张靖皋长江大桥南航道桥主墩围堰施工关键技术.pdf
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1、张靖皋长江大桥南航道桥主墩围堰施工关键技术何文涛1,2,3,黄修平1,2,3,付甦1,2,3,庾焱秋1,2,3,朱润华1(1.中交第二航务工程局有限公司,湖北武汉430040;2.长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室,湖北武汉430040;3.交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心,湖北武汉430040)摘要:张靖皋长江大桥南航道桥主跨采用2 300 m整体钢箱梁悬索桥,是世界最大跨径悬索桥。南塔采用世界首创超高钢箱-钢管约束混凝土组合索塔,基础承台采用八边形结构,结合桥位水文地质及设计要求,承台外围设锁扣钢管桩围堰作为施工围护结构,后期兼作大桥永久冲刷防护和船撞消能设施。施工过程中,
2、采用履带吊+振动锤/冲击锤配合特制导向架隔孔施打的施工工艺,有效解决了超长锁扣钢管桩的施沉及合龙精度的难题;利用对撑加工成桁架整体安装、基底开挖及护筒围堰壁清理、分仓浇筑水下封底混凝土、导管底口铺设钢板等工艺,极大地降低了现场施工难度,保证了超大基坑水下封底混凝土的浇筑质量,为今后同类型深基坑施工提供了有益的借鉴。关键词:桥梁工程;最大跨径悬索桥;超长锁扣钢管桩;特制导向架;桁架内支撑;分仓封底中图分类号:U655.541;U445.556文献标志码:B文章编号:2095-7874(2024)03-0080-06doi:10.7640/zggwjs202403015Key technologi
3、es of cofferdam construction for main pier of south channelbridge of Zhangjiagang-Jingjiang-Rugao Yangtze River BridgeHE Wen-tao1,2,3,HUANG Xiu-ping1,2,3,FU Su1,2,3,YU Yan-qiu1,2,3,ZHU Run-hua1(1.CCCC Second Harbor Engineering Co.,Ltd.,Wuhan,Hubei 430040,China;2.Key Laboratory of Large-span BridgeCo
4、nstruction Technology of Ministry of Communications,Wuhan,Hubei 430040,China;3.Research and Development Center ofTransport Industry of Intelligent Manufacturing Technologies of Transport Infrastructure,Wuhan,Hubei 430040,China)Abstract:The main span of the south channel bridge of the Zhangjiagang-Ji
5、ngjiang-Rugao Yangtze River Bridge is a 2 300 mintegral steel box girder suspension bridge,which is the worlds largest span suspension bridge at present.The south toweradopts the worlds first ultra-high steel box-steel pipe constrained concrete composite cable tower,and the foundation capadopts an o
6、ctagonal structure.In combination with the hydrogeology of the bridge site and design requirements,a lock bucklesteel pipe pile cofferdam is set up around the cap as a construction enclosure structure,and later it will also serve as permanenterosion protection and ship collision energy dissipation f
7、acilities for the bridge.During the construction process,theconstruction process of using crawler crane+vibration hammer/impact hammer combined with special guide frame to drill intothe spacing hole effectively solves the problems of the sinking and closing accuracy of the ultra-long lock buckle ste
8、el pipepile;The use of techniques such as processing the support into a truss for overall installation,excavating the foundation andcleaning the cofferdam wall of the casing,pouring underwater bottom sealing concrete in separate warehouses,and laying steelplates at the bottom of the conduit greatly
9、reduces the difficulty of on-site construction,and ensuring the pouring quality ofunderwater bottom sealing concrete for ultra-large foundation pits,which provides useful reference for the construction ofsimilar deep foundation pits in the future.Key words:bridge construction;maximum span suspension
