【正文】 于推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，有利于國(guó)計(jì)民生的安全保障。 第 3 頁(yè) 共 150 頁(yè) 概 述 第 4 頁(yè) 共 150 頁(yè) 研究技術(shù) 背景 永定新河 特 大橋 為 主跨 100 m +160 m +100m 的 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁 橋 。橋跨布置為（ 23 30m） +（ 3 35m） +（ 33 30m） +（ 23 50m） +（ 100m+160m+100m） +（ 2 46m） +（ 2 30m）。主橋處于永定新河、薊運(yùn)河下游與渤海交口處，海水深度 左右 ,汛期洪水兇猛，冬季流冰巨大，流冰厚度最厚 達(dá) 80cm,河床下土質(zhì)多為淤泥質(zhì)亞砂土 ，橋位處 最大鉆孔深度 米，根據(jù)地質(zhì)年代及時(shí)代成因，共分為九個(gè)工程地質(zhì)層，根據(jù)各土層特征及工程地質(zhì)性質(zhì)進(jìn)而分為 16 個(gè)工程地質(zhì)亞層，分別為人工填土層 (Qml)、第Ⅰ陸相沉積土層 (Q43Nal)、第Ⅰ海相沉積土層 (Q42m)、第Ⅱ陸相層（ Q41al）、第Ⅲ陸相層（ Q3eal）、第Ⅱ海相沉積土層（ Q3dmc）、第Ⅳ陸相沖積土層（ Q3cal）、第Ⅲ海相沉積土層（ Q3bm）、第Ⅴ陸相沖積土層（ Q3eal）。 基礎(chǔ)為鉆孔樁基礎(chǔ)，水中樁基鉆孔深度 ，直徑 。 承臺(tái)最大 尺寸為 ，相當(dāng)于三個(gè)籃球場(chǎng)大小，一個(gè)承臺(tái)混凝土量 6135 立方米，承臺(tái)河床下最大埋深為 (潮位高程 ，水下最大埋深 17m），如此超大體積混凝土和水中超大深基坑施工，在天津地區(qū) 尚屬首例，在整個(gè)華北地區(qū)也是僅此一處， 技術(shù)含量高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度巨大，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)工程測(cè)量定位、施工監(jiān)控要求十分高。 該工程橋址處屬于濱海沉積相，處于長(zhǎng)期海水腐蝕地帶，工 程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，再加上橋梁本身結(jié)構(gòu)型式和尺寸的特點(diǎn)，“內(nèi)”、“ 外”兩方面的因素，加大了其施工難度，通過(guò)項(xiàng)目的具體實(shí)施 ，在突破瓶頸、攻克難關(guān)的同時(shí)，項(xiàng)目管理人員總結(jié)提煉出一套特殊環(huán)境下大跨徑橋梁施工的技術(shù)創(chuàng)新成果 ： 并以該工程實(shí)踐環(huán)節(jié)為依托，有針對(duì)性地進(jìn)行海相沉積巖地質(zhì)條件下橋梁下部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究。中央大道永定新河特大橋工程下部結(jié)構(gòu)的技術(shù)難點(diǎn) 和特點(diǎn) 主要體現(xiàn)在： 主橋樁徑大，樁身長(zhǎng)，樁基所處地質(zhì)狀況特殊 主橋基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，水中樁基鉆孔深度達(dá) ，直徑 ，是截止目前天津地區(qū)最長(zhǎng)鉆孔灌注樁。且地處海相沉積粉質(zhì)粘土層，同時(shí)要穿過(guò)三個(gè)流沙層，施工難度極高。 水中基坑深度大、工程地質(zhì)條件差 故對(duì)基坑設(shè)計(jì)施工 要求很高。