承台基础（精选10篇）
承台基础 篇1
1工程概述
某工程主桥为2×136 m独塔单索面混合梁斜拉桥,全长272 m。主塔(15号墩)基础采用16根ϕ2.2 m钻孔桩,主墩承台平面为带4个圆弧倒角的矩形,尺寸为24.0 m×17.5 m,承台顶标高+4.0 m,底标高+0 m,厚度4.0 m,C45混凝土浇筑量为1 666 m3,分2次浇筑完成,每次浇筑高度为2.0 m。主塔塔座高度3.0 m。
图1为主桥桥型图。
工程主桥承台围堰施工存在的关键技术和难点如下。
1)水道最大流速0.7 m/s,主墩承台下河床覆盖层为淤泥层夹砂层,封底完成后围堰内外最大水头差7 m,施工环境较为复杂。
2)主桥承台钢板桩围堰设计需保证施工安全性、可操作性等要求。
3)水道涨潮与落潮时水流方向相反,且水流较急,增加了钢板桩围堰的精确定位及施打难度。
4)水下混凝土封底是能否实现干施工环境的关键工序,施工中应精确控制,以保证封底混凝土质量。
2主要施工步骤
结合主桥承台施工要求及现场地质情况,主墩承台拟采用钢板桩围堰施工方案。主要施工步骤为:桩基完成后拆除桩基施工平台→定位钢板桩围堰导向架→施打钢板桩→抽水堵漏及焊接支撑系统→承台施工→支撑体系转换→塔座施工→拆除围堰。
3主桥承台施工工艺
3.1围堰施工准备
钢板桩围堰的施工准备主要包括3个方面。
1)支撑系统材料加工。
主桥承台围堰的支撑系统材料包括双肢I56型钢,双肢I40型钢,双肢I25型钢,630 mm×8 mm钢管桩。为保证施工进度,应提前15 d按图纸要求下料加工。
2)钻孔平台拆除。
桩基完成之后立刻开始平台拆除,主墩平台拆除后示意见图 2 。
3)钢板桩的选用与整理。
主桥承台围堰钢板桩型号为拉森IV型,桩长18 m,采用60 t振动锤施打。根据计算采用18 m钢板桩围堰入土深度能够满足要求。 钢板桩进场后,采用冷弯、热敲(温度≤800 ℃)、焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。整修后的钢板桩达到锁口内外光洁并呈一直线,全长不应有焊瘤、钢板、角铁或其他突出物,两端切割整齐。接头强度与其他断面相等。
3.2围堰导向系统施工
1)施打定位钢管桩。
平台贝雷梁及下横梁拆除完成之后,拔出平台内的8根钢管桩,从钢管桩顶口向下量4.5 m焊接I40型钢作为第2层导向架牛腿。按设计坐标在测量仪器的精确控制下重新施打,作为整个钢板桩围堰的定位钢管桩,每根钢管桩桩长24 m,施打时桩顶标高控制在+9 m。为减少误差,钢管桩在低潮位平潮时施打,要求钢管桩垂直度误差控制在1%,平面误差<5 cm,标高误差<10 cm。定位钢管桩施打完成后,测出桩顶标高,用切割或者补焊型钢的方法调平第2层支撑牛腿至标高+4.5 m,然后在+7.5 m焊接钢牛腿,作为第1层支撑牛腿。
2)导向架定位。
在测量控制下,抢低潮位首先定位第2层导向架。第2层导向架由第2层内支撑系统围檩与第3层内支撑系统围檩焊接而成,定位时用吊线法复测第1层导向架与第2层导向架是否在同一平面。经反复调节完成定位,保持吊车吊装状态,在钢管桩上焊接反向牛腿加固。
3.3钢板桩施打
1)施打方法。
为加快施工进度,钢板桩采用对角双向施打工艺,配置3台500 kN 吊车,2台60 t振动锤。分别从北岸上游和南岸下游2个角点双向施打,于南岸上游北岸下游2个角点附近同时合龙。
2)技术要求及注意事项。
(1)主墩钢板桩施打顶标高为+8.2 m,过渡墩钢板桩围堰顶标高为+7.5 m,实际施打时误差<20 cm。首根直角钢板桩插打时,应严格控制其标高、平面位置及垂直度,插打完毕后,用I25型钢将其与附近的平台钢管桩焊接,以保证后续钢板桩的准确插打。
(2)每根钢板桩施打至相应标高后,与相邻钢板桩焊接加固,增加整体稳定性,以避免施打钢板桩时阻力太大而带动相邻钢板桩下沉。要求每根钢板桩标高误差≤10 cm。
(3)钢板桩围堰于北岸下游与南岸上游2个角点附近合龙。首先将角点一边的钢板桩插打完成,根据围堰转弯所需的实际尺寸焊接直角钢板桩施打,要求2条直角钢板桩必须满焊;另一边留出3 m左右的调整空间作为合龙段。合龙段的钢板桩控制在6～8根,要先插后打。若合龙有误,则用千斤顶对顶或用倒链和滑轮组对拉使之合龙。合龙后,再逐根打到设计深度。
(4)因围堰堵漏工程量较大,每天在围堰外侧堵漏的潜水员应完成前一天施打钢板桩堵漏工作。
(5)钢板桩应紧贴两层导向架施打,每隔0.4 m,将1根钢板桩与围檩用钢板焊接加固,以增加整个结构的稳定性。
(6)钢板桩合龙后,在围堰上下游侧各选1根钢板桩开1个边长10 cm的小口,标高+4.3 m,以平衡内外水压,焊接完成第1层、第2层内支撑之后,在低潮位时焊接钢板堵住小口,开始抽水作业。
3.4内支撑焊接
主墩围堰内支撑系统在围堰封底完成之后进行,主墩围堰分别在+7.5 m、+4.5 m、+3.7 m与+1.5 m设置4层内支撑系统。
1)第1、2层内支撑焊接。
主墩围堰第1层支撑标高+7.5 m,第2层支撑标高+4.5 m。据施工观测,水道低潮水位为+4.0 m,封底完成之后,原则上先焊接第2层支撑,再焊接第1层支撑,2个/d的低潮水位可以保证6 h的焊接时间。内支撑结合施工图纸与现场施工情况现场下料,应在封底混凝土浇筑前完成主墩围堰第1层和第2层内支撑的下料。
2)第3层内支撑焊接。
主墩围堰焊接好第1层、第2层支撑后,开始进行围堰的首次抽水。在抽水时继续堵漏,将抽水标高控制在+2.5 m,在+3.0 m标高处割除1、4、13、16号护筒,以方便第3层支撑系统的吊装与焊接。第3层内支撑系统焊接完成之后,抽水至封底混凝土,开始第1层主墩承台施工。
3)第1次支撑体系转换。
在第1层承台施工过程中可以先完成第4层围檩的焊接,以及双肢I25短支撑的加工。第1层承台模板拆除之后,焊接第4层临时支撑,要求第4层支撑必须在潮水水位<4.5 m时焊接,可以先将短支撑点焊固定,全部支撑定位之后再重新加固。第4层支撑焊接完成之后,拆除第3层支撑,开始第2层承台施工。
4)第2次支撑体系转换。
在第2层承台施工完成后,焊接第3层临时内支撑,具体施工工艺同第1次支撑体系转换。第3层临时支撑焊接完成后,只拆除第2层支撑系统的12 m长斜撑,开始塔座施工。
5)钢板桩围堰拆除采用逐层注水、逐层拆除支撑的方法。
先注水入围堰至标高+1 m,拆除第4层临时支撑,将第2层支撑拆除部分,在主塔底座上做简单支护;再将水注入围堰至标高+3 m,拆除第3层临时支撑。第3层临时支撑拆除后,拔除1根钢板桩,令水流入围堰,保持内外水压平衡。趁每天低潮的时段拆除第2层支撑,最后拆除第1层支撑,拔除钢板桩。
6)钢板桩围堰质量控制措施。
(1)内支撑系统的围檩应按照图纸尺寸提前加工完成,内支撑则应结合现场实际情况下料。
(2)要求内支撑施工班组严格按照图纸要求进行焊接,包括焊接方法、焊缝长度、焊缝的饱满程度等。每一道焊缝都要经过技术人员的验收。
(3)在整个围堰内支撑安装及拆除过程中,要根据现场工长及技术人员指令,严格控制围堰内水位,使整个围堰受力在设计考虑工况范围之内。
3.5钢板桩围堰封底
主墩承台封底混凝土厚2.2 m,理论用量1 156 m3,采用水下封底工艺。采用1台泵车泵送,混凝土供应量为40 m3/h。主墩围堰封底浇筑控制在15 h之内完成。
1)基底清淤及找平。
为提高地基承载力,对钢板桩围堰内河床淤泥进行处理。主墩围堰范围内河床标高为-0.5～+0.5 m,首先用22 m臂长的挖机直接进行挖泥。施工时可根据实际情况对吸泥厚度进行调整,最后将河床标高控制在-0.7 m,误差<20 cm。挖泥完成后,在河床底部铺1层薄铁皮,将封底混凝土与淤泥隔离开。
2)钢护筒外壁的清理。
承台封底前由潜水员下水用高压水枪清除钢护筒外壁的水锈和其他杂物,保证封底混凝土与钢护筒之间的握裹力。
3)封底施工平台搭设及导管布置。
封底临时施工平台以钢护筒为基础,主梁采用双肢I40型钢,分配梁采用双肢I25型钢,双肢I40型钢的底标高为+8.8 m。
封底混凝土流动半径按+3.5 m考虑。主墩承台围堰封底需准备11 m长导管8条,导管布置从北岸向南岸分为A、B、C、D、E、F 6个区域,由槽14型钢焊接成限位卡固定。第1批导管定位在A区域及B区域。封底时由A至F依次进行。过渡墩围堰导管布置类似,封底时由上游向下游进行。
4)封底混凝土的浇筑。
主墩围堰封底混凝土浇注需要设备如下:泵车1台,500 kN履带吊1台,汽车吊1台,3 m3的大料斗1个,1 m3小料斗1个,3 kg的测量锤10个,15 m长的测绳10条。
每个浇筑点及测点处平台标高应提前测出,作为测量混凝土面的依据,并用油漆标志在该点处。
主墩围堰混凝土浇筑从南岸向北岸推进,第1个浇筑点为南岸上游点A1,用汽车吊控制封底导管的移动。选大料斗,采用拔球法进行首批混凝土浇筑,导管附近混凝土面标高+1.5 m后,将大料斗换成小料斗,同时将A1点控制范围内的混凝土面标高测出。若某个区域内的混凝土面标高<1.2 m,则用吊车将导管移至该点进行补料,直至浇到预定标高。A1点浇筑完成之后按照相同方法,依次进行A2、A3和A4的浇筑。浇筑完成的点每隔0.5 h测1次标高。若混凝土下降高度过大,继续返回补料,直至混凝土不再明显下沉为止。每个浇注点观察时间≥2 h。
A区域混凝土浇筑完成后,1台吊车按相同方法浇筑B区域,另1台则将A区导管移至C区,准备C区的浇筑。依次循环进行,直至整个围堰浇筑完成。
混凝土浇筑临近结束时,全面测出混凝土面标高,根据测量结果,对混凝土面标高偏低的测点附近的导管增加灌注量,达到预定标高。
当所有测点的标高满足控制要求后,结束封底混凝土浇筑。
