1、武漢天興洲長江大橋主塔墩武漢天興洲長江大橋主塔墩深水基礎施工技術深水基礎施工技術23圍堰下河入水圍堰下河入水3圍堰下水后自浮狀態圍堰下水后自浮狀態 （2）鋼吊箱浮運、定位。）鋼吊箱浮運、定位。浮運前完成定位系統施工，吊箱在兩艘浮運前完成定位系統施工，吊箱在兩艘6000匹馬力主匹馬力主拖和一艘拖和一艘2640匹馬力幫拖的牽引下，頂推浮運至墩位處停匹馬力幫拖的牽引下，頂推浮運至墩位處停穩，順序完成定位系統與吊箱間連接并調整定位系統受力穩，順序完成定位系統與吊箱間連接并調整定位系統受力均勻，解除主拖與幫拖，對稱預緊定位系統，圍堰初定位。均勻，解除主拖與幫拖，對稱預緊定位系統，圍堰初定位。雙壁及底隔倉
2、內注水下沉至吊箱頂面標高雙壁及底隔倉內注水下沉至吊箱頂面標高+26.0m，實，實測圍堰平面扭轉、位移及垂直度偏差，均勻收放調整主拉測圍堰平面扭轉、位移及垂直度偏差，均勻收放調整主拉纜，順序調整吊箱平面扭轉偏差、縱橫橋向位置，均勻調纜，順序調整吊箱平面扭轉偏差、縱橫橋向位置，均勻調整下拉纜并輔助雙壁內注水調整吊箱垂直度，使圍堰平面整下拉纜并輔助雙壁內注水調整吊箱垂直度，使圍堰平面位置、標高、垂直度及拉纜索力均符合設計要求，實現精位置、標高、垂直度及拉纜索力均符合設計要求，實現精確定位。確定位。3吊箱圍堰頂推浮運吊箱圍堰頂推浮運3圍堰前定位船圍堰前定位船3圍堰后定位船圍堰后定位船 （3）定位樁施工
3、及鉆孔平臺形成。）定位樁施工及鉆孔平臺形成。大型浮吊起吊定位樁鋼護筒至吊箱上下導環內，大型浮吊起吊定位樁鋼護筒至吊箱上下導環內，調整活動上導環微調裝置，控制鋼護筒垂直度，采用調整活動上導環微調裝置，控制鋼護筒垂直度，采用APE400B型振動打樁機下沉定位樁至設計標高。定位型振動打樁機下沉定位樁至設計標高。定位樁插打時，實測水流條件變化、吊箱平面位置及垂直樁插打時，實測水流條件變化、吊箱平面位置及垂直度，監控鋼護筒中心位置與垂直度。定位樁插打完畢，度，監控鋼護筒中心位置與垂直度。定位樁插打完畢，安裝掛樁牛腿，雙壁內注水吊箱均勻支承于定位樁上，安裝掛樁牛腿，雙壁內注水吊箱均勻支承于定位樁上，下導環
4、與定位樁間固結，均勻放松拉纜系統，形成固下導環與定位樁間固結，均勻放松拉纜系統，形成固定鉆孔平臺。定鉆孔平臺。（4）鉆孔樁施工。）鉆孔樁施工。插打渡洪樁鋼護筒，選用插打渡洪樁鋼護筒，選用KTY4000型鉆機一次成型鉆機一次成孔。完成渡洪樁施工后，解除吊箱與定位樁間連接，將孔。完成渡洪樁施工后，解除吊箱與定位樁間連接，將圍堰均勻固結于渡洪鉆孔樁上，作好平臺渡洪前的準備。圍堰均勻固結于渡洪鉆孔樁上，作好平臺渡洪前的準備。插打其余鋼護筒并進行鉆孔樁施工。插打其余鋼護筒并進行鉆孔樁施工。（5）圍堰下放及二次掛樁。）圍堰下放及二次掛樁。鉆孔樁完成后，拆除圍堰上施工荷載，解除吊箱與鉆孔樁完成后，拆除圍堰上
5、施工荷載，解除吊箱與鋼護筒間固結，吊箱內抽水并自浮，拆除掛樁牛腿，均鋼護筒間固結，吊箱內抽水并自浮，拆除掛樁牛腿，均勻對稱張拉定位系統，調整吊箱位置，雙壁內注水，在勻對稱張拉定位系統，調整吊箱位置，雙壁內注水，在定位系統的控制下吊箱均勻、緩慢下沉至設計標高第二定位系統的控制下吊箱均勻、緩慢下沉至設計標高第二次掛樁。次掛樁。（6）圍堰封底及承臺施工。）圍堰封底及承臺施工。鋼護筒與底板間堵漏，分隔倉對稱平衡澆注封底鋼護筒與底板間堵漏，分隔倉對稱平衡澆注封底混凝土、底隔倉及雙壁內混凝土，待封底砼達到設計混凝土、底隔倉及雙壁內混凝土，待封底砼達到設計強度后，抽干吊箱內水，分兩次完成承臺大體積混凝強度后
