主塔深水基础施工技术1武汉天兴洲大桥

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1、宋伟俊武汉天兴洲长江大桥主塔墩武汉天兴洲长江大桥主塔墩深水基础施工技术深水基础施工技术目目 录录一、工程概况一、工程概况二、基础施工特点二、基础施工特点三、基础主要施工方案三、基础主要施工方案四、需要解决的关键技术问题四、需要解决的关键技术问题五、关键技术问题的处理五、关键技术问题的处理六、方案实施情况六、方案实施情况一、工程概况一、工程概况012345设计水位+27.50最高通航水位+25.68一、工程概况一、工程概况 1、主桥桥式、主桥桥式 武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为双塔三索面钢武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为双塔三索面钢桁梁斜拉桥，孔跨布置为（桁梁斜拉桥，孔跨布置为（98+196+

2、504+196+98）m，铁路四线，公路六车道，全宽铁路四线，公路六车道，全宽27m；主梁为板桁结合钢桁；主梁为板桁结合钢桁梁。主塔采用钢筋混凝土结构，倒丫形，塔高梁。主塔采用钢筋混凝土结构，倒丫形，塔高188.5m；每塔两侧各有每塔两侧各有316根镀锌平行钢丝斜拉索，索最大截面根镀锌平行钢丝斜拉索，索最大截面为为4517mm，公路桥面处索距，公路桥面处索距14m，三索面间相邻索面，三索面间相邻索面中心距中心距15m。一、工程概况一、工程概况 2、水文情况、水文情况 南汊设计水位南汊设计水位+27.5m，最高通航水位，最高通航水位+25.68m，最低通航水位最低通航水位+9.62m。洪水期水深

3、。洪水期水深35m，水流速度，水流速度3.5m/s，枯水期，枯水期1.5m/s,桥位处水流流向与横桥向夹桥位处水流流向与横桥向夹角角10。2号墩位于深槽北侧，河床高程约为号墩位于深槽北侧，河床高程约为+5.0m，覆盖层主，覆盖层主要为砂类土，上部为新近沉积的松散状细砂，中部为松散要为砂类土，上部为新近沉积的松散状细砂，中部为松散中密状细砂夹少量中、粗砂，岩面高程在中密状细砂夹少量中、粗砂，岩面高程在-27m附近，基附近，基岩主要为弱胶结、中胶结和强胶结砾岩。岩主要为弱胶结、中胶结和强胶结砾岩。3号墩位于深槽南侧，河床高程约为号墩位于深槽南侧，河床高程约为-2.9m，覆盖层主，覆盖层主要为性质较

4、差粉细砂层，冲刷较大，基岩埋藏较深，岩面要为性质较差粉细砂层，冲刷较大，基岩埋藏较深，岩面标高在标高在-33m附近，基岩上部主要为弱胶结砾岩，成岩作附近，基岩上部主要为弱胶结砾岩，成岩作用差，岩质极软，下部以中胶结砾岩为主，中、强胶结砾用差，岩质极软，下部以中胶结砾岩为主，中、强胶结砾岩极限抗压强度分别为岩极限抗压强度分别为9MPa和和28MPa。一、工程概况一、工程概况 3、主塔基础地质情况、主塔基础地质情况 主塔墩基础均采用主塔墩基础均采用3.4m钻孔灌注桩，钻孔灌注桩，2号墩号墩32根，桩尖根，桩尖嵌固在强胶结砾岩中，嵌固在强胶结砾岩中，3号墩号墩40根，桩长根，桩长84m，桩尖支承在，

5、桩尖支承在中胶结砾岩中，中胶结砾岩中，2号墩承台平面尺寸为号墩承台平面尺寸为2653.2m，3号墩承号墩承台平面尺寸为台平面尺寸为39.865.3m，承台厚，承台厚6m，顶面标高，顶面标高+10m，底面标高底面标高+4m，承台均采用双壁钢吊箱围堰施工。，承台均采用双壁钢吊箱围堰施工。双壁吊箱平面为矩形，双壁吊箱平面为矩形，3号墩吊箱轮廓尺寸：长号墩吊箱轮廓尺寸：长69.5m，宽宽44m，高，高15.5m，壁厚，壁厚2.0m，围堰底部设置双壁底隔仓，围堰底部设置双壁底隔仓，底隔仓高底隔仓高5m，吊箱自浮状态下吃水深度约，吊箱自浮状态下吃水深度约2.6m。一、工程概况一、工程概况 4、主塔墩基础及