主橋 26墩基坑位于水中且處于淤泥質(zhì)粘土層中，開(kāi)挖深度達(dá) ，水深 ，基坑底位于水面下 17m。單個(gè)基坑開(kāi)挖面積為 1400m2。 主橋承臺(tái)埋置深、體積大、大體積混凝土質(zhì)量控制嚴(yán)格 第 5 頁(yè) 共 150 頁(yè) 主橋承臺(tái)最大尺寸為 ，面積相當(dāng)于三個(gè)籃球場(chǎng)大小，單個(gè)承臺(tái)混凝土量 6135m3，承臺(tái)最大埋置深度為 （潮位高程 ，水下最大埋深 17m）。 梁體混凝土（ C60）等級(jí)高、 C80 鋼砂混凝土配制、運(yùn)輸難度大 C80 鐵鋼砂混凝土的各種技術(shù)參數(shù)要求較高，永定新河 特 大橋 C80 鋼 砂混凝土的研究應(yīng)用，將 為長(zhǎng)期以來(lái)海水中建筑物存在海水腐蝕、船舶撞擊、冰融等難題，提供 更為有效的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。工程主要目標(biāo)是從配合比設(shè)計(jì)、投料、拌和到運(yùn)輸、澆注振搗，層層嚴(yán)格把關(guān)，使混凝土抗壓 強(qiáng)度 不低于 90MPa，并與橋墩聯(lián)成一體，達(dá)到較高的施工質(zhì)量。 針對(duì)以上特點(diǎn)，項(xiàng)目部技術(shù)人員通過(guò)認(rèn)真分析和研究并加以實(shí)踐，總結(jié)出 橋梁鉆孔灌注樁施工中 縮短鉆孔及清孔時(shí)間，加快成孔速度和提高成孔質(zhì)量 的技術(shù)要點(diǎn) ， 采取措施杜絕了 鉆孔過(guò)程中沉渣厚度過(guò)大和易塌孔 等 現(xiàn)象 的出現(xiàn)； 創(chuàng)新性地采用接力式雙排盧森堡鋼板樁，既保證了基坑圍堰的安全，又 充分發(fā)揮了鋼板樁 圍堰 施工速度快、環(huán)保效果好、較雙壁鋼圍堰成本低的優(yōu)點(diǎn) ； 通過(guò)采取優(yōu)化混凝土的配合比、鋪設(shè)冷卻管、鋪撒化工纖維等多項(xiàng)措施，很好地解決了超大體積混凝土裂縫這個(gè)工程技術(shù)難題 ；為 保證 C80鋼砂混凝土順利研制 ,應(yīng)對(duì) 橋梁防撞墩對(duì)混凝土的強(qiáng)度和抗沖刷能力 的高要求 ，項(xiàng)目專門成立研制小組。從 2020 年 11月至 2020 年 2月，歷時(shí) 3 個(gè)月，進(jìn)行了八組試驗(yàn)并分析整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)， 總結(jié)出 鐵鋼砂混凝土配合比設(shè)計(jì)的各種影響因素及注意事項(xiàng) ,研制出的鋼砂混凝土已應(yīng)用于引橋、主橋防撞墩 的施工，滿足施工質(zhì)量要求 。 這些技術(shù)的大膽創(chuàng)新和 應(yīng)用不僅為大橋的安全施工和運(yùn)營(yíng)保駕護(hù)航，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，也極大地推動(dòng)了同類型橋梁施工的技術(shù)進(jìn)步和成本節(jié)約，必將在今后的橋梁施工中得到更好的推廣和應(yīng)用。 研究?jī)?nèi)容 概述 該 橋梁的下部結(jié)構(gòu)施工難點(diǎn)主要 體現(xiàn) 在復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑超深鉆孔灌注樁 基礎(chǔ) 及承臺(tái)深基坑圍堰的施工，樁基施工中以如何降低泥漿含砂率為突破口，通過(guò)對(duì)泥漿循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改良，從而提高鉆孔效率及質(zhì)量，最終保證高質(zhì)量的成樁。 