【正文】 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 。 水中基坑深度大、工程地質(zhì)條件差 故對基坑設(shè)計施工 要求很高。 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營保駕護航，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的社會和經(jīng)濟效益，也極大地推動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。 采用鋼板樁支護既擋土又止水， 內(nèi)設(shè)多道鋼筋混凝土與型鋼組合水平支撐體系。最高潮位： ，最低潮位 ，平均潮位 ，平均低潮位 ，平均高潮位 。 24墩平臺頂面尺寸為承臺邊緣向外加寬 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。在校正護筒垂直度（小于 1%）和護筒平面位置偏差（小于 5cm）后，采用振動錘振動下沉，振動錘振動下沉直至護筒底部到達(dá)設(shè)計標(biāo)高。 2)安置鉆架 ○ 1 鉆孔的鉆架高度以 6～ 8m 為宜，鉆架底角應(yīng)有不小于 4m的寬度。 ○ 4 根據(jù)本工程地質(zhì)情況 ，在鉆進(jìn)過程中根據(jù)地層不同采用不同比重的泥漿，以確保鉆孔速度和成孔質(zhì)量，如在孔深 60 米以上時，土質(zhì)基本為亞粘土，可利用較好的粘 第 15 頁 共 150 頁 土配制泥漿，泥漿比重盡量配制較小，應(yīng)為 — 左右，在孔深 60米以下時，土質(zhì)基本為細(xì)砂、粉砂，可把泥漿比重調(diào)大一些，控制在 — 左右，以利于砂子上旋。如果企圖加大鉆進(jìn)速度，則以加重鉆頭或在鉆頭上部鉆桿處加配重，以保證鉆孔垂直。噴出口彎管應(yīng)高出水面，必要時可插入吹氣管直到孔底。鉆孔過程中產(chǎn)生的泥漿不能直接排放到河道中，避免造成河水污染，本項目采用專用泥漿運輸車船將泥漿及鉆渣運至指定堆棄位置，因泥漿中含堿量較大，對環(huán)境污染較嚴(yán)重 ，鉆孔過程中所產(chǎn)生的鉆渣及廢棄的泥漿采用運輸車船運輸至指定排放地點，進(jìn)行曬干并酸堿中和處理后進(jìn)行廢棄填埋，其中泥漿處理需經(jīng)過晾干后與鉆渣混合摻拌后進(jìn)行填埋。 10 2 箍筋及螺旋筋間距 177。 圖 鋼筋籠定位圖 鋼筋籠吊放前應(yīng) 對平臺上定位點進(jìn)行復(fù)測，吊放時通過 控制點定向?qū)?zhǔn)孔位，吊直扶穩(wěn)，緩慢下放，兩節(jié)鋼筋籠對接采用直螺紋連接，避免碰撞孔壁 ： 第 21 頁 共 150 頁 在鋼筋籠下放前在鋼筋籠上應(yīng)焊接定位塊，定位塊的尺寸滿足設(shè)計要求，采用每隔 2m 焊 4個定位塊，以保證混凝土保護層厚度。運輸過程中應(yīng)注意混凝土不得在車內(nèi)長時間放置，當(dāng)不得不放置時，最長時間不得超過 小時，砼灌注前檢查坍落度損失，混凝土坍落度控制在 20177。導(dǎo)管使用前按自下而上順序編號和標(biāo)示尺度。 混凝土灌注采用導(dǎo)管法，隔水塞使用直徑略大于導(dǎo)管直徑的球膽，利用吊車或鉆機卷揚提升導(dǎo)管灌注混凝土。 混凝土灌注到接近設(shè)計標(biāo)高時，計算還需要的混凝土數(shù)量，通知拌和站按需要數(shù)拌制，以免造成浪費。輸送泵設(shè)于平臺上，砼運輸車沿棧橋行至輸送泵旁，送混凝土給臥泵，輸送泵采用“三一重工” 60型高壓泵。 (4)鉆孔樁常見事故的預(yù)防及處理。 、粘度等指標(biāo)降低，用空氣吸泥機清孔，泥漿吸走后未及時補漿（或水），使孔內(nèi)水位低于地下水位。 （或水），保證孔內(nèi)必要的水頭高度。 對于有縮孔現(xiàn)象的孔位 ,鋼筋籠就位后須立即灌注 ,以免樁身縮徑或露筋。 4)護筒冒水 護筒外壁冒水，嚴(yán)重的會引起地基下沉，護筒傾斜和移位，造成鉆孔偏斜，甚至無法施工。 造成原因：鉆機安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時鉆機安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致 ：地面軟弱或軟硬不均勻 ： 土層呈斜狀分布或土層中夾有大 的孤石或其它硬物等情形。 防治措施：使用的隔水栓直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配，同時具有良好的隔水性能，保證順利排出。 防治措施： 首先優(yōu)化泥漿性能指標(biāo)，采用加堿粘土泥漿或優(yōu)質(zhì)膨潤土泥漿進(jìn)行清孔換漿，回收泥漿經(jīng)過增設(shè)的泥沙過濾器過濾，確?？變?nèi)泥沙沉淀厚度達(dá)標(biāo)，從而保證灌注過程鋼筋籠不上浮 ： 然后 鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)確，并與孔口固定牢固 。 4)護筒埋設(shè)時一定要測量其中心偏位與垂直度。 7)檢查鉆具的質(zhì)量。 