3.6桩头处理
主墩承台封底混凝土浇筑完毕后,待强度达到90%后,在标高为+1 m处割除钢护筒。钢护筒顶部伸入承台100 cm,其中80 cm切割成间隔12 cm、宽6 cm的条状,其上设置锚固钢筋,1个钢护筒顶设48根ϕ28 mm的锚固筋,双面焊接于钢护筒外壁,并与钢筋笼主筋位置对应。
桩头采用风镐凿除,不得损伤桩身混凝土和主筋,以保证钻孔桩与承台之间的连接。桩顶凿至设计标高后,对桩头钢筋进行清理、调整。
桩头处理完毕,将封底混凝土顶面杂物清除,采用人工和风镐2种方式凿除多余的封底混凝土至设计标高,对低处回填至设计标高,使钢筋绑扎场地平整。
封底混凝土处理完毕,将封底混凝土顶面打扫冲洗干净,并将桩顶伸出钢筋和钢护筒调直,理顺,然后绑扎喇叭口钢筋的箍筋。
4结语
主桥承台基础围堰施工是工程施工的重要节点,围堰的安全稳定为后续的施工提供了良好的施工环境。选择一个经济可靠的施工方案,可使工程建设取得社会效益和经济效益的双重收益。
承台基础 篇2
施 工 总 结
无锡市交通工程有限公司
南通世纪大道东延工程SJDDQL-1标项目经理部
2014年5月6日
南通世纪大道主桥承台首件工程施工总结
我项目部于2014年4月29日完成了新江海河大桥主桥承台首件工程的施工，现对该首件工程总结如下：
一、主桥承台首件工程概况：
为积累主桥承台的施工经验，指导后期工程的施工，项目部选定新江海河大桥9#墩左幅机动车道承台做为主桥承台首件工程，此承台高3米，宽11米，长7米，为大体积混凝土构造物，施工时布设冷却管以降低混凝土内部水化热反应。
项目部对主桥承台首件工程十分重视，制定了详细的主桥承台首件施工技术方案，在得到总监办的认可后进行了主桥承台首件工程的施工。本首件工程基坑开挖开始时间为2014年4月19日早上9时，砼灌注结束时间为2014年4月29日下午6时。
二、人员组织
首件工程项目部施工管理人员及具体分工如下：
施工总负责：李嵘(项目经理)，负责工程总体统筹安排； 现场总负责：吴斌(项目副经理)，负责施工现场机械、材料、人员安排；
技术总负责：顾钧(总工)，负责对首件工程进行技术指导，提供技术支持；
现场技术员：邓港，负责现场一切施工，及时提出问题，保证施工质量；
质量检查：史轶东(副总工)，负责质量检验，尤其是原始资料的搜集、监督和整理，为下一步承台施工提供可参考的详实的数据；
试验检测：董俊（试验室副主任），负责承台施工各项试验检测，并收集相关规范数据以及资料的整理，为以后整体施工试验检测提供参考数据；
砼拌和站负责人：赵菊生； 砼运输负责人：张亚龙； 钢筋班负责人：蒲云平； 砼浇注班负责人：蒲云平。
三、机械投入
本次首件工程共投入的机械设备如下：
混凝土运输车2台，铲车一台，吊车（20t）一台，吊车（25t）一台，2台强制式JS750拌和机、2台钢筋切断机、2台钢筋弯曲机、4台电焊机、4根振捣棒、1台发电机组（120kW）。
四、施工准备工作
1、施工技术方案、技术交底
主桥承台首件工程施工方案于4月17日上报总监办并于18日获总监理工程师批复认可。
4月20日上午，总监办、项目部对施工负责人、技术员以及现场操作人员做了技术交底，对钢筋焊接、墩身预埋筋、混凝土振捣、钢筋保护层垫块等环节提出一些针对性的要求。
2、测量放样
4月17日，测量组对首件工程所需的导线点、水准点已进行了复测及加密，结果符合规范要求。3、4月25日，垫层浇筑完毕后，项目部测量工程师对主桥承台平面位置进行施工放样。
4、试验
本次主桥承台首件工程所用的原材料有钢筋、水泥、砂、碎石、外加剂等。其中，细集料为级配良好的中砂，产地湖北巴河；粗集料为5-25mm的连续级配，产地浙江舟山；水泥为南通海门海螺P.O42.5；钢筋为沙钢(Ф
22、Ф10)。各种原材料进场前都经过自检、抽检合格，可用于本首件工程施工。
五、施工过程
1、基坑开挖
基坑开挖平面尺寸按照超出设计承台平面尺寸1.5m控制，即14m×10m。承台基坑开挖线根据基坑开挖平面尺寸，采用全站仪坐标测放四个角点，角点间通过拉线采用石灰画出开挖线，并在四个角点处测放出原地面高程，以利控制基坑开挖深度。经现场测放，承台首件原地面高程约3.05m，设计基坑底高程为0.8m（垫层顶高程），基坑开挖深度约2.35m，开挖坡比为1:1，开挖方量约290m3。4月19日9时，开始进行承台首件基坑开挖，基坑采用1.0m3挖掘机垂直下挖至设计基坑底高程，开挖渣料采用25t自卸车运至弃渣场堆放。开挖过程中，安排安全员巡视基坑四周稳定情况，并注意基坑地质情况及地下渗水情况。施工员组织指挥挖掘机开挖，注意对桩基预埋声测管及钢筋保护。测量员定时对基坑开挖平面尺寸及高程进行复核，确保基坑开挖结构符合要求。20日10时，基坑开挖完成，历时1天。
2、基坑防护及排水
基坑开挖完成后，采用移动式防护栏对基坑临边进行防护，并设置安全警示牌。为防止基坑坍塌，基坑开挖完成后采用木桩对坑壁进行防护，确保基坑壁稳定，不坍塌。基坑内积水采用2组井点降水抽排至外侧河道，能够保证承台基坑内无积水，不会妨碍到正常施工。基坑外侧防护采用钢管围网防护，布设在基坑上口外侧1m处，防止施工人员以外坠入基坑，围网上也悬挂了施工警示标志。
3、桩头凿除及桩基检测
承台基坑开挖及防护完成后，4月21日，开始进行桩头凿除施工，桩头安排2人采用风镐凿除，先将桩头钢筋剥离出来，然后将桩头整根凿断，采用25t汽车吊将桩头整根吊出。24日桩头凿除完成，历时3天。桩头凿除后立即修整桩顶钢筋和声测管，由监理工程师对桩基高程、平面位置等检测项目进行检测，并分别由项目部和业主委托的检测单位对桩基进行检测，全部合格。
4、垫层施工
桩基检测及基坑开挖平面结构尺寸、高程等检测指标检测合格后，4月25日8时进行承台垫层施工。承台垫层采用C20混凝土，厚10cm，平面尺寸12m×8m。垫层立模线采用全站仪坐标测放四个角点，打入钢筋桩标识，角点间通过拉线定位。垫层模板采用10cm×10cm方木，并在四周画出收仓线，模板外围打入钢筋加固。垫层混凝土由搅拌站集中拌制，混凝土罐车运输，挖掘机入仓，φ50插入式振捣器振捣。垫层混凝土于25日10时浇筑完成，历时约2小时。
5、钢筋制安
钢筋制安自4月23日开始，4月26日完成，历时3天。钢筋安排6人集中在承台首件西侧场地下料，钢筋按照设计承台钢筋结构分型号、类别进行下料，钢筋焊接采用单面搭接焊，焊缝长度不小于10d，并按照规范要求同一截面钢筋接头数量不超过总量的50%。各型号、类别钢筋下料完成后，分别进行堆放，下垫枕木，雨天采用防雨布遮盖。承台钢筋安装前，根据承台设计平面结构及钢筋结构布置，在垫层上测放出承台平面结构线及底层钢筋结构分布线，采用拉线弹墨定位，以确保承台及钢筋结构平面位置准确。钢筋半成品由人工配合挖掘机由钢筋加工厂运输至安装部位，安排6人进行安装，同一断面结构钢筋之间采用单面焊搭接固定，相互交叉钢筋采用φ8铁丝绑扎牢固。钢筋保护层厚度采用预制砂浆垫块，梅花形布置在钢筋骨架上。承台钢筋安装完成后，再进行墩身预埋钢筋制安。
6、布设冷却管
考虑到承台方量大、体积厚，根据施工经验，为了更好的降低水发热，确保砼内外温差不大于25℃，实际施工布设2层冷却管，管间距离为1cm，冷却管采用φ50mm的焊接钢管。冷却管进出水口均布置在承台的顶部。这样可保证冷却管在拆模时不影响通水。冷却管安装完毕后，进行了试通水，防止安装后堵管及通水过程中漏水。浇筑混凝土时，冷却管即开始通水，从而能有效地消减混凝土温峰。设置温度控制孔, 随时掌握温度变化情况, 做好数据统计。承台砼浇筑后，根据测温数据及时用电动抽水机通水循环降温，要求砼内部温度与外表面温度差≯25℃，抽水机的流量要求不小于40m3/h。温度检测在砼浇筑开始直到承台浇筑完成的5天内2小时测一次，以后每隔6小时测一次直至里外正常稳定后停止检测和通水。然后采用M30的水泥砂浆用压浆机向管道内压满，确保无孔洞存在。冷却管于26日早9点布设完毕。
7、模板安装
承台钢筋制安经监理工程师检测钢筋间距、长度、保护层等项目满足设计及规范要求，4月26日开始进行承台模板安装，安排模板工8人。承台模板安装前，采用全站仪对承台设计平面位置进行测量放样，在垫层上测放出立模线。承台模板采用大块组装钢模板，模板采用槽钢（200mm*50mm）围囹加固，另用对拉钢筋联接槽钢上，间距约1m，内侧采用拉条与骨架钢筋连接固定。模板安装过程中，注意表面应平整，内侧线型顺直，用垂球检测模板垂直度，并检查各连接加固件的稳定性。模板安装完成后，采用全站仪复测模板的标高、平面尺寸和平面位置是否满足要求，对不满足的进行调整，直至符合设计规范要求。模板与模板的接头处，采用双面胶带堵塞，以防止漏浆。模板安装自4月26日开始，4月28日完成，历时3天。
8、混凝土浇筑
模板结构、平面位置、高程等检测指标经监理工程师检测合格，且仓面清理并经监理工程师检查合格后，4月29日13时开始进行承台混凝土浇筑，安排混凝土工6人。本工程承台为C30混凝土。混凝土由搅拌站集中拌制，混凝土罐车运输，现场布置泵送入仓，4台φ50插入式振捣器配合振捣。混凝土振捣时遵循快插慢拔的原则，以混凝土表面不再有沉落且无气泡上冒为准，严防出现蜂窝麻面现象。插入时宜稍快，提出时略慢并边提边振，以免在混凝土中留有空洞。
混凝土振捣时采用平行式或梅花式，但是不得漏振、欠振、过振；混凝土浇筑后，立即进行振捣，振捣时间要合适，一般可控制在25s～40s为宜；振动器不能直接触到布置在模板内的钢筋上；现场有备用振动器，万一出现故障，可以迅速更换。
如出现以下情况之一时，表明混凝土已振捣完成： 1）混凝土表面停止沉落，或沉落不显著；