采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行正循環(huán)鉆進(jìn)成孔，循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是以鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)鉆具旋轉(zhuǎn)切削巖土，同時(shí)利用泥漿泵向鉆孔輸送 泥漿沖洗孔底，攜帶巖屑的泥漿上升，從孔口流向沉淀池，凈化后再供使用，反復(fù)運(yùn)行，由此形成循環(huán)排渣系統(tǒng) ： 隨著鉆渣的不斷排出，鉆孔不斷地向下延伸，直至達(dá)到預(yù)定的孔深。最終形成樁孔，并在其內(nèi)放 第 6 頁(yè) 共 150 頁(yè) 置鋼筋籠、灌注混凝土而成樁。 結(jié)合工程實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)泥漿循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改良。在鉆孔深度達(dá)到砂層后，由于含砂率增大，造成沉渣過(guò)厚，鉆進(jìn)速度降低嚴(yán)重。通過(guò)加設(shè)大功率泥漿泵，配合水力旋流器將泥漿中的砂子分離，以降低泥漿中的含砂率。有利于降低成孔后沉渣厚度，縮短鉆孔及清孔時(shí)間，加快成孔速度和提高成孔質(zhì)量。 采用鋼板樁支護(hù)既擋土又止水， 內(nèi)設(shè)多道鋼筋混凝土與型鋼組合水平支撐體系。即采用薄壁強(qiáng)撐的原理解決超大深基坑支護(hù)問(wèn)題，由于本工程在海水中施工，橋位處水位受海潮影響較大，本工程海域?qū)俨灰?guī)則半日潮，一天兩次漲潮，兩次落潮，風(fēng)暴潮對(duì)鋼板樁支護(hù)的沖擊力較大，浪頭較高，鋼板樁剛度相對(duì)較小，易彎曲變形，為了克服這一難題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)使用接力式雙排鋼板樁外部維護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部利用剛度較大的鋼筋混凝土腰梁結(jié)合水平、垂直型鋼組合體系相互作用，形成空間結(jié)構(gòu)體系以達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。既利用鋼板樁接力解決了鋼板樁長(zhǎng)度限制問(wèn)題，同時(shí)考慮到通過(guò)焊接接長(zhǎng)會(huì)造成焊接量大、成本增 高、不利回收、工期延長(zhǎng)等問(wèn)題，又利用鋼筋混凝土與型鋼組合支撐體系剛度大解決了鋼板樁剛度弱的問(wèn)題，且型鋼施工速度快，確保施工安全可靠、科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)適用、施工速度快，具有造價(jià)低廉、施工簡(jiǎn)便、節(jié)省占地以及結(jié)構(gòu)可靠等顯著特點(diǎn)。 通過(guò)課題的研究獲得了明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，共產(chǎn)生以下幾項(xiàng)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益： （ 1）經(jīng)過(guò)分析，在確保圍堰施工安全的情況下， 2 個(gè)承臺(tái)施工周期相對(duì)于原雙壁鋼圍堰共提前約 55天 ： （ 2）杜絕了其他工程事故，保證了圍堰安全施工，社會(huì)效益明顯 ： 同時(shí)節(jié)約大量的鋼材， 2個(gè)深基坑共計(jì)節(jié)約鋼材費(fèi)用達(dá)到 1200 萬(wàn) 元 ： （ 3）合理確定鉆孔樁內(nèi)泥漿參數(shù)，加設(shè)水力旋流器及大功率泥漿泵共節(jié)約工期 天，增加了泥漿的循環(huán)率，將對(duì)環(huán)境的影響降至最低 。 