嵌岩低桩承台锁口钢管桩围堰设计与施工技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为(48+144+320+144+48)m无砟轨道钢箱桁组合梁斜拉桥。桥塔墩位于通航河道内,桥位处河床覆盖层浅,基岩强度高,基础由大直径钻孔桩和矩形嵌岩低桩承台组成,承台采用锁口钢管桩围堰施工方案。G33号主墩围堰平面设计尺寸54.56 m×28.52 m,锁口钢管桩采用Q345B材质∅1020 mm螺旋钢管,长28 m,钢管桩之间采用C-T形锁扣连接;围堰设置4层内支撑,单层内支撑设3道对撑,内支撑四角设型钢斜撑;基底设置混凝土垫层参与围堰结构受力。围堰采用XR360旋挖钻机在岩层中引孔,孔内换填细砂后插打钢管桩,钢管桩壁内、外两侧换填砂采用高压旋喷注浆加固。围堰设置智能化监测系统,对围堰受力、变形等进行实时动态监控。实践证明,该桥围堰结构安全可靠、止水效果良好、施工快捷高效。

重庆官栈河大桥主桥主墩基础锁口钢管桩围堰加固

重庆官栈河大桥主桥为(62+110+62)m三跨连续刚构桥,主墩基础采用锁口钢管桩围堰施工。围堰施工正常水位+325.300 m,施工期控制水位+330.500 m。在该桥主墩围堰完成四周锁口钢管桩插打及前4道内支撑安装后,因极端天气原因,长寿湖水位上涨到+332.200 m,危及围堰安全。为解决钢管桩围堰的安全问题,提出采用水下施工内支撑的加固方案。待围堰内部水头与外部保持一致后,将已经插打的锁口钢管桩加高至标高+334.000 m,拆除已安装好的4道内支撑,重新安装6道内支撑。采用MIDAS Civil软件分别建立加固前、后钢管桩围堰结构有限元模型,分析钢管桩及内支撑的受力安全与稳定性。结果表明:施工控制水位+330.500 m下,围堰结构最大正应力由加固前的162.6 MPa下降到加固后的82.3 MPa,下降了49.3%;承载水位可从施工控制水位+330.500 m增加到目标控制水位+333.500 m,且强度和刚度等均留有一定储备。水下施工内支撑的加固方案可提升围堰的承载能力。该桥围堰加固后整体受力效果良好,已顺利完成承台浇筑施工。

深水薄覆盖层区大型双壁钢围堰施工技术

以长沙香炉洲大桥索塔墩基础施工为依托,综合考虑桥址区的地质、水文、沿岸地形地貌、吊装能力等因素,对双壁钢围堰制造、下水、浮运、精确定位、着床等施工关键技术进行研究,提出竖向分节、水平成环接高、整体浮运、平台拉锚系统精确定位大型钢围堰施工工艺。工程实践证明,提出的深水薄覆盖层场域钢围堰精确定位施工成套技术是成功的,可为类似工程提供参考。

深水硬质岩嵌入式承台无封底施工关键技术

深水嵌入式承台基础施工中,需将泥面开挖至封底混凝土以下并对基底进行清理,以保证封底混凝土的高度和浇筑质量。对于地质条件良好的硬质岩,存在开挖困难、水下作业工期长、质量控制难、施工成本高等问题。该文依托重庆嘉华轨道专用桥主墩承台施工,采用理论分析、数值计算和工程实施验证相结合的方法,形成一种深水硬质岩嵌入式承台无封底施工技术。该施工技术,采用开挖壁体基槽并浇筑基槽混凝土的方式取代大体积封底混凝土,达到为承台施工提供干作业环境的目的,可将承台范围内基坑开挖由水下作业转为干作业,缩短水下开挖作业工期,节约水下混凝土用量,提高施工质量和施工效率,降低施工成本。