2）振捣不在出现显著气泡，或振动器周围无气泡冒出； 3）混凝土表面呈现平坦、浮浆； 4）混凝土已将模板边角部位填满充实。混凝土于29日18时浇筑完成，历时约5小时。
9、拆模、养护 承台混凝土浇筑完成后，于5月2日16时脱模。采用土工布覆盖并洒水养护，保证7天之内带水养护及冷却管内水循环。至此，承台首件工程完工。
5月6日试块试压强度达到设计强度的90%以上，满足规范要求。
6、施工过程中存在问题及解决方案
1、部分钢筋焊缝长度不够，焊缝不饱满，焊渣未及时清理。要求严格按照设计及规范要求进行钢筋焊接等加工制作，焊渣及时清理。
2、部分砂浆垫块安装不到位，致使钢筋保护层不足。垫块要求使用高强砂浆垫块，安装后的垫块需完好无损坏，垫块纵向横向间距不大于1m，梅花形布置在钢筋骨架上。
3、混凝土浇筑过程中，未及时在承台与墩身接触面进行凿毛，导致后续凿毛不到位。
要求承台在浇筑完混凝土后立即用原浆进行收面，确保混凝土表面平整光滑，无石子外漏，无蜂窝麻面；同时对承台墩身接触面进行凿毛处理，并凿毛到位。
承台基础 篇3
摘要：伴随我国桥梁建设的不断发展，桥梁施工的质量越来越受到大家的关注。在桥梁施工中水下承台的建设是工程施工的重点和难点。由于水下承台长期在水位下，并且承受整个桥梁的重量，在水的侵蝕下如何提高水下承台的质量成为桥梁施工质量需要关注的主要方面。
关键词：钢围堰；桥梁施工；水下承台
当下，我国的桥梁工程中主要采用钢围堰的施工方法来提高水下承台的质量。笔者根据工作经验及工程实例来说明本文简要分析了桥梁水下承台施工中钢围堰的应用及施工过程中的注意事项。
一、桥梁水下承台施工中钢围堰的作用
桥梁水下承台的质量直接影响整个桥梁的质量，在桥梁施工过程中要正确地运用钢围堰的安装和使用的方法，以此提高钢围堰的使用。避免由于桥梁水下承台长期在水位下，极易受到腐蚀，从而导致整个桥梁的质量受到影响。
二、钢围堰的安装
1、第一节钢围堰拼接
（1）将加工好的底层钢围堰按顺序运输到桥墩位置，利用50t履带吊，手拉葫芦等配合调整垂直度后下放至安装平台上，并用型钢或钢板将该块钢围堰固定在平台上，注意对钢围堰刃脚部位进行限位和支撑。按照从下游向上游顺序安装，并及时将相邻分块间临时焊接固定好。
（2）第一节钢围堰全部分块拼完合龙，重新调整位置符合设计要求后，方可进行焊接，即焊接相邻分块竖向拼接缝（挂梯焊接或用单人吊篮），焊缝的厚度要求必须满足设计图纸的要求。
（3）第一节钢围堰整体焊接完成，且检查验收合格之后，即可开始整体下沉，四个吊点同步起吊，将钢围堰稍微吊离安装平台，然后割除安装平台，四个吊点同步缓慢下放。
（4）第一节钢围堰整体着床且保证各点受力均匀，钢围堰顶端高出水面一定距离时（约1m）即可停止下沉，各吊点不松钩，保持在受力与不受力的临界状态。
2、第二节钢围堰拼接
（1）按照与第一节同样的顺序分块拼接第二节钢围堰，分块安装时，先临时焊接固定，调整垂直度，复测平面位置。第二节钢围堰全部安装完成，再进行焊接。
（2）待全部钢围堰焊接完成且检查合格后，继续下沉，若因为浮力较大，下沉困难时，采用边下沉边往仓内对称浇筑刃脚混凝土和压仓混凝土的办法助沉。采用空压机吸泥助沉使钢围堰继续均匀下沉至设计标高。
三、桥梁水下承台施工中钢围堰的应用
按照施工要求，在作者亲身参与的某大桥的设计施工中，为了保证桥梁承台在水下施工的质量，在承台位于正常水位时，采用钢围堰对桥梁水下承台进行施工。
（1）对钢围堰进行计算与设计。由于钢围堰的尺寸需要和桥梁水下承台的设计尺寸相配套，因此，当对钢围堰的尺寸进行计算时，需要注意结合该大桥的设计，对钢围堰进行仔细计算。首先，对于安和大桥地步封底混凝土层的计算，桥梁承载设计中安和大桥的地缝混凝土层为450cm，水下承台的主体结构为高强度的钢筋混凝土，此部分高度为650cm，水下承台钢架及承重部位的设计350cm。按照桥梁水下承台的设计参数，钢围堰可以分为两部分进行建构。第一节钢围堰的总长应为700cm，这部分包括封底混凝土层及水下承台主体的一部分。第二节钢围堰应为850cm，这部分包括了水下承台主体的一部分以及水下承台的钢架及承重。按照设计施工的要求，安和大桥水下承台钢围堰的尺寸应长于该承台的总体高度，在其上其下都留有余地，以方便钢围堰的固定，便于定型。在钢围堰的第二节，按照设计上层应具有防浪板的作用，下层可加厚固定。在钢围堰的上部分应包括防浪板总厂5m 使用6mm 厚的钢板来施工，通过钢环、环版、斜杆等进行加固。在钢围堰的下部分总长度为4m，采用加厚的8mm 钢板进行加工。
（2）由于水下承台需要比较高的施工强度并具有较强的抗张力，在水下承台钢围堰的施工过程中需要采取空间箱体的结构来降低施工的难度并增加钢围堰的物理强度以不断满足水下承台的施工要求。水下承台空间箱体结构为双层钢板支持结构，在空间箱体内应铺设桁架进行固定。以南京安和大桥的设计为例，该钢围堰的空箱结构以单层钢围堰箱体为主，其外壁高度为15. 5m × 12. 7m，设置的钢围堰箱体的双层钢板厚度为1m。另外钢围堰底部要深入土层5m，钢围堰顶部的防浪结构高层水下承台的主题部分应为9m。
四、围堰内的填料施工
围堰就位结束后，要在其内填入一定高度的土料和滤层，填入的土料一般以粉质黏土为宜，它相对于黏土较易破碎，倒入水中后不会产生过多空隙，有条件的还可以对土略加夯实，这样对防渗是极为有利的，在土料填完平整后，在其上加30cm厚的黄砂，最后填入30cm厚的碎石。土料填筑顶面的高程根据承台底立模的高度确定。在填料过程中，若围堰内水位上升太高，应及时排除，以减小水位差，避免引起反穿孔，在整个滤层填完后，才可降低堰内水位，否则也有可能引起穿孔。在承台的施工过程中，仍要配置水泵进行渗水排除，水泵的选择根据渗流量来决定。本工程选用的是4 英寸混流泵两台。
五、钢围堰施工注意事项
1、钢围堰在拼装的过程中要主要的事项主要包括七个方面：围堰拼装合拢后，全面调整其垂直、水平度等，务使接头对准，所有误差均在允许的范围内，经过检查后才能进行电焊；起吊围堰时，应按指定位置起吊，不能有任何改动，避免扭曲变形，起吊时不可以碰撞，拼装时如有钢板或型钢碍事，不利拼装，不能随意烧割，应及时反映请示后再行处理；拼装时如发现接头不对，不准硬拉硬顶；调整钢围堰放置千斤顶或倒链滑车位置，应经值班技术人员检查同意后方可进行；定位焊和全面焊的立焊缝应全部由下向上进行，电焊先后顺序应是：先内壁、后外壁对称进行。
2、钢围堰下沉过程中的注意事项包括如下三个方面：
围堰内井孔面积较大，围堰下沉中出量大，补水量大，必须配备足够的潜污泵、高压水泵和补水泵等机具设备，以缩短围堰下沉的周期。
吸泥设备必须预先组拼，调直、试压，做好拼接标高，使用时按标高拼接，并明确清晰地标出长度尺寸，以便在吸泥时掌握吸泥机的标高。
吸泥设备吸泥时要经常移动，做到均匀除土，均匀下沉，以免出现突然大量下沉现象，引起大量翻砂，造成事故。其中围堰出现涌砂现象的判别方法：吸泥设备工作情况良好，但围堰内水面不下降（无补水），甚至升高。辨别吸出土壤的性质。围堰内泥面高度上升。
六、钢围堰的拆除
承台浇筑后，根据气温使承台承载力达到承载自重，即可拆卸，拆卸时为减小摩擦力，先用高压泵将围堰内外侧土冲动，再用吊装工具将围堰吊起，移出现场即可。
七、结论
随着我国桥梁建设的不断发展，桥梁施工的质量越来越受到大家的关注。由于水下承台长期在水位下以下，并承受整个桥梁的重量，需要采用钢围堰这种施工方法来避免在水的侵蚀对水下承台施工质量的影响。
因为水下承台需要比较高的施工强度，并具有较强的抗张力。所以在水下承台钢围堰的施工过程中需要采取空间箱体的结构来降低施工的难度并增加钢围堰的物理强度，以不断满足水下承台的施工要求。在钢围堰的施工过程中，需要注意结施工项目水下承台尺寸的设计，对钢围堰进行仔细计算。在水下承台钢围堰的施工过程中需要采取空间箱体的结构来降低施工的难度并增加钢围堰的物理强度，以不断满足水下承台的施工要求。在完成钢围堰的设计尺寸之后，可以对钢围堰进行安装。在钢围堰的拼装过程中要注意一定要在检验合格之后才能进行焊接处理。同时注意调整钢围堰的垂直度及水平度，将误差控制
在允许的范围内。同时，在施工过程中还要准备好潜污泵、高压水泵和吸泥设备等，来缩短围堰的下沉时间、避免在施工过程中出现大量下沉、翻砂的状况，避免事故的发生。
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承台基础 篇4
小榄水道特大桥是新建广州—珠海城际轨道交通工程项目三大重点控制工程之一, 跨越国家Ⅳ级航道——小榄水道, 该水道与线路夹角为73.5°, 水面宽300 m, 大部分河段水深在4.0 m以上, 可通航1 000 t级内河船, 规划为Ⅰ级航道, 最高通航水位5.104 m, 最低通航水位0.064 m, 流速1.38 m/s, 通航净宽180 m, 通航净高18 m, 单孔双向通航。
广珠城际铁路小榄水道特大桥主桥为 (100+220+100) m的V形墩连续刚构拱组合桥, 196号和197号主墩位于小榄水道中。外侧斜腿与水平面的夹角为34.6°, 宽10 m;内侧斜腿与水平面的夹角为46.4°, 宽13.8 m;均采用单箱双室截面, 高4 m, 采用C40混凝土。桥墩共12根ϕ2.8 m钻孔桩基础, 桩长70 m, 嵌岩深度达7 m;承台尺寸17.6 m×22.6 m×6.0 m, 承台底面高程-4.413 m。
2 钢板桩围堰设计
2.1 钢板桩围堰结构设计
根据小榄水道的地质条件, 结合本桥承台的设计情况, 采用钢板桩围堰施工承台。考虑到钢板桩围堰支撑围檩的宽度和将来浇筑承台施工空间的因素, 平面布置围堰与承台边线的距离为1.5 m, 所以钢板桩围堰横桥向为25.6 m, 顺桥向为20.6 m。钢板桩围堰施工完成后, 清理、整平基底至-4.713 m高程, 下铺0.3 m混凝土垫层。