6、，抽干吊箱內水，分兩次完成承臺大體積混凝土施工。土施工。APE400B型振動打樁錘插打型振動打樁錘插打3.6米鋼護筒米鋼護筒圍堰鉆孔平臺掛樁設備圍堰鉆孔平臺掛樁設備鉆孔樁施工平臺鉆孔樁施工平臺自行研制的自行研制的KTY4000型動力頭鉆機用于主塔型動力頭鉆機用于主塔3.4m鉆孔樁施工鉆孔樁施工3圍堰鉆孔樁施工圍堰鉆孔樁施工3圍堰鉆孔樁施工圍堰鉆孔樁施工 1、研究鋼吊箱在水深流急、水文條件變化復雜時平面、研究鋼吊箱在水深流急、水文條件變化復雜時平面定位精度、鋼護筒垂直度的措施，實現吊箱順利下放至設定位精度、鋼護筒垂直度的措施，實現吊箱順利下放至設計標高，保證鉆孔樁、承臺的施工偏差符合設計要求。計
7、標高，保證鉆孔樁、承臺的施工偏差符合設計要求。2、鋼吊箱整體制造、橫向下水、整體浮運的控制。、鋼吊箱整體制造、橫向下水、整體浮運的控制。3、河床施工沖刷大，應采取有效的監測防護措施，保、河床施工沖刷大，應采取有效的監測防護措施，保證鉆孔平臺穩定與鉆孔樁施工。證鉆孔平臺穩定與鉆孔樁施工。4、研究、研究3.4m大直徑鉆孔樁在軟硬膠結不均礫巖中一大直徑鉆孔樁在軟硬膠結不均礫巖中一次成孔與成樁工藝，研制鉆孔設備，確保汛期前渡洪鉆孔次成孔與成樁工藝，研制鉆孔設備，確保汛期前渡洪鉆孔樁的順利完成及基礎階段性工期。樁的順利完成及基礎階段性工期。5、吊箱封底平面尺寸巨大，面積約、吊箱封底平面尺寸巨大，面積約2
8、600，吊桿數量，吊桿數量多，底板剛度不均，為保證封底混凝土澆注質量及吊桿受多，底板剛度不均，為保證封底混凝土澆注質量及吊桿受力均勻，應采取有效的控制措施。力均勻，應采取有效的控制措施。四、需解決的關鍵技術問題四、需解決的關鍵技術問題五、關鍵技術問題的處理五、關鍵技術問題的處理 1、確保鋼吊箱平面定位精度及鋼護筒垂直度措施、確保鋼吊箱平面定位精度及鋼護筒垂直度措施。（1）定位精度的誤差分析。）定位精度的誤差分析。雙壁鋼吊箱在制造、浮運定位、鋼護筒插打及兩次掛樁雙壁鋼吊箱在制造、浮運定位、鋼護筒插打及兩次掛樁過程中存在許多因素影響鉆孔樁、承臺的施工偏差及吊箱的過程中存在許多因素影響鉆孔樁、承臺的
9、施工偏差及吊箱的順利下放。順利下放。吊箱既是鉆孔施工平臺，又是承臺施工圍堰與模板，吊箱既是鉆孔施工平臺，又是承臺施工圍堰與模板，又作為鋼護筒導向定位系統，客觀上對吊箱制造、定位精度又作為鋼護筒導向定位系統，客觀上對吊箱制造、定位精度與鋼護筒垂直度提出了較高要求。與鋼護筒垂直度提出了較高要求。吊箱形體尺寸龐大，受焊接變形影響，其樁位、上下吊箱形體尺寸龐大，受焊接變形影響，其樁位、上下導環同心度及輪廓尺寸精度控制難度較大，將會產生一定偏導環同心度及輪廓尺寸精度控制難度較大，將會產生一定偏差。差。五、關鍵技術問題的處理五、關鍵技術問題的處理 吊箱定位時，除平面位移量應控制外，由于吊箱平吊箱定位時，除
