斜拉桥施工讲义1—基础

10
斜拉桥基础—沉井基础
沉井一般由刃脚、井壁、隔墙、封底混凝土、顶盖板、凹槽、井孔 和射水管组等构成。 根据施工工艺，沉井可分为就地制作沉井和浮式沉井。 在岸上或水不深、流速不大的桥墩处，可采用地基加固建立沉井基 座，然后进行就地制作 在水深流急的墩塔位处无法筑岛一般采用浮运方法进行沉井施工。 根据沉井在水中自浮和人土后的填充方式，基本上可分为三类。
斜拉桥施工技术—概述
斜拉桥是一种桥梁体系受压，支承体系受拉的桥 梁。其桥面体系由加劲梁何主塔构成，其支承体 系由钢索组成。 斜拉桥在世界范围内应用从20世纪70年代开始， 90年代迅速发展，其跨径已经进入以前悬索桥适 用的特大跨径范围。结构分析的进步、高强材料 和施工方法以及防腐技术的发展对于大跨径斜拉 桥的发展起到了关键性的作用。 斜拉桥的跨径记录在20世纪70年代和80年代发展 较慢，但从90年代开始世界记录不断被刷新。
3
斜拉桥施工特点—拉索施工
拉索的加工。拉索一般采用热挤PE防护 法在工厂或现场加工。拉索锚头有热铸与 冷铸两种，大多采用冷铸锚头。拉索大多 系整束集中防护张拉，但也有个别采用平 行钢绞线分束防护与张拉。 斜拉索的张挂、牵引与张拉。随着斜拉桥 跨径增大，拉索长度和质量也随之增大， 其张挂、牵引及张拉的力度与难度随之增 大。一般采用放盘法自下而上牵引到位或 采用整盘吊装上梁然后牵引上塔。
6
忠县长江公路大桥基础
7
芜湖长江大桥基础施工
双壁钢套箱接高 抽沙下沉钢套箱
护筒群
护筒群入水下放就位
8
斜拉桥基础—大直径桩基础
泸州 泰安 长江 大桥 桩基 施工
9
斜拉桥基础—大直径桩基础
随着我国建桥技术水平的不断发展，深水大直径钻孔灌注 桩以其显著的优势，在斜拉桥的基础中被广泛采用。一般 认为，直径大于2.5m的钻孔灌注桩就是大直径钻孔灌注桩。 我国大型桥梁钻孔灌注桩的直径一般为2.5m~3.8m，最大 的已达5.6m。最大施工水深为60m左右，桩长最长达130m。 由于施工时对水下情况难以掌握和控制，因此其施工难度 大，且对钻孔灌注技术和钻机性能的要求较高。桩工机械 按其工作原理可分为冲击式、振动式、静压式和成孔灌注 式几类。常用的有：柴油桩锤、蒸汽锤、振动桩锤、静力 压桩机、各种钻孔机以及与桩锤配套的各种打桩架等。 在软土地基中修建的斜拉桥，有时也采用打入式混凝土预 制桩的群桩基础。一些桥梁也采用在直径沉井基础形式。 泸州泰安长江大桥索塔基础为20根直径2.5m的钻孔灌注桩 基础，桩长27m。上部5~6m采用人工开挖，钢筋混凝土护 壁，兼起钻孔护筒作用，其下采用冲击钻成孔。
14
泸州泰安长江大桥—桩基围幕施工承台
泸州泰安长江大桥26#索塔位于枯水位主河道滩边，基础采用桩基承台，设置4排5列桩，共20根 直径2.50m的钻孔桩，桩长25m。承台尺寸为22.50×31.30×7.00m（顺桥向×横桥向×承台高）， 承台底面标高为217.0m，比长江枯水位底5米。承台混凝土4929.75m3。 基础地层上部为为砂土与卵石质土。砂土厚度薄，结构松散。桥位处原地层被淘沙开挖后为的 砂卵石自然堆积回填，沉积时间短，透水性极强。下部为饱和弱风化软质基岩。 索塔基础靠近航道，基坑开挖深度大。加之砂石采集厂在该处深层开挖挠动，破坏了原状地层 结构，回填层自稳性差，透水性强，基坑开挖难度大。 由于承台处河床枯水期暴露，具有明挖施工的条件。