钢板桩采用18 m长的FSP-Ⅲ型钢板桩, 用45 kW振动锤打入, 打至-13 m高程。承台内撑采用角撑与对撑相结合的方案。内撑体系由三层组成:第一层采用2Ⅰ32a工字钢纵向对撑, 第二层、三层采用530 mm×7 m钢管纵向对撑, 2Ⅰ32a工字钢为角部支撑。各层支撑的高程分别为:+2.0 m, -0.2 m, -2.4 m。第一、二层围檩采用2Ⅰ32a工字钢组合围檩, 第三层采用2Ⅰ40a组合围檩。
2.2 钢板桩围堰分析模型
设计计算的水位为2.0 m, 钢板桩内力变形计算以横向荷载作用下桩土共同作用的简化法, 加虚拟拉力的全量方法模拟施工中加支撑的过程。支撑稳定性及强度计算按照弹性支座连续梁进行计算, 由于ϕ530 mm×7 mm钢管为已使用过而在本工程中周转利用, 从偏安全角度考虑, 设计计算时其壁厚取6 mm。
2.3 钢围堰结构系统计算结果
钢围堰结构系统计算结果见表1。
3 钢板桩围堰施工
3.1 钢板桩围堰施工准备
钢板桩运到工地后, 先进行检查及整修。钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修, 按具体情况分别用冷弯、热敲、补焊、割除或接长等方法进行整修。钢板桩接长采用同类型钢板桩等强度焊接接长, 焊接时先对焊或将接口补焊合缝, 再焊加强板。
3.2 钢板桩插打施工工艺
1) 钢板桩插打方法:采用边插打、边纠偏, 直至合龙。2) 钢板桩插打次序:196号采用从下游面, 197号采用从上游面分别向两侧开始插打, 合龙口的位置选择在靠栈桥一侧, 在平潮水位时合龙, 保证了其垂直准确。3) 钢板桩插打过程控制:插打时先设置好可靠的导向设备, 再将钢板桩逐根插打到设计高程。
3.3 围堰合龙
1) 合龙时, 开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离, 再根据钢板桩的宽度, 计算出所需钢板桩的片数, 按此确定钢板桩的下一步如何插打。2) 合龙时钢板桩的调整处理:钢板桩围堰在合龙时, 两侧锁口不尽平行, 两端相距在一定范围内时, 可采取异形钢板桩合龙即可。
6结语
施工实际效果表明, 采用钢板桩围堰施工, 具有施工进度快全、占用空间小等优点, 同时在基底土质不太好的条件下可以实“干法施工”, 采取水下封底, 二次找平, 在质量上易于保证。对运输繁忙、水深相对较深、土质相对较差 (淤泥或粉质细砂等软) 的低桩承台, 通过经济对比分析后可采用此种施工方法施工。
小榄特大桥主承台现已完工, 采用钢板桩围堰不仅缩短了施工工期, 而且保证了工程质量, 为类似的工程提供参考。
3.4围堰竖撑施工
根据设计每个钢围堰内设1根800×7螺旋管竖向支撑, 利用龙门吊直接插打到位。
3.5围堰内水平支撑安装
1) 水平支撑结构形式。围堰内水平纵向支撑, 第一层为2Ⅰ32a, 第二、三层为530×7螺旋管。
2) 水平支撑按从上到下, 依次进行抽水安装每道支撑。每层先安装托架, 然后安装围檩, 再安装纵横撑。注意每个节点位置纵横撑的轴向对接, 并控制各水平支撑的标高一致。
3) 内撑安装。在竖撑上放出横梁的安装标高位置, 在钢板桩内壁放出围檩的安装标高位置, 先安装围檩, 纵横向围檩应位于同一水平面上, 并与钢板桩点焊连接, 吊装横撑, 放于竖撑牛腿上, 从一端向另一端安装, 低水位时合龙焊接。先安装角撑, 后安装对撑。
第一层支撑在低潮位时安装。第二至三层支撑分别抽水低于支撑位50 cm后安装。内撑构件及其接点焊接必须按设计图要求精心加工, 确保焊接质量。斜撑接点连接必须牢固, 严格检查, 严密观测。
3.6基底处理
首先抽水清基整平至-4.713 m高程, 内填0.3 m厚的石粉反滤层至-4.413 m。试抽水时, 采用每侧2台720 m3/h, 1台345 m3/h水泵抽水, 此时由于钢板桩接缝没有复力咬合, 漏水严重, 内外水压使钢板桩向内侧变形, 钢板桩接缝逐渐密贴。随着接缝密贴, 水位不断下降直至抽干水。抽干水后, 四周设排水沟、集水井, 基底的渗水汇入集水井后全部抽出。整平基底, 浇0.3 m厚C20混凝土垫层, 作为承台施工垫层。
4钢板桩围堰监测
4.1桩身变形监测
采用测斜管、测斜仪监测, 为了真实反映支护结构的挠曲状况, 将固定测斜管的3寸镀锌钢管焊接在钢板桩上, 随着钢板桩的打设就位于相应的位置;然后把测斜管放入镀锌钢管中, 并在测斜管与镀锌钢管之间填入细砂固定。测试时, 将测斜仪探头伸入测斜管内上下滑移, 即可在测读仪显示屏上读得相应数据, 经过计算分析后可得钢板桩的变形量。
196号及197号围堰横桥向方向每边布置3个观测点, 顺桥向方向每边的中点布置1个观测点, 每个围堰布置8个观测点;共计16个观测点。
4.2钢支撑轴力监测
在各围堰中均选取一个顺桥向方向的对撑断面进行监测, 每个支撑布置2个观测点。每个围堰布置6个观测点, 共计12个观测点。
4.3水位监测
在围堰与施工栈桥连接处设置水尺, 每次进行桩身变形及钢支撑轴力监测时测量对应的水位。
5承台施工
主墩承台尺寸为17.6 m×22.6 m×6.0 m, 混凝土浇筑方量达2 387 m3, 属大体积混凝土结构。因此承台共分三层浇筑, 并且每层预埋冷却水管。承台第一层浇筑1.6 m, 混凝土约636.4 m3, 第二层浇筑2.2 m, 混凝土约875.1 m3, 第三层浇筑2.2 m, 混凝土约875.1 m3。承台位于江中水面以下, 为了达到结构强度和耐久性的要求, 设计采用C30混凝土, 其中对混凝土的抗氯离子渗透性能、防腐蚀性做出了特殊要求。
5.1混凝土配合比选择
根据混凝土原材料品质、设计强度等级、耐久性以及施工工艺对工作性的要求, 通过试配、调整等步骤选定。配制的混凝土拌合物应满足施工强度、耐久性等质量要求。
5.2温度的控制
1) 承台分三次浇筑, 若混凝土浇筑温度在控制要求内, 则正常浇筑混凝土。若混凝土与环境温差大于20℃, 则采取降温措施。
2) 控制混凝土各层浇筑间歇期一般不少于5 d, 在底层混凝土温度峰值过后才覆盖上层混凝土, 并特别注意混凝土的表面保温和养护工作, 混凝土表面覆盖麻袋, 并用冷却管排出的暖水养护。
3) 冷却水管采用管径40 mm, 壁厚2 mm的热传导性能好的钢管, 在每层混凝土中均布设一层冷却管, 位于该层混凝土的中间。
摘要：介绍了小榄特大桥基础承台钢板桩围堰的设计及施工技术, 对钢板桩围堰施工进行了监测, 提出了承台施工的控制措施, 通过小榄特大桥工程说明了采用钢板桩围堰不仅缩短了工期, 而且保证了工程质量。
关键词：承台,钢围堰,监测,施工技术
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承台基础 篇5
关键词：铁路桥梁；承台墩身；冬季混凝土；施工技术
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）32-0113-02
1 铁路桥梁承台墩身冬季施工前的准备
通常冬季混凝土施工是指在昼夜平均温差3天或以上连续在5℃以下的环境中进行混凝土施工，由于气温的特殊性，所以要在铁路桥梁承台墩身施工前进行充分的准备，其主要内容包括：（1）施工单位根据实际的需要购买一些专业冬季测量设备（温度计、湿度计等），同时还要安排专业的气象收集人员，对施工环境周围的气象变化做出准确的记录，以便合理选定水泥的种类和制定施工方案。（2）提前做好铁路桥梁承台墩身保温工作，例如保温模板、加温设备以及防寒物资等都需要及时的提前到位，这样才可以保证施工的进度安排。（3）对铁路桥梁承台墩身冬季物料进行防寒、防冻、防潮、防火处理，例如采用永保温膜和隔潮膜来保护物资，配备一些灭火设备和断电设备，以便能够解决突发事故。（4）做好防滑工作，例如对铁路桥梁承台墩身周围的施工环境中洒下一些防冻防滑的原料。除此之外还要对施工人员进行技术培训和安全讲解，以保证施工质量和人身安全。
2 铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工控制要点
随着现代铁路桥梁建设技术的快速发展，使得其施工技术有了大幅度的提高，而铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工质量更是考验我国铁路桥梁建设技术水平。而对铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工控制要点的把握，则是保证其施工质量的关键因素，其主要有：（1）冬季混凝土搅拌和配制的要求。冬季混凝土中水泥的标号需要高于425号，对硅酸盐水泥必须采用蒸汽养护，而且在对混凝土进行搅拌时，需要对其进行预热处理，同时也要按着骨料、热水、水泥的顺序进行加料搅拌。（2）冬季混凝土施工技术的控制。为了保证混凝土的温度，需要对其进行一定的模板保温处理，以保证混凝土能够进行有效的水化反应，提高混凝土强度。（3）混凝土冬期施工工艺的控制。施工过程中所选用的骨料必须是清洁的，防止发生道路桥梁体积的膨胀和结构的破裂。另外还要在混凝土中加入一些引气减水剂，以提高混凝土的防冻能力。（4）冬季混凝土运输和浇灌控制。冬季混凝土容易受到低温冷冻的影响，故而在运输的过程中需要缩短运输时间，增加运输工具的保温功能，采用加热养护，要尽可能地避免混凝土早期受到
冻伤。
3 铁路桥梁承台墩身冬季混凝土的施工方法和保护措施
铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工技术和质量直接关系着我国未来铁路桥梁发展的进程，故而对其进行深入的分析和研究是很有必要的。因此冬季混凝土施工更具有挑战性和重要性，结合目前我国铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工技术发展情况，它依然存有许多的不足和缺陷。而目前常用的施工方法则是采用混凝土加温方法（蓄热法、电热法、暖棚法、蒸汽加热法、水热法、气热法等）和保温方法（保温板、覆盖膜等）。通常混凝土沙料加温可以很好地保证混凝土的化学性质和流动性。例如对沙、石子、水加热就会保证水泥的正常活性。而保温措施也可以减少混凝土的热量的散失。例如在混凝土运输和浇灌过程中，采用棉絮等其他隔热措施就会保住混凝土的正常温度和功效。另外还要对其采用一些保护措施来进行辅助保护。（1）对铁路桥梁承台墩身进行合理的蓄热法养护或是用暖棚保温法来保护，这些保护方法只适用于混凝土浇筑完工后，而对施工过程中不可行。因为这些保温措施需要在密闭的环境中才能进行，而且对保温的时间和温度的高低都有着较高的要求。（2）在对铁路桥梁承台墩身进行拆模时，需要尽可能地选择在白天高温时段进行，因为此时可以减少温度对混凝土活性的影响，而且在拆完后，需要立即对其进行保温，以减少温度骤降对施工质量的影响。在保温阶段可以利用塑料保温被、稻草、塑料膜等物品来保证混凝土不被冻伤的温度。另外还要定期地对保温设备和质量进行严格的检测，以便能够及时对破损、吹翻的薄膜和稻草进行修复和还原，从而有效保证了铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工的质量。
4 铁路桥梁冬季混凝土施工过程中需要注意的事项
铁路桥梁冬季混凝土施工质量是由混凝土的质量和施工工艺的质量共同来决定的，因此需要对混凝土质量和施工工艺质量进行严格的把握，其主要包括：（1）水泥的使用必须要遵循使用要求来使用，例如所使用的水泥只可以保温而不能加热处理，每天所搅拌的水泥需要根据当天的气温来确定水温，而且不可留置第二天使用，以减少水泥失效的现象。（2）混凝土的配比和顺序需要按照科学的方法来确定，以减少假凝现象的发生。另外对水泥混凝土的搅拌需要保证其均匀性和无杂性，以提高水泥的粘度。（3）施工工艺的制定需要根据实际的施工需要和理论经验来合理确定，对不合理的工艺步骤要去除，只保留行之有效的工艺步骤，例如在支模、槽坑、架子等工步工艺制定过程中，要结合整个承台墩身施工的需要和施工进度的安排来分析考虑，这样才可以提高其施工效率和质量。（4）施工工艺审核阶段需要进行多次实地考察，主要检查混凝土种类和配比是否满足承台墩身的抗裂要求，工艺的排列是否是最优化的，对不合理的问题要尽可能地进行调整，在保证施工质量前提下，还要保证施工单位的经济效益。
5 结语
要想提高铁路桥梁承台墩身冬季施工过程中混凝土的抗断裂能力和效果，应该在施工时结合实际施工的需要来改进整个混凝土的施工工艺方案。既要保证施工质量和混凝土的断裂能力，又要符合有关的设计标准，就需要在施工前对整个方案进行全面的考虑，对冬季水泥的使用过程必须要按照规定的要求执行，以保证混凝土的流动性。除此之外还要结合具体的施工环境和施工要求来确定施工方案的有效性，对施工后的混凝土的养护也需要做到位。只有这样才能够提高铁路桥梁承台墩身冬季混凝土施工技术的质量和效果。
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承台基础 篇6
1 现行规范对塔基础构造要求及作用
现行国家规范《石油化工塔型设备基础设计规范》 (SH3030-1997) 把钢筋混凝土塔基础主要划分为圆筒式、圆柱式、环行框架式、方形框架式、板式框架式的独立和联合式塔基础几类, 其中圆柱式塔基础与桩基的塔基础形式最为接近。图1是规范中圆柱式塔基础的配筋及构造[2]。图1中钢筋①②是上部基础的环向箍筋, 加上竖向钢筋③就完整构成了柱的配筋形式;钢筋④既是基础在变截面处的构造配筋;也和钢筋⑤共同构成了扩展的底板在基础受弯矩较大时距基础中心较远的部分受弯、受拉情况下的受力钢筋;钢筋⑥的构造意义则大于它的受力作用。其中有值得关注和思考的两点。
1) 在考虑螺栓受拉的情况下, 规范采用了在螺栓的锚固长度范围内加密环向箍筋 (钢筋①) 的作法。根据钢筋与混凝土粘结情况下钢筋、混凝土内的应力分布, 如图2所示[5], 在基础顶面配置水平钢筋才是最有效的方式, 如图3所示。而规范采用的环向加密箍筋形式, 在考虑了螺栓受拉情况下对顶部混凝土侧向变形约束拉情况下对顶部混凝土侧向变形约束作用的同时也和下部非加密箍筋一同体现了在竖向轴力、弯矩、水平剪力作用下对整个圆柱部分混凝土的竖向形变的限制作用, 这一点是与柱中箍筋的作用是一致的。
2) 基础底部钢筋⑤没有满布, 或者说钢筋⑥没有放置在基础底部, 表明塔基础底部在钢筋⑥的范围内不会受拉, 是完全受压的核心区域, 再加上基础“中部可加25%毛石”的构造措施, 表明了在各种外力组合作用下, 整个塔基础中部从基础顶到基础底只受压不受拉的受力状态。
以上两点结合说明, 规范对于圆柱式混凝土塔基础在不同受力情况下的变形破坏仅限于在竖向轴力和弯矩作用下的上部圆柱部分的受压破坏和下部扩展部分的受拉破坏以及螺栓受拉引起的混凝土开裂破坏。如图4所示, 破坏形式可以表现为形式①的螺栓受拉导致混凝土开裂破坏, 形式②的在弯矩和轴力形成的偏心压力作用下混凝土受压劈裂破坏以及扩展部分基础底部受拉开裂破坏 (形式④) , 形式③的在反向弯矩作用下基础变截面处的开裂破坏。并且, 由基础的破坏形式也可以总结出基础在受力时的形变趋势, 如图5所示。
2 桩基础中承台的受力特点
在桩基础中, 承台是连接上部受力结构和桩的部分, 有着传递上部荷载包括压力、弯矩、剪力的作用。《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 中对桩基承台的构造要求除材料等级和保护层厚度外, 体现在尺寸、配筋两方面。承台尺寸要求满足最小桩间距、桩边距和最小厚度300mm;承台配筋要求矩形承台配筋按双向均匀通长布置, 钢筋直径不宜小于10mm, 间距不宜大于200mm, 三桩承台钢筋应按三向板带均匀布置, 且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内;承台强度要求满足抗冲切、抗剪切、和抗弯承载力。
从配筋形式来讲, 单桩承台由于自身无法抵抗弯矩, 配筋要求承台能够承受双向联系梁传来用以抵抗弯矩的拉压力, 所以单桩承台需要三向配筋。同样道理, 两桩承台在短边方向上不能承担弯矩, 在长边方向上能够承担弯矩, 所以需要沿长边方向配置箍筋而沿短边方向不需要配置箍筋, 即两桩承台的配筋一般按照梁的配筋形式配置。对于三桩及三桩以上的多桩承台, 由于能够在两个方向上承担弯矩, 不需要配置竖向钢筋。在这种情况下, 柱下多桩承台的截面受力模型就是一个反梁或者板的模型, 并且由于承台上的建筑物柱一般不会出现完全受拉的情形, 这个“梁”或“板”只是一个单向受力的“梁”或“板”。所以柱下多桩承台无论两阶还是一阶, 承台只需要在底部配置水平钢筋就可以满足抗冲切、抗剪切和抗弯的要求。在这种情况下, 承台受弯时的形变趋势, 如图6所示。
3 塔下桩基承台受力、配筋
3.1 塔下桩基承台受力
当塔下基础选择独立的桩基础时, 考虑塔的水平风荷载是荷载组合的重要一项, 一般都选择三桩及三桩以上的多桩承台。考虑布桩对桩间距、边距以及设备布置螺栓的要求, 一般承台平面尺寸较大, 同时, 塔设备裙座直径一般也不会小于1m, 与建筑物柱下桩基承台相比, 塔下桩基承台顶部所受竖向压力面积很大, 形成如图7所示受力状态。在这种受力状态下, 承台不会出现如图五所示的形变趋势, 也就不会出现天然地基圆柱式塔基础第③、④形式的破坏 (图4) , 并且, 只要承台混凝土达到一定的强度等级, 也不会出现第②形式的破坏 (图4) , 当塔的水平风荷载较大时, 第①形式的破坏 (图4) 是有可能的。同时对比建筑物柱下桩基承台的受力状态, 当基础上部弯矩较小时, 主要考虑承台的抗弯承载力, 这时塔下桩基承台的形变趋势和柱下桩基承台的形变趋势是很接近的。当上部弯矩较大时, 主要考虑承台的冲切、剪切破坏, 以及螺栓受力引起的破坏。
(a) M较小 (b) M较大
对于由水平风荷载引起的剪力, 荷载先传递给地脚螺栓, 再传递至承台, 然后由桩承担。由于塔设备的地脚螺栓由其他专业确定, 这里不予考虑。当剪力传递至承台时, 根据螺栓边距的不同, 混凝土边缘可能会发生楔形受剪破坏。当剪力在承台内部传递时, 由于承台平面尺寸较大, 承台发生水平方向的剪切破坏当然是不予考虑的。然后, 水平剪力传递给桩。
综上可以得出, 塔设备下承台的受力状态不同于天然地基圆柱式塔基础的受力状态, 而仍然是接近于柱下桩承台的“梁”或者“板”的受力模型, 区别在于当塔设备受水平风荷载较大时, 还需要考虑螺栓的受拉和承台变截面处的受拉, 即塔下桩基承台的受力是需要考虑双向受力的“梁”或者“板”的模型。
3.2 塔下桩基承台配筋
基于以上的分析, 塔下桩基承台可能的破坏形式在于螺栓引起的破坏、承台的冲切破坏和承台剪切破坏。
对于承台的冲切和剪切破坏, 防止措施在于提高承台的竖向受剪承载力, 即适当增加承台的有效厚度和配置底部水平钢筋, 这样也能同时提高承台的抗弯承载力。