海中筑岛柔性组合围堰结构受力与变形特性

为了解决海上地连墙建设中,海上施工平台结构施工周期长、造价高等难题,利用锁扣钢管桩与工字形板桩组合围堰进行海中筑岛,围堰外侧设置平行钢丝索进行柔性约束,形成海中“锁扣钢管桩+工字形板桩+平行钢丝索”的柔性组合围堰结构。以传统刚性围箍和无围箍组合围堰结构作为对照,根据现场监测数据,对柔性组合围堰结构受力与变形特性进行分析。结果表明:与常规刚性围箍结构相比,在同样吹填土压力荷载作用下,柔性围箍结构中桩身最大弯矩减小约50%;无围箍结构中桩顶最大水平位移过大;在不均匀堆载作用下,刚性围箍自身应力会发生突变,而柔性围箍始终受拉,应力均匀分布。监测结果表明,柔性组合围堰结构实测应力、变形与计算一致性良好。

复杂水力学条件下深水河道单壁钢围堰施工安全性:以清江河大桥1号承台钢围堰工程为例

目前针对单壁钢围堰施工过程荷载的取值,通常依靠现行规范中的线性荷载模式确定,无法真实反映受空间水力条件影响的围堰及承台施工受力情况。以清江河大桥单壁钢围堰工程为背景,综合考虑施工过程中围堰结构体系变化,提出了采用流体动力学与有限元相结合的改进荷载模式分析方法。将此方法与常规的基于现行规范荷载的有限元模拟方法进行对比,验证了该方法在复杂水力条件下对施工期单壁钢围堰结构受力安全的有效性。研究表明,在研究范围内,在混凝土受力方面,现有规范计算结果偏于不安全,其结果偏小约20%;而对于钢构件而言,位移结果比较接近,规范计算的环向次肋最大应力偏大约20%;利用大涡模拟(large eddy simulation,LES)湍流模型来模拟复杂河道水流条件,能够更好地反映空间复杂水流力对结构的影响。综上,研究成果有利于保障复杂水力条件下围堰结构施工安全,可为今后同类单壁钢围堰的设计和计算提供参考依据。

沱江特大桥钢板桩围堰及埋置式承台施工关键技术

金简仁快速路沱江特大桥全长963m,主桥采用空间曲线独塔扭索面斜拉桥。桥址区域覆盖层为卵石薄层,下卧层为高强度中风化粉砂岩和砂质泥岩。主墩承台为大体积混凝土结构,埋置于河床面以下。为克服传统围堰在此类工程条件下的施工难题,提出“钢板桩+岩壁”新型组合围堰的解决方案。为确保钢板桩嵌岩深度>10m且垂直度偏差≤0.5%,采用“全护筒跟进引孔”工艺;同时,为确保围堰锚固稳定性和不透水性,采用“回填砂注浆止水”工艺。主墩承台施工过程中采取综合温控技术措施保证了大体积混凝土浇筑质量。监测结果表明,围堰变形、内支撑应力、混凝土温差等控制指标均在合理范围内,实现了特大型桥梁基础施工安全、效率与质量保障。

张靖皋长江大桥南航道桥南塔防撞方案研究

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,桥下船舶通航密度大、船舶平均吨位大、船舶碰撞概率高、南塔所受船撞力计算值大。经综合分析,传统被动防撞方案均不能很好满足南塔防撞要求,故提出采用锁口钢管桩围堰外挂软体护舷的新型防撞方案。该防撞方案通过在承台外围设锁口钢管桩围堰形成裙墙,在围堰外侧外挂软体护舷,并在围堰与承台之间空隙处填充耗能材料实现防撞及消能,裙墙同时兼作临时施工围水设施以及起到永久冲刷防护和船撞消能作用。为验证新型防撞装置的防撞效果并选择合适的耗能材料,进行船桥碰撞有限元分析。最终采用填充沙粒的新型防撞装置方案,该方案可削减36.68%南塔承台撞击力,防撞效果好。新型防撞方案施工简单,后期仅需对钢管桩作防腐处理,撞后便于修复,工程造价低。