10、平面位移量應控制外，由于吊箱平面尺寸龐大，其縱橫軸線扭轉偏差對樁位影響較大，應嚴面尺寸龐大，其縱橫軸線扭轉偏差對樁位影響較大，應嚴格控制，吊箱的垂直度對鋼護筒垂直度產生一定影響，應格控制，吊箱的垂直度對鋼護筒垂直度產生一定影響，應盡可能調整。盡可能調整。吊箱由定位系統約束向固定鉆孔平臺體系轉換時，吊箱由定位系統約束向固定鉆孔平臺體系轉換時，受水流阻力、風力、施工荷載等因素影響，將會沿水流方受水流阻力、風力、施工荷載等因素影響，將會沿水流方向產生一定量位移而影響樁位精度。向產生一定量位移而影響樁位精度。因此，應合理確定吊箱平面定位精度與鋼護筒垂直度因此，應合理確定吊箱平面定位精度與鋼護筒垂直度的
11、技術標準，對吊箱制造、平面定位精度、縱橫軸線扭角、的技術標準，對吊箱制造、平面定位精度、縱橫軸線扭角、吊箱垂直度及鋼護筒垂直度進行有效控制。吊箱垂直度及鋼護筒垂直度進行有效控制。（1）定位精度的誤差分析。）定位精度的誤差分析。吊箱平面定位精度與鋼護筒垂直度控制措施。吊箱平面定位精度與鋼護筒垂直度控制措施。經過吊箱定位精度的誤差分析，掌握影響定位精度的因經過吊箱定位精度的誤差分析，掌握影響定位精度的因素，分析產生偏差的原因，采取如下技術措施控制吊箱平面素，分析產生偏差的原因，采取如下技術措施控制吊箱平面定位精度與鋼護筒垂直度。定位精度與鋼護筒垂直度。結合墩位處水文地質、河床地形、沖刷條件，綜合考
12、結合墩位處水文地質、河床地形、沖刷條件，綜合考慮方案的技術經濟性及定位精度的要求，慮方案的技術經濟性及定位精度的要求，2#墩采用錨墩加預墩采用錨墩加預應力鋼鉸線的精確定位方案，合理選擇錨墩的剛度，增加鋼應力鋼鉸線的精確定位方案，合理選擇錨墩的剛度，增加鋼鉸線的預拉力，形成剛性定位系統，有效提高吊箱平面定位鉸線的預拉力，形成剛性定位系統，有效提高吊箱平面定位精度。精度。3#墩采用重錨加定位船定位方案，選用重型錨碇與重墩采用重錨加定位船定位方案，選用重型錨碇與重型長錨鏈，有效縮短錨繩長度，使定位系統布置更趨合理、型長錨鏈，有效縮短錨繩長度，使定位系統布置更趨合理、緊湊，有效減小錨碇系統非彈性、彈性
13、變形影響。緊湊，有效減小錨碇系統非彈性、彈性變形影響。定位系統施加強大的預拉力并采用強大的邊錨系統，定位系統施加強大的預拉力并采用強大的邊錨系統，既防止吊箱在水流、風力、波浪力作用下橫向擺動與平面扭既防止吊箱在水流、風力、波浪力作用下橫向擺動與平面扭轉，又有效減小吊箱在水文條件變化時的位移，提高其定位轉，又有效減小吊箱在水文條件變化時的位移，提高其定位精度。精度。鋼吊箱采用工廠整體制造，提高上下導環中心位置、鋼吊箱采用工廠整體制造，提高上下導環中心位置、橢圓度及同心度的制造精度；控制吊箱焊接變形，提高吊箱橢圓度及同心度的制造精度；控制吊箱焊接變形，提高吊箱內輪廓尺寸、板面平整度及形狀參數的精度
14、，保證吊箱結構內輪廓尺寸、板面平整度及形狀參數的精度，保證吊箱結構制造質量。上、下導環均設有可調裝置，吊箱入水前精確調制造質量。上、下導環均設有可調裝置，吊箱入水前精確調整活動下導環裝置，消除固定下導環在制造中的偏差，提高整活動下導環裝置，消除固定下導環在制造中的偏差，提高下導環精度；吊箱精定位后，鋼護筒插打前精確調整上導環下導環精度；吊箱精定位后，鋼護筒插打前精確調整上導環可調裝置，確保鋼護筒平面位置與垂直度。可調裝置，確保鋼護筒平面位置與垂直度。計算水位、流速變化時吊箱平面位置變化量，有效計算水位、流速變化時吊箱平面位置變化量，有效指導在不同水流條件及其變化時定位系統的調整與吊箱的指導在不
