橋梁工程中深水樁基鋼管樁鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工

魏國(guó)娜

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程建設(shè)技術(shù)也得到了很大程度的提高，特別是橋梁建設(shè)技術(shù)，而在大跨度橋梁建設(shè)工程中深水基礎(chǔ)鉆孔樁施工是極為關(guān)健的施工技術(shù)。本文以廣西桂平郁江二橋鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)工程為例，分析探討橋梁工程中深水樁基鋼管樁鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工。

關(guān)鍵詞：鋼管樁 鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì) 施工設(shè)備

隨著我國(guó)橋梁建設(shè)技術(shù)的提升，我國(guó)橋梁工程越來越多，而在橋梁建設(shè)工程中針對(duì)深水樁基通常采用的是大直徑鉆孔灌注樁或鋼管樁作為其工作平臺(tái)，這種施工技術(shù)有明顯的優(yōu)勢(shì)，在橋梁深水樁基施工中得到廣泛的應(yīng)用。

1.工程概況

1.1郁江二橋介紹

廣西桂平市郁江二橋橋梁全長(zhǎng)1358m，總預(yù)算2.16億元。項(xiàng)目于2014年10月正式開工建設(shè)，計(jì)劃2017年4月竣工。截至到2016年7月6日已完成總投資的72%，引橋主體848m已全部施工完成，同時(shí)全橋181根樁基，引橋下柱以及主橋下構(gòu)也已完成施工。1.2郁江二橋鉆孔平臺(tái)構(gòu)造

郁江二橋15#墩鉆孔平臺(tái)擬投入4臺(tái)沖擊鉆機(jī)完成樁基施工，采用70t履帶吊進(jìn)行鋼筋籠吊裝及鉆機(jī)移位15#墩鉆孔平臺(tái)分為支棧橋區(qū)平臺(tái)和鉆孔區(qū)平臺(tái)，保證鉆孔施工時(shí)機(jī)械物資的周轉(zhuǎn)與堆放并為后續(xù)承臺(tái)主塔施工提供臨時(shí)場(chǎng)地。而鉆孔平臺(tái)支棧橋區(qū)采用梁柱組合式的鋼管樁平臺(tái)，鉆孔區(qū)平臺(tái)采用格構(gòu)式的鋼管樁-鋼護(hù)筒鉆孔平臺(tái)結(jié)構(gòu)，平臺(tái)設(shè)計(jì)頂標(biāo)高+42.50m、長(zhǎng)41.8m，寬33.7m，由臨時(shí)鋼管樁、鋼護(hù)筒、承重梁、次梁及小肋、面板等組成。由于河床覆蓋層極薄，鋼管樁樁底錨固方式采用在鋼管樁內(nèi)鉆孔（Φ100mm），孔內(nèi)插入3根Ф28mm螺紋鋼；鋼護(hù)筒底部錨固方式采用Φ4200鋼圍圈通過型鋼固定在Φ2500x20鋼護(hù)筒底部，鋼護(hù)筒內(nèi)部、型鋼和鋼護(hù)筒之間均澆筑C30水下混凝土。

2.鋼管樁鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)

2.1鋼管樁鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)資料與標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)資料有設(shè)計(jì)水位：最高設(shè)計(jì)水位：+40.78m（10年一遇水位）；河床標(biāo)高：以實(shí)測(cè)標(biāo)高為準(zhǔn)；平臺(tái)頂標(biāo)高：+42.50m；設(shè)計(jì)流速：取v=1.0m/s；風(fēng)壓：按10年一遇，v=18.1m/s。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要是配置沖擊鉆機(jī)4臺(tái)；70t履帶吊，最大吊重19t；料庫(kù)以及制漿區(qū)荷載等。

2.2鋼管樁鉆孔平臺(tái)的荷載組合及荷載計(jì)算

2.2.1荷載計(jì)算

①鉆機(jī)荷載：樁基鉆孔施工擬采用YCJF-25型鉆機(jī)，根據(jù)YCJF-25鉆機(jī)參數(shù)，主機(jī)重為190KN，按鉆機(jī)底架形式布置荷載計(jì)算。

②70t履帶吊荷載：設(shè)計(jì)考慮70t履帶吊（吊重19t）情況下仍能正常使用，履帶吊自重70t，吊重19t，履帶間距4.03m，履帶長(zhǎng)度5.09m，履帶寬度0.8m，頂分配梁間距35cm，每條履帶寬度可覆蓋14根分配梁。

③制漿區(qū)荷載：泥漿荷載壓力按25KN/m2在平臺(tái)泥漿存放區(qū)滿布。

④料庫(kù)荷載：料庫(kù)荷載壓力按10KN/m2取值。

⑤其他施工荷載：主要包括鉆孔施工過程中平臺(tái)頂面擺放的發(fā)電機(jī)房、箱式變壓器、泥漿凈化器、小型施工器具等，統(tǒng)一按照3KN/m2均布荷載計(jì)。該部分荷載在平臺(tái)滿布。

2.2.2荷載組合

鉆孔平臺(tái)荷載組合如下：1.2×自重+1.4×（泥漿區(qū)+材料堆放區(qū)）+1.4×[鉆機(jī)+履帶吊（自重+吊重）+施工荷載區(qū)+水流力]+1.1×18.1m/s風(fēng)力。分別將履帶吊在以下四種位置與其它荷載進(jìn)行組合，共4種工況進(jìn)行驗(yàn)算，如表1。