丹江口水库特大桥钢-混凝土组合围堰施工技术

丹江口水库特大桥为主跨760 m双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主墩采用整体式承台+大直径群桩基础,主墩承台平面为八边形,尺寸为48 m(横桥向)×26 m(顺桥向)×6.5 m(高),承台底部设置26根直径2.8 m钻孔灌注桩。为适应库区倾斜裸岩地形,降低施工难度及施工费用,主墩围堰采用下部混凝土挡墙围堰+上部单壁钢围堰的钢-混凝土组合围堰方案。下部混凝土挡墙围堰采用衡重式挡墙围堰及抗滑桩挡墙围堰,高3~11 m;上部单壁钢围堰分块设置,其长度与下部挡墙围堰匹配,高8 m。钢-混凝土组合围堰施工时,首先根据地形条件进行挡墙围堰分段,之后采用破碎锤开挖混凝土挡墙围堰基础;混凝土挡墙围堰采用分层、分块施工,顶部圈梁与挡墙围堰同步浇筑;上部单壁钢围堰采用加工厂预制+现场分块安装,并预留竖向型钢接长部分;最后进行单壁钢围堰底部及组合围堰山体连接处止水混凝土施工,完成钢-混凝土组合围堰施工。钢-混凝土组合围堰的应用,有效缩短了基础施工周期,降低了围堰施工难度及施工费用,经济合理,满足现场施工各项要求。

济阳黄河公铁两用特大桥施工关键技术

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为(84+144+228+240+300+120+60)m非对称、多跨、不等高、矮塔钢桁梁斜拉桥,采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系。主梁采用N形双主桁、双层桥面布置,上层通行6车道公路,下层通行双线铁路。主墩桩基利用黄河枯水期采用大型旋挖钻机成孔,位于黄河主河槽的主墩承台采用锁口钢管桩围堰成套施工技术,其余主墩采用钢板桩围堰施工。主墩承台大体积混凝土结构采用自动测温及内部循环冷却水控制的智能化温度控制系统,承台混凝土未出现有害裂纹。钢桁梁利用门吊吊装杆件,设置墩旁托架和临时墩,采用双悬臂拼装+单侧悬臂拼装方式架设,结合钢塔两侧跨度不对称及跨黄河险工河段、施工条件受限等特点,通过定点精确配重+移动配重+索力调整,确保了钢桁梁线形满足设计要求、架设过程安全稳定。钢塔利用组合起重设备和定位工装分节组拼,钢横梁利用塔顶吊架整体提升,保证了钢塔安装精度。

钢管-钢板桩围堰结构受力与变形计算

研究钢管-钢板桩围堰结构构件在实际受力状态下的入土深度、弯矩及变形,建立并求解基于增量法和全量法的弹性地基梁法挠曲微分方程,研究支撑道数、支撑竖向间距、钢板桩刚度、支撑预加力对围堰受力变形的影响。围堰的弯矩和位移随着支撑道数增加而下移,最大正弯矩主要出现在围堰的中下部;增加支撑道数、钢板刚度和支撑预加力可以改善围堰的受力与变形。

桥梁承台深基坑钢板桩围堰施工成本预测分析

制订桥梁承台深基坑开挖钢板桩围堰施工方案,并根据施工方案设计现场劳动力与材料等施工参数;利用鸡群算法优化极限学习机的权重与偏置,把经过优化后的权重和偏置输入极限学习机模型中,构建最好的极限学习机模型;在最佳极限学习机模型内输入施工参数,输出施工成本预测结果,完成桥梁承台深基坑开挖钢板桩围堰施工成本预测。以贵州省重点工程——乌当(羊昌)至长顺高速公路工程TJ-8标段羊昌河大桥为研究对象,进行相关的试验测试。试验结果证明:该方法可有效预测桥梁承台深基坑开挖钢板桩围堰施工时,钢板桩围堰打入阶段与基坑清淤及支撑阶段等不同施工阶段人工费与材料费等成本,成本预测的残差与相对误差均较低。

