杭州灣施工水域風(fēng)大浪急，鋼護(hù)筒施工平面定位和垂直度都不易保證，而且大型打樁船錘振能量大，易鋼護(hù)筒底發(fā)生變形，給施工帶來困難，這種方案最終我們沒有選擇。第(3)種方案適用于水域條件好，潮差小的施工環(huán)境，但杭州灣區(qū)域施工條件極其復(fù)雜，常年面臨不定期臺風(fēng)影響，如果先安裝好套箱，施工進(jìn)度會加快，成本會降低，可是一旦有臺風(fēng)親臨，勢必會給結(jié)構(gòu)帶來破壞性災(zāi)難，鑒于臺風(fēng)的不可預(yù)測性，我們不能冒險。因此我們最終選擇了第(1)種常規(guī)施工方案。

　　5.2施工方案流程

　　5.3平臺搭設(shè)中應(yīng)該的注意事項

　　(1)由于杭州灣海域潮流和風(fēng)速較大，施工人員一定要系好安全帶和救生衣，首先要保證人生安全,才能保證工程進(jìn)度。

　　(2)鋼平臺具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，鋼構(gòu)件的焊接質(zhì)量必須是前提，焊接表面不得有氣孔、焊渣、及未焊透等現(xiàn)象。

　　(3)施工現(xiàn)場人員一定要及時掌握氣象動態(tài)，及時做好平臺搭設(shè)期間的防臺工作。

　　6結(jié) 語

　　大直徑樁基施工的淺海施工平臺的設(shè)計，要經(jīng)過嚴(yán)密的受力分析，建立合理的受力模型，同時要結(jié)合實(shí)際的水文、地質(zhì)條件，認(rèn)真查閱相關(guān)規(guī)范，對各類荷載的正確取值，才能保證臨時設(shè)施結(jié)構(gòu)計算強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的準(zhǔn)確度。

　　杭州灣水域風(fēng)大、浪急、潮差大、臺風(fēng)多，在此種惡劣的環(huán)境條件下，進(jìn)行鋼平臺的搭設(shè)施工，要及時注重臺風(fēng)情況，并且要保證構(gòu)件焊接質(zhì)量及安裝質(zhì)量。

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