15、同水流條件及其變化時定位系統的調整與吊箱的精確定位。施工前，通過試插樁實測插樁期間水文條件的精確定位。施工前，通過試插樁實測插樁期間水文條件的變化規律及對插樁精度的影響，合理選擇插樁時期。定位變化規律及對插樁精度的影響，合理選擇插樁時期。定位時，實測預應力鋼鉸線與錨碇系統受力狀態、吊箱平面位時，實測預應力鋼鉸線與錨碇系統受力狀態、吊箱平面位置、傾斜與扭轉及水流條件，分級分次調整定位系統與吊置、傾斜與扭轉及水流條件，分級分次調整定位系統與吊箱位置，調整下拉纜受力及吊箱內偏壓水控制吊箱傾斜，箱位置，調整下拉纜受力及吊箱內偏壓水控制吊箱傾斜，同步監測實現鋼吊箱精確定位。同步監測實現鋼吊箱精確定位。2
16、、河床沖刷與鉆孔平臺渡洪穩定控制、河床沖刷與鉆孔平臺渡洪穩定控制 在鉆孔樁施工期間，分析水文地質條件及河床沖刷特在鉆孔樁施工期間，分析水文地質條件及河床沖刷特點，計算鉆孔平臺在不同工況下的結構受力與穩定性，掌點，計算鉆孔平臺在不同工況下的結構受力與穩定性，掌握施工條件的變化對平臺安全渡洪的影響，采取必要的技握施工條件的變化對平臺安全渡洪的影響，采取必要的技術措施與防護預案，確保平臺的安全穩定和鉆孔樁的正常術措施與防護預案，確保平臺的安全穩定和鉆孔樁的正常施工。施工。分析歷年來水位過程曲線與不同時間水文特點，分析歷年來水位過程曲線與不同時間水文特點，結合施工實際分解平臺在施工中的不同工況，計算不
17、同施結合施工實際分解平臺在施工中的不同工況，計算不同施工工況下河床沖刷深度。施工中定期測量水流速度、水位工工況下河床沖刷深度。施工中定期測量水流速度、水位及河床沖刷深度，與計算值相比較，必要時采取導管法局及河床沖刷深度，與計算值相比較，必要時采取導管法局部拋填袋裝中砂或碎石的防護預案。部拋填袋裝中砂或碎石的防護預案。鉆孔樁施工期間，根據平臺支承體系及水文鉆孔樁施工期間，根據平臺支承體系及水文條件的不同，鉆孔平臺可分為兩個施工工況。條件的不同，鉆孔平臺可分為兩個施工工況。工況一：由定位樁鋼護筒支承平臺進行渡洪鉆工況一：由定位樁鋼護筒支承平臺進行渡洪鉆孔樁施工工況，汛期前完成全部渡洪樁施工并將其孔
18、樁施工工況，汛期前完成全部渡洪樁施工并將其與平臺固結。與平臺固結。工況二：由渡洪樁支承平臺滿足洪水期鉆孔樁工況二：由渡洪樁支承平臺滿足洪水期鉆孔樁施工工況。施工工況。按照二十年一遇的洪水期最不利水文條件檢算平臺受力按照二十年一遇的洪水期最不利水文條件檢算平臺受力與穩定，合理確定渡洪樁的數量與布置。與穩定，合理確定渡洪樁的數量與布置。按照鉆填渡洪樁時水文條件及相應工況的支承體系計算，按照鉆填渡洪樁時水文條件及相應工況的支承體系計算，合理確定定位樁的數量、布置及入土深度。合理確定定位樁的數量、布置及入土深度。根據沖刷計算分析，鉆孔平臺形成后在渡洪樁施工時河根據沖刷計算分析，鉆孔平臺形成后在渡洪樁施
