【正文】 概 述 第 4 頁 共 150 頁 研究技術 背景 永定新河 特 大橋 為 主跨 100 m +160 m +100m 的 預應力混凝土連續(xù)箱梁 橋 。 水中基坑深度大、工程地質條件差 故對基坑設計施工 要求很高。 這些技術的大膽創(chuàng)新和 應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濟效益，也極大地推動了同類型橋梁施工的技術進步和成本節(jié)約，必將在今后的橋梁施工中得到更好的推廣和應用。 采用鋼板樁支護既擋土又止水， 內設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設計標高。 2)安置鉆架 ○ 1 鉆孔的鉆架高度以 6～ 8m 為宜，鉆架底角應有不小于 4m 的寬度。 ○ 4 根據(jù)本工程地質情況 ，在鉆進過程中根據(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量，如在孔深 60 米以上時，土質基本為亞粘土，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，應為 — 左右，在孔深 60米以下時，土質基本為細砂、粉砂，可把泥漿比重調大一些，控制在 — 左右，以利于砂子上旋。如果企圖加大鉆進速度，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。噴出口彎管應高出水面，必要時可插入吹氣管直到孔底。鉆孔過程中產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)境污染較嚴重 ，鉆孔過程中所產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，進行曬干并酸堿中和處理后進行廢棄填埋，其中泥漿處理需經過晾干后與鉆渣混合摻拌后進行填埋。 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 對平臺上定位點進行復測，吊放時通過 控制點定向對準孔位，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焊接定位塊，定位塊的尺寸滿足設計要求，采用每隔 2m 焊 4 個定位塊，以保證混凝土保護層厚度。運輸過程中應注意混凝土不得在車內長時間放置，當不得不放置時，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。導管使用前按自下而上順序編號和標示尺度。 混凝土灌注采用導管法，隔水塞使用直徑略大于導管直徑的球膽，利用吊車或鉆機卷揚提升導管灌注混凝土。 混凝土灌注到接近設計標高時，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防及處理。 、粘度等指標降低，用空氣吸泥機清孔，泥漿吸走后未及時補漿（或水），使孔內水位低于地下水位。 （或水），保證孔內必要的水頭高度。 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與導管內徑相配，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，采用加堿粘土泥漿或優(yōu)質膨潤土泥漿進行清孔換漿，回收泥漿經過增設的泥沙過濾器過濾，確保孔內泥沙沉淀厚度達標，從而保證灌注過程鋼筋籠不上浮 ： 然后 鋼筋籠初始位置應定位準確，并與孔口固定牢固 。 4)護筒埋設時一定要測量其中心偏位與垂直度。 7)檢查鉆具的質量。 15)在開孔和換層及地層軟硬不均時，應放慢鉆進速度。安放時要擰緊，保證導管底口懸空距離 ～。然后用鉆頭攪拌粘土，以高粘土和高膠結性泥漿抑制砂層水化，使粘土滲入孔壁，以達到穩(wěn)固孔壁的目的。因此，灌注樁的質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，往往不能加載結果直接套用傳統(tǒng)試驗規(guī)程進行類比，得出安全性結論，而是將加載結果間接轉換以后，才能套用傳統(tǒng)試驗規(guī)程進行類比，得出安全性結論。因此，如何建立和使用好樁基內部反力結構，也給試驗的實施帶來一系列新的技術難題，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細節(jié)。 (1)加載裝置： 試驗采用 荷載箱進行 加載。當出現(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、科學合理、經濟適用、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行測量定位，以便于最后的鋼板樁準確的合攏。為檢驗預定深度鋼板樁鎖口的互鎖狀態(tài)，進行了鋼板樁鎖扣狀態(tài)檢驗，試驗采用剪切分離 型傳感器，結果顯示板樁鎖口之間在預定深度咬合良好。 第 39 頁 共 。 ○ 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。導架按 4m 間距與圍堰垂直方向打設 2 列導樁，內側安裝導梁。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行試樁靜載試驗，既體現(xiàn)了重點工程中檢測技術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，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，且試驗結果為勘探、設計、施工的綜合結果。二是嵌巖樁，影響樁底支承條件的質量問題，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墩嚴格控制護筒埋深，護筒底部進入粘土層 以上，防止護筒底部串孔。 灌注混凝土過程中，應隨時掌握混凝土澆注的標高及導管埋深，當混凝土埋過鋼筋籠底端 23m 時，應及時將導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管 內 徑 的 1/6～ 1/8 和鋼筋籠主筋最小凈距的 1/4，且應小于 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，維持循環(huán)清孔時間不少于 30 分鐘。 第 26 頁 共 150 頁 ，嚴防觸及孔壁。 。 ○ 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 ,可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行。 第 23 頁 共 150 頁 導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。導管接頭采用螺旋絲扣 型接頭，設防松裝置。 10)混凝土灌注 導管的配置 導管技術要求灌注水下砼采用鋼導管灌注，采用導管內徑為 30cm。根據(jù)鋼筋籠設計標高及平臺頂標高確定吊筋長度。 5 4 鋼筋籠長度 177。 50 查灌注前記錄 7)樁頂結構鋼護筒安裝 主橋 2 27墩樁基頂部 4m 范圍內設置壁厚為 8mm，內徑為樁徑的結構鋼護筒， 2 26樁基頂部 10m 范圍內設置壁厚為 12mm，內徑為樁徑的結構鋼護筒。風壓值控制在 ～ 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行埋設。該段落施工便道沿橋梁右側設置，便道寬度為 ，頂標高 。 河床標高為 ～ ，地質土層主要為軟土、亞粘土、粘土、亞砂土，亞粘土，軟土層最大厚度達 。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、科學合理、經濟適用、施工速度快，具有造價低廉、施工簡便、節(jié)省占地以及結構可靠等顯著特點。 采用回轉鉆機進行正循環(huán)鉆進成孔，循環(huán)回轉鉆進是以鉆機的回轉裝置帶動鉆具旋轉切削巖土，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，直至達到預定的孔深。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 80cm,河床下土質多為淤泥質亞砂土 ，橋位處 最大鉆孔深度 米，根據(jù)地質年代及時代成因，共分為九個工程地質層，根據(jù)各土層特征及工程地質性質進而分為 16 個工程地質亞層，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（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，施工技術難度大。 永定新河特大橋 工程是中央大道項目關鍵節(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 預應力混凝土 變截面連續(xù)箱梁特大橋綜合施工技術 研究與應用 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 研究技術背景 ..................................................................................................... 4 研究內容概述 ..................................................................................................... 5 詳細研究內容 ...