桥梁工程中深水桩基钢管桩钻孔平台的设计与施工

2019-10-02 版权声明 举报文章

摘 要:随着我国科学技术的发展,工程建设技术也得到了很大程度的提高,特别是桥梁建设技术,而在大跨度桥梁建设工程中深水基础钻孔桩施工是极为关健的施工技术。本文以广西桂平郁江二桥钻孔平台的设计工程为例,分析探讨桥梁工程中深水桩基钢管桩钻孔平台的设计与施工。

关键词:钢管桩 钻孔平台设计 施工设备

随着我国桥梁建设技术的提升,我国桥梁工程越来越多,而在桥梁建设工程中针对深水桩基通常采用的是大直径钻孔灌注桩或钢管桩作为其工作平台,这种施工技术有明显的优势,在桥梁深水桩基施工中得到广泛的应用。

1.工程概况

1.1郁江二桥介绍

广西桂平市郁江二桥桥梁全长1358m,总预算2.16亿元。项目于2014年10月正式开工建设,计划2017年4月竣工。截至到2016年7月6日已完成总投资的72%,引桥主体848m已全部施工完成,同时全桥181根桩基,引桥下柱以及主桥下构也已完成施工。1.2郁江二桥钻孔平台构造

郁江二桥15#墩钻孔平台拟投入4台冲击钻机完成桩基施工,采用70t履带吊进行钢筋笼吊装及钻机移位15#墩钻孔平台分为支栈桥区平台和钻孔区平台,保证钻孔施工时机械物资的周转与堆放并为后续承台主塔施工提供临时场地。而钻孔平台支栈桥区采用梁柱组合式的钢管桩平台,钻孔区平台采用格构式的钢管桩-钢护筒钻孔平台结构,平台设计顶标高+42.50m、长41.8m,宽33.7m,由临时钢管桩、钢护筒、承重梁、次梁及小肋、面板等组成。由于河床覆盖层极薄,钢管桩桩底锚固方式采用在钢管桩内钻孔(Φ100mm),孔内插入3根Ф28mm螺纹钢;钢护筒底部锚固方式采用Φ4200钢围圈通过型钢固定在Φ2500x20钢护筒底部,钢护筒内部、型钢和钢护筒之间均浇筑C30水下混凝土。

2.钢管桩钻孔平台的设计

2.1钢管桩钻孔平台的设计资料与标准

设计资料有设计水位:最高设计水位:+40.78m(10年一遇水位);河床标高:以实测标高为准;平台顶标高:+42.50m;设计流速:取v=1.0m/s;风压:按10年一遇,v=18.1m/s。技术标准主要是配置冲击钻机4台;70t履带吊,最大吊重19t;料库以及制浆区荷载等。

2.2钢管桩钻孔平台的荷载组合及荷载计算

2.2.1荷载计算

①钻机荷载:桩基钻孔施工拟采用YCJF-25型钻机,根据YCJF-25钻机参数,主机重为190KN,按钻机底架形式布置荷载计算。

②70t履带吊荷载:设计考虑70t履带吊(吊重19t)情况下仍能正常使用,履带吊自重70t,吊重19t,履带间距4.03m,履带长度5.09m,履带宽度0.8m,顶分配梁间距35cm,每条履带宽度可覆盖14根分配梁。

③制浆区荷载:泥浆荷载压力按25KN/m2在平台泥浆存放区满布。

④料库荷载:料库荷载压力按10KN/m2取值。

⑤其他施工荷载:主要包括钻孔施工过程中平台顶面摆放的发电机房、箱式变压器、泥浆净化器、小型施工器具等,统一按照3KN/m2均布荷载计。该部分荷载在平台满布。

2.2.2荷载组合

钻孔平台荷载组合如下:1.2×自重+1.4×(泥浆区+材料堆放区)+1.4×[钻机+履带吊(自重+吊重)+施工荷载区+水流力]+1.1×18.1m/s风力。分别将履带吊在以下四种位置与其它荷载进行组合,共4种工况进行验算,如表1。