15)在開孔和換層及地層軟硬不均時，應(yīng)放慢鉆進(jìn)速度。安放時要擰緊，保證導(dǎo)管底口懸空距離 ～。然后用鉆頭攪拌粘土，以高粘土和高膠結(jié)性泥漿抑制砂層水化，使粘土滲入孔壁，以達(dá)到穩(wěn)固孔壁的目的。因此，灌注樁的質(zhì)量檢測就顯得格外重要?？妆谔洳糠至粝碌目吡?，成樁后形成護頸。因此，自反力法加載完成后，往往不能加載結(jié)果直接套用傳統(tǒng)試驗規(guī)程進(jìn)行類比，得出安全性結(jié)論，而是將加載結(jié)果間接轉(zhuǎn)換以后，才能套用傳統(tǒng)試驗規(guī)程進(jìn)行類比，得出安全性結(jié)論。因此，如何建立和使用好樁基內(nèi)部反力結(jié)構(gòu)，也給試驗的實施帶來一系列新的技術(shù)難題，比如：荷載箱數(shù)量和位置的選擇、荷載箱處樁體的保護措施、位移測量的準(zhǔn)確性保證、傳感器線纜的保護等等，這些都是 試驗者必須把握的新的技術(shù)細(xì)節(jié)。 (1)加載裝置： 試驗采用 荷載箱進(jìn)行 加載。當(dāng)出現(xiàn)下列情況 之一時，即可終止加載： ① 總位移量大于或等于 40mm，本級荷載的下沉量大于或等于前一級荷載的下沉量的 5 倍時，加載即可終止。 每級卸載值為每級加載值的 2 倍。 (3)施工成本低 。既利用鋼板樁接力解決了鋼板樁長度限制問題，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)濟適用、施工速度快。 施工工藝流程及操作要點 (1)施工工藝流程 第 37 頁 共 150 頁 圖 工藝流程圖 (2)操作要點 1)測量放樣 在施工現(xiàn)場對鋼板樁的位置進(jìn)行測量定位，以便于最后的鋼板樁準(zhǔn)確的合攏。為檢驗預(yù)定深度鋼板樁鎖口的互鎖狀態(tài)，進(jìn)行了鋼板樁鎖扣狀態(tài)檢驗，試驗采用剪切分離 型傳感器，結(jié)果顯示板樁鎖口之間在預(yù)定深度咬合良好。 第 39 頁 共 150 頁 9)在插打過程中，加強測量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時調(diào)整。 ○ 4 安插鋼板樁時，使用吊車（或浮吊）的兩個吊鉤將鋼板樁吊起，用兩個吊鉤起吊和下放，使鋼板樁成垂直狀態(tài)，利用夾持器夾緊板樁，脫出小鉤移向安插位置。導(dǎo)架按 4m 間距與圍堰垂直方向打設(shè) 2 列導(dǎo)樁，內(nèi)側(cè)安裝導(dǎo)梁。受到鋼板樁長度的限制，同時考慮到通過焊 接接長會造成焊接量大、成本增高、工期延長。 (4)施工 工期短 。 通過在永定新河特大橋工程中采用自平衡法進(jìn)行試樁靜載試驗，既體現(xiàn)了重點工程中檢測技術(shù)水平上的大膽科技創(chuàng)新，與錨樁法、堆載法相比又顯著節(jié)約了工程投資成本。 ② 總位移量大于或等于 40mm，本級荷載加上后 24h 未達(dá)穩(wěn)定，加載即可終止。荷載箱各壓力單元固定為一體，油路并聯(lián)，同步工作。 自反力法不是萬能的，它僅僅是一種 “不得已而為之 ”的補充試驗方法和技術(shù)，不能將其視為一種 “較便宜、簡便 ”的測樁方法，更不能企圖用它完全淘汰傳統(tǒng)試驗方法。因此，自反力法實施過程中，需要采取一系列特殊措施，保證加載點的局部樁體的完整。 自平衡檢測技術(shù)機理研究 (1)自平衡法與傳統(tǒng)加載方法比較 相同點 ： 試驗對象 相對于其他測樁方法（高、低應(yīng)變等）而言，自反力法與傳統(tǒng)加載方法一樣，同屬于對樁體直接施載的方法，且試驗結(jié)果為勘探、設(shè)計、施工的綜合結(jié)果。二是嵌巖樁，影響樁底支承條件的質(zhì)量問題，主要是灌注混凝土前清孔不徹底，孔底沉淀厚度超過規(guī)定極限，影響承載力。起鉆后，用磁鐵吸上來。 第 30 頁 共 150 頁 4)檢查混凝土攪拌質(zhì)量，初凝時間、坍 落度等。 2)起吊時防止鋼筋籠變形。 9)起、下鉆時，一定要高度重視，以防跑鉆。 (2)成孔 1)2 27墩嚴(yán)格控制護筒埋深，護筒底部進(jìn)入粘土層 以上，防止護筒底部串孔。 灌注混凝土過程中，應(yīng)隨時掌握混凝土澆注的標(biāo)高及導(dǎo)管埋深，當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端 23m時，應(yīng)及時將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過 試 驗室確定，坍落度宜為 1822cm， 控制 粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管 內(nèi) 徑 的 1/6～ 1/8和鋼筋籠主筋最小凈距的 1/4，且應(yīng)小于 40mm， 本工程要求最大粒徑不大于 30mm。在不均勻地層中鉆孔時，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機。 防治措施： 2 25墩 在埋筒時， 坑 底 與四周應(yīng)選用 合適 含水量的粘土分層夯實。 