跨海大桥深水基础施工技术

跨海大桥大型深水基础施工技术介绍目录绪论一二三四五大型深水基础施工平台设计台州湾跨海大桥基础施工技术信息钢套箱围堰施工钻孔桩基础施工技术一、绪论正式拉开了我国跨海长桥建设的序幕绪论随着国家经济发展和桥梁设计和施工方法的日趋成熟,本世纪初期开始修建的东海大桥和杭州湾跨海大桥，正式拉开了我国跨海长桥建设的序幕。目前我国深水长桥的建设正处于蓬勃发展的阶段，大量的江河、海湾、岛屿、海峡上即将架设起一道道“人间彩虹”。随着一些大型跨海、跨江桥梁的设计标准和技术含量的提高，其桥梁跨度越来越大，对基础的要求也就越来越高，从而使深水基础承台的施工成为这类大型项目的控制性工程。1、跨海长桥的背景、现状及发展：渤海湾大桥厦彰大桥珠港澳大桥杭州湾大桥台湾海峡大桥琼州海峡大桥东海大桥金塘大桥上海长江大桥绪论我国早期深水桥的基础主要是采用沉井和沉箱基础。近年来，由于深水桥梁的设计和施工技术取得了新突破，使得深水钻孔灌注桩基础的施工技术也取得不断的发展，超长、大直径的钻孔灌注桩已被广泛应用于大型深水桥梁建设中。跨海大桥的建设面临多变的气象环境、复杂的海底地质与水文条件的影响和混凝土设计基准期年限长等众多不利因素。跨海大桥的共同特点都要面临大型深水基础施工的难题，绪论跨海大桥的共同特点都要面临大型深水基础施工的难题，当跨海、改沟、改河、截流与防水围堰相比已不经济，甚至不可能时，从而使深水基础防水围堰的施工成为这类桥梁施工成败的关键。下面重点结合台州湾跨海大桥对深水基础施工做简要介绍。从所处的自然环境以及基础施工的技术难度来讲，跨海大桥基础施工主要从以下几方面采取措施：1．最大程度的掌握大桥所处海域的气象、水文资料，详查工程地质情况。钢套箱湍急的水流钢栈桥钢平台绪论2．选择最恰当的技术方案，对施工方案要反复比对，不仅要考虑材料的造价，还要求综合考虑施工与将来运营的成本。3．选用合理施工工艺，要求其工艺尽量简单，选用先进的大型专业的施工设备。4．做好特殊的海工混凝土的研制和现场配比工作；对钢结构构件采取有效的防腐蚀措施，以达到年设计基准期的要求。5．做好施工组织设计，对施工材料和设备的协作和调配进行优化。绪论2、国外桥梁大型深基础的发展：早期国外跨海大桥的基础主要都是采用气压沉箱基础，到了二十世纪三十年代，沉井基础的应用，成为优先考虑的基础类型。二十世纪七十年代后，随着科学技术的发展，各国在修建跨海大桥时都有各自偏爱的基础类型，形成了独特的技术风格。美国纽约布鲁克林大桥绪论2、国外桥梁大型深基础的发展：基于沉箱基础固有的缺点，工程人员在其基础上加以改进，发明了沉井基础。1936年建成的著名的美国旧金山--奥克兰大桥在水深32m、覆盖层厚54.7的条件下，采用60m×28m浮运沉井，射水、吸泥下沉，入土深度达73.28m。绪论2、国外桥梁大型深基础的发展：二战之后，美国所建桥梁的基础形式日益多样：1955年，查蒙德•圣•莱弗尔在18m水深条件下先打H型钢桩，然后整体安装钟形套箱，最后灌注水下混凝上，首创钟形基础。1957年，美国新奥尔良的庞加川湖桥水中基础采用了φ1.37m的预应力管柱。1966年的美国班尼西亚马丁尼兹桥采用了钢筋混凝土沉井内继续施打钢管桩的组合基础。1994年切萨比克--特拉华运河大桥和休斯顿航道桥分别采用预制的预应力混凝土方桩和混凝土方桩做为桥梁基础。绪论2、国外桥梁大型深基础的发展：欧洲的桥梁大国丹麦，建桥历史悠久，很有代表性：1935年小海带桥在水深达30m的条件下采用43.5m×22m的钢筋混凝土沉箱，1998年建成的大海带桥主桥主塔基础采用了重32000t的设置基础。2000年建成的厄勒海峡大桥，全长16km，其51个引桥全部采用设置基础，其主塔墩设置基础长37m、宽35m、高22.5m，自重20000t。绪论2、国外桥梁大型深基础的发展：在1970年至2000年间，日本所建的众多桥梁中很大比例采用了沉箱基础，如浦户大桥、日本港大桥、神户的波特彼河大桥等。还有一部分采用了沉井基础，如广岛大桥、早漱大桥等。日本所建的世界第一大跨度的明石海峡大桥采用了圆形的设置沉井基础，其尺寸直径达φ80m，高79m，是前所未有的庞然大物。