跨海大桥深水基础施工技术.ppt

跨海大桥大型深水基础跨海大桥大型深水基础施工技术介绍施工技术介绍 目目 录录 绪论绪论一一二二三三四四五五大型深水基础施工平台设计大型深水基础施工平台设计台州湾跨海大桥基础施工技术信息台州湾跨海大桥基础施工技术信息钢套箱围堰施工钢套箱围堰施工钻孔桩基础施工技术钻孔桩基础施工技术一、绪一、绪 论论正式拉开了我国跨海长桥建设的正式拉开了我国跨海长桥建设的序幕序幕绪绪 论论 随着国家经济发展和桥梁设计和施工方法的日趋成熟随着国家经济发展和桥梁设计和施工方法的日趋成熟,本世纪初期开本世纪初期开始修建的东海大桥和杭州湾跨海大桥，正式拉开了我国跨海长桥建设的序始修建的东海大桥和杭州湾跨海大桥，正式拉开了我国跨海长桥建设的序幕。目前我国深水长桥的建设正处于蓬勃发展的阶段，大量的江河、海湾、幕。目前我国深水长桥的建设正处于蓬勃发展的阶段，大量的江河、海湾、岛屿、海峡上即将架设起一道道岛屿、海峡上即将架设起一道道“人间彩虹人间彩虹”。随着一些大型跨海、随着一些大型跨海、跨江桥梁的设计标准和跨江桥梁的设计标准和技术含量的提高，其桥技术含量的提高，其桥梁跨度越来越大，对基梁跨度越来越大，对基础的要求也就越来越高，础的要求也就越来越高，从而使深水基础承台的从而使深水基础承台的施工成为这类大型项目施工成为这类大型项目的控制性工程。的控制性工程。1 1、跨海长桥的背景、现状及发展：、跨海长桥的背景、现状及发展：渤海湾大桥渤海湾大桥 厦彰大桥厦彰大桥 珠港澳大桥珠港澳大桥 杭州湾大桥杭州湾大桥 台湾海峡大桥台湾海峡大桥 琼州海峡大桥琼州海峡大桥 东海大桥东海大桥 金塘大桥金塘大桥 上海长江大桥上海长江大桥 绪绪 论论 我国我国早期早期深水深水桥的基础主要是采用沉井桥的基础主要是采用沉井和沉箱和沉箱基础基础。近年来，由。近年来，由于深水桥梁的设计和施工技术取得了新突破，使得深水于深水桥梁的设计和施工技术取得了新突破，使得深水钻孔灌注桩基钻孔灌注桩基础础的施工技术也取得不断的发展，的施工技术也取得不断的发展，超长、大直径的钻孔灌注桩已被超长、大直径的钻孔灌注桩已被广泛应用于大型深水桥梁建设中广泛应用于大型深水桥梁建设中。跨海大桥跨海大桥的建设面临多变的气象的建设面临多变的气象环境、环境、复杂的海底地质与水文条复杂的海底地质与水文条件的影响和混凝土设计基准期年件的影响和混凝土设计基准期年限长等众多不利因素。跨海大桥限长等众多不利因素。跨海大桥的共同特点都要面临大型深水基的共同特点都要面临大型深水基础施工的难题，础施工的难题，绪绪 论论 跨海大桥跨海大桥的共同特点都要面临大型深水基础施工的难题，当跨海、改的共同特点都要面临大型深水基础施工的难题，当跨海、改沟、改河、截流与防水围堰相比已不经济，甚至不可能时，从而使深水基沟、改河、截流与防水围堰相比已不经济，甚至不可能时，从而使深水基础防水围堰的施工成为这类桥梁施工成败的关键。础防水围堰的施工成为这类桥梁施工成败的关键。下面下面重点重点结合台州结合台州湾跨海大桥湾跨海大桥对深水基础对深水基础施工做简要介绍施工做简要介绍。从所。从所处的自然环境以及基础处的自然环境以及基础施工的技术难度来讲，施工的技术难度来讲，跨海大桥基础施工跨海大桥基础施工主要主要从以下几方面采取措施：从以下几方面采取措施：1 1最大程度的掌握最大程度的掌握大桥所处大桥所处海域的气象、海域的气象、水文资料，详查工程地水文资料，详查工程地质质情况情况。钢套箱钢套箱湍急的水流湍急的水流钢栈桥钢栈桥钢平台钢平台绪绪 论论 2 2选择最恰当的技术方案，对施工方案要反复比对，不仅要考虑材选择最恰当的技术方案，对施工方案要反复比对，不仅要考虑材料的造价，还要求综合考虑施工与将来运营的成本。料的造价，还要求综合考虑施工与将来运营的成本。3 3选用合理施工工艺，要求其工艺尽量简单，选用先进的大型专业选用合理施工工艺，要求其工艺尽量简单，选用先进的大型专业的施工设备。的施工设备。4 4做好特殊的海工混凝土的研制和现场配比工作；对钢结构构件采做好特殊的海工混凝土的研制和现场配比工作；对钢结构构件采取有效的防腐蚀措施，以达到年设计基准期的要求。取有效的防腐蚀措施，以达到年设计基准期的要求。5 5做好施工组织设计，对施工材料和设备的协作和调配进行优化。做好施工组织设计，对施工材料和设备的协作和调配进行优化。