2.3钢管桩钻孔平台的结构计算

2.3.1建模计算

采用MIDAS软件进行建模计算,采用梁单元模拟平台各构件,节点荷载、梁单元荷载模拟平台受力情况,结构自重由程序自动计入。由计算可知,平台各杆件最大应力出现在工况3,如表2。

通过计算可知,平台各构件受力均满足规范要求。

2.3.2稳定性计算

①钢管桩

由平台建模计算,可查钢管桩最大内力:

从上述结果可知,钻孔平台钢护筒稳定性满足规范要求。最后通过计算得出郁江二桥15#墩钻孔平台的结构无论是强度与刚度,还是其稳定性都符合相应的规范要求,而且平台的设计尺寸较大,可以满足临时机具与材料的存放以及相关人员的工作和生活需求。

3.钢管桩钻孔平台的施工

3.1施工设备的选择

根上述深水桩基钢管桩钻孔平台的详细设计参数,其施工应选择的施工设备主要有:YCJF-25型钻机、70t履带吊,混凝土罐车等。

3.2施工工艺

郁江二桥15#墩钢管桩钻孔平台的施工工艺按先后施工顺序依次为:运输钢管桩到位履带吊吊装、下放钢管桩钢管桩桩底锚固搭设支栈桥单跨钢管桩之间的平联、斜撑搭设桩顶分配梁、贝雷、贝雷顶分配梁、钢板履带吊前移一跨,直至搭设完所有支栈桥平台在支栈桥上架设贝雷,贝雷上安放导向架履带吊起吊、下放钢护筒钢护筒底部锚固履带吊起吊剩余钢管桩,搭设平联、斜撑、主梁、次梁、小肋,进而形成钢护筒平台钻孔桩施工。

3.3具体施工

针对郁江二桥15#墩钢管桩钻孔平台的具体施工,首先是采用平车通过主栈桥运送钢管桩到位,利用70t履带吊起吊靠近主栈桥侧的钢管桩,下放其到位,并进行钢管桩桩底锚固。搭设钢管桩之间的平联及斜撑,履带吊搭设沿支栈桥长度方向的钢管桩之间的平联、斜撑、桩顶分配梁,贝雷、钢板,搭设好一跨支栈桥,70t履带吊前移一跨,采用相同方法搭设支栈桥其余跨,直至搭设完支栈桥平台。利用已搭设完成的支栈桥架设贝雷,贝雷上安放导向架。利用履带吊在支栈桥上起吊、下放钢护筒。钢护筒下放到位后,进行钢护筒底部锚固。钢护筒下放过程中,利用履带吊搭设平联、斜撑、主梁、次梁、小肋,进而形成钢护筒平台,履带吊起吊剩余钢管桩,最后在搭建好的平台四周还要焊接一定高度的栏杆,同时还要设置相应的安全标志标语以及安装警示灯等,以保证平台的构建安全。进而钻机成孔,利用70t履带吊下放钢筋笼,桩基水下混凝土灌注,完成桩基施工。

4.结束语

综上所述,本文以广西桂平郁江二桥钻孔平台的设计工程为例,分析探讨桥梁工程中深水桩基钢管桩钻孔平台的设计与施工。通过本文的分析探讨可以看出在郁江二桥深水桩基施工中,采用钢管桩钻孔平台完全符合工程需求,无论是其荷载承重还是施工技术等都符合本次桥梁工程的建设情况,主要是因为钢管桩钻孔平台不仅重量轻,承重能力强,而且在搭建以及拆卸上都较为方便,安全性较高,同时待拆卸后也可继续应用在其他的桥梁建设工程中。

参考文献:

[1]王希浩.深水桩基础施工平台的结构分析与施工控制[D].天津:天津大学,2008.

[2]刘百成.深水桩基施工水中钢管桩固定平台的设计与施工[J].铁道标准设计,2007(07):92-95.

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