对于由螺栓引起的破坏, 除去螺栓自身的剪切、抗拉破坏外, 主要是由螺栓受拉、受剪引起的混凝土基材的破坏, 包括混凝土锥形受拉破坏、混凝土边缘楔形受剪破坏以及同时受拉、剪作用破坏三种形式, 由于第三种破坏形式是前两种形式的叠加, 所以这里主要考虑前两种破坏形式, 第三种破坏形式的防止措施可以利用前两种防止措施的组合。
混凝土受拉破坏主要是指螺栓受拉力较大, 素混凝土基材呈近似圆锥形被拔出。设定圆锥底面圆半径为r, 螺栓直径为d, 则以螺栓抗拉强度为限求出r, 即:
πd2fy/4=πr2ft (1)
在螺栓直径、基材混凝土强度确定的情况下即可得出r与d的关系:
r=d* (fy/4ft) 1/2 (2)
在素混凝土中预埋螺栓的边距即可参考这一关系。实际上这一关系还要受到很多因素影响, 如混凝土的均匀性、密实性等, 但是螺栓在混凝土中的拔出破坏形式没有本质的变化。根据图二中应力在混凝土中的分布, 在保证螺栓到承台边缘适当距离的同时, 在承台顶面配置一定量的水平钢筋是承担混凝土内应力的一种很有效的方法, 它可以代替在天然地基圆柱形塔基础中选择的大量竖向钢筋和环向箍筋对螺栓拔出破坏的约束作用。同时, 水平钢筋在竖向的弯起锚固长度也能对螺栓受拉引起的斜裂缝的发展产生约束作用。
混凝土边缘楔形受剪破坏是指螺栓受水平剪力时, 螺栓到混凝土边缘之间的混凝土部分先于螺栓发生破坏, 呈楔形裂开。基材混凝土的受剪承载力按下式计算[3]:
V≤0.18Ψv (fcuk) 0.5c1.5d0.3hefi0.2 (3)
式中:V——单螺栓的剪力设计值或群螺栓的总剪力设计值;
Ψv——考虑各种因素对混凝土受剪承载力影响的修正系数;
c——平行于剪力方向的边距;
d——螺栓直径;
hef——螺栓的有效锚固深度, 当hef>10d时, 取hef=10d。
为了求解螺栓受剪时要求的最大边距, 取混凝土破坏的剪力为螺栓能承受的剪力, 即
V=πd2fyv/4 (4)
联合 (3) 、 (4) 式即可得出螺栓受剪达到剪切强度时混凝土发生受剪破坏的情况下螺栓直径与螺栓边距的关系 (推算过程见附录) :
(fcu, k/9.357) 0.5 (3n/fyv) (c/d) 2.5-3c/d-10=0 (5)
式中:fcu, k——混凝土立方体抗压强度标准值;
n——螺栓个数;
fyv——螺栓抗剪强度;
c——螺栓边距;
d——螺栓直径。
运用迭代的方法解出上式, 取螺栓抗剪强度fyv=130N/mm2, 取承台混凝土等级为C35, fcu, k=23.4N/mm2, 则可得出结果, 见表1。
可以看出, 在极端情况下 (螺栓受剪破坏) 发生混凝土楔形受剪破坏时, 螺栓直径和边距存在一定的关系。由于塔下桩基承台尺寸变化对经济效益并不敏感, 则适当增大承台尺寸就能满足螺栓边距的要求, 加上为了防止螺栓拉出破坏而配置的承台顶部水平钢筋对混凝土一定的约束作用, 大量的环形箍筋对混凝土的约束作用就显现不出它的积极意义了, 而且, 增加适量混凝土比增加钢筋用量具有更好的经济效果。
综上分析, 塔下桩基承台和天然地基情况下的塔基础受力状态有一定的差别, 对于塔下桩基承台, 在满足桩基构造要求的前提下, 保证承台适当的平面尺寸, 并在承台上下配置一定量的水平钢筋可以防止螺栓拉出、混凝土楔形受剪、承台冲切、承台剪切等破坏的发生。
参考文献
[1]GB50010-2002, 混凝土结构设计规范[S].
[2]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S].
[3]SH3030-1997, 石油化工塔型设备基础设计规范[S].
[4]GB50367-2006, 混凝土结构加固设计规范[S].
[5]JGJ94-94, 建筑桩基技术规范[S].
[6]张誉.混凝土结构基本原理[M].中国建筑工业出版社, 2000.
承台基础 篇7
1 计算模型及荷载
1.1 计算模型
本文首先采用ABAQUS有限元分析软件建立了一个桩基础三维有限元模型,该模型中,一个承台对应四根基桩,Z1桩基直径1m,长度为28m,桩距为3.8倍桩径;承台长、宽分别为5.8m、5.8m;Z2桩直径为1.2m,长度为17m,桩距为4.5倍桩径,承台长宽为7.8m。为便于建模和保证计算准确完成,承台上部结构以面均布荷载p的形式叠加到到承台上。
1.2 材料系数
本文分别分析了端承型桩和摩擦型桩梁两种材料参数性能。为了更好的了解承台底地基土强度与桩—土—承台之间的物理受力关系,分别在50MPa、20MPa、10MPa和5MPa四种地基弹性模量情况下进行计算。
1.3 计算荷载
本次实验主要计算以下几种荷载:地应力、自重力以及承台结构作用在承台底部的荷载。在实验过程中,逐渐将承台荷载从0.1MPa增加到0.6MPa。分析不同荷载情况下外部荷载与桩—土—承台之间的受力关系变化。为保证计算结果科学、准确,同时便于实验开展,本文荷载计算方法采用线弹性法。建立一个接触模型模拟混凝土与地基之间的关系变化,并假设混凝土/地基接触面摩擦系数0.7,忽视粘聚力。
1.4 接触模型
根据接触关系跟踪分析方法不同,可以将接触模型分为两种,即小滑移和有限滑移。这两种接触模型都适用于点-面、面-面分析。其中前者假设接触面之间的相对位移足够小,在进行接触分析之前,首先确定点、面之间的关系,并假设后续实验过程中这些关系是固定不变的,因此占用的存储空间要明显小于有限滑移模型。鉴于此,本文采用小滑移模型作为接触模型。首先,先确定好模型的主面和从面。在模型模拟分析时,先将从面与主面上的穿透值h和相对滑移si计算出来,确定接触面之间的关系属性。当h<0时,则从面上的节点与主面是相分离的,不需要继续分析其接触关系;当h≥0时,则可以判断从面与主面之间有接触关系,要计算二者的接触力和摩擦力。但当h>0时,这显然是不切实际的,因为它意味着从面上的节点同时穿透了主面。因此只有h=0时才是主面与从面相互接触的唯一判断条件。对此,我们可以采用拉格朗日算法,将拉格朗日因子视为接触力,并与接触面位移场和约束构成一个完整的拉格朗日函数,以计算出接触模型的位移和接触力场。
2 计算结果分析
根据前面模型计算,我们得到桩端阻力qp、桩侧阻力qs和承台抗力qa,再用这三者之和与(qp+qs+qa)相除,就可以计算出荷载分担比。
2.1 承台底地基土强度作用分析
在下图1中,本文给出了承台荷载从0.1MPa逐渐向0.6MPa变化过程中,端阻、侧阻、承台占桩基础总承载力比重变化情况。
从上图1可以得出以下两点结论:一方面,是桩基础荷载力主要分布在端阻处,这个比例介于70%~95%,侧阻相对低一些,承台承载力占比较低,侧阻和承台荷载力均超过20%。这与《建筑桩基技术规范》关于摩擦型桩基承台效应的解释是相一致的;另一方面,随着承台底土强度不断增大,端阻力比重会不断下降,但是侧阻影响比较小,承台承载力与承台底土强度之间具有正相关关系,且影响比较显著,这符合规范关于“上部结构具有良好的刚度”的定论相一致,因此十分有必要考虑承台效应。另外,当承台底地基土强度和外荷载足够大时,要考虑端承型桩的承台效应。
在下图2中,本文给出了摩擦型桩的端阻、侧阻、承台占桩基础总承载力比例变化情况。
从上图2可以可以得出以下几点结论,一是端阻荷载力比重最大,但是较端承型桩明显要低,比例介于40%~70%之间,侧阻和承台承载力占比介于10%~40%之间。同端承型桩相比,摩擦型桩的承台效应更加明显,因此十分有必要考虑承台效应;二是摩擦型桩的端阻与基土弹模之间没有显著关联性,而侧阻与地基土弹模之间具有负相关关系,承台承载力与地基土弹模之间具有正相关关系。如果地基土比较软,侧阻承载能力能够更充分发挥出来。当地基土强度继续提高,承台效应将会日益突出;三是根据上图1、2的内容,端阻负荷力占比会根据承台荷载P增大而下降,摩擦型桩比端承型桩效果更突出,另外P的增大会相应增大侧阻和承台效应。
2.2 承台外荷载的影响
分别考虑端承型桩和摩擦型桩两种情况,假设承台底地基土弹性模量E=20MPa。通过实验发现,端阻力与外荷载比重下降,承台荷载稍微增大,侧阻不断增大。这可以看出在外部荷载不断增加的同时,侧阻力会优先变大,但是不会一直持续下去,当荷载达到一定水平后,端阻、侧阻与外荷载之间的关系达到稳定状态,如果外部荷载继续增大,端阻力与外荷载比可能会出现回落;在外部荷载等于零的情况下,在桩地基沉降影响下,桩基础会产生负向摩擦力,而随着承台竖向荷载不断增大,这个负向摩擦力会逐渐消失。
本文对摩擦型桩端阻、侧阻以及承台效应变化之间的关系进行了实验分析,发现其与端承型桩变化规律相似。在外荷载等于零的情况下,桩基础会产生负摩擦力。同端承型桩相比,外荷载的增大对摩擦型桩的侧阻力和承台承载力的影响更突出,其承载力效果更加明显,而端阻荷载占比相对更低。
3 结论
综上所述,我们可以得出以下几点结论:一是复合桩基础桩-土-承台承载力分配存在明显的端承型和摩擦型区别。端承型桩基础桩端阻力比例大,承台效应相对较弱,侧阻力大于承台承载力;摩擦型桩基础端阻力相对更弱,桩-土-承台共同作用效果比较突出。二是端承型桩基础端阻与承台底土强度之间具有负相关关系,侧阻变化不大;摩擦型桩基础侧阻与承台底土强度之间具有负相关关系,端阻保持稳定状态。不管是哪一种桩基础,其承台效应与承台底土强度之间都具有正相关关系。三是端承型和摩擦型桩基础端阻力与外荷载比值与外荷载之间都具有负相关关系,侧阻力和承台承载力与外荷载之间具有正相关关系,但摩擦型桩基础的端阻、侧阻以及承台承载力变化幅度相对更大。在外荷载不断增大的情况下,桩基础侧阻力优先体现出来,随着形变不断增大,端阻承载能力影响也会不断放大。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范(GB 50007-2011)[S].