绪绪 论论2 2、国外桥梁大型深基础的发展：、国外桥梁大型深基础的发展：早期国外跨海大桥的基础主要都是采用气压沉箱基础，到了二十世早期国外跨海大桥的基础主要都是采用气压沉箱基础，到了二十世纪三十年代，沉井基础的应用，成为优先考虑的基础类型。二十世纪七纪三十年代，沉井基础的应用，成为优先考虑的基础类型。二十世纪七十年代后，随着科学技术的发展，各国在修建跨海大桥时都有各自偏爱十年代后，随着科学技术的发展，各国在修建跨海大桥时都有各自偏爱的基础类型，形成了独特的技术风格。的基础类型，形成了独特的技术风格。美国纽约布鲁克林大桥 绪绪 论论2 2、国外桥梁大型深基础的发展：、国外桥梁大型深基础的发展：基于沉箱基础固有的缺点，工程人员在其基础上加以改进，发明了基于沉箱基础固有的缺点，工程人员在其基础上加以改进，发明了沉井基础。沉井基础。19361936年建成的著名的美国旧金山年建成的著名的美国旧金山-奥克兰大桥在水深奥克兰大桥在水深32m32m、覆、覆盖层厚盖层厚54.754.7的条件下，采用的条件下，采用60m60m28m28m浮运沉井，射水、吸泥下沉，入土浮运沉井，射水、吸泥下沉，入土深度达深度达73.28m73.28m。绪绪 论论2 2、国外桥梁大型深基础的发展：、国外桥梁大型深基础的发展：二战之后，美国所建桥梁的基础形式日益多样：二战之后，美国所建桥梁的基础形式日益多样：19551955年，查蒙德年，查蒙德 圣圣 莱弗尔在莱弗尔在18m18m水深条件下先打水深条件下先打H H型钢桩，然后整体安装钟形套箱，最后灌注水下混凝上，型钢桩，然后整体安装钟形套箱，最后灌注水下混凝上，首创钟形基础。首创钟形基础。19571957年，美国新奥尔良的庞加川湖桥水中基础采用年，美国新奥尔良的庞加川湖桥水中基础采用了了1.37m1.37m的预应力管柱。的预应力管柱。19661966年的美国班尼西亚马丁尼兹桥采用了钢筋混凝年的美国班尼西亚马丁尼兹桥采用了钢筋混凝土沉井内继续施打钢管桩的组合基础。土沉井内继续施打钢管桩的组合基础。19941994年切萨比克年切萨比克-特拉华运河大桥和休斯顿航道桥特拉华运河大桥和休斯顿航道桥分别采用预制的预应力混凝土方桩和混凝土方桩做为桥分别采用预制的预应力混凝土方桩和混凝土方桩做为桥梁基础。梁基础。绪绪 论论2 2、国外桥梁大型深基础的发展：、国外桥梁大型深基础的发展：欧洲的桥梁大国丹麦，建桥历史悠久，很有代表性：欧洲的桥梁大国丹麦，建桥历史悠久，很有代表性：19351935年小海带桥在水深达年小海带桥在水深达30m30m的条件下采用的条件下采用43.5m43.5m22m22m的钢筋混凝土沉箱，的钢筋混凝土沉箱，19981998年建成的大海带桥主桥主塔基础采用了重年建成的大海带桥主桥主塔基础采用了重32000t32000t的设置基础。的设置基础。20002000年建成的厄勒海峡大桥，全长年建成的厄勒海峡大桥，全长16km16km，其，其5151个引桥个引桥全部采用设置基础，其主塔墩设置基础长全部采用设置基础，其主塔墩设置基础长37m37m、宽、宽35m35m、高高22.5m22.5m，自重，自重20000t20000t。绪绪 论论2 2、国外桥梁大型深基础的发展：、国外桥梁大型深基础的发展：在在 1970 1970年至年至20002000年间，日本所建的众多桥梁中很大比年间，日本所建的众多桥梁中很大比例采用了沉箱基础，如浦户大桥、日本港大桥、神户的例采用了沉箱基础，如浦户大桥、日本港大桥、神户的波特彼河大桥等。还有一部分采用了沉井基础，如广岛波特彼河大桥等。还有一部分采用了沉井基础，如广岛大桥、早漱大桥等。大桥、早漱大桥等。日本所建的世界第一大跨度的明石海峡大桥采用了日本所建的世界第一大跨度的明石海峡大桥采用了圆形的设置沉井基础，其尺寸直径达圆形的设置沉井基础，其尺寸直径达80m80m，高，高79m79m，是，是前所未有的庞然大物前所未有的庞然大物 。绪绪 论论2 2、国外桥梁大型深基础的发展：、国外桥梁大型深基础的发展：日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：在在我国真正开展桥梁建设直到解放后才开始，其整个桥梁基我国真正开展桥梁建设直到解放后才开始，其整个桥梁基础形式大致经历了从管柱基础、沉井基础到大力发展钻孔灌础形式大致经历了从管柱基础、沉井基础到大力发展钻孔灌注桩基础的过程。注桩基础的过程。我国发展跨海大桥是从上世纪我国发展跨海大桥是从上世纪8080年代开始的，年代开始的，19871987年动年动工并于工并于19911991年年5 5月建成通车的厦门大桥，它也是我国首次采用月建成通车的厦门大桥，它也是我国首次采用海上大直径嵌岩钻孔灌注桩。