【桥梁方案】某桥海上钻孔平台设计及实施方案
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某桥主桥钻孔平台方案
某桥主通航孔桥全长475m,共有两个主墩和两个过渡墩。上部结构为跨径125+225+125m的预应力混凝土连续刚构,墩身及箱梁为左右幅分离结构;基础结构为整体式承台+钻孔灌注桩。主墩桩径为φ2.0m(长度115m),或φ2.8m~φ2.5m变直径桩(其长度根据岩面变化);过渡墩为φ2.0m桩(长度95m),为了实现钻孔灌注桩施工,须搭设钻孔平台。
1、钻孔平台设计
本钻孔平台设计依据为中交规划设计院2007年7月的初步设计图。
1.1、水文条件
最高高潮+2.9m
大潮平均高潮位+2.6m
小潮平均高水位+1.8m
小潮平均低水位+1.3m
大潮平均低潮位+0.6m
最低低潮0.0m
泥面高程-7.88m
平台顶标高+5.1m
河床冲刷深度2m
以上高程均为ACD高程
1.2、地质条件
海域钻孔资料表明,大体上20m深度范围内为淤泥质层,该层含有海洋贝壳碎片和粉细砂,为典型的海相沉积。该淤泥层以下主要为灰色、灰褐色的中密实粉质细到粗砂层和坚硬的砂性黏土层。
1.3、设计荷载
(1)、钻机荷载
①边墩钻机荷载:33(整机)+5(钻头)+15(配重)+110×0.96/3=88.2吨,动力系数取1.2 ,则P=88.2×1.2=106吨=1060kN
②主墩(φ2.0m)钻机荷载:33(整机)+5(钻头)+20(配重)+130×0.96/3=99.6吨,动力系数取1.2 ,则P=99.6×1.2=120吨=1200kN
③主墩(φ2.8~2.5m)钻机荷载:33(整机)+5(钻头)+30(配重)+140×0.96/3=112.8吨,动力系数取1.2 ,则P=112.8×1.2=136吨=1360kN
(2)、平台荷载:
①施工荷载:0.2t/㎡
②8mm面板:0.063t/㎡
③I25a分配梁: 0.055t/㎡
④双(三)排单层321贝雷梁:0.2(0.3)t/m
⑤平台下横梁2H588:0.292t/m
⑥φ800×8mm钢管桩自重:0.157t/m
1.4、平台结构布置形式
1.4.1、钻孔桩桩位布置
某桥主通航孔桥共有两个主墩和两个过渡墩,主墩钻孔灌注桩存在两种可能方案:第一种是每个主墩布置32根φ2.0m的桩孔灌注桩,桩间距为6m,具体见图一;第二种方案是每个主墩布置18根φ2.8m~φ2.5m的变直径钻孔灌注桩,桩间距为7m,具体见图二。过渡墩每个墩布置12根φ2.0m的桩孔灌注桩,桩间距为6m,具体见图三。
图一主墩φ2.0m钻孔灌注桩桩位布置图
图二主墩φ2.8m~φ2.5m钻孔灌注桩桩位布置图
图三过渡墩φ2.0m钻孔灌注桩桩位布置图
1.4.2、钻孔平台布置
主墩为φ2.0m的钻孔桩平台用40根¢800×8mm钢管桩支撑,受现有地质资料的限制,参考试桩地质资料,钢管桩桩长初步计算分为45m(横桥向中间三排)和35m(横桥向两侧共两排),平联为¢430×6mm钢管、2H588下横梁、单层三排及单层双排321贝雷梁主梁,I25分配梁及8mm厚钢面板组成,平台顶标高+5.1m(ACD),平联底标高+1.5m, 平台上布置办公、生活、发电机房及小型工具室等,平台结构具体见图四。
图四φ2.0m主墩桩孔平台结构图
主墩为φ2.8m~φ2.5m的变直径钻孔桩平台用32根¢800×8mm钢管桩支撑,受现有地质资料的限制,参考试桩地质资料,钢管桩桩长初步计算分为50m(横桥向中间两排)和40m(横桥向两侧共两排),平联为¢430×6mm钢管、2H588下横梁、单层三排及单层双排321贝雷梁主梁,I25分配梁及8mm厚钢面板组成,平台顶标高+5.1m(ACD),平联底标高+1.5m, 平台上布置办公、生活、发电机房及小型工具室等,平台结构具体见图五。
图五φ2.8m~φ2.5m主墩桩孔平台结构图
过渡墩钻孔平台用18根¢800×8mm钢管桩支撑,受现有地质资料的限制,参考试桩地质资料,钢管桩桩长初步计算分为40m(横桥向中间一排)和35m(横桥向两侧共两排),平联为¢430×6mm钢管、2H588下横梁、单层双排321贝雷梁主梁,I25分配梁及8mm厚钢面板组成,平台顶标高+5.1m(ACD),平联底标高+1.5m, 平台上布置办公、生活、发电机房及小型工具室等,平台结构具体见图六。
图六过渡墩桩孔平台结构图
2、钻孔平台施工
2.1、平台搭设施工顺序
总的施工顺序为:先主墩后过渡墩。鉴于主墩两种可能的设计桩位尚未明确,目前暂先施工过渡墩,过渡墩以27#墩为先(根据目前海底管线的探测情况,27#墩离海底管线相对较远)。
2.2、设备配置
(1)起重设备的配置
考虑到整个钻孔桩施工需要,主墩拟配置一艘150t浮吊(方驳+150t履带吊:主要用于钻孔过程中移动钻机、接长下放钢筋笼、浇筑桩基砼及承台套箱的分片安装等),一艘50~65t浮吊(方驳+50~65t履带吊),边墩配置一艘50~65t浮吊(方驳+50~65t履
带吊),鉴于目前实际情况,前期采用横鸡趸(水平距离18m,允许吊重15吨)进行平台搭设。
(2)振动锤的配置
一般情况下,选择振动锤需满足两个条件:
一是振动锤的激振力FR应大于土的动摩阻力Fu;
二是振动锤的激振力FR应大于振动系统结构重量W的1.20~1.40倍;
前期选用HP30型液压锤一台(正常施工时选用两台),其击振力可达到90吨,可满足钢管桩及振动锤的施沉要求。
(3)发电机配置
每个平台搭设时考虑10台焊机同时作业,每台焊机20KW,夜间照明考虑10盏碘钨灯,故一台300KW的发电机能够满足平台施工的用电要求,发电机安装在浮吊上,前期选用一台200KW的发电机。
2.3、导向架设计制作
满足钢管桩在最大水流力、风荷载和下沉激振力等作用下的强度和刚度;
满足钢管桩倾斜度不大于1/100;
满足导向架的底层平台在水面上能够操作;
导向架采用I25a型钢焊制,上下层导向架间距2.0m。
图七导向架结构示意图
2.4、导向架安装
导向架在后场加工成型,运至前场安装。
导向架安装在浮吊前端(前期安装在横鸡趸的一侧)。钢管桩沉放利用安装在船上的上下两层导向架定位,两层导向架之间的间距为 2.0m,安装时导向架倾斜度不大于