10、 bridge;extra-long locking steel pipe pile;special guide frame;truss inner support;dividing warehouses and sealing the bottom收稿日期:2023-07-26修回日期:2023-09-27作者简介:何文涛(1995),男,湖北武汉人,硕士,桥梁工程专业,从事桥梁设计与施工技术研究。E-mail:中国港湾建设China Harbour Engineering第44卷第3期2024年3月Vol.44No.3Mar.20242024年第3期0引言近年来,我国桥梁建设水平飞速发展,
11、大跨径江河湖海通道越来越多,随着桥梁跨径的增大,往往要在水中设置超大型承台,水中承台施工需要选用合理的围护结构及桥梁运营期桥墩防撞设施。张靖皋长江大桥位于长江下游澄通河段如皋沙群段,南航道桥跨越长江福姜沙水道,主墩采用钢管桩围堰作为承台施工围护结构及后期永久冲刷防护和船撞消能设施,施工过程中存在以下难题:单根锁扣钢管桩长度达37 m,且作为永久结构,桩身倾斜度及钢管桩合龙精度要求极高;围堰平面尺寸巨大,采用水下封底施工工艺,封底混凝土总方量超万方,现场组织及施工的难度极大。1工程概况张靖皋长江大桥南航道桥缆跨布置为(1 220+2 300+660)m,是世界最大跨径悬索桥1-2,桥跨布置如图1
12、所示。南主塔采用世界首创超高钢箱-钢管约束混凝土组合索塔,基础结构为八边形承台,承台高8.5m,顶标高为+4.0m,底标高为-4.5m,总体外轮廓尺寸为105.2 m伊43.6 m,下设97根直径准2.8 m的钻孔灌注桩,基础结构如图2所示。图1张靖皋长江大桥南航道桥立面布置Fig.1Vertical layout of the south channel bridge of Zhangjiagang-Jingjiang-Rugao Yangtze River Bridge图2主墩基础结构(mm)Fig.2Main pier foundation structure(mm)(a)立面布置(b)
13、平面布置128.000(I.P.)47.500(I.P.)长江南岸大堤张家港(南)1 2202 300345.000(I.P.)345.000(I.P.)4.0004.000最高通航水位5.09 m通航净空900 m伊62 m22+41伊16+39=71722+141伊16+22=2 30059.500(I.P.)660如皋(北)民主沙洲堤8 10089 000105 2008 100108 2004 1004 000伊4=16 0003 500伊12=420003 500伊12=420004 1004 100108 2004 000伊4=16 0003 500伊12=42 0003 500伊
14、12=42 0004 100粉砂粉质黏土粉砂粉砂钢管桩准820伊10+5.090设计高水位105 2008 10089 0008 100C25封底混凝土C25封底混凝土-30.000围堰底标高+7.000-4.500围堰顶标高+4.000承台顶标高承台底标高-14.000管内混凝土底标高-6.600封底混凝土底标高何文涛,等:张靖皋长江大桥南航道桥主墩围堰施工关键技术81中国港湾建设2024年第3期(b)平面布置(c)锁扣连接(a)立面布置主墩位于长江航道南侧浅水区,墩位处实测泥面高程为-2.0-3.0 m,基岩埋深130 m以下,其中060 m为粉砂、粉质黏土;6070 m为中砂,7090
15、m为粉砂、粗砂、粉质黏土,90115m为中砂、粗砂,115130 m为黏土。墩位处最高潮位一般出现在79月份,20 a一遇的最高潮位为+4.77 m(1985国家高程),其余月份最高潮位一般不超过+4.0 m。2钢围堰结构设计2.1总体设计主墩承台采用锁扣钢管桩围堰作为支护结构,通过在钢管内填筑混凝土、围堰和承台之间填入碎石、围堰外侧安装软体护舷的方式,将其作为大桥永久冲刷防护和船撞消能结构。围堰采用准820伊10锁扣钢管桩,长37 m,顶标高+7.00 m,底标高-30.00 m,钢管桩顶口和底口均设置加强箍,钢管桩之间采用CT型锁扣连接。钢管桩围堰高度范围内设置2道支撑体系,标高为+5.0
16、0 m、+2.30 m,围檩采用2HN900伊300型钢,支撑采用2HN900伊300型钢、准820 mm伊10 mm钢管,围堰基坑支护采用带水开挖、水下浇筑封底混凝土的施工工艺,封底混凝土厚度为2.8 m。围堰平面尺寸巨大,水下封底混凝土方量达11 797 m3,为确保水下封底混凝土的质量,在围堰横桥向轴线方向设置分仓隔板,采用分仓独立封底的方案。主墩钢管桩围堰结构布置如图3所示。图3主墩钢管桩围堰结构(mm)Fig.3Main pier steel pipe pile cofferdam structure(mm)108 2004 000伊4=16 0003 500伊12=42 0003
17、500伊12=42 0004 1004 1001 5008203 9406 7009 6108 7505 50012 1008 7508 7508 7509 6106 7003 94012 1001 500820109 840圈梁HN900伊300围檩22HN900伊3002HN900伊300对撑12HN900伊300围檩32HN900伊300围檩12HN900伊300对撑2支撑横梁立柱内支撑3准820伊10内支撑6准820伊10内支撑1准820伊10内支撑4准820伊10内支撑5准820伊10准820伊10内支撑2浇封底前浇封底后围檩T锁扣1/228a-100伊40伊10准820伊10加劲板
18、(1.5 m一道)准=10通长圆钢1 030C锁扣准=159伊8钢管桩粉砂粉质黏土粉砂粉砂钢管桩+5.090设计高水位7 0207 180820圈梁HN900伊300连通器围檩2HN900伊3002HN900伊300对撑2支撑横梁立柱25a工斜撑第1层承台+5.000第1层支撑标高+2.300第2层支撑标高+7.000-4.500围堰顶标高+4.000承台顶标高承台底标高-14.000管内混凝土底标高-30.000围堰底标高+1.000连通器标高-7.300封底混凝土底标高4 6004 5008 000 2 20011 60048 2408201 50082窑窑2024年第3期计算可知:该工况
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