海上大直径嵌岩钻孔灌注桩。19971997年的广东虎门大桥，其主年的广东虎门大桥，其主通航跨的跨度达到了当时我国桥梁跨度最大的通航跨的跨度达到了当时我国桥梁跨度最大的888m888m，所用的，所用的基础形式也是钻孔灌注桩基础。基础形式也是钻孔灌注桩基础。绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：在在下面列举几个国内近几年施工的代表性桥梁工程大型深水下面列举几个国内近几年施工的代表性桥梁工程大型深水基础运用情况：基础运用情况：1)1)浙江杭州湾跨海大桥浙江杭州湾跨海大桥 通航孔南航道桥主塔基础采用通航孔南航道桥主塔基础采用3838根直径根直径2.8m2.8m钻孔灌注桩，钻孔灌注桩，桩长桩长125m125m，创国内跨海大桥超长钻孔灌注桩桩基础施工新纪，创国内跨海大桥超长钻孔灌注桩桩基础施工新纪录（录（20052005年中国企业新纪录）；基础承台为哑铃型结构，长年中国企业新纪录）；基础承台为哑铃型结构，长81.4m81.4m，宽，宽23.7m23.7m，厚，厚6.0m6.0m，采用海工高性能混凝土，单个承，采用海工高性能混凝土，单个承台方量台方量11000m11000m3 3。引桥主要采用打入钢管桩基础。引桥主要采用打入钢管桩基础。2)2)浙江舟山金塘跨海大桥浙江舟山金塘跨海大桥 主塔基础采用主塔基础采用4242根根2.85m2.85m变径至变径至2.5m2.5m的变径钻孔灌注的变径钻孔灌注桩，桩长为桩，桩长为115m115m，基础承台结构尺寸为，基础承台结构尺寸为56.7856.7834.0234.026.5m6.5m，单个承台方量，单个承台方量1096010960m m3 3。绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：3)3)江苏泰州长江大桥江苏泰州长江大桥(世界上最大的三塔两跨世界上最大的三塔两跨2X1080m2X1080m悬索桥悬索桥)中塔采用沉井基础，沉井长中塔采用沉井基础，沉井长58m58m，宽，宽44m44m，总高度为，总高度为76m76m，相当于半个足球场大、相当于半个足球场大、2525层楼高，其下部层楼高，其下部38m38m为双壁钢壳混凝为双壁钢壳混凝土沉井，上部土沉井，上部38m38m为钢筋混凝土沉井。沉井沉入为钢筋混凝土沉井。沉井沉入19m19m深水和深水和55m55m河床覆盖层，为世界上入土最深的水中沉井基础。河床覆盖层，为世界上入土最深的水中沉井基础。绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：4)4)江苏苏通长江大桥江苏苏通长江大桥 苏通大桥是世界最大跨径斜拉桥，主墩基础为世界最大规模苏通大桥是世界最大跨径斜拉桥，主墩基础为世界最大规模桥梁超大型群桩基础，由桥梁超大型群桩基础，由131131根长根长120m120m、直径、直径2.8m2.8m变至变至2.5m2.5m的变的变径钻孔灌注桩组成，承台平面为哑铃形，长径钻孔灌注桩组成，承台平面为哑铃形，长113.75m113.75m、宽、宽48.10m48.10m厚厚6.0m6.0m，混凝土为，混凝土为C35C35，方量，方量42271m42271m3 3，钢筋总重达，钢筋总重达7020t7020t。绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：5)5)江苏润扬长江大桥：江苏润扬长江大桥：悬索桥北锚碇基础为矩形箱式结构，长悬索桥北锚碇基础为矩形箱式结构，长69m69m，宽，宽50m50m，深，深50m50m，三纵四横隔墙将箱体结构分为三纵四横隔墙将箱体结构分为2020个隔舱，仓内充填砂和砼。穿过个隔舱，仓内充填砂和砼。穿过35m35m厚粉细砂，地连墙计厚粉细砂，地连墙计4242个槽段平均深度个槽段平均深度54m54m，最大深度，最大深度57m57m，单幅单幅6.0m6.0m宽槽段钢筋笼重量宽槽段钢筋笼重量102t102t，创国内施工行业穿过粉细砂最，创国内施工行业穿过粉细砂最厚、支护结构嵌岩地连墙最深、单榀钢筋笼重量最大新纪录厚、支护结构嵌岩地连墙最深、单榀钢筋笼重量最大新纪录。绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：润扬长江大桥润扬长江大桥绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：6)6)江苏南京江苏南京长江长江四四桥：桥：南京长江四桥为双塔三跨悬索桥，南京长江四桥为双塔三跨悬索桥，主跨主跨14181418米，世界排名第米，世界排名第四，其中主塔基础采用四，其中主塔基础采用4848根根D3.2mD3.2mD2.8mD2.8m变直径钻孔灌注桩基础变直径钻孔灌注桩基础。主塔主塔承台基础为哑铃形结构，平面尺寸承台基础为哑铃形结构，平面尺寸80.580.535m35m，厚度，厚度9.0m9.0m，混凝土方量达混凝土方量达17500m17500m3 3。绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：钻孔灌注桩基础绪绪 论论3 3、国内桥梁大型深基础的发展：、国内桥梁大型深基础的发展：7).7).台州湾跨海特大桥台州湾跨海特大桥：台州湾跨海特大桥主桥为主跨台州湾跨海特大桥主桥为主跨488m488m双塔双索面叠合梁斜拉桥，双塔双索面叠合梁斜拉桥，跨径布置跨径布置85+145+488+145+8585+145+488+145+85，主墩基础采用主墩基础采用3232根根2.8m2.8m2.5m2.5m端承桩，端承桩，最长桩长约最长桩长约150m150m。从减少承台阻水面积及利于通航的角。从减少承台阻水面积及利于通航的角度考虑，主墩承台采用哑铃型承台度考虑，主墩承台采用哑铃型承台、承台尺寸为承台尺寸为78.624.3m（横顺），为海工高性能混凝土。为海工高性能混凝土。台州湾跨海特大桥因特殊地质条件和恶劣施工环境，主墩钻台州湾跨海特大桥因特殊地质条件和恶劣施工环境，主墩钻孔桩施工遇到了各种困难和前所未有的技术难题，例如：钢护筒孔桩施工遇到了各种困难和前所未有的技术难题，例如：钢护筒变形、孤石、漏浆、铁板砂层钻孔桩施工。时间跨度达变形、孤石、漏浆、铁板砂层钻孔桩施工。时间跨度达8 8个月，个月，目前已全部施工完成。目前已全部施工完成。绪绪 论论4 4、跨海大桥大型深基础发展趋势：、跨海大桥大型深基础发展趋势：跨海大桥大型深基础发展趋势有：跨海大桥大型深基础发展趋势有：1 1新的结构形式新的结构形式 2 2创新的施工技术创新的施工技术 3 3不断加大的基础结构尺寸不断加大的基础结构尺寸 4 4大型化、专业化的施工机械大型化、专业化的施工机械 5.5.采用信息化施工技术采用信息化施工技术绪绪 论论 本次交流介绍主要重点：本次交流介绍主要重点：在对国内外桥梁大型基础施工技术调研与分析的基础上，结在对国内外桥梁大型基础施工技术调研与分析的基础上，结合合台州湾跨海特大桥以及国内的其他大型海上桥梁的台州湾跨海特大桥以及国内的其他大型海上桥梁的建设工程特建设工程特点，点，对其大型深水基础施工进行以下几个部分的总结归纳：对其大型深水基础施工进行以下几个部分的总结归纳：1 1跨海跨海大桥大型深水基础施工平台的设计与施工；大桥大型深水基础施工平台的设计与施工；2 2海上大直径超长钻孔桩基础施工；海上大直径超长钻孔桩基础施工；3 3海上大型深水基础结构的防腐海上大型深水基础结构的防腐技术；技术；4 4跨海大桥大型套箱制作、安装和大体积承台基础的跨海大桥大型套箱制作、安装和大体积承台基础的 施工技术。施工技术。二、台州湾大桥基础施工技术信息二、台州湾大桥基础施工技术信息（一）气象信息 台州湾跨海特大桥台州湾跨海特大桥地处我国东地处我国东南南部部沿海地区，沿海地区，属典型属典型的亚热带的亚热带季风气候季风气候区，桥区季风显著区，桥区季风显著，四季分明，温暖细四季分明，温暖细润润、雨量丰富雨量丰富、台风频发的气候特点台风频发的气候特点。冬季的冬季的1010月、月、1111月月季风风速较大，年平均大风日数超过季风风速较大，年平均大风日数超过1 1个月。年平均影响个月。年平均影响施施工的工的台风台风3 3次。工程区雾出现频率较高，各月均有雾出现，次。工程区雾出现频率较高，各月均有雾出现，但主要集中在冬、春季。多年平均雾日但主要集中在冬、春季。多年平均雾日40-5040-50天，累年最多天，累年最多雾日雾日7272天，雾多数持续时间为天，雾多数持续时间为1-4h1-4h。