大型钢围堰结构对航道的影响及自身稳定性分析

为确保周围航道通行的安全以及桥梁施工安全,探究不同钢围堰结构对周围水流速度的影响以及钢围堰结构自身的稳定性。本文以椭圆度理论为基础,基于Fluent有限元软件,采用二阶迎风算法分析大型钢围堰结构对航道的影响以及钢围堰结构稳定性在水流中的影响。研究结果表明:相对椭圆度α=1的钢围堰对围堰周围水流的影响最小,对周围船只的航行影响最小;当α=0.33时,钢围堰既没有产生尾部卡门涡街也没有产生钢围堰两侧旋涡,对过往的船只以及桥体造成的影响最小;相对椭圆度α=0.33的钢围堰在受到最大压力的情况下,其围堰两侧所受到的拉力最小,相比其他3种类型的钢围堰稳定性最好。以上分析对维护航道通航安全有重要意义。

兴联路大通道主航道桥主墩双壁钢围堰施工技术

兴联路大通道主航道桥为(165+380+165) m双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,主墩采用哑铃形承台,承台尺寸为62.5 m(横向)×22.6 m(纵向)×7.0 m(高),中间系梁宽11.4 m。其中,51号主墩承台顶、底高程分别为+18.0 m和+11.0 m,河床平均高程为+19.0 m,常水位为+29.8 m。主墩承台采用双壁钢套箱围堰方案施工,51号主墩围堰长66.3 m、宽26.4 m、高24.0 m,壁厚1.8 m,内设3层内支撑,封底混凝土厚3.0 m,围堰抽水水头高度约18.8 m。钢围堰加工前,采用模块化思路,将钢围堰整体竖向分3节、横向分20块;底节钢围堰带钢护筒群整体加工制作,利用2艘800 t浮吊整体吊装下水,利用3艘拖轮将钢围堰带钢护筒群整体浮运至桥位,依次进行水上钢围堰和钢护筒浮态接高;设置水平定位系统,钢围堰精确定位下沉着床,浇筑封底混凝土及隔舱混凝土。该桥承台施工中钢围堰未发生漏水情况,整体质量良好。

湖中基坑-双排钢管桩围堰受力变形分析

为便于施工,位于水域中的基坑工程通常需要施作围堰来保证施工场地干燥,但目前对围堰变形的研究尚不完善。以南昌艾溪湖隧道工程为研究背景,利用Midas GTS NX有限元软件,研究围堰宽度、拉杆位置对双排钢管桩围堰变形规律的影响,并通过将模拟计算结果与实测数据进行对比,验证了模型的合理性。研究结果表明:围堰宽度有一个合适的范围,过小过大均会造成围堰变形过大。在本工程中,围堰合理宽度范围为3.5~4.5 m,围堰宽度的改变对围堰内基坑开挖变形影响较小;综合两侧钢管桩变形来看,拉杆设置在围堰顶部0.8 m处时两侧钢管桩变形较小。

薄土夹层作为围堰封底层的降水可行性与阻水效应研究

【目的】为了探究含薄土夹层的水下砂层作为桥墩围堰封底层时的降水可行性及其阻水效应问题,【方法】采用FLAC^(3D)分别模拟分析了混凝土封底和薄土夹层封底围堰施工的全过程,并分析了薄土夹层厚度、渗透系数、连续性、钢管桩长度、薄土夹层顶与钢管桩底距离、混凝土垫层厚度变化等对围堰钢管桩水平变形、坑底隆起变形及坑底渗水量的影响。【结果】结果表明:有、无薄土夹层时钢管桩均在围堰主墩施工完成阶段在桩顶以下14 m处达到最大水平变形,且分别为16.36 mm和20.72 mm,均满足规范要求;在薄土夹层厚度为4 m、渗透系数为5×10^(-9)cm/s、薄土夹层沿水平方向跨度为55 m、钢管桩长度为40 m、薄土夹层顶与钢管桩间距为0 m、混凝土垫层厚度为3 m的情况下,薄土夹层的阻水效果最好。【结论】薄土夹层具有很好的阻渗性,其作为围堰封底层进行降水施工是可行的,相关研究成果可为类似的工程提供参考和借鉴。