防治措施：成孔后，鉆頭提高孔底 1020cm，保持慢速空轉(zhuǎn)，維持循環(huán)清孔時間不少于 30分鐘。 第 26 頁 共 150 頁 ，嚴(yán)防觸及孔壁。 。 ○ 1 塌孔原因 ，使孔壁未形成堅實泥皮。灌注的混凝土要有良好的工作性，同時保證混凝土灌注的連續(xù)性。如在這種情況下出現(xiàn)混凝土頂升困難時 ,可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進(jìn)行。 第 23 頁 共 150 頁 導(dǎo)管提升時應(yīng)保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。導(dǎo)管接頭采用螺旋絲扣 型接頭，設(shè)防松裝置。 10)混凝土灌注 導(dǎo)管的配置 導(dǎo)管技術(shù)要求灌注水下砼采用鋼導(dǎo)管灌注，采用導(dǎo)管內(nèi)徑為 30cm。根據(jù)鋼筋籠設(shè)計標(biāo)高及平臺頂標(biāo)高確定吊筋長度。 5 4 鋼筋籠長度 177。 50 查灌注前記錄 7)樁頂結(jié)構(gòu)鋼護筒安裝 主橋 2 27墩樁基頂部 4m 范圍內(nèi)設(shè)置壁厚為 8mm，內(nèi)徑為樁徑的結(jié)構(gòu)鋼護筒， 2 26樁基頂部 10m 范圍內(nèi)設(shè)置壁厚為 12mm，內(nèi)徑為樁徑的結(jié)構(gòu)鋼護筒。風(fēng)壓值控制在 ～ 之間。 ○ 4 鉆孔周圍地面（平臺）上不得堆放重物和雜物，孔口附近應(yīng)盡量保持清潔。 ○ 6 為節(jié)省黏土可利用循環(huán)泥漿。 ○ 3 在架立鉆架時應(yīng)使鉆架頂?shù)钠鹬鼗?、扶鉆平臺處固定鉆桿的卡桿孔和樁位中心三者在一根豎直線上，以保證鉆孔的豎直方向。 25墩護筒可采用人工開挖和振動錘輔助下沉的方法進(jìn)行埋設(shè)。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 。 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) 。既利用鋼板樁接力解決了鋼板樁長度限制問題，同時考慮到通過焊接接長會造成焊接量大、成本增 高、不利回收、工期延長等問題，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)濟適用、施工速度快，具有造價低廉、施工簡便、節(jié)省占地以及結(jié)構(gòu)可靠等顯著特點。 采用回轉(zhuǎn)鉆機進(jìn)行正循環(huán)鉆進(jìn)成孔，循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)是以鉆機的回轉(zhuǎn)裝置帶動鉆具旋轉(zhuǎn)切削巖土，同時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。單個基坑開挖面積為 1400m2。主橋處于永定新河、薊運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)年代及時代成因，共分為九個工程地質(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）。 具有大跨徑、深 埋基礎(chǔ)（主橋 2 26 墩承臺置于河床下十余米）、混凝土防腐耐久要求高等顯著特征，施工技術(shù)難度大。 永定新河特大橋 工程是中央大道項目關(guān)鍵節(jié)點之一，工程北起天津市北塘鎮(zhèn)青坨子段，南至京津塘高速二線互通立交，橫跨永定新河、薊運河下游與渤海交口處。 大跨徑 預(yù)應(yīng)力混凝土 變截面連續(xù)箱梁特大橋綜合施工技術(shù) 研究與應(yīng)用 成果 報告 中 國 建 筑 第 六 工 程 局 有 限 公 司 中 國 建 筑 股 份 有 限 公 司 二 零 一 一 年 五 月 十日 目 錄 前 言 ............................................................................................................................. 1 概 述 .......................................................................................................................... 3 研究技術(shù)背景 ..................................................................................................... 4 研究內(nèi)容概述 ..................................................................................................... 5 詳細(xì)研究內(nèi)容 ..........