白坭河特大桥水中塔吊基础施工技术(周水斌)(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上白坭河特大桥水中塔吊基础施工技术周水斌广州市越秀区桂花岗东2号，中铁二十五局集团广州铁路工程有限公司，摘要：大跨度连续梁施工中，一般采用于主墩旁设置塔吊以解决材料垂直运输问题。当主墩位于水中，且塔吊基础不适合落在主墩承台上时，为方便塔吊的安装及拆除，需在主墩旁设置独立的水中塔吊基础。关键词：白坭河 水中 塔吊基础 施工一、工程概况新建广珠铁路标白坭河特大桥DK07+293.11，采用(70.7+145+69.2)m连续梁拱跨越白坭河主航道，采用(58.412858.4) m连续梁拱跨越西南涌主航道，其中145m跨主墩40#墩、41#墩及128m跨主墩100#墩、101#墩均位于水中。连续梁拱均采用先梁后拱的施工方法。连续梁施工中，通过安装塔吊以解决材料的垂直运输问题。塔吊臂长且可360°旋转，为全面覆盖连续梁施工范围，宜设在主墩旁。主墩承台顶埋入河床面15m，若塔吊基础落在承台上，将会面临后期水下拆除的困难，且主墩上部结构为连续梁拱拱座，此处梁面加宽，主墩承台边至上部梁边横桥向距离仅2.45m，尺寸过小不满足需求。需在主墩旁设置独立的水中塔吊基础。二、水中塔吊基础布置根据水中塔吊基础及塔机应符合安全、经济、易安装及拆除的要求，结合现场具备船吊、振动锤、钢管桩、工字钢等工具、材料的实际情况，参照一般陆上塔吊基础的布置形式，水中塔吊基础布置形式如下：采用四根直径630mm，壁厚8mm的钢管桩，打入河床土层，通过钢管桩将塔吊基础面置于常水位以上。参考地勘资料及之前墩位桩基础钻孔记录，河床下土层主要为中粗砂层，采用60kw振动锤打入至不能继续打入为止，入土深度10m左右。单根钢管桩长度约需20m。利用I40a工字钢焊接制作成“十”字梁，“十”字梁中间连接部除工字钢相互焊接外，底部用一块800×800×25mm矩形钢板，上部用四块200×200×20mm三角形钢板进行搭接。钢管桩顶部开槽安放“十”字梁，随后封焊钢管桩顶部槽口以“锁”住“十”字梁。“十”字梁由三片I40a工字钢并排焊接制作而成，根据塔吊地脚螺栓孔位，在“十”字梁上穿孔，穿地脚螺栓时“十”字梁上下部各用一块800×800×25mm厚矩形钢板穿孔后作垫块，以形成整体。此处须注意，“十”字梁制作时，应将螺栓孔位置尽量落在单片I40a工字钢边缘处，若螺栓孔在工字钢靠近腹部，将会减弱“十”字梁的受力性能。水中塔吊基础布置见下图：水中塔吊基础平面布置图 水中塔吊基础对角方向截面图 三、水中塔吊基础检算塔吊在安装塔机以前，应根据塔吊设计要求的基础荷载表，对塔吊基础的承载能力及塔吊整体抗倾覆能力进行检算，且必须满足要求。白坭河水中塔吊采用臂长60m的QTZ80A型塔式起重机。（一）塔吊基础设计相关参数QTZ80A独立式（45m高度时）塔吊工作工况下的基础荷载数据，从塔吊使用说明书可知，其基础受力图如下：倾覆力矩 ；平面扭矩 ；水平力 ； 塔吊自重 ；基础自重 。（二）单桩钢管桩承载力及“十”字梁强度验算根据塔吊的受力特点，塔吊空载且塔臂旋转至与“十”字梁一边平行时，受倾覆力矩作用，此时“十”字梁受力最不利，钢管桩受力最不均匀，偏差最大。计算简图如下：将、代入，用力学求解器解得受力如下表(单位kn、kn.m)： 杆端 1 杆端 2 - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 0. -107. 192. 0. -107. 89. 2 0. -242. 89. 0. -242. -474. 3 0. -377. 505. 0. -377. 143.-由上表可知：塔吊倾覆力矩作用处“十”字梁所受弯矩最不利，最大弯矩相邻的钢管桩所受承载力最大。1. 单根钢管桩承载力验算钢管桩采用的630×8mm无缝钢管，其性能参数为：回转半径，截面积，悬空长度。则钢管桩长细比，查建筑施工计算手册(第二版)P1253附表2-67查得：其稳定系数。根据建筑施工计算手册(第二版)P1257附表2-74有关公式)：，满足要求。根据建筑施工计算手册(第二版)P1247附表2-55查得。