基于模糊贝叶斯网络的钢管桩围堰安全评价研究

为探明施工过程中影响钢管桩围堰事故发生率的主要因素,降低桥梁基础工程的事故发生率,建立FBN与MIDAS模型,对围堰工程进行事前安全风险研究。首先参照条例规范与4M1E原则将主要因素统筹为人、机、料、法、环五大方面,构建起具有普适性的的风险评估指标体系,其中含有5个一级指标和18个二级指标。其次根据因素间的逻辑关系构建贝叶斯网络模型,基于模糊数理论确定根节点的先验概率,后利用Leaky Noisy-OR Gate模型计算出非根节点的条件概率,通过NETICA软件得到因素耦合效应以及主要影响因素,最后依据实际案例建立MIDAS有限元模型进行定量化分析。结果表明,主要影响因素有水流压力、土体稳定性、支护体系稳定性、焊接质量以及安全防护设备配备程度。

海河防潮闸除险加固工程施工导流设计

海河防潮闸工程位于天津市滨海新区海河尾闾,施工期间中心城区和滨海新区的防洪、排涝任务十分艰巨,施工导流标准选择非常重要。特别是闸址周边城市建筑物密集、可用施工场地狭小,施工导流布置方案的选择是重中之重。淤泥质的河道地基致使围堰型式及导流明渠型式的选择十分困难,导流建筑物设计需要结合地质、材料、施工方案等因素综合考虑。介绍了在海河淤泥质软基上海河防潮闸施工的导流设计标准、导流布置方案选择,以及双排拉森钢板桩围堰及水泥搅拌桩型钢支护边墙的导流明渠的设计、施工及运行。

复杂环境下深水深埋承台钢板桩围堰施工技术

东江特大桥采用左侧分离加宽方式,新桥设置在旧桥左侧(上游侧)1 m外,紧邻旧高速环境下,给施工带来极大的不便;其中3#、4#墩位于东江中,水深约为12 m,承台埋置于河床以下5.5 m左右的砂砾层上。承台采用超长钢板桩围堰进行施工,封底厚度2.5 m,整个围堰施工水深最深可达20 m。相较于相似项目采用双壁钢围堰或锁扣钢管施工方案,采用钢板桩围堰施工更简单、快速、经济,对今后深水深埋结构物施工具有一段参考价值。

丹江口水库特大桥施工关键技术

十淅高速丹江口水库特大桥为主跨760 m的双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥。主墩采用群桩基础、八边形承台;桥塔采用H形混凝土结构;地锚式桥台采用箱形预应力混凝土结构;主梁采用混合梁,边跨为双边主肋预应力混凝土梁,主跨为钢-UHPC组合梁,主跨跨中设置中央无轴力连接装置+伸缩缝构造。针对该桥结构特点及水文条件,主墩桩基础和承台采用衡重式挡墙+单壁钢围堰方案,变水中施工为陆地施工,节约了工期和投资;塔柱采用液压爬模分节施工,中塔柱内倾塔肢间设2道水平横撑,保证了施工期塔柱受力和线形;地锚式桥台采用分块、分层并设后浇带的方案,有效改善了大体积混凝土的抗裂性能;边跨混凝土梁采用搭设钢管支架分段现浇施工;主跨钢主梁采取工厂化块件制造,库区陆地总拼并浇筑UHPC形成组合梁,再水运至桥位,采用桥面吊机悬臂吊装,现场施工湿接缝,解决了汉江上游航运能力不足的问题,同时创新提出并应用了钢-UHPC组合梁安装五步施工法,提高了主梁安装质量;中央无轴力连接装置采用逐缝合龙法高精度合龙方案,有效保证了结构功能的发挥。