开挖前先在基坑外围开槽换填红土，由于 在水中开挖，边坡跨坍严重，无法挖到设计标高，开槽上口宽度达10米左右，深度为3.5米，开 挖坡度为1：1。 基础明挖过程中涌水量大，快挖到设计标高时基底出现管涌。试验证明基坑边坡需采取加固及 隔水措施。 经基坑涌水量和边坡稳定性分析，采用两排φ60cm的咬合钻孔素砼桩基围幕，在承台靠江侧距 承台边15m，上、下游侧距承台边18、22m，三面设置两排φ80cm的钻孔咬合桩，桩长8.0m，桩 底较承台底低2.0m。桩间距1.0m；两排桩间距23cm，使桩之间紧密相贴。起到稳定边坡及隔水 双重作用 其它措施： 1. 1坡角反压墙，在基坑开挖基本成形以后，沿着承台四周再做一道反压堵水墙，把粘土装进编织 袋中边挖边彻筑。该墙避免了渗水将堤坝内部的细砂带走，起到过滤防水的作用。 2. 加厚封底砼垫层，开挖结束后，即时在基底浇筑1m厚的砼垫层，同时起到基坑压底防水作用。 3. 外侧加高防洪堤，因为长江水位标高经常因受上游地区的雨水汇聚而变化，为了防止江水突然 上涨引起江水倒灌进入基坑，在靠江迎水面用编织袋装粘土砌筑一道高2米，宽6米的防洪堤， 内部用粘土回填。 4. 集水井，在承台基坑的上下游设置了三个集水井，每个水井设置了四台排量250m3/h的污水泵和 4台排量50m3/h的清水泵，共同抽排基坑渗水。
13
斜拉桥基础—冻结法施工
冻结法施工起始于英国。1862年首次用于建筑 基坑的加固，1883年德国利用以开凿103m深煤 矿井筒的土壁加固，并取得专利。我国1955年 引进于煤井，已施工400个多，进尺6．7万米， 其原理是在土基中钻孔埋管，人工制冷输入冷 冻液(一般用盐水)，使管周土壤冻结。继续循环 输液和抽液，冻结范围逐步扩大，直至管与管 间水的渗漏，又可起护壁作用，可 以在冻土围成的范围内开挖，修建井身。 在开挖过程中，冻结壁表面暴露在空气中，为 防止冻结壁融化，应继续供冷，使冻结帷幕厚 度和强度保持不变。
19
泸州长江大桥—桩基围幕施工承台
承 台 顺 利 完 工 后 开 始 施 工 墩 身
20
11
斜拉桥基础—沉井基础
沉 井 取 土 下 沉
12
斜拉桥基础—承台钢套箱施工
大跨径斜拉桥水中基础的承台，为满足通航安全和美观 要求，其顶面标高均在常水位或更低的水位标高以下， 且一般要求在无水的状态下采用现浇的方法施工。因此， 施工时要设计钢套箱等围水结构。水下承台施工的难点 在于确保围堰、套箱等围水的成功。 钢套箱围水结构设计的要求 1．在形状、空间上满足承台施工的需要，并能作为承台 的侧模和底模； 2．能够承受承台浇筑时的浇筑重力和其它施工荷载； 3．可在其内抽水形成一定深度的无水空间； 4．可承受抽水所造成的水头差的压力； 5．吊装运输时不变形、不失稳。 利用护筒下放有底钢套箱的详细施工过程请看动画演示
o 空腔井壁自浮。在井壁内填充的浮式沉井，有钢丝网水泥薄壁浮式沉 井、钢筋混凝土薄壁浮式沉井、装配式钢筋混凝土薄壁浮式沉井、双 壁套箱钢壳沉井等沉井。 o 靠井内的气筒充气自浮。在井内气筒之间填充的浮式沉井，即带钢气 筒的浮式沉井。对于大跨径斜拉桥的深水沉井基础，可以采用带钢气 筒的浮式沉井。 o 设置临时井底的浮式沉井，其井壁可以是实心的，入土后不需要进行 填充。这种沉井只是在井内刃脚以上的位置设置临时底板，从而使沉 井能够自浮。当沉井刃脚下沉至土层中稳定深度后，再进行水下切割， 解除临时底板。这种沉井除增加临时底板，以便使沉井能够在水中自 浮和下沉外，其它的结构形式和施工方式与筑岛沉井基本相同。