（二）水文条件 1 1）潮汐特征）潮汐特征 台州湾跨海台州湾跨海大桥大桥地处强潮海域、地处强潮海域、潮汐类型为正规半潮汐类型为正规半日潮，据附近日潮，据附近海门海门站统计近期实测资料潮汐特征值如下站统计近期实测资料潮汐特征值如下(潮潮位基准面采用位基准面采用1956 1956 黄海平均海平面黄海平均海平面)：最高潮位最高潮位+5 5.6565m m 最低潮位最低潮位-2 2.8080m m 平均高潮位平均高潮位+2.2+2.21 1m m 平均低潮位平均低潮位-1.-1.7979m m 最大潮差最大潮差+6.+6.7575m m 平均潮差平均潮差+3 3.9999m m 设计高潮位设计高潮位+3 3.0606m m 设计低潮位设计低潮位-2 2.2121m m（二）水文条件 2 2）波浪）波浪平平大桥施工设计波浪取值参照如下表：主桥采用大桥施工设计波浪取值参照如下表：主桥采用P2P2点设计点设计波要素，波要素，北北浅水区引桥采用浅水区引桥采用P1P1点设计波要素，点设计波要素，南浅南浅水区引水区引桥采用桥采用P3P3点设计波要素。点设计波要素。20 20 年重现期波要素年重现期波要素如下表如下表 位置位置方向方向H1%（m）T（s）P1偏偏E4.875.0P2偏偏E5.248.3P3偏偏E5.188.3（三）地质条件 桥址区域位于海积平原区，横跨椒江河道，椒江水系桥址区域位于海积平原区，横跨椒江河道，椒江水系底高程底高程-2.0-2.0到到-6.0m-6.0m，水底地形总体变化平缓，河床较为稳，水底地形总体变化平缓，河床较为稳定。上部为海积淤泥、淤泥质粘土，厚定。上部为海积淤泥、淤泥质粘土，厚22-35m22-35m，其下部分，其下部分布海积、冲海积软塑状黏性土，厚布海积、冲海积软塑状黏性土，厚13.6-32.60m13.6-32.60m，性质差，性质差，中部以海积黏性土为主，软塑中部以海积黏性土为主，软塑-可塑状，厚度一般较小，局可塑状，厚度一般较小，局部分布冲湖积粉质黏土；中下部分布两层冲积园砾，工程部分布冲湖积粉质黏土；中下部分布两层冲积园砾，工程性质较好，两层圆砾间夹可塑状黏土性质较好，两层圆砾间夹可塑状黏土，下伏基岩为晶屑熔下伏基岩为晶屑熔结凝灰岩，凝灰岩粉砂岩结凝灰岩，凝灰岩粉砂岩，大桥主墩处揭露基岩顶板标高大桥主墩处揭露基岩顶板标高-137.32m137.32m至至-138.59m-138.59m。（四）施工测量 1.1.施工测量坐标系统施工测量坐标系统 根据工程的特点，施工测量运用的坐标系统如下：根据工程的特点，施工测量运用的坐标系统如下：1 1）WGS-84WGS-84坐标系统：主要应用于坐标系统：主要应用于GPSGPS测量。测量。2 2）平面坐标系统：建立了大桥独立坐标系，独立坐标）平面坐标系统：建立了大桥独立坐标系，独立坐标系的椭球定位、定向。系的椭球定位、定向。3 3）高程系统：）高程系统：19851985年国家高程系统。年国家高程系统。（四）施工测量 2.2.施工测量控制网施工测量控制网 1 1）施工测量平面控制网）施工测量平面控制网 根据大桥工程的特点、特殊要求及施工方法，控制网根据大桥工程的特点、特殊要求及施工方法，控制网分为首级网、首级加密网、一级加密网和二级加密网四个分为首级网、首级加密网、一级加密网和二级加密网四个等级。次一级网由高一级网点作起算数据。等级。次一级网由高一级网点作起算数据。2 2）高程施工控制网）高程施工控制网 与平面控制网类似，高程控制网分为首级网、海中首与平面控制网类似，高程控制网分为首级网、海中首级加密网、一级加密网三个等级。次一级网由高一级网点级加密网、一级加密网三个等级。次一级网由高一级网点作起算数据。作起算数据。（四）施工测量 3.3.桥墩基础施工测量桥墩基础施工测量1 1）基础施工测量控制技术、控制方法）基础施工测量控制技术、控制方法2 2）GPSGPS全球卫星定位全球卫星定位3 3）施工平台施工测量技术）施工平台施工测量技术4 4）钻孔桩施工测量）钻孔桩施工测量5 5）承台施工测量）承台施工测量6 6）基础沉降观测）基础沉降观测小结 1 1详细如实的收集大量基础信息对大型基础工程结详细如实的收集大量基础信息对大型基础工程结构设计、施工具有重要的指导意义。构设计、施工具有重要的指导意义。2 2GPSGPS测量技术随着海上大型工程的建设，尤其是桥测量技术随着海上大型工程的建设，尤其是桥梁工程建设，目前运用已经成熟，精度能达到设计的要求，梁工程建设，目前运用已经成熟，精度能达到设计的要求，具有选点灵活，作业方便，工作量小等传统方法无法与之具有选点灵活，作业方便，工作量小等传统方法无法与之比拟的优点，成果可靠。比拟的优点，成果可靠。