6、双壁钢吊箱、主塔墩基础及双壁钢吊箱主塔3基础结构图主塔结构图围堰顶+16.0围堰侧板承台底+4.0吊箱底+1.044000/21/4 隔仓平面1/4 支架平面69500/21/4 龙骨平面45002750275045004000400045004000200022000450069500/24000450040002750450022250侧板52502000第二节待浇承台第一节待浇承台69500/275020001500058175020008500850070500/2C25封底砼底隔仓内支架1/2 1-1（承台施工工况）1/2 2-2（封底施工工况）222502200022250活动上导

7、环支承上导环底隔仓1122底板44000/2500450030006000150022000500定位桩定位桩定位桩定位桩定位桩定位桩定位桩定位桩400022501/4 底板平面200075022250定位桩4500/222502225022000222502200022250750220002225022000400040004500400045004500275022250220002225022000400040004500/221500/2底隔仓130004000137502000侧板加强砼下导环8500/28500底隔仓2000200045004000/2定位桩45004000/24

8、000/2定位桩定位桩可调吊杆3吊箱围堰结构平面和立面图吊箱围堰结构平面和立面图3钢吊箱围堰位于船台上钢吊箱围堰位于船台上二、基础施工特点二、基础施工特点 分析主塔墩基础的结构特点、墩位处水文地质、河分析主塔墩基础的结构特点、墩位处水文地质、河床冲刷、通航等施工条件，基础施工具有以下特点：床冲刷、通航等施工条件，基础施工具有以下特点：二、基础施工特点二、基础施工特点 1、基础工程规模宏大。、基础工程规模宏大。2#、3#墩基础应同步按排在两个枯水期一个洪水期墩基础应同步按排在两个枯水期一个洪水期完成。即在枯水期和洪水期完成钻孔桩，在下一个枯水完成。即在枯水期和洪水期完成钻孔桩，在下一个枯水期完成

9、承台施工，汛期前下塔柱施工至历年最高水位以期完成承台施工，汛期前下塔柱施工至历年最高水位以上。上。二、基础施工特点二、基础施工特点 墩位处最大水深约墩位处最大水深约35m，最大流速，最大流速3.5m/s，流向与横，流向与横桥向夹角为桥向夹角为10，钻孔桩、承台施工水位落差，钻孔桩、承台施工水位落差10m，水文，水文条件变化大且频繁。条件变化大且频繁。2、施工期间水深流急，水位落差大。、施工期间水深流急，水位落差大。二、基础施工特点二、基础施工特点 3、河床施工冲刷大。、河床施工冲刷大。3号墩覆盖层为粉细砂，随水文条件变化冲刷现象号墩覆盖层为粉细砂，随水文条件变化冲刷现象较为敏感，最大施工冲刷约

10、为较为敏感，最大施工冲刷约为10m，2号墩以冲刷为主，号墩以冲刷为主，冲淤交替出现。冲淤交替出现。二、基础施工特点二、基础施工特点 基岩为软硬胶结不均的砾岩，埋藏较深，岩性极为基岩为软硬胶结不均的砾岩，埋藏较深，岩性极为不均，胶结介质种类不一，胶结介质与骨架颗粒强度差不均，胶结介质种类不一，胶结介质与骨架颗粒强度差异大。异大。4、地质条件复杂。、地质条件复杂。二、基础施工特点二、基础施工特点 5、双壁吊箱施工难度大。、双壁吊箱施工难度大。双壁吊箱形体尺寸大，结构复杂，带底龙骨的矩形双壁吊箱形体尺寸大，结构复杂，带底龙骨的矩形结构水流阻力大，吊箱整体制造、下河、浮运、定位技结构水流阻力大，吊箱整

11、体制造、下河、浮运、定位技术要求高，施工难度大。术要求高，施工难度大。二、基础施工特点二、基础施工特点 6、施工水域航运繁忙。、施工水域航运繁忙。主塔墩位于主通航孔附近，航运繁忙，吊箱浮运定位主塔墩位于主通航孔附近，航运繁忙，吊箱浮运定位及基础施工干扰大，水域要求高，安全风险大。及基础施工干扰大，水域要求高，安全风险大。二、基础施工特点二、基础施工特点 7、施工工期紧，平台渡洪要求高。、施工工期紧，平台渡洪要求高。根据施工总体要求，汛期前应完成足够数量的钻孔桩，形成稳根据施工总体要求，汛期前应完成足够数量的钻孔桩，形成稳定的施工平台，保证安全渡洪及汛期钻孔桩施工。复杂的施工条件定的施工平台，保