集 水
2
坑
16
泸州长江大桥—桩基围幕施工承台
管 涌 后 施 工 粘 土 填 心 墙 及 钻 孔 灌 砼 咬 合 桩
17
泸州长江大桥—桩基围幕施工承台
基 础 防 水 、 支 护 效 果 显 著 ， 无 水 施 工 承 台
18
泸州长江大桥—桩基围幕施工承台
有 效 的 支 护 措 施 为 无 水 施 工 承 台 羸 得 了 良 机
5
斜拉桥基础—复合式基础
近年来，通航水域大型桥梁基础的建造已成功 地运用一种新的结构形式，即钢围堰+封底混凝 土+钻孔桩+承台的复合式基础。 大型钢围堰具有较大的刚度、强度、重量和良 好的稳定性，及可靠的防撞安全度。此种基础 结构形式具有明显的优点，主要包括： （1）可利用作为桩基的钻孔工作平台； （2）可作为承台、索塔下塔柱施工的围水结构； （3）可作为承台混凝土的外模板； （4）可同时参与桩基受力； （5）可作为永久性防撞设施。
1
斜拉桥施工特点—主梁施工
主梁除钢主梁和叠合梁采用工厂加工制造， 现场起吊拼装形成外，预应力混凝土主梁大多 采用挂篮现浇或支架现浇，少数也有采用预制 拼装法完成。挂篮悬浇法由于其造价较低，且 主梁线形易于控制，采用较为广泛。在我国， 挂篮悬浇从后支点发展到前支点(也称“牵索式 挂篮”)，从小节距发展到大节距，从轻型发展 到超轻型，从节段施工周期15天发展到最快4天， 技术已逐渐成熟。牵索式挂篮的采用提高了挂 篮承载能力，加快了施工速度。但常规后锚式 挂篮对主梁线形控制更为有利。
忠县长江公路大桥基础忠县长江公路大桥基础芜湖长江大桥基础施工芜湖长江大桥基础施工护筒群入水下放就位抽沙下沉钢套箱斜拉桥基础斜拉桥基础大直径桩基础大直径桩基础泸州泰安长江大桥桩基施工10斜拉桥基础斜拉桥基础大直径桩基础大直径桩基础随着我国建桥技术水平的不断发展深水大直径钻孔灌注桩以其显著的优势在斜拉桥的基础中被广泛采用
4
斜拉桥施工技术—基础
在水深、流急、水面宽阔的江河上建造大 跨径斜拉桥时，主塔基础一般为大型深水 基础。常用的基础结构形式有钢围堰加桩 复合式基础、沉井基础、钻孔灌注桩或打 入桩群桩 斜拉桥基础施工需要重点解决的问题是大 直径钻孔灌注桩、打入桩、大型钢围堰、 水下承台、沉井等的构造和施工工艺问题， 以及斜拉桥施工中的钻孔桩承台大体积混 凝土的温度控制问题。
2
斜拉桥施工特点—索塔及索塔基础施工
目前中国斜拉桥无论采用H形、倒Y形，还是钻 石形索塔，一般均采用钢筋混凝土结构。钢筋 混凝土索塔的形成，主要取决于支架与模板工 艺。近年来大多采用简易支架或无支架施工法； 索塔施工模板相继出现了滑模、提模、翻模及 爬模工艺，其中翻模和爬模浇筑节段高可达3m8m，施工速度快，外观较光滑，翻模施工成本 较低，爬模施工安全更易保证。 斜拉桥因其跨径较大使得主塔墩基础竖向荷载 相应较大，从而基础工程相对较大。索塔基础 一般采用桩基础、钢围堰、沉井或围堰加桩基 础施工方法。
15
泸州泰安长江大桥—桩基围幕施工承台
长 江
防洪砂袋
粘 土 加 高 防 水 坝
15
2.5m
0.7m 22m 0.8m 1.5
0.7m 22.5m
3.25m
集水
2m
2m 18m
坑
1.5 31.3m
0.8m
砂 袋 围 堰
说明：1.本图尺寸均以米计； 2.本图为承台基坑施工平面图； 3.φ60cm的钻孔桩隔水墙沿上、下游和靠河侧三边共布置250根。