承台基础 篇8
关键词：水中承台,钢管桩格构,塔吊基础,安卸及检修保养
在大跨径跨河桥梁施工中,设置在岸边或大堤上的塔吊由于吊重及吊臂限制,往往不能有效覆盖需要吊装的施工区域,特别是从桥墩向跨中行走的挂篮悬臂浇筑的连续体系梁桥,将塔吊设置在主墩附近较为合适。而跨河桥梁的主墩一般设置在河中,塔吊无立足之地。
部分项目采用直接在已施工完毕的钢筋混凝土承台上安装塔吊,但考虑到施工周期较长、水位变化较大、桥墩出水后整个承台常被水淹没,因此,塔吊安装及拆卸、检修均受到水位的影响及限制,塔吊直接安装在承台上会极为不便。因此,采用钢管桩格构塔吊基础将塔吊隔离在水位以上,极大地方便了塔吊全过程施工操作,下面就以实际工程为背景进行具体阐述。
1 工程概况
S332安庆-望江改建工程中的皖河大桥位于安徽省安庆市大观区海口镇,桥梁的中心桩号为K11+023m,主桥跨径布置45m+50m+90m+50m+45m,跨皖河。主桥桥面全宽60m,横向分四幅布置,外侧主墩采用矩形柱式墩,墩柱的截面尺寸为3.5m×6.5 m,内侧主墩采用双柱式桥墩,墩柱截面尺寸为3.5m×3.0m,外侧承台顺桥向长12m,横桥向宽10.79m,承台高度为3.5m,内侧承台顺桥向长12 m,横桥向宽15.29 m,承台高度为3.5m。
本桥上部结构采用挂篮悬臂浇筑,塔吊若设置在岸边或大堤上均不能覆盖主桥桥墩及主梁施工的吊装作业,而主墩又均设置在河中,因此拟在围堰拆除之前在承台上安装钢管桩格构塔吊基础,将塔吊全程隔离在水位之上,方便施工。
2 结构布置
在34#、35#主墩承台上方安装250t·m塔吊基础,采用钢管桩格构,自下而上依次为:Φ800×10mm钢管桩;Φ630×8 mm、Φ426×6 mm的平联、双槽30a斜撑;2HM588×300 mm、HM588×300mm基础梁。具体布置如图1、图2所示。
3 结构分析
3.1 设计参数
1)Q235B钢材强度设计值:依照《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)取值;
2)250t·m塔吊配置,如表1所示;
3)风速:按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)附录A查询确定10年一遇的最大风速为20.2m/s,百年一遇的最大风速为27.1m/s。
3.2 荷载
3.2.1 恒载
结构自重。
3.2.2 活载
1)塔吊荷载。本工程采用250t·m的塔吊。根据塔吊厂商所提供的塔吊支座反力数据,得到作用于塔吊支座的最不利工况有两种:工况1为正常工作期;工况2为空载期。各工况下的支座反力如表2及图3所示。
m
kN
2)风荷载:按《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)计算取值。
3.2.3 荷载组合
每种工况考虑两种荷载组合形式,即标准组合和基本组合
标准组合用来评价结构刚度,并求出支反力用于后续锚筋计算,基本组合用来评价构件的强度及稳定性。
3.3 边界条件
1)钢管桩在桩底固接;
2)基础梁与桩顶固接;
3)钢管桩与平联的一端固结,另一端铰接。
3.4 计算结果
采用midas civil 2013软件进行建模计算。
3.4.1 正常工况计算
正常工作时工况1的计算结果如图4、表3所示。
3.4.2 空载工况计算
空载工况2的计算结果如图5、表4所示。
3.4.3 钢立柱稳定计算
按照《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)第5.2.2条,计算可分为以下2种情况。
1)弯矩作用平面内的稳定性
式中:N为所计算构建段范围内的轴心压力;N′Ex为参数,N′Ex=π2EA/(1.1λx2);φx为弯矩作用平面范围内的轴心受压稳定系数;Mx为所计算构件范围内的最大弯矩;W1x为在弯矩作用平面范围内对较大受压纤维的毛截面模量;βmx为等效弯矩系数。
对于本工程,计算长度为l=5.806 m,N=1 384.8kN(最值在工况2),Mx=344.8kN/m(最值在工况2),通过计算得
Φ800×10 mm钢管桩的平面内稳定性满足要求。
2)弯矩作用平面外的稳定性
式中:φy为弯矩作用平面外的轴心受压稳定系数;φb为均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数;η为截面影响系数,闭口截面η取0.7;βtx为等效弯矩系数。
对于本工程,计算长度为l=5.806 m,N=1 384.8kN(最值在工况2),Mx=344.8kN/m(最值在工况2),通过计算得
Φ800×10mm钢管桩平面外稳定性满足要求。
4 承台柱脚预埋锚筋计算
4.1 锚筋布置
锚筋布置如图6所示。
4.2 锚筋截面计算
柱脚埋件受拉、受弯、受剪最不利荷载为
按《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)第9.7.2条得
式中:fy为钢筋的抗拉强度设计值;V为剪力设计值;N为法向压力设计值;M为弯矩设计值;αr为锚筋层数的影响系数;αv为锚筋的受剪承载力系数;ab为锚板的弯曲变形折减系数,;t为锚板厚度,通常取20mm;z为沿剪力作用方向最外层锚筋中心线的间距。
其中d为钢筋直径,取32mm,带入以上各值可求出As=8 436.5mm2。因此,须布设12根d=32mm的锚筋,实际布设16根d=32mm锚筋,满足设计及规范要求。
4.3 锚筋长度计算
按《混凝土结构设计规范》第9.3.1款及第8.3.1款计算锚筋长度
式中:α为钢筋的外形系数,采用HPB300级钢筋,取0.16;ft为混凝土轴心抗拉强度设计值;
由于钢筋在施工过程中容易受到扰动,对锚固长度进行修正,实际锚固长度应满足
按《港口工程混凝土结构设计规范》第7.1.3款,锚筋长度应满足构造要求得
综上所述,取锚固长度为1 200mm,满足规范及设计要求。
5结论
经实际施工验证,水中承台钢管桩格构塔吊基础操作可行,施工简便。施工中应注意以下几方面:锚筋预埋质量须严格控制,并在后续施工中予以严格保护,吊装作业前必须按各工况进行荷载试验,吊装过程中须对其偏位垂直度等进行严密观测,确保结构安全。
1)设置在承台顶部,有效覆盖了主墩及左右侧主梁的施工范围。
2)通过钢管桩格构将塔吊基础提升至最高水位以上,极大地方便了塔吊的安卸及检修保养。
3)经合理设计、精确计算、严密施工,其结构安全可得到合理保障,值得推广。
参考文献
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承台基础 篇9
1. PHC管桩的普遍使用
(1) PHC管桩桩身混凝土强度高, 可打入密实的砂层和强风化岩层, 由于挤压作用, 桩端承载力可比原状土质提高70%~80%, 桩侧摩阻力提高20%~40%。因此, PHC管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高。
(2) PHC管桩是工厂化、专业化、标准化生产, 桩身质量可靠。PHC管桩加工制作便捷, 蒸汽养护期较短, 能够满足大体量生产需要。
2. 施工场地狭小给固定式塔机布置带来难度
在当前住宅建筑工程项目总平面设计中, 为充分利用场地资源, 往往会出现地下部分基坑面积较大, 基坑外场地狭小的情况, 这给施工总平面布置尤其是固定式塔机布置带来一定难度。
以建筑施工中较常见的QTZ80塔机为例, 在地基承载力达到12Kpa的情况下, 该塔机标准承台最小平面尺寸为5000mm×5000mm。如果地基承载力达不到上述要求, 承台尺寸还要放大。这会给塔机平面布置带来如下问题:
(1) 塔机布置受到约束较多, 特别是塔机群布置过程中不容易做到合理的覆盖搭接——要么重叠较多造成塔机使用效率不高;要么留有大量盲区加大了垂直运输难度。
(2) 为了塔机安装可以在大面积土方施工前完成, 在其基础施工阶段不得不进行降水、边坡处理及土方开挖清运等工作, 不利于施工总体部署。
(3) 不可避免地出现塔机机身穿越地下室底板及顶板的情况, 即所谓“开天窗”, 这给地下室底板防水工程施工及后续地下室设备安装工程 (如暖通设备布管等) 带来质量隐患和进度阻碍。
二、无承台P H C管桩塔机基础设计
无承台预应力高强混凝土管桩基础, 取消常规塔机基础的现浇混凝土承台。其转换层由PHC桩内放置无缝钢管与塔机预埋脚柱焊接实现, 使得塔机布置所需平面尺寸最小化, 克服了上述常规有承台塔机基础布置时所面临的难题。
三、工艺流程
PHC桩选型及确定桩长→基础定位放线→桩机就位→沉桩施工 (起吊、稳桩、打桩、接桩、送桩、一次灌芯等工序) →无缝钢管放置、二次灌芯→塔机预埋柱脚固定→浇筑混凝土
1. PHC桩选型及确定桩长