GPSGPS短基线测量能够代替传统导线短基线测量能够代替传统导线测量方法进行加密点的测设工作。测量方法进行加密点的测设工作。三、跨海大桥深水基础施工平台设计三、跨海大桥深水基础施工平台设计1.1.概述概述2.2.施工平台设计思路施工平台设计思路3.3.钢平台的主要设计参数钢平台的主要设计参数4.4.钢平台计算工况类型及最不利工况确定钢平台计算工况类型及最不利工况确定5.5.钢平台施工钢平台施工6.6.钢平台处的冲刷与防护钢平台处的冲刷与防护7.7.小结小结 钻孔桩在旱地进行施工非常方便易行，平整场钻孔桩在旱地进行施工非常方便易行，平整场地后，钻机即可就位并开钻作业，地后，钻机即可就位并开钻作业，但是由于海上桥但是由于海上桥梁基础都位于水深、流急、潮差大、强腐蚀的环境梁基础都位于水深、流急、潮差大、强腐蚀的环境中，因此在进行钻孔桩施工前首要为钻机、沉放钢中，因此在进行钻孔桩施工前首要为钻机、沉放钢筋笼及灌注设备筋笼及灌注设备等提供一个作业场地，以满足钻孔、等提供一个作业场地，以满足钻孔、灌注水下混凝土的需要，并保证人员及机具的安全，灌注水下混凝土的需要，并保证人员及机具的安全，这就产生了大型桥梁施工所用的施工平台。这就产生了大型桥梁施工所用的施工平台。1.1.概概 述述 1.1.概概 述述 台州湾跨海台州湾跨海大桥地处大桥地处入海口入海口，浪高、潮大、风浪高、潮大、风疾疾，施工水文条件恶劣，地质条件差，台风活动频，施工水文条件恶劣，地质条件差，台风活动频繁繁，冬季季风时间长，冬季季风时间长。钻孔施工平台的施工、钢护。钻孔施工平台的施工、钢护筒的准确定位和沉放难度很大，经过多次专题讨论，筒的准确定位和沉放难度很大，经过多次专题讨论，最后确定为以钢护筒为主要支撑桩的平台结构形式，最后确定为以钢护筒为主要支撑桩的平台结构形式，考虑工期要求及水文条件，选用打桩船进行钢护筒考虑工期要求及水文条件，选用打桩船进行钢护筒沉放。常规水上平台可沉放。常规水上平台可选用起始平台选用起始平台利用利用移动悬挑移动悬挑式导向架式导向架和整体式简支导向架两种工艺和整体式简支导向架两种工艺进行钢护筒进行钢护筒沉放。沉放。这两工工艺钢护筒的沉放精度非常高。这两工工艺钢护筒的沉放精度非常高。杭州湾大桥海上施工平台杭州湾大桥海上施工平台 1 1）台州湾大桥）台州湾大桥海域施工条件恶劣，需要设计海域施工条件恶劣，需要设计抗风、浪、流、潮以及抗冲刷能力很强的大型钻孔抗风、浪、流、潮以及抗冲刷能力很强的大型钻孔施工平台。施工平台。2 2）要充分利用钢护筒入土深的特点，将钢管）要充分利用钢护筒入土深的特点，将钢管桩和钢护筒共同作为钻孔平台的支撑桩。桩和钢护筒共同作为钻孔平台的支撑桩。3 3）施工平台不但要为钻孔桩施工提供作业区，）施工平台不但要为钻孔桩施工提供作业区，配置电力系统和起重设备，还要为施工人员提供生配置电力系统和起重设备，还要为施工人员提供生活、办公、构件加工区。活、办公、构件加工区。施工平台设计思路施工平台设计思路 施工用钢平台是比较重要的临时结构，对一些施工用钢平台是比较重要的临时结构，对一些设计参数的确定按照设计参数的确定按照2020年一遇的标准进行取值。对年一遇的标准进行取值。对平台标高的确定则选用了两种标准：钻孔区平台按平台标高的确定则选用了两种标准：钻孔区平台按照照5 5年一遇高潮位，并满足钻孔桩施工中水头高度要年一遇高潮位，并满足钻孔桩施工中水头高度要求，按照求，按照2020年一遇高潮位确定其顶标年一遇高潮位确定其顶标、同时还要海、同时还要海浪的影响、考虑平台的下部焊接的可行性，标高确浪的影响、考虑平台的下部焊接的可行性，标高确定为定为+6.5m+6.5m。钢平台主要设计参数钢平台主要设计参数 表3.1 钻孔钢平台主要设计参数表序号序号设计参数设计参数取值取值1 1设计高潮位设计高潮位3 3.0606m m2 2设计低潮位设计低潮位2.2.2121m m3 3设计垂线平均设计垂线平均流速流速涨潮：涨潮：1.521.52m/sm/s4 4允许冲刷深度允许冲刷深度3 3m(m(超过即进行防护超过即进行防护)5 5设计风速设计风速台风期台风期:36.:36.3 3m/sm/s6 6设计波高设计波高台风期台风期:2.572.57m m7 7平台标高平台标高钻孔平台为钻孔平台为+6.5m+6.5m；两端的辅助平台为；两端的辅助平台为+6.5m+6.5m8 8钻机荷载钻机荷载考虑考虑6 