隨著公路橋梁的建設(shè)發(fā)展,如何解決橋梁基礎(chǔ)水上施工問題常常擺在我們面前。利津黃河公路大橋工程中通過利用振動錘插打鋼管樁的施工,架起了水上施工便道和水上施工平臺,較好地解決了此問題。
1、工程概況
利津黃河公路大橋位于東營市利津縣城東,全長3500.00m,東西向橫跨黃河。該橋主橋墩凈間距310.00m,每個主橋墩設(shè)計樁基28根,樁徑1.50m,樁長115.00m;主橋墩承臺長25.00m,寬13.75m,厚4.00。西岸主橋墩在黃河主河道中,距離西岸200多米,需架設(shè)水上施工便道及鉆孔平臺,進行水上施工。
2、工程、水文地質(zhì)簡況
該區(qū)地層主要是黃河三角洲第四紀沉積物,主要為粉砂、粉細砂和亞粘土、亞砂土互層,密實度差,土質(zhì)偏軟,振動易液化。根據(jù)勘察資料。各層地基土的性能指標詳見表1。
根據(jù)多年的水文資料統(tǒng)計,黃河汛期每年長達8~9個月,汛期流量峰值4000~5000m3Πs,沖刷深度達10m;每年4~5月份為枯水期,有可能斷流;該工程選擇在枯水期內(nèi)進行。
3、設(shè)計與施工
3.1 施工便道與鉆孔平臺設(shè)計
▲3.1.1 施工便道設(shè)計
利津黃河公路大橋便橋橋位在主橋位左側(cè),設(shè)計總長202m,寬6m,20跨,通行能力≥36t。其上部構(gòu)造主要為木護欄、板襯、方木、I32工字鋼及I55工字鋼;其下部構(gòu)造為 529mm鋼管,插打方式為振動沉樁。枯水季節(jié)便橋施工,河中水位低,水流量小,河底淤積嚴重,綜合考慮通行能力及沖刷影響,設(shè)計樁深:河中部分入土深度≥25m;岸上部分入土深度≥20m。
估計土的摩擦力
R=KNL
式中:K———樁周土容許摩阻力,kNΠm2;
N———樁周面積,m2;
L———入土有效樁長。
當L取15m,K取20kNΠm2時,R=498.3kN。
▲3.1.2 鉆孔平臺設(shè)計
鉆孔平臺基礎(chǔ)采用直徑80cm砼樁和 529mm鋼管樁相結(jié)合方案,先施工 529mm鋼管樁,搭設(shè)簡易平臺,用輕型工程鉆機上臺施工直徑80cm砼樁,最后在直徑80cm砼樁及鋼管樁上全面鋪設(shè)好鉆孔平臺。
3.2 振動錘插打鋼管樁施工
▲3.2.1 施工原理
振動錘插打鋼管樁就是利用振動沉管的原理,當振動錘接通電源時,其體內(nèi)偏心重輪高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生高頻振動和激振力,高頻振動力通過液壓鉗傳遞到鋼管上,再通過鋼管作用到接觸的地層,地層在擠壓、振動力的作用下液化,產(chǎn)生接觸面,振動錘通過液壓鉗夾持著鋼管沿著接觸面沉入地層,直至將鋼管沉入至設(shè)計承載深度。
▲3.2.2 設(shè)備選型配套
根據(jù)設(shè)計要求進行設(shè)備選配,該工程采用了下列設(shè)備:(1) D Y—60型振動錘,激振力60t;(2)液壓鉗,用螺栓和振動錘連在一起;(3)35t履帶吊車;(4)Z L—30A型鏟運機;(5) 529mm 鋼管,壁厚8mm;(6)測量儀器:SET2B—Ⅱ型測距儀,J2型經(jīng)緯儀,S3型水準儀。
▲3. 2. 3 施工過程
