海上剛構(gòu)橋懸臂施工塔吊基礎(chǔ)施工方案比選分析

王乃雙，陳松松，潘振科

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土(連續(xù))剛構(gòu)橋在橋梁工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛，適用于跨徑為60～150 m的中大跨徑橋梁，常見(jiàn)于海域、山區(qū)、鐵路的橋梁工程，其主要采用掛籃懸臂現(xiàn)澆的工藝施工，施工過(guò)程中墩柱的塔吊是輔助施工的主要設(shè)備[1]。近年來(lái)，我國(guó)越來(lái)越重視西部地區(qū)的交通建設(shè)，隨著《西部陸海新通道總體規(guī)劃》的實(shí)施，越來(lái)越多的橋梁建設(shè)涉及海域，其中多有采用剛構(gòu)橋的設(shè)計(jì)。如何在海上設(shè)置塔吊基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)塔吊的安裝，并保證其在使用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性成為一個(gè)難點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)龍門大橋東引橋海上剛構(gòu)橋懸臂施工塔吊基礎(chǔ)施工方案進(jìn)行比選，得出最優(yōu)方案，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

廣西濱海公路龍門大橋是目前廣西在建的最大跨徑橋梁，主要包括主橋、東西引橋和揚(yáng)帆立交。其中東引橋共47跨，分為10聯(lián)，第2聯(lián)、第8～10聯(lián)上構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁，主要采用掛籃懸臂現(xiàn)澆施工，其中第53#、54#、83#、84#、92#墩柱位于海上，需在這些墩位的左右幅墩柱正中間設(shè)置基礎(chǔ)，安裝塔吊來(lái)輔助剛構(gòu)橋懸臂施工。

2 塔吊基礎(chǔ)施工方案

根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，查閱資料并進(jìn)行有限元分析驗(yàn)算，主要設(shè)計(jì)出以下4種塔吊基礎(chǔ)施工方案。

2.1 方案一：大鋼護(hù)筒+鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)

在塔吊安裝位置搭設(shè)鋼管樁型鋼平臺(tái)，用吊車在塔吊安裝位置下放鋼護(hù)筒，用液壓振動(dòng)錘將護(hù)筒打入海床一定深度，之后在型鋼平臺(tái)上放置沖擊鉆機(jī)，利用鋼護(hù)筒進(jìn)行樁基沖孔施工，至一定深度后，清孔下放提前加工好的鋼筋籠，然后利用混凝土泵車配合料斗和導(dǎo)管澆筑樁基混凝土，待混凝土強(qiáng)度滿足要求后，在大鋼護(hù)筒內(nèi)對(duì)樁基頂部混凝土進(jìn)行鑿毛，安裝頂部塔吊基礎(chǔ)鋼筋和預(yù)埋件，然后澆筑基礎(chǔ)混凝土，待頂部混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度滿足要求后即可進(jìn)行塔吊安裝。詳見(jiàn)圖1。

圖1 大鋼護(hù)筒+鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)施工示意圖(cm)

2.2 方案二：利用橋梁承臺(tái)搭設(shè)型鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)

在橋梁左右幅承臺(tái)頂面相應(yīng)位置預(yù)埋帶鉤筋鋼板并與承臺(tái)結(jié)合，再在預(yù)埋鋼板上焊接鋼管立柱，用型鋼梁連接左右幅的鋼管立柱，并設(shè)置多方向斜角型鋼桿件保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在型鋼梁中間部位焊接上下連接法蘭鋼板后，可在法蘭鋼板上進(jìn)行塔吊安裝。如下頁(yè)圖2所示。

圖2 橋梁承臺(tái)搭設(shè)型鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)施工示意圖

2.3 方案三：利用橋梁墩柱搭設(shè)型鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)

在左右幅墩柱相應(yīng)位置設(shè)置大小匹配的預(yù)埋盒和帶鉤筋預(yù)埋鋼板，再完成兩邊墩柱相應(yīng)節(jié)段混凝土澆筑，待混凝土強(qiáng)度滿足要求后利用預(yù)埋盒與預(yù)埋板安裝型鋼支架，預(yù)埋盒用于支架斜腿底座插入固定，預(yù)埋板用于支架上部型鋼梁兩側(cè)焊接，并在兩排支架間設(shè)置型鋼桿件連接加固，在型鋼梁中間部位焊接上下連接法蘭鋼板后，即可在法蘭鋼板上進(jìn)行塔吊安裝。如圖3所示。

2.4 方案四：鋼管型鋼支架+鋼筋混凝土蓋帽基礎(chǔ)

用柴油打樁機(jī)或液壓振動(dòng)錘在塔吊安裝位置按圖紙插打5根鋼管樁，用型鋼桿件將各鋼管樁聯(lián)結(jié)成整體，在鋼管樁頂板焊接型鋼，安裝模板，設(shè)置塔吊基礎(chǔ)鋼筋及預(yù)埋件，然后用混凝土泵車澆筑混凝土，待混凝土強(qiáng)度滿足要求后，即可進(jìn)行塔吊安裝[2]。如圖4所示。

圖3 橋梁墩柱搭設(shè)型鋼結(jié)構(gòu)塔吊基礎(chǔ)施工示意圖

圖4 鋼管型鋼支架+鋼筋混凝土蓋帽基礎(chǔ)施工示意圖

3 方案比選

3.1 技術(shù)可行性對(duì)比(表1)

表1 各方案技術(shù)可行性對(duì)比表

3.2 安全可靠性對(duì)比(表2)

表2 各方案安全可靠性對(duì)比表

3.3 確定最佳方案

根據(jù)以上4種方案在技術(shù)可行性和安全可靠性兩個(gè)方面的對(duì)比分析結(jié)果，以方案一“大鋼護(hù)筒+鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)”為最佳方案。

4 實(shí)施效果跟蹤

項(xiàng)目采用“大鋼護(hù)筒+鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)”方法，于2021年8月成功完成83#、84#、92#墩的海上塔吊安裝，及時(shí)將塔吊投入上部結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中，保證了項(xiàng)目總體施工進(jìn)度的正常開展。海上塔吊完成安裝并投入使用后，在隨后的上構(gòu)施工中對(duì)塔吊的使用進(jìn)行跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，海上塔吊基礎(chǔ)穩(wěn)固，塔吊穩(wěn)定無(wú)晃動(dòng)，塔身底部無(wú)泡水腐蝕現(xiàn)象，安全性得到保證。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)4種海上剛構(gòu)橋的塔吊基礎(chǔ)施工方案的對(duì)比，認(rèn)為采用大直徑鋼護(hù)筒+鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)施工方案最合理，即通過(guò)大直徑鋼護(hù)筒施工樁基，利用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)深度嵌入持力巖層，保證了海上塔吊基礎(chǔ)的穩(wěn)定性；利用鋼護(hù)筒作圍堰，在樁基頂部設(shè)置塔吊安裝與樁基連接的過(guò)渡基礎(chǔ)，在過(guò)渡基礎(chǔ)中預(yù)埋螺栓以實(shí)現(xiàn)塔吊的安裝；在塔吊使用中利用鋼護(hù)筒作為隔離塔身與海水的保護(hù)層，防止塔身被海水浸泡。由此實(shí)現(xiàn)了海上塔吊的安裝，并保證了塔吊使用過(guò)程中的安全可靠。此施工方案可為今后類似工程施工提供參考。