PHC桩选型可参照《预应力混凝土管桩》 (图集号10G409) 选用。根据既往工程经验, PHC桩选用直径以不小于φ600mm (壁厚130mm) B型桩为宜。
具体桩长须根据相应地质勘探报告计算 (且上节桩不宜小于无缝钢管插入管桩内长度的2倍, 即10m) , 一般直径单桩竖向极限承载力特征值可按下式计算:
Qsk——单桩总极限侧阻力特征值;
Qpk——单桩总极限端阻力特征值;
U——桩身周长;
qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力特征值, 按相应地质勘测报告取用;
li——桩穿越第i层土的厚度;
qpk——极限端阻力特征值, 按相应地质勘测报告取用;
Ap——桩端面积。
详细计算过程参见《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—2008)
2. 沉桩施工
沉桩施工优先选用静压桩施工工艺, 以确保PHC桩定位准确性。具体施工工艺过程同工程桩, 此处略。
沉桩施工完毕后桩位如下图所示:
沉桩完毕后需对PHC管桩进行第一次灌芯, 灌芯高度如下图所示:
若上节桩长小于无缝钢管插入深度的2倍, 则对上下桩接桩处除按图集规定进行焊接外, 还需按下图所示进行加固处理:
3. 无缝钢管放置、第二次灌芯
根据塔机预埋柱脚放入无缝钢管内长度对无缝钢管进行二次灌芯处理, 操作过程中注意如下两点事项:
(1) 控制无缝钢管插入的垂直度, 为后续预埋柱脚精确放入留有调整空间。
(2) 第二次灌芯控制好灌入混凝土的标高, 确保后续预埋柱脚放入后四脚标高误差在±2mm允许范围之内。
详见下图所示:
4. 塔机预埋柱脚固定
塔机预埋柱脚固定采用钢板焊接形式, 具体焊缝长度须根据所选塔机型号及顶升自由高度确定。以Q T Z80 (FS5513) 塔机最大顶升自由高度为例, 焊缝长度不小于600mm。预埋柱脚通过钢板与无缝钢管的焊接方式见下图所示:
四、施工控制要点
1.上下节桩间坡口处严格按照图集要求满焊, 确保接桩质量。沉桩完毕后应对所有桩进行低应变检测以确定桩身质量完整性。
2.转换节点处焊接质量是决定该基础可行与否的塔机预埋柱关键工序, 柱脚与无缝钢管的的焊缝长度须结合塔机设备的型号及安装高度计算确定, 焊接过程中须对每一条焊缝进行验收。
3.考虑预应力高强混凝土管桩受力特性的特殊性, 土方开挖面暴露部分不宜大于1米, 且不可出现单侧土方开挖对塔机基础形成侧压。
摘要：在建筑工程中, 高强预应力混凝土管桩 (PHC管桩) 因其承载力高、制作加工周期短、造价低廉等优势在房屋建筑等工程中被大量使用。本文介绍了在施工场地狭小的情况下, 如何利用PHC管桩制作无承台塔机基础的施工技术, 从而实现既灵活布置塔机, 又不影响地下室部分的正常施工次序的目的。
关键词：PHC管桩无承台塔机基础塔机布置
参考文献
[1].国家建筑标准设计图集《预应力混凝土管桩》 (10G409)
[2].塔式起重机混凝土基础工程技术规程 (JGJ/T187-2009)
[3].建筑钢结构焊接技术规程 (JGJ81-2002)
[4].塔式起重机安全规程 (GB5144-2006)
承台基础 篇10
甬台温客运专线清江特大桥8~43号墩位于清江中,基础施工受潮汐影响,一日两潮,属正规半日潮,涨落潮时呈漫流状;工程区附近无长系列潮位站,但位于桥位下游南塘镇的东山站,曾在1975~1979年进行短期潮位观测,观测期潮位主要特征值为:最高潮位4.53m,最低潮位-4.0m,涨落潮平均潮差5.1m。少数承台位于主河槽深水区,大部分承台位于滩涂区,承台平面尺寸14.3m×9.5m,厚度3m。位于滩涂区的承台底标高-3.26~1.25m,滩涂区河床面标高-2.23~1.98m,承台埋入河床深度0.5~1.95m,河床表层为淤泥,σ=45kPa。
2 施工方案的选定
原设计8~43号墩36个承台基坑开挖防护方案全部为单层钢板桩围堰,C20封底砼厚度2m。由于位于主河槽深水区的承台仅为4个,其余32个全部位于滩涂区;滩涂区承台埋入河床深度0.5~1.95m,为浅埋承台;高潮位时滩涂区水深3.28~7.79m,低潮位时滩涂区无水,每潮无水期约3.5小时,每日约7个小时可在无水条件下作业,综合以上因素,且考虑单层钢板桩围堰止水困难,无法确保承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行,对原设计承台施工方案进行修改,位于滩涂区的承台采用无底钢套箱二次封底施工方案,确保了工程质量的同时,大大加快了工程进度,节约了工程成本。
3 钢套箱围堰的设计
钢套箱既作为施工围堰,又作为承台砼浇筑施工模板,钢套箱平面尺寸为14.3m×9.5m,同承台平面尺寸。套箱顶标高取值:4.53m(东山站观测期最高潮位)+0.5m(波浪高)+0.3m(外露高)=5.33m,套箱底标高取值:承台底标高(东山站观测期最高潮位)-0.4m(二次砼封底厚度),钢套箱最大高度为:5.33-(-3.26-0.4)=8.99m。为拆装方便,钢套箱分层分块制作,套箱共分上、中、下三层。每层长、短方向各分为两块。层、块间法兰连接,并在接缝处安装槽形橡胶止水带止水。套箱面板为8mm厚钢板,竖向加劲肋为16型钢,间距为0.3m,水平向加劲肋为2×16型钢,间距为0.6m,法兰板为20mm厚钢板钻眼加工而成,用Φ20螺栓连接。在套箱内侧承台顶面高程+0.5m位置设置内支撑。
4 钢套箱围堰施工工艺
4.1 钢套箱围堰加工、试拼
套箱加工严格按设计图纸进行,并满足钢结构加工技术要求。单块套箱加工完成单块验收,各分块套箱加工完成后再进行试拼,试拼验收合格后即投入正式使用。
4.2 承台基坑开挖及初次封底
承台基坑开挖前,先测量放样出承台位置,根据承台位置拆除施工平台面层,再拆除对应位置分配梁,为承台开挖留出足够施工空间。落潮无水时采用长臂挖掘机或挖泥船进行承台开挖,挖掘机行走在钻孔区周围的辅助平台上,基坑开挖至初次封底砼底标高后(承台底标高-1m),浇筑1m厚初次封底砼。初次封底的作用有两个,一是提高基底承载力,在套箱、承台荷载作用时基底无下沉,二是防止套箱内无水时内外压力差过大,基底淤泥层穿孔。开挖至标高后浇筑封底砼,封底砼在退潮时干封,采用汽车泵浇筑,人工整平。
4.3 钢套箱拼装、内支撑体系安装
套箱拼装前,先测量放样出套箱平面位置。用汽车将套箱运送至现场,施工时先拼装第一层套箱,套箱下放采用汽车吊起吊。单块套箱下放后用倒链与千斤绳临时吊挂在平台顶临时支撑工字钢上,接着下放下一块套箱。一个方向套箱下放完毕,用螺栓将单块套箱拼接成整体,然后下放另一方向的套箱,依此类推,四个方向的套箱下放完毕后,接着套箱整体拼接,拼接均用螺栓连接固定,螺栓连接前在接缝处安装槽形橡胶止水带止水。底层套箱拼装完成,需要调整套箱平面、空间位置,保证套箱精度满足设计及规范要求。待底层套箱定位后再逐层向上安装中、上层。
套箱调好后,开始安装内支撑。内支撑和外是为保证高潮位时受力要求而设。内支撑安装完毕后,套箱内形成一个框架整体。
4.4 套箱内二次封底
待套箱内支撑体系安装完毕后,套箱能够承受高潮位水压的情况下,在无水期进行套箱内二次封底,封底砼采用C20砼,二次封底砼厚度0.4m。二次封底的作用主要有两个,一是对套箱底部进行止水,二是平衡高潮位时套箱内外压力差。
5 施工注意事项
(1)套箱加工必须严格按设计图纸与钢结构设计规范执行,才能保证套箱拼装结构尺寸符合要求,受力达到设计要求。(2)套箱拼装必须选在落潮之后,在下拼装过程中手拉倒链必须由专人统一指挥,协调一致,保证套箱平稳下放。(3)底层套箱拼装完成,需要调整套箱平面、空间位置及顶面高程,保证套箱精度满足设计及规范要求。若偏差过大会造成上层套箱无法拼装。(4)二次混凝土封底前必须清除初次封底砼顶面及套箱内侧面淤泥及附着物,使二次封底与初次封底砼粘结牢固,与套箱密贴,使套箱达到预期的止水效果。(5)二次封底后,在二次封底砼初凝后对套箱内适量灌水,减小套箱内外压力差,避免封底砼在未达到设计强度前,遭到破坏。(6)控制承台砼浇筑速度,也是平衡套箱内外压力差的一个重要因素。
6 结论
清江特大桥潮汐河段滩涂区32个承台通过采用无底钢套箱围堰二次封底的施工工艺。施工中,钢套箱围堰封底均一次成功,抽水后无漏水现象,确保了承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行,施工质量全部达到设计要求。
由此得出以下结论:在潮汐滩涂区浅埋基础承台的施工中应用无底钢套箱围堰二次封底施工工艺是切实可行的。与原钢板桩围堰、砼封底施工工艺相比,改善了止水效果,确保了工程质量的同时,大大加快了工程进度,节约了工程成本,为同类施工提供了一定的参考价值。
摘要：甬台温客运专线清江特大桥8～43号墩位于清江中,基础施工受潮汐影响,除少数位于主河槽深水区的承台外,其余位于滩涂区的基础承台采用钢套箱围堰施工,顺利的完成了施工任务。本文就相关技术作了介绍。