采用钢管桩基础架设塔吊在水上桥梁施工中的运用

摘 要：本文介绍了水中采用钢管桩基础架设塔吊的方案，并提出了具体要求及施工注意事项。

关键词：塔吊；基础；钢管

引 言

对于大跨径桥梁施工，尤其是水上施工，主墩附近架设塔吊在目前的施工中应用广泛，一般采用在承台上或对应墩顶的箱梁上预埋塔吊基础，只有在下部结构结束后塔吊才能投入使用，桩基及下部结构施工时塔吊优势得不到发挥。为解决该问题，237省道江都段建设工程先导段新老通扬运河大桥建设采用了打入钢管桩作为基础架设塔吊的方案，使塔吊在桩基施工前就得到了运用，大大提高了桩基及下部施工速度。现以该方案为例，介绍钢管桩作为基础架设塔吊的方法。

1 工程简介

新、老通扬运河大桥主桥上部结构为三跨预应力混凝土连续体系，桥跨布置为单箱单室变截面形式。主桥分为左、右幅，双幅共计二联；孔径布置为：左幅（33+60+37）m；右幅（37+60+33）m，主墩16、17位于新通扬河内，距河岸约35m，水深8m。主墩采用钻孔灌注桩桩基，钢筋混凝土承台、圆角类矩形等截面实体墩身。本项目处于长江三角洲平原，具体分为冲积高亢平原和长江高漫滩堆积平原，其中原高邮以南、江都邵伯一带，地处扬州蜀岗东延地段，地势相对高亢，地面高程约4～7m为冲积高亢平原，新通扬运河以南为长江高漫滩堆积平原。地势平坦，向南倾斜，地表浅部分布有砂性土。

2 计算过程

2.1 塔吊资料

根据施工场地条件及周边环境情况，在桥梁2个主墩附近，选用2台QZT63（5511）型塔吊，臂长50.00m，安装高度20m，塔身尺寸1.6m×1.6m。

2.2 塔吊基础受力数据

根据QZT63（5511）型塔吊情况，按保守取值，塔吊非工作状况受力数据如下：（M、H为自由高度处取值、V取自由高度取值为安全取值）

取M=1669kN・m，H=76kN，V=431kN，Mn=0

式中：M-弯矩；H-水平力；V-竖向力。

2.2.1 钢管受力计算（按最不利计算）

受压作用力：

F1=1.2×431=517kN（1.2为安全系数）

F2=M/Y=（1669-431×1.2）/2=575kN

F=517kN+575kN=1092kN

钢管桩直径为800mm，用1.0cm厚Q235热轧钢板卷制而成，

钢管桩的截面积=（π×8002-π×7902）/4=12481.5mm2

钢管桩的极限承载强度=215×12481.5=2684kN

强度满足要求。

2.2.2 受拉作用力

P=575kN

钢管入土9.4m：

单根钢管最大抗拔力计算结果：

？准80mm钢管

侧摩阻力=702kN，桩重=32kN，总抗上拔力=734kN。

根据以上数据得：575kN

2.2.3 抗倾覆验算

M倾=1669kN・m

M抗倾=V×1.2+F抗拔力×2×2=431×1.2+734×2×2=3453.2kN・m

由上述计算结果，得：

M倾/M抗倾=3453.2kN・m/1669kN・m=2.1>1.6

所以，抗倾覆满足要求。

2.2.4 水平力验算

H=76kN

则单桩所受的水平力=76/4=19kN

则对钢管桩与河床接触处求弯矩：

M=19×6=114kN.m

钢管截面特性数据：

I=[（π・D4）/64]（1-a）

d=d/Dd钢管内径，D钢管外径

I=[（π・D4）/64]（1-a）=5.03×10-4m4

δ=M・Y/I=114kN・m×0.4m/5.03×10-4m4=90659kN/m2=90.6MPa

3 塔吊基础施工方法及质量控制

3.1 施工方法

QZT63（5511）型塔吊坐落在四根钢管桩上，钢管桩直径为800mm，单根钢管长度约为14m，钢管露出水面为1m，纵、横桥向钢管之间的距离为1.6m（中心到中心距离），采用45/60型振拔锤打入。塔吊处水深为6m，在河床处有1.2m厚淤泥，淤泥下为粉质粘土（钢管打设布置具体见附件）。

在钢管桩顶处，按照36#双拼工字钢尺寸将桩顶割制成槽口，然后放置4根36#双拼工字钢，并对36#双拼工字钢进行纵、横向焊接。纵、横桥两个方向双拼工字钢之间，用单根36#工字钢在双拼工字钢中间处焊接，做支撑，形成十字型。为了加大安全系数，用10#槽钢焊接四根钢管桩做成剪刀撑，形成整体框架，保证钢管桩整体受力。

在36#双拼工字钢上准确定好塔吊基座的位置，用400×400×20钢板焊接在36#双拼工字钢上、下面处，工字钢顶面标高一致，塔吊标准节通过螺栓固定在钢板上。

3.2 施工控制要点

（1）塔吊必须待钢管连接成整体后，方可进行安装。

（2）钢管间需严格设置横（斜）向剪刀撑。

（3）进行钢管、工字钢及横（斜）剪刀撑焊接，焊接点在缀板上，严格控制焊接质量。

4 结束语

以往水中大跨径桥梁塔吊架设都在水中承台施工完成后，在承台上预埋基础安装，塔吊的优势在基础及下部结构施工时得不到发挥，根据本项目现场施工情况，在桩基施工前架设塔吊，对施工极其有力，使用方便、灵活，使桩基到上部结构的各项工序时间较以前得到提前，经济指标良好，该方案在高邮新民滩大桥得以推广，为以后水中大跨径桥梁施工起重机械选用及安装提供了新思路。

参考文献

[1]土力学地基基础.清华大学出版社.

[2]建筑力学（第二）.同济大学出版社.