2.3鋼管樁鉆孔平臺(tái)的結(jié)構(gòu)計(jì)算

2.3.1建模計(jì)算

采用MIDAS軟件進(jìn)行建模計(jì)算，采用梁?jiǎn)卧M平臺(tái)各構(gòu)件，節(jié)點(diǎn)荷載、梁?jiǎn)卧奢d模擬平臺(tái)受力情況，結(jié)構(gòu)自重由程序自動(dòng)計(jì)入。由計(jì)算可知，平臺(tái)各桿件最大應(yīng)力出現(xiàn)在工況3，如表2。

通過計(jì)算可知，平臺(tái)各構(gòu)件受力均滿足規(guī)范要求。

2.3.2穩(wěn)定性計(jì)算

①鋼管樁

由平臺(tái)建模計(jì)算，可查鋼管樁最大內(nèi)力：

從上述結(jié)果可知，鉆孔平臺(tái)鋼護(hù)筒穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。最后通過計(jì)算得出郁江二橋15#墩鉆孔平臺(tái)的結(jié)構(gòu)無論是強(qiáng)度與剛度，還是其穩(wěn)定性都符合相應(yīng)的規(guī)范要求，而且平臺(tái)的設(shè)計(jì)尺寸較大，可以滿足臨時(shí)機(jī)具與材料的存放以及相關(guān)人員的工作和生活需求。

3.鋼管樁鉆孔平臺(tái)的施工

3.1施工設(shè)備的選擇

根據(jù)上述深水樁基鋼管樁鉆孔平臺(tái)的詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)，其施工應(yīng)選擇的施工設(shè)備主要有：YCJF-25型鉆機(jī)、70t履帶吊，混凝土罐車等。

3.2施工工藝

郁江二橋15#墩鋼管樁鉆孔平臺(tái)的施工工藝按先后施工順序依次為：運(yùn)輸鋼管樁到位→履帶吊吊裝、下放鋼管樁→鋼管樁樁底錨固→搭設(shè)支棧橋單跨鋼管樁之間的平聯(lián)、斜撐→搭設(shè)樁頂分配梁、貝雷、貝雷頂分配梁、鋼板→履帶吊前移一跨，直至搭設(shè)完所有支棧橋平臺(tái)→在支棧橋上架設(shè)貝雷，貝雷上安放導(dǎo)向架→履帶吊起吊、下放鋼護(hù)筒→鋼護(hù)筒底部錨固→履帶吊起吊剩余鋼管樁，搭設(shè)平聯(lián)、斜撐、主梁、次梁、小肋，進(jìn)而形成鋼護(hù)筒平臺(tái)→鉆孔樁施工。

3.3具體施工

針對(duì)郁江二橋15#墩鋼管樁鉆孔平臺(tái)的具體施工，首先是采用平車通過主棧橋運(yùn)送鋼管樁到位，利用70t履帶吊起吊靠近主棧橋側(cè)的鋼管樁，下放其到位，并進(jìn)行鋼管樁樁底錨固。搭設(shè)鋼管樁之間的平聯(lián)及斜撐，履帶吊搭設(shè)沿支棧橋長(zhǎng)度方向的鋼管樁之間的平聯(lián)、斜撐、樁頂分配梁，貝雷、鋼板，搭設(shè)好一跨支棧橋，70t履帶吊前移一跨，采用相同方法搭設(shè)支棧橋其余跨，直至搭設(shè)完支棧橋平臺(tái)。利用已搭設(shè)完成的支棧橋架設(shè)貝雷，貝雷上安放導(dǎo)向架。利用履帶吊在支棧橋上起吊、下放鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒下放到位后，進(jìn)行鋼護(hù)筒底部錨固。鋼護(hù)筒下放過程中，利用履帶吊搭設(shè)平聯(lián)、斜撐、主梁、次梁、小肋，進(jìn)而形成鋼護(hù)筒平臺(tái)，履帶吊起吊剩余鋼管樁，最后在搭建好的平臺(tái)四周還要焊接一定高度的欄桿，同時(shí)還要設(shè)置相應(yīng)的安全標(biāo)志標(biāo)語(yǔ)以及安裝警示燈等，以保證平臺(tái)的構(gòu)建安全。進(jìn)而鉆機(jī)成孔，利用70t履帶吊下放鋼筋籠，樁基水下混凝土灌注，完成樁基施工。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文以廣西桂平郁江二橋鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)工程為例，分析探討橋梁工程中深水樁基鋼管樁鉆孔平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工。通過本文的分析探討可以看出在郁江二橋深水樁基施工中，采用鋼管樁鉆孔平臺(tái)完全符合工程需求，無論是其荷載承重還是施工技術(shù)等都符合本次橋梁工程的建設(shè)情況，主要是因?yàn)殇摴軜躲@孔平臺(tái)不僅重量輕，承重能力強(qiáng)，而且在搭建以及拆卸上都較為方便，安全性較高，同時(shí)待拆卸后也可繼續(xù)應(yīng)用在其他的橋梁建設(shè)工程中。

參考文獻(xiàn)：

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