中央大道永定新河大橋主橋下部結(jié)構(gòu)樁基及深基坑圍堰研究技術(shù)直接經(jīng)濟(jì)效益： 萬(wàn)元。 第 7 頁(yè) 共 150 頁(yè) 詳細(xì) 研究?jī)?nèi)容 第 8 頁(yè) 共 150 頁(yè) 本項(xiàng)目對(duì) 濱海沉積相地質(zhì)條件下大跨徑橋梁的施工技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié) ，形成較為完善 跨海橋梁 施工成套技術(shù)，部分技術(shù) 已經(jīng)申報(bào)為國(guó)家級(jí) 施工工法，實(shí)用性和指導(dǎo)性強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)均屬領(lǐng)先， 并編制成功優(yōu)秀施工方案， 為以后承接類似工程提供了技術(shù)保障。 關(guān)鍵技術(shù)研究 河道入?？诖┰搅魃皩映睿?98m） 大直徑 ()鉆孔灌注樁施工技術(shù) 主橋樁基處地質(zhì)條件 表 主橋樁基工程量 表 名稱 部位 樁徑 樁長(zhǎng) 數(shù)量 合計(jì)延米 備注 24承臺(tái) 64m 20根 1280m 25承臺(tái) 86m 40根 3440m 26承臺(tái) 48根 3960m 27承臺(tái) 64m 20根 1280m 表 主橋樁基地質(zhì)情況 厚度（ m） 標(biāo)高 (m) 深度 (m) 巖土名稱 巖土描述 軟土 飽和、流塑狀態(tài)、土質(zhì)均勻、含有機(jī)質(zhì) 亞粘土 飽和、軟塑、土質(zhì)均勻、夾亞砂土 亞粘土 飽和、可塑、土質(zhì)均勻、粉粒含量高 0． 80 亞砂土 飽和、密實(shí)、土質(zhì)均勻、含鐵質(zhì)、云母 粉細(xì)砂 飽和、密實(shí)狀態(tài)、含云母、貝殼 亞砂土 飽和、密實(shí)、土質(zhì)均勻、夾亞粘土薄層 亞粘土 飽和、可塑、土質(zhì)均勻、夾亞砂土 亞粘土 飽和、可塑偏硬、土質(zhì)均勻、含云母 細(xì)砂 飽和、密實(shí)狀態(tài)、土質(zhì)均勻、含云母等 粘土 飽和、硬塑、土質(zhì)均勻、含少量貝殼等 細(xì)砂 飽和、密實(shí)狀態(tài)、土質(zhì)均勻、含有機(jī)質(zhì) 亞粘土 飽和、硬塑、土質(zhì)均勻、含有機(jī)質(zhì)等 粉細(xì)砂 飽和、密實(shí)、土質(zhì) 均勻、含云母 第 9 頁(yè) 共 150 頁(yè) 中砂 飽和、密實(shí)、土質(zhì)均勻、含云母 亞粘土 飽和、硬塑、土質(zhì)均勻、含云母 細(xì)砂 飽和、密實(shí)、土質(zhì)均勻、粘粒含量較高 亞粘土 飽和、硬塑、土質(zhì)均勻、粉粒含量高 粉砂 飽和、密實(shí)、土質(zhì)均勻、夾亞粘土層 施工工藝 本工程主橋 24～ 27墩為鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，鉆孔樁總量 128 根，其中 25墩為 φ 鉆孔灌注樁 40根，樁長(zhǎng) 86m： 26墩為φ 鉆孔灌注樁 48根，樁長(zhǎng)為 ：2 27墩樁基礎(chǔ)為φ 鉆孔灌注樁各 20 根，樁長(zhǎng)為 64m。 橋位處水位受海潮影響較大。最高潮位： ，最低潮位 ，平均潮位 ，平均低潮位 ，平均高潮位 。 其中 2 27墩臨近主河道，退潮時(shí) 24墩河床外露（低潮季節(jié)）。 河床標(biāo)高為 ～ ，地質(zhì)土層主要為軟土、亞粘土、粘土、亞砂土，亞粘土，軟土層最大厚度達(dá) 。 