绪论2、国外桥梁大型深基础的发展：日本明石海峡大桥绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：在我国真正开展桥梁建设直到解放后才开始，其整个桥梁基础形式大致经历了从管柱基础、沉井基础到大力发展钻孔灌注桩基础的过程。我国发展跨海大桥是从上世纪80年代开始的，1987年动工并于1991年5月建成通车的厦门大桥，它也是我国首次采用海上大直径嵌岩钻孔灌注桩。1997年的广东虎门大桥，其主通航跨的跨度达到了当时我国桥梁跨度最大的888m，所用的基础形式也是钻孔灌注桩基础。绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：在下面列举几个国内近几年施工的代表性桥梁工程大型深水基础运用情况：1)．浙江杭州湾跨海大桥通航孔南航道桥主塔基础采用38根直径2.8m钻孔灌注桩，桩长125m，创国内跨海大桥超长钻孔灌注桩桩基础施工新纪录（2005年中国企业新纪录）；基础承台为哑铃型结构，长81.4m，宽23.7m，厚6.0m，采用海工高性能混凝土，单个承台方量11000m3。引桥主要采用打入钢管桩基础。2)．浙江舟山金塘跨海大桥主塔基础采用42根Φ2.85m变径至Φ2.5m的变径钻孔灌注桩，桩长为115m，基础承台结构尺寸为56.78×34.02×6.5m，单个承台方量10960m3。绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：3)．江苏泰州长江大桥(世界上最大的三塔两跨2X1080m悬索桥)中塔采用沉井基础，沉井长58m，宽44m，总高度为76m，相当于半个足球场大、25层楼高，其下部38m为双壁钢壳混凝土沉井，上部38m为钢筋混凝土沉井。沉井沉入19m深水和55m河床覆盖层，为世界上入土最深的水中沉井基础。绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：4)．江苏苏通长江大桥苏通大桥是世界最大跨径斜拉桥，主墩基础为世界最大规模桥梁超大型群桩基础，由131根长120m、直径2.8m变至2.5m的变径钻孔灌注桩组成，承台平面为哑铃形，长113.75m、宽48.10m厚6.0m，混凝土为C35，方量42271m3，钢筋总重达7020t。绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：5)．江苏润扬长江大桥：悬索桥北锚碇基础为矩形箱式结构，长69m，宽50m，深50m，三纵四横隔墙将箱体结构分为20个隔舱，仓内充填砂和砼。穿过35m厚粉细砂，地连墙计42个槽段平均深度54m，最大深度57m，单幅6.0m宽槽段钢筋笼重量102t，创国内施工行业穿过粉细砂最厚、支护结构嵌岩地连墙最深、单榀钢筋笼重量最大新纪录。。绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：润扬长江大桥绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：6)．江苏南京长江四桥：南京长江四桥为双塔三跨悬索桥，主跨1418米，世界排名第四，其中主塔基础采用48根D3.2m～D2.8m变直径钻孔灌注桩基础。主塔承台基础为哑铃形结构，平面尺寸80.5×35m，厚度9.0m，混凝土方量达17500m3。绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：钻孔灌注桩基础绪论3、国内桥梁大型深基础的发展：7).台州湾跨海特大桥：台州湾跨海特大桥主桥为主跨488m双塔双索面叠合梁斜拉桥，跨径布置85+145+488+145+85，主墩基础采用32根φ2.8m～2.5m端承桩，最长桩长约150m。从减少承台阻水面积及利于通航的角度考虑，主墩承台采用哑铃型承台、承台尺寸为78.6×24.3m（横×顺），为海工高性能混凝土。台州湾跨海特大桥因特殊地质条件和恶劣施工环境，主墩钻孔桩施工遇到了各种困难和前所未有的技术难题，例如：钢护筒变形、孤石、漏浆、铁板砂层钻孔桩施工。时间跨度达8个月，目前已全部施工完成。