(1) 備料 :綜合考慮施工的方便 、 快捷和履帶吊的拔桿長度 , 將 529mm 鋼管加工成 10m 一節(jié) , 用鏟運機運至施工現(xiàn)場 。
(2) 設(shè)置樁位 :用經(jīng)緯儀定向 、 測距儀控制距離 , 通過人劃橡 皮筏用方向桿將樁位施測在水面上 , 等待鋼管就位后移開 。
(3) 吊管就位 :在施工過程中利用履帶吊車可以吊著重物挪 動的特點進行吊運就位 。 預(yù)先在岸上挖好基坑 , 埋設(shè)直徑 0. 6m 、 長 2. 5~3. 0m 的 護 筒 ; 用 吊 機 的 副 鉤 起 吊 鋼 管 (起 吊 前 , 在 529mm 鋼管的起吊端栓系四根棕繩 ) , 將鋼管下端插入護筒內(nèi) 并通過棕繩人拉扶穩(wěn)調(diào)直 ; 副鉤脫離鋼管 , 主鉤起吊振動錘 , 用錘 底下的液壓尖嘴鉗的尖嘴夾緊鋼管管壁 , 吊車吊著振動錘 、 液壓 鉗及鋼管移動到水上樁位處就位 , 準備插打沉樁 。
(4) 插打沉樁 :鋼管就位后 , 在兩個互相垂直的方向上用線 錘吊線 , 校正其垂直度 , 開始振動插打 。在插打的整個過程中如 發(fā)現(xiàn)偏斜應(yīng)及時糾正 。 糾正的方法是 :振動錘振動過程中 , 吊機 主鉤不放繩并進行小幅度擺桿或起落桿 , 直至找正再行插打 , 直 至將管上平面沉至控制標高為止 。
(5) 接樁 :通過上述的第 (3) 步驟將下一根 10m正 , 進行焊接 。 對接面要平整光滑 , 。 沿圓周縫隙焊好后再進行幫焊 ,10cm 、 0. 80cm , 如上程 序施工 ,直至施工完一排樁為止 。
(6) 鋪設(shè)便橋路基 :每排樁打好后 , 在鋼管上平面焊上厚 10mm 鋼板 , 長 、 寬皆為 610mm , 以增加鋼管與上面 I55工字鋼的 接觸面積 。 路基鋪好后 , 履帶吊前行準備插打下一排樁 。這樣 , 打一排 , 鋪設(shè)一排 , 直至架設(shè)完全部施工便道及鉆孔平臺 , 總計用 去 35d 。 經(jīng)驗證 , 通過能力良好 。
4、工藝特點
經(jīng)過該工程施工發(fā)現(xiàn) :該工藝工序簡單 、 施工速度快 、 質(zhì)量 好 、 成本低 、 安全可靠 。 插打的鋼管在工程全部竣工后可再行振 動上拔 、 回收利用 ; 水中插打雖說無法進行精確控制 , 但已能滿足 水上便橋及平臺的施工精度要求 。
5、施工技術(shù)的拓展應(yīng)用
受上述施工的啟發(fā) , 利津黃河公路大橋主橋墩鉆孔灌注樁 施工 時， 利 用 振 動 錘 插 打 直 徑 2. 0m 的 鋼 護 筒 , 沉 埋 深 度 達 17. 00m , 保證了超深孔 、大直徑樁基施工的孔口安全；在主橋墩承臺施工中，利用振動錘插打鋼板樁，深度15. 00m , 形成鋼板樁封水圍堰，保證了承臺基坑的安全開挖；不受黃河汛期水流的影響，順利施工。
6、結(jié)束語
利用振動錘插打鋼管樁施工技術(shù)在國內(nèi)相似工程中已顯出廣闊的應(yīng)用前景。許多工程中利用振動錘插打大直徑鋼護筒 ( φ2. 0~ φ3. 0m ) 封水進行人工挖孔等 。該工藝可廣泛用于水 上基礎(chǔ)施工 , 在陸地的基礎(chǔ)施工中同樣具有廣泛的用途 。
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