19、工時河床沖刷主要由鋼護筒阻水形成，應結合計算合理選擇定位樁床沖刷主要由鋼護筒阻水形成，應結合計算合理選擇定位樁布置，盡可能增加兩排定位樁間過水斷面，減小河床沖刷。布置，盡可能增加兩排定位樁間過水斷面，減小河床沖刷。一般情況下，河床沖刷對工況一的平臺穩定與受力影響較大，一般情況下，河床沖刷對工況一的平臺穩定與受力影響較大，對工況二的鉆孔樁施工及鋼護筒變形控制較為不利。對工況二的鉆孔樁施工及鋼護筒變形控制較為不利。為保證平臺穩定與結構安全，合理安排鉆孔樁為保證平臺穩定與結構安全，合理安排鉆孔樁施工，及時將已成鉆孔樁與吊箱固結；施工期間根據施工，及時將已成鉆孔樁與吊箱固結；施工期間根據水位變化與平臺
20、受力合理調節雙壁內水頭。對水流條水位變化與平臺受力合理調節雙壁內水頭。對水流條件變化產生的平臺位移與沉降嚴格監控，確保成樁質件變化產生的平臺位移與沉降嚴格監控，確保成樁質量與平臺安全。為保證平臺安全渡洪，雙壁鋼吊箱具量與平臺安全。為保證平臺安全渡洪，雙壁鋼吊箱具有隨施工水位上浮或下落二次掛樁的功能，提高鉆孔有隨施工水位上浮或下落二次掛樁的功能，提高鉆孔平臺的防渡洪能力。平臺的防渡洪能力。1、武漢天興洲大橋于、武漢天興洲大橋于2004年年9月月28日正式開工，在定位系統日正式開工，在定位系統施工準備時，鋼吊箱已于施工準備時，鋼吊箱已于2004年同步完成工廠整體制造、下河，年同步完成工廠整體制造、
21、下河，3號墩吊箱號墩吊箱2004年年10月浮運至墩位，月浮運至墩位，11月完成定位樁鋼護筒插打并月完成定位樁鋼護筒插打并形成平臺。形成平臺。同步研制同步研制KTY4000型動力頭鉆機。型動力頭鉆機。2、鉆孔樁于、鉆孔樁于2004年年12月開鉆，到目前為止主墩基礎月開鉆，到目前為止主墩基礎3.4m鉆鉆孔樁全部完成，計劃于孔樁全部完成，計劃于2005年年11月下放鋼吊箱二次掛樁、年底施月下放鋼吊箱二次掛樁、年底施工承臺。工承臺。3、2號墩鋼吊箱平面定位精度在號墩鋼吊箱平面定位精度在3cm內；內；3號墩鋼吊箱平面定號墩鋼吊箱平面定位精度在位精度在5cm內。內。鋼吊箱垂直度在鋼吊箱垂直度在1/1000
22、內；鋼護筒垂直度在內；鋼護筒垂直度在1/500內；主墩基礎內；主墩基礎3.4m鉆孔樁施工質量全部評定為鉆孔樁施工質量全部評定為I類樁。類樁。六、方案實施情況六、方案實施情況 主塔墩基礎采用雙壁鋼吊箱工廠整體制造、浮運的主塔墩基礎采用雙壁鋼吊箱工廠整體制造、浮運的施工方案，吊箱集鉆孔平臺、承臺模板、鋼護筒定位導施工方案，吊箱集鉆孔平臺、承臺模板、鋼護筒定位導向三種功能于一體，向三種功能于一體，2號墩鋼吊箱采用錨墩加預應力鋼號墩鋼吊箱采用錨墩加預應力鋼鉸線精確定位新工藝，鉸線精確定位新工藝，3號墩鋼吊箱采用重錨加定位船的號墩鋼吊箱采用重錨加定位船的定位方案，實現了在水深流急、河床沖刷大、通航干擾定位方案，實現了在水深流急、河床沖刷大、通航干擾大等復雜施工條件下巨型雙壁鋼吊箱整體浮運精確定位大等復雜施工條件下巨型雙壁鋼吊箱整體浮運精確定位施工技術的新突破，主塔墩深水基礎施工工期提前近六施工技術的新突破，主塔墩深水基礎施工工期提前近六個月，為復雜建橋條件下大型深水基礎的建造技術積累個月，為復雜建橋條件下大型深水基礎的建造技術積累了寶貴的經驗。了寶貴的經驗。謝 謝！
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