6台钻机同时作业、隔孔布置，单机重量台钻机同时作业、隔孔布置，单机重量1600kN1600kN，动力系数，动力系数1.21.29 9平台均载平台均载按按10KN/m10KN/m2 2考虑考虑1010起重设备起重设备布置一台布置一台80t80t履带吊履带吊和两台和两台80t80t龙门吊龙门吊 钢平台计算工况类型钢平台计算工况类型 及最不利工况确定及最不利工况确定 根据根据平台的施工工艺、海床冲刷及使用期间可能出平台的施工工艺、海床冲刷及使用期间可能出现台风侵袭，平台设计考虑现台风侵袭，平台设计考虑以下以下工况：工况：1 1单桩稳定验算；单桩稳定验算；2 2台州湾大桥水流速不算太大，台州湾大桥水流速不算太大，冲刷深度冲刷深度3m3m考虑考虑；3 3成桩前抗台风成桩前抗台风；4 4平台未全部完成时的抗台风情况平台未全部完成时的抗台风情况；5 5整个平台在整个平台在最大最大冲刷深度时抵抗台风；冲刷深度时抵抗台风；6 6整个平台在整个平台在最大最大冲刷深度时正常工作。冲刷深度时正常工作。第第4 4种为最不利工况。种为最不利工况。1.1.护筒区平台施工护筒区平台施工护筒区平台是钻孔桩施工平台最核心的部分，护筒区平台是钻孔桩施工平台最核心的部分，是主要的受力结构，也是施工难度最大的部分。护是主要的受力结构，也是施工难度最大的部分。护筒区平台施工中最重要的是钢护筒沉放施工，沉放筒区平台施工中最重要的是钢护筒沉放施工，沉放质量不但关系到护筒区平台的安全，而且还关系到质量不但关系到护筒区平台的安全，而且还关系到钻孔桩施工能否顺利进行，如何保证钢护筒的沉放钻孔桩施工能否顺利进行，如何保证钢护筒的沉放精度精度(包括平面位置及垂直度包括平面位置及垂直度)，又是钢护筒沉放施，又是钢护筒沉放施工中的关键。护筒沉放工艺流程见图工中的关键。护筒沉放工艺流程见图3.63.6示。示。水上钢平台施工水上钢平台施工整体式导向架沉放工艺1、安装导向梁2、安装定位调整装置3、插入钢护筒4、振沉钢护筒钢护筒沉放施工设计导向架摆放示意图设计导向架摆放示意图钢护筒振沉施工现场钢护筒振沉施工现场导向架下放钢护筒施工导向架下放钢护筒施工ICE-V360ICE-V360振动锤振动锤整体式导向架沉放工艺 桩基护筒采用导向架定位、ICE-V360液压振动锤振动下沉工艺；a、导向架就位 b、护筒起吊 c、护筒进龙口 d、测量定位 e、振动下沉 f、沉放设计标高 移动式导向架沉放工艺g、移导向架，依次沉放4.4.主要施工方案介绍主要施工方案介绍4.14.1主墩大直径超长桩施工主墩大直径超长桩施工1 1、桩基钢护筒施工、桩基钢护筒施工主墩桩基钢护筒施工拟主墩桩基钢护筒施工拟采用采用“长大海基长大海基”整根施整根施沉工艺，关键控制因素：沉工艺，关键控制因素：平面位置、垂直度。平面位置、垂直度。运桩船定位打桩船取桩精确定位锤击沉桩杭州湾大桥杭州湾大桥钢平台处的海底防护钢平台处的海底防护 台州湾跨海大桥由于水流速小，冲刷不大，故台州湾跨海大桥由于水流速小，冲刷不大，故此没有采取海底防护措施。杭州湾大桥、嘉绍大桥此没有采取海底防护措施。杭州湾大桥、嘉绍大桥因流速大、冲刷快，为了确保钢平台施工以及钻孔因流速大、冲刷快，为了确保钢平台施工以及钻孔桩施工期间的安全，在钢平台施工期间同时进行平桩施工期间的安全，在钢平台施工期间同时进行平台处海底防护。具体的防护方法为如下：台处海底防护。具体的防护方法为如下：由于钢平台及钢护筒是按照从下游至上游的推由于钢平台及钢护筒是按照从下游至上游的推进法施工，所以抛填维护工作也是按照此方法进行。进法施工，所以抛填维护工作也是按照此方法进行。每沉放完一根护筒后，在高平潮或低平潮时段流速每沉放完一根护筒后，在高平潮或低平潮时段流速较小时，利用多功能作业驳上的起重设备将袋装砂较小时，利用多功能作业驳上的起重设备将袋装砂用大型网兜吊运至该护筒周围进行抛填。待推用大型网兜吊运至该护筒周围进行抛填。待推钢平台处的海底防护钢平台处的海底防护进至两排护筒后，再对已经形成平台的区域进进至两排护筒后，再对已经形成平台的区域进行补抛找平，保证抛填厚度达到行补抛找平，保证抛填厚度达到1.5m1.5m以上。当钢平以上。当钢平台施工全部完成后，再将抛填的范围扩大，对平台台施工全部完成后，再将抛填的范围扩大，对平台边缘向外侧边缘向外侧15m15m的范围进行抛填，抛填厚度仍然按照的范围进行抛填，抛填厚度仍然按照不小于不小于1.5m1.5m控制。控制。在钻孔桩施工期间，还要求对平台处海底标高在钻孔桩施工期间，还要求对平台处海底标高进行定期测量，了解冲刷情况，使钢平台始终处于进行定期测量，了解冲刷情况，使钢平台始终处于设计的安全受控状态。