绪论4、跨海大桥大型深基础发展趋势：跨海大桥大型深基础发展趋势有：1．新的结构形式2．创新的施工技术3．不断加大的基础结构尺寸4．大型化、专业化的施工机械5.采用信息化施工技术绪论本次交流介绍主要重点：在对国内外桥梁大型基础施工技术调研与分析的基础上，结合台州湾跨海特大桥以及国内的其他大型海上桥梁的建设工程特点，对其大型深水基础施工进行以下几个部分的总结归纳：1．跨海大桥大型深水基础施工平台的设计与施工；2．海上大直径超长钻孔桩基础施工；3．海上大型深水基础结构的防腐技术；4．跨海大桥大型套箱制作、安装和大体积承台基础的施工技术。二、台州湾大桥基础施工技术信息（一）气象信息台州湾跨海特大桥地处我国东南部沿海地区，属典型的亚热带季风气候区，桥区季风显著，四季分明，温暖细润、雨量丰富、台风频发的气候特点。冬季的10月、11月季风风速较大，年平均大风日数超过1个月。年平均影响施工的台风3次。工程区雾出现频率较高，各月均有雾出现，但主要集中在冬、春季。多年平均雾日40-50天，累年最多雾日72天，雾多数持续时间为1-4h。（二）水文条件1）．潮汐特征台州湾跨海大桥地处强潮海域、潮汐类型为正规半日潮，据附近海门站统计近期实测资料潮汐特征值如下(潮位基准面采用1956黄海平均海平面)：最高潮位+5.65m最低潮位-2.80m平均高潮位+2.21m平均低潮位-1.79m最大潮差+6.75m平均潮差+3.99m设计高潮位+3.06m设计低潮位-2.21m（二）水文条件2）．波浪平大桥施工设计波浪取值参照如下表：主桥采用P2点设计波要素，北浅水区引桥采用P1点设计波要素，南浅水区引桥采用P3点设计波要素。20年重现期波要素如下表位置方向H1%（m）T（s）P1偏E4.875.0P2偏E5.248.3P3偏E5.188.3（三）地质条件桥址区域位于海积平原区，横跨椒江河道，椒江水系底高程-2.0到-6.0m，水底地形总体变化平缓，河床较为稳定。上部为海积淤泥、淤泥质粘土，厚22-35m，其下部分布海积、冲海积软塑状黏性土，厚13.6-32.60m，性质差，中部以海积黏性土为主，软塑-可塑状，厚度一般较小，局部分布冲湖积粉质黏土；中下部分布两层冲积园砾，工程性质较好，两层圆砾间夹可塑状黏土，下伏基岩为晶屑熔结凝灰岩，凝灰岩粉砂岩，大桥主墩处揭露基岩顶板标高-137.32m至-138.59m。（四）施工测量1.施工测量坐标系统根据工程的特点，施工测量运用的坐标系统如下：1）WGS-84坐标系统：主要应用于GPS测量。2）平面坐标系统：建立了大桥独立坐标系，独立坐标系的椭球定位、定向。3）高程系统：1985年国家高程系统。（四）施工测量2.施工测量控制网1）施工测量平面控制网根据大桥工程的特点、特殊要求及施工方法，控制网分为首级网、首级加密网、一级加密网和二级加密网四个等级。次一级网由高一级网点作起算数据。2）高程施工控制网与平面控制网类似，高程控制网分为首级网、海中首级加密网、一级加密网三个等级。次一级网由高一级网点作起算数据。（四）施工测量3.桥墩基础施工测量1）基础施工测量控制技术、控制方法2）GPS全球卫星定位3）施工平台施工测量技术4）钻孔桩施工测量5）承台施工测量6）基础沉降观测小结1．详细如实的收集大量基础信息对大型基础工程结构设计、施工具有重要的指导意义。2．GPS测量技术随着海上大型工程的建设，尤其是桥梁工程建设，目前运用已经成熟，精度能达到设计的要求，具有选点灵活，作业方便，工作量小等传统方法无法与之比拟的优点，成果可靠。GPS短基线测量能够代替传统导线测量方法进行加密点的测设工作。三、跨海大桥深水基础施工平台设计1.概述2.施工平台设计思路3.钢平台的主要设计参数4.钢平台计算工况类型及最不利工况确定5.钢平台施工6.钢平台处的冲刷与防护7.小结钻孔桩在旱地进行施工非常方便易行，平整场地后，钻机即可就位并开钻作业，但是由于海上桥梁基础都位于水深、流急、潮差大、强腐蚀的环境中，因此在进行钻孔桩施工前首要为钻机、沉放钢筋笼及灌注设备等提供一个作业场地，以满足钻孔、灌注水下混凝土的需要，并保证人员及机具的安全，这就产生了大型桥梁施工所用的施工平台。1.概述1.概