12、证安全渡洪及汛期钻孔桩施工。复杂的施工条件与工程特点给工期控制、施工安全带来巨大难度，提出更高要求。与工程特点给工期控制、施工安全带来巨大难度，提出更高要求。三、基础主要施工方案 针对桥位处水文地质、河床冲刷、通航等施工条针对桥位处水文地质、河床冲刷、通航等施工条件，研究基础的施工特点，调查吊箱整体制造、整体件，研究基础的施工特点，调查吊箱整体制造、整体下河、整体浮运的条件，综合考虑基础施工在技术、下河、整体浮运的条件，综合考虑基础施工在技术、工期、经济、安全质量等方面的要求，经研究比较，工期、经济、安全质量等方面的要求，经研究比较，基础施工采用双壁钢吊箱工厂整体制造浮运的总体方基础施工采用双

13、壁钢吊箱工厂整体制造浮运的总体方案。根据案。根据2#、3#墩施工条件的不同，对吊箱锚墩定位墩施工条件的不同，对吊箱锚墩定位与锚碇定位方案进行比较。与锚碇定位方案进行比较。1、定位方案比选定位方案比选 由基础施工方案的总体要求，定位系统的功能是：由基础施工方案的总体要求，定位系统的功能是：（1）待吊箱浮运至墩位后，先初步定位，然后分次对）待吊箱浮运至墩位后，先初步定位，然后分次对称张拉定位系统对吊箱进行精确定位。称张拉定位系统对吊箱进行精确定位。（2）钻孔桩施工完毕后，解除吊箱与桩间固结，张拉）钻孔桩施工完毕后，解除吊箱与桩间固结，张拉定位系统调整吊箱位置与倾斜，在定位系统的控制下双壁定位系统调

14、整吊箱位置与倾斜，在定位系统的控制下双壁内灌水下沉至设计标高二次挂桩，准备封底施工。内灌水下沉至设计标高二次挂桩，准备封底施工。三、基础主要施工方案三、基础主要施工方案 对两种工况的水文、冲刷条件下的受力计算，对两种工况的水文、冲刷条件下的受力计算，定位系统受力控制工况为吊箱下沉至设计标高。根定位系统受力控制工况为吊箱下沉至设计标高。根据受力控制工况，结合据受力控制工况，结合2#、3#墩水文、地质、冲刷墩水文、地质、冲刷条件，分别对锚墩方案与锚碇方案进行同等深度的条件，分别对锚墩方案与锚碇方案进行同等深度的设计检算，在技术、经济、工艺、占用水域方面进设计检算，在技术、经济、工艺、占用水域方面进

15、行综合比较。行综合比较。2墩锚墩定位方案图墩锚墩定位方案图 经过技术经济综合比较，经过技术经济综合比较，2#墩钢吊箱采用锚墩及墩钢吊箱采用锚墩及预应力钢铰线定位方案。预应力钢铰线定位方案。2墩锚墩定位方案照片墩锚墩定位方案照片3#墩钢吊箱采用重型锚碇加定位船的定位方案。墩钢吊箱采用重型锚碇加定位船的定位方案。3墩锚碇定位方案图墩锚碇定位方案图 主塔墩基础均采用双壁钢吊箱整体浮运施工方案，主塔墩基础均采用双壁钢吊箱整体浮运施工方案，2#墩采用锚墩定位新技术，墩采用锚墩定位新技术，3#墩采用重型锚碇定位工艺。墩采用重型锚碇定位工艺。总体施工方案如下：总体施工方案如下：（1）吊箱制造、下水。）吊箱制

16、造、下水。3#墩吊箱在工厂船台上整体建造，经水密试验质量墩吊箱在工厂船台上整体建造，经水密试验质量检查合格后，检查合格后，40台船台小车均匀承载吊箱横移至斜船架轨台船台小车均匀承载吊箱横移至斜船架轨道临轴线区域，道临轴线区域，9台斜船架与台斜船架与40台船台小车同时承载吊箱，台船台小车同时承载吊箱，分次顶升船台小车，完成吊箱横倾，斜船架承载吊箱在绞分次顶升船台小车，完成吊箱横倾，斜船架承载吊箱在绞车牵引下沿梳式滑道下移入水，至吊箱自浮状态。车牵引下沿梳式滑道下移入水，至吊箱自浮状态。三、基础主要施工方案三、基础主要施工方案2、总体施工方案、总体施工方案分块制造拼装的分块制造拼装的3吊箱围堰吊箱围堰3钢吊箱位于船台上钢吊箱位于船台上3围堰通过斜船架整体下水围堰通过斜船架整体下水