采用鋼管樁基礎(chǔ)架設(shè)塔吊在水上橋梁施工中的運(yùn)用

摘 要：本文介紹了水中采用鋼管樁基礎(chǔ)架設(shè)塔吊的方案，并提出了具體要求及施工注意事項。

關(guān)鍵詞：塔吊；基礎(chǔ)；鋼管

引 言

對于大跨徑橋梁施工，尤其是水上施工，主墩附近架設(shè)塔吊在目前的施工中應(yīng)用廣泛，一般采用在承臺上或?qū)?yīng)墩頂?shù)南淞荷项A(yù)埋塔吊基礎(chǔ)，只有在下部結(jié)構(gòu)結(jié)束后塔吊才能投入使用，樁基及下部結(jié)構(gòu)施工時塔吊優(yōu)勢得不到發(fā)揮。為解決該問題，237省道江都段建設(shè)工程先導(dǎo)段新老通揚(yáng)運(yùn)河大橋建設(shè)采用了打入鋼管樁作為基礎(chǔ)架設(shè)塔吊的方案，使塔吊在樁基施工前就得到了運(yùn)用，大大提高了樁基及下部施工速度。現(xiàn)以該方案為例，介紹鋼管樁作為基礎(chǔ)架設(shè)塔吊的方法。

1 工程簡介

新、老通揚(yáng)運(yùn)河大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系，橋跨布置為單箱單室變截面形式。主橋分為左、右幅，雙幅共計二聯(lián)；孔徑布置為：左幅（33+60+37）m；右幅（37+60+33）m，主墩16、17位于新通揚(yáng)河內(nèi)，距河岸約35m，水深8m。主墩采用鉆孔灌注樁樁基，鋼筋混凝土承臺、圓角類矩形等截面實體墩身。本項目處于長江三角洲平原，具體分為沖積高亢平原和長江高漫灘堆積平原，其中原高郵以南、江都邵伯一帶，地處揚(yáng)州蜀崗東延地段，地勢相對高亢，地面高程約4～7m為沖積高亢平原，新通揚(yáng)運(yùn)河以南為長江高漫灘堆積平原。地勢平坦，向南傾斜，地表淺部分布有砂性土。

2 計算過程

2.1 塔吊資料

根據(jù)施工場地條件及周邊環(huán)境情況，在橋梁2個主墩附近，選用2臺QZT63（5511）型塔吊，臂長50.00m，安裝高度20m，塔身尺寸1.6m×1.6m。

2.2 塔吊基礎(chǔ)受力數(shù)據(jù)

根據(jù)QZT63（5511）型塔吊情況，按保守取值，塔吊非工作狀況受力數(shù)據(jù)如下：（M、H為自由高度處取值、V取自由高度取值為安全取值）

取M=1669kN·m，H=76kN，V=431kN，Mn=0

式中：M-彎矩；H-水平力；V-豎向力。

2.2.1 鋼管受力計算（按最不利計算）

受壓作用力：

F1=1.2×431=517kN（1.2為安全系數(shù)）

F2=M/Y=（1669-431×1.2）/2=575kN

F=517kN+575kN=1092kN

鋼管樁直徑為800mm，用1.0cm厚Q235熱軋鋼板卷制而成，

鋼管樁的截面積=（π×8002-π×7902）/4=12481.5mm2

鋼管樁的極限承載強(qiáng)度=215×12481.5=2684kN

強(qiáng)度滿足要求。

2.2.2 受拉作用力

P=575kN

鋼管入土9.4m：

單根鋼管最大抗拔力計算結(jié)果：

？準(zhǔn)80mm鋼管

側(cè)摩阻力=702kN，樁重=32kN，總抗上拔力=734kN。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)得：575kN<734kN，受拉作用力滿足要求。

2.2.3 抗傾覆驗算

M傾=1669kN·m

M抗傾=V×1.2+F抗拔力×2×2=431×1.2+734×2×2=3453.2kN·m

由上述計算結(jié)果，得：

M傾/M抗傾=3453.2kN·m/1669kN·m=2.1>1.6

所以，抗傾覆滿足要求。

2.2.4 水平力驗算

H=76kN

則單樁所受的水平力=76/4=19kN

則對鋼管樁與河床接觸處求彎矩：

M=19×6=114kN.m

鋼管截面特性數(shù)據(jù)：

I=[（π·D4）/64]（1-a）

d=d/Dd鋼管內(nèi)徑，D鋼管外徑

I=[（π·D4）/64]（1-a）=5.03×10-4m4

δ=M·Y/I=114kN·m×0.4m/5.03×10-4m4=90659kN/m2=90.6MPa<[δ]=170MPa，滿足要求。

3 塔吊基礎(chǔ)施工方法及質(zhì)量控制

3.1 施工方法

QZT63（5511）型塔吊坐落在四根鋼管樁上，鋼管樁直徑為800mm，單根鋼管長度約為14m，鋼管露出水面為1m，縱、橫橋向鋼管之間的距離為1.6m（中心到中心距離），采用45/60型振拔錘打入。塔吊處水深為6m，在河床處有1.2m厚淤泥，淤泥下為粉質(zhì)粘土（鋼管打設(shè)布置具體見附件）。

在鋼管樁頂處，按照36#雙拼工字鋼尺寸將樁頂割制成槽口，然后放置4根36#雙拼工字鋼，并對36#雙拼工字鋼進(jìn)行縱、橫向焊接?？v、橫橋兩個方向雙拼工字鋼之間，用單根36#工字鋼在雙拼工字鋼中間處焊接，做支撐，形成十字型。為了加大安全系數(shù)，用10#槽鋼焊接四根鋼管樁做成剪刀撐，形成整體框架，保證鋼管樁整體受力。

在36#雙拼工字鋼上準(zhǔn)確定好塔吊基座的位置，用400×400×20鋼板焊接在36#雙拼工字鋼上、下面處，工字鋼頂面標(biāo)高一致，塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)通過螺栓固定在鋼板上。

3.2 施工控制要點

（1）塔吊必須待鋼管連接成整體后，方可進(jìn)行安裝。

（2）鋼管間需嚴(yán)格設(shè)置橫（斜）向剪刀撐。

（3）進(jìn)行鋼管、工字鋼及橫（斜）剪刀撐焊接，焊接點在綴板上，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。

4 結(jié)束語

以往水中大跨徑橋梁塔吊架設(shè)都在水中承臺施工完成后，在承臺上預(yù)埋基礎(chǔ)安裝，塔吊的優(yōu)勢在基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工時得不到發(fā)揮，根據(jù)本項目現(xiàn)場施工情況，在樁基施工前架設(shè)塔吊，對施工極其有力，使用方便、靈活，使樁基到上部結(jié)構(gòu)的各項工序時間較以前得到提前，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，該方案在高郵新民灘大橋得以推廣，為以后水中大跨徑橋梁施工起重機(jī)械選用及安裝提供了新思路。

參考文獻(xiàn)

[1]土力學(xué)地基基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社.

[2]建筑力學(xué)（第二）.同濟(jì)大學(xué)出版社.