设计的安全受控状态。56小小 结结台州湾大桥两个主墩平台，从台州湾大桥两个主墩平台，从20152015年年6 6月月初开始进行搭设，初开始进行搭设，20162016年年5 5月份完成桩基施工，月份完成桩基施工，平台开始拆除。在搭设过程中及后续进行的平台开始拆除。在搭设过程中及后续进行的钻孔桩基础施工过程中经受了大风、大潮汛、钻孔桩基础施工过程中经受了大风、大潮汛、大波浪的考验，状况良好，对此施工平台下大波浪的考验，状况良好，对此施工平台下面谈几点体会：面谈几点体会：小小 结结1 1采用入土深度达采用入土深度达40m40m的钢护筒作为支撑桩的平台结构的钢护筒作为支撑桩的平台结构形式形式,能够满足流急、浪高、台风等条件下平台整体稳定性能够满足流急、浪高、台风等条件下平台整体稳定性要求，同时节约施工成本。要求，同时节约施工成本。2 2采用打桩船进行海上钢护筒的沉放，能够满足钢护采用打桩船进行海上钢护筒的沉放，能够满足钢护筒沉放精度要求，是一种行之有效的施工方法。筒沉放精度要求，是一种行之有效的施工方法。3 3施工平台在施工过程中证明了平台的一些技术参数施工平台在施工过程中证明了平台的一些技术参数如平台顶标高、平台尺寸等，以及设计条件的确定是合适的，如平台顶标高、平台尺寸等，以及设计条件的确定是合适的，为其他海上桥梁施工平台设计提供了借鉴。为其他海上桥梁施工平台设计提供了借鉴。4 4此施工平台采用的结构形式决定了现场焊接工作量此施工平台采用的结构形式决定了现场焊接工作量很大，由于恶劣海况气候影响，有效工作时间比较少，很大，由于恶劣海况气候影响，有效工作时间比较少，工效工效低，所以还有可以改进的部分。例如由于焊接工作量大，应低，所以还有可以改进的部分。例如由于焊接工作量大，应该尽量将一些构件在陆地上加工成品，运到现场安装，减小该尽量将一些构件在陆地上加工成品，运到现场安装，减小现场焊接工作量。现场焊接工作量。采用全自动导向架，采用全自动导向架，3 3次精确定位插打钢桩次精确定位插打钢桩装配式钻孔平台装配式钻孔平台小小 结结移动式平台移动式平台四、四、跨海大桥深水基础跨海大桥深水基础 钻孔桩施工技术钻孔桩施工技术1.1.超长桩主要施工难点超长桩主要施工难点2.2.超长桩施工关键技术超长桩施工关键技术3.3.超长桩施工主要创新点超长桩施工主要创新点4.4.施工中遇到的主要问题及处理技术施工中遇到的主要问题及处理技术5.5.小结小结1.1.超长桩施工主要难点超长桩施工主要难点 桩基础施工是大桥顺利建成的关键，本工程通航孔主墩桩基础施工是大桥顺利建成的关键，本工程通航孔主墩桩基直径桩基直径2.5m2.5m，桩长最长达到，桩长最长达到150m150m，为大直径超长桩，其施工，为大直径超长桩，其施工难点如下：难点如下：（1 1）地质复杂，铁板砂层钻头磨损大，进尺缓慢，基岩面倾）地质复杂，铁板砂层钻头磨损大，进尺缓慢，基岩面倾斜坡度大，易斜孔。斜坡度大，易斜孔。（2 2）易塌孔地层多，泥浆要求高；黏土层易出现糊钻堵管。）易塌孔地层多，泥浆要求高；黏土层易出现糊钻堵管。（3 3）主墩桩基数量多，桩长长，钢筋笼下方及水下混凝土灌）主墩桩基数量多，桩长长，钢筋笼下方及水下混凝土灌注工期要求紧，施工组织复杂。注工期要求紧，施工组织复杂。2.2.超长桩施工关键技术超长桩施工关键技术2.1 2.1 超长桩快速成孔技术超长桩快速成孔技术 高强度高强度胶胶结圆砾结圆砾铁板铁板砂层等多种复杂地质对成孔施工带砂层等多种复杂地质对成孔施工带来了超乎想象的困难。具体表现在：来了超乎想象的困难。具体表现在：由于胶结程度高、极密实，导致进尺非常缓慢，最慢的由于胶结程度高、极密实，导致进尺非常缓慢，最慢的每小时进尺不到每小时进尺不到1cm1cm；钻头磨损严重，刮刀钻经常发生围裙及加劲板全部磨损、钻头磨损严重，刮刀钻经常发生围裙及加劲板全部磨损、合金全部崩掉等现象，连牙轮钻的牙轮也基本磨平，伤害到合金全部崩掉等现象，连牙轮钻的牙轮也基本磨平，伤害到牙轮底座，迫不得已需要经常起钻更换钻头；牙轮底座，迫不得已需要经常起钻更换钻头；2.2.超长桩施工关键技术超长桩施工关键技术2.1 2.1 超长桩快速成孔技术超长桩快速成孔技术 粉质黏土层极易糊钻，需要经常提钻清理，影响钻粉质黏土层极易糊钻，需要经常提钻清理，影响钻进效率；进效率；由于岩质坚硬倾斜，导致钻机扭矩大大增加，对设由于岩质