2“十”字梁强度验算“十”字梁由3根I40a工字钢并排制作而成，单根I40a工字钢力学性能：、。“十”字梁所受最大弯矩、最大剪力分别为、，则其抗弯、抗剪强度检算根据建筑施工计算手册(第二版)P1257附表2-74有关公式：，满足要求。，满足要求。、的取值根据建筑施工计算手册(第二版)P1247附表2-55查得。（三）塔吊基础抗倾覆验算1单根钢管桩抗拔承载力计算根据钢管桩施工要求，打入管桩施工中采用60kW振动锤，打入至不能继续打入为止，净入土深度不小于10m，土层统一取中砂，土层重度取浮重度，内摩擦角。钢管桩为敞口，不考虑其端承力，只考虑其与土层的静吸附力与摩擦力。参照建筑施工手册（第四版缩印本）P322，钢板桩拔除阻力计算方法，则有：单根钢管桩抗拔承载力计算：。式中：钢管桩与土的吸附力； 钢管桩周长；钢管桩在土中长度； 钢管桩与土层中的静吸附力，此处(含水中砂层) 作用于钢管桩的主动土压力强度； 钢管桩周长；钢管桩在土中长度； 钢管桩与土体间的摩擦系数，此处取；钢管桩为630*8mm钢管，其周长为：×0.63=1.98m，入土长度为：10m，则有则单根钢管桩抗拔承载力。另根据建筑施工手册（第四版缩印本）P450 表7-101，将钢管桩视为沉管灌筑桩，中砂层地质下，查得桩的极限侧阻力特征值，按此处桩入土深度10m可简算得其极限侧阻力：。由上可知，计算得结果与根据相似情况查得数据相差不是很大，因此可取单根钢管桩抗拔承载力2塔吊基础抗倾覆验算塔吊基础的抗倾覆弯矩，由钢管桩抗拔阻力、塔吊自重、基础自重产生，则有：。塔吊设计参数：倾覆弯矩，水平力，则有塔吊倾覆弯矩（h为塔吊基础至河床面距离，即基础悬空高度，根据现场情况，取h=8m）：。塔吊基础抗倾覆稳定系数：。满足要求。四、水中塔吊基础施工水中塔吊基础施工的关键是打入钢管桩及焊接制作“十”字梁。（一）钢管桩施工630×8mm钢管桩用60kw的振动锤打入，利用船吊或者吊机配合，打入深度要求入土深度不小于10m，且打入致不能继续打入为止。详细记录每根钢管桩的入土深度。施工步骤如下：钢管桩定位：首先根据塔吊设置位置，计算出每根钢管桩的坐标。施工时在墩旁先施打钢管定位桩，根据定位桩精确把钢管桩定位出来，并用全站仪复测定位结果，在允许偏差范围内可进入下步施工。打入钢管桩：钢管桩用船吊配合振动锤进行打入。打入过程中用两台全站仪成90°夹角两个方向，观测钢管桩打入时的垂直度。用船吊起吊底节钢管桩至设计桩位并插桩，让钢管桩自沉入土，待下沉稳定后，用船吊将振动锤与液压夹钳吊至钢管桩顶口，用液压夹钳将钢管桩顶口夹住，检查桩的满足倾斜度小于2的要求后，开动振动锤振动，每次振动持续时间不宜超过1015min，过长则振动锤易遭到破坏，太短则难以下沉。每根桩的的下沉一气呵成，不可中途停顿或较长时间的间隙，以免桩周土恢复造成继续下沉困难。 沉入过程中如果发现管桩倾斜超标，立即停止下沉重新调整后方可继续施工直至设计位置。若管桩桩位偏差大、钢管桩振裂或折断，则拔出重打。根据白坭河特大桥前期水中作业平台搭设、施工便桥、施工栈桥搭设中积累的钢管桩施工经验，当基本不能继续打入，且船吊起吊振动锤的钢丝绳回弹明显时，再结合入土深度是否达10m左右，可判断钢管桩已打入到位。（二）“十”字梁施工“十”字梁通长工字钢那条边先与连接处底部钢板焊接，用船吊吊装就位，然后焊接“十”字梁另一条边，此时应先准确定出塔吊地脚螺栓孔位，通过适当调动梁体以保证螺栓孔位准确无误。焊接过程中，焊缝必须饱满、牢靠。“十”字梁焊接制作完成后，在其上穿孔，安装地脚螺栓，完成水中塔吊基础施工。五、结语白坭河特大桥40#、41#、100#、101#墩旁水中塔吊基础已投入使用，效果安全平稳，整体性能良好。随着塔吊在大跨度连续梁施工中越来越广泛的应用，可根据现场情况及施工条件选择合适的基础形式，通过受力检算，满足其基础受力要求即可。参考文献QTZ80A塔式起重机说明书.建筑施工手册（第四版缩印本） 中国建筑工业出版社.建筑施工计算手册（第二版） 中国建筑工业出版社.作者简介： 周水斌(1981-)，男，助理工程师，2005年毕业于中南大学土木工程系，工学学士。中铁二十五局集团广州铁路工程有限公司职工，参加协会：广东省铁道学会，电话：，传真：0757-，电子信箱：。专心-专注-专业