2 25墩采用 土方筑島法構(gòu)筑施工平臺(tái)， 2 27墩采用鋼管樁平臺(tái)， 24～ 25墩筑島平臺(tái)通過(guò)土方便道連通北岸海擋， 25墩筑島平臺(tái)與 26墩鋼平臺(tái)間設(shè)置一座鋼便橋， 27墩至南岸海擋間搭設(shè)鋼便橋。這樣 26至 27之間為施工期間通航孔，以滿足通航要求。 主橋樁基采用回旋鉆機(jī)成孔。 (1)土方筑島、土方便道 樁基在 2 25墩施工作業(yè)時(shí)，筑島圍堰，構(gòu)建施工作業(yè)平臺(tái)。土方筑島，頂面鋪 30cm 厚磚渣硬化，邊坡干砌 30cm 厚片石防護(hù)，土方筑島頂面高程 。 24墩平臺(tái)頂面尺寸為承臺(tái)邊緣向外加寬 4米和 8 米， 25墩 島面尺寸為 88m 60m，頂面標(biāo)高高出平均高潮位（平均高潮位高程 ） 米控制，邊坡按 1： 比例放坡。 225墩筑島坡腳插打木樁止滑，沿坡面鋪一層防滲土工布，土工布上干砌片石防護(hù)。該段落施工便道沿橋梁右側(cè)設(shè)置，便道寬度為 ，頂標(biāo)高 。土方筑島平面布置形式見(jiàn) 圖 ～圖 。 第 10 頁(yè) 共 150 頁(yè) 33333 圖 20～ 25墩筑島、便道平面示意圖 第 11 頁(yè) 共 150 頁(yè) 圖 20～ 25墩筑島、便道橫斷面圖 第 12 頁(yè) 共 150 頁(yè) (2)樁基施工工藝 圖 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖 第 13 頁(yè) 共 150 頁(yè) 1)埋設(shè)護(hù)筒 ○ 1 鋼護(hù)筒的制作、驗(yàn)收、起吊及運(yùn)輸 樁基 鋼護(hù)筒采用 12mm 厚 Q235 鋼板卷制而成 ， 鋼護(hù)筒 內(nèi) 徑為 Φ ： 樁基 鋼護(hù)筒采用 10mm 厚 Q235 鋼板卷制而成 ， 鋼護(hù)筒 內(nèi) 徑為 Φ 。鋼護(hù)筒在加工廠進(jìn)行分節(jié)制作，接長(zhǎng)成型 ， 經(jīng)檢查合格后由駁船運(yùn)至鉆孔平臺(tái) 。 表 工藝護(hù)筒計(jì)劃用量表 名稱 部位 樁徑 護(hù)筒直徑 護(hù)筒長(zhǎng)度 計(jì)劃數(shù)量 鋼材用量 埋置深度 24承臺(tái) 3m 4 3m 25承臺(tái) 6m 8 6m 26承臺(tái) 8 9m 27承臺(tái) 6m 4 4m ○ 2 施打基樁鋼護(hù)筒 樁基鋼護(hù)筒加工完成后經(jīng)質(zhì)檢工程師檢驗(yàn)合格，運(yùn)至 鉆孔平臺(tái) 位置附近， 利用吊機(jī)配合振搗錘 進(jìn)行樁基鋼護(hù)筒的沉樁施工。鋼護(hù)筒埋設(shè)首先在每個(gè)平臺(tái)上，精確放出護(hù)筒位置， 水中 2 27墩可 利用鉆孔平臺(tái)上縱橫工字鋼安設(shè)護(hù)筒沉 放導(dǎo)向架，導(dǎo)向架比護(hù)筒外徑大 5cm，由浮吊吊起鋼護(hù)筒通過(guò)導(dǎo)向架緩慢下放直到其刃腳自然下沉到河床面為止。在校正護(hù)筒垂直度（小于 1%）和護(hù)筒平面位置偏差（小于 5cm）后，采用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉，振動(dòng)錘振動(dòng)下沉直至護(hù)筒底部到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。 24墩平臺(tái)為粘土填筑，可采用人工開(kāi)挖為主，埋設(shè)鋼護(hù)筒。 25墩護(hù)筒可采用人工開(kāi)挖和振動(dòng)錘輔助下沉的方法進(jìn)行埋設(shè)。 2 27墩 鋼護(hù)筒下沉采用振動(dòng)錘