承台设计（共12篇）
承台设计 篇1
1 引言
承台【bearing platform】指的是为承受、分布由墩身传递的荷载, 在基桩顶部设置的联结各桩顶的钢筋混凝土平台。承台是桩与柱或墩联系部分。承台把几根, 甚至十几根桩联系在一起形成桩基础。承台分为高桩承台和低桩承台:低桩承台一般埋在土中或部分埋进土中, 高桩承台一般露出地面或水面。高桩承台由于具有一段自由长度, 其周围无支撑体共同承受水平外力。基桩的受力情况极为不利。桩身内力和位移都比同样水平外力作用下低桩承台要大, 其稳定性因为比低桩承台差。铁路建设中桥梁承台为高桩承台。高桩承台在铁路建设中的作用是最至关重要的。
2 承台施工工艺流程
承台建设可以大体分为路上承台与水上承台。一般概括二者共性, 承台施工工艺流程见图1。
3水上桥梁承台建设方法-吊箱围堰法
根据建设标段的地质、地形、水文等情况, 水中承台采取钢板桩围堰将水中施工变为陆上施工。然后工作就按照陆上施工程序进行。吊箱围堰法是修筑深水中桥梁高桩承台的最重要方法。该方法是在水中悬吊钢箱, 固定于钢护筒或定位桩上, 桩基施工时用作定位导向工作平台, 桩基施工完后作为围堰, 下到设计标高, 封底抽水, 修筑钢筋砼承台吊箱围堰的设计和施工存在一定的难度。具体工程钢板桩围堰施工工艺见图2。
3.1.1材料选择
根据承台的结构形式, 主桥钢板桩围堰采用矩形, 其内部结构尺寸离承台边的净距为1米。钢板桩围堰材料如下:定位桩四根, 采用Φ630mm钢管桩;导向框架采用32工字钢;钢板桩;角桩。
3.1.2钢板桩围堰工作步骤
内支撑及钢围囹:每排钢围囹采用两根并排的40工字钢, 内支撑采用Φ630钢管桩, 每层顺桥向设横撑, 间距2米, 在四个角分别设两道斜撑。钢板桩围堰结构平面示意图见图3。建设施工过程如下:查、编号及登记。
锁口检查:用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准, 将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。检查是用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车, 从桩头至桩尾进行。
凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修, 按具体情况分别用冷弯、热敲 (温度不超过800℃～1000℃) 、焊补、铆补、割补或接长。钢板桩长度不够时, 可用同类型的钢板桩等强度焊接接长, 焊接时先对焊口或接口补焊合缝, 再焊加固板, 相邻板接长缝应注意错开。
如需要有吊桩孔及拨桩孔时 (用震动打拨桩机附有夹具设备时则不需吊桩孔及拨桩孔) , 应事先钻好孔, 拨桩孔应焊加劲板, 以免拨桩时拉裂。
(2) 钢板桩的吊运及插打
A.插打前的准备将钢板桩围堰的内外笼廓线测量画出沿笼廓线搭设钢板桩导向架, 导向架距地面4m, 边框采用I40工字钢, 边框固定在钢管桩上, 钢管桩采用振动锤插打。
检查插打钢板桩的振动锤、吊车、汽车等设备, 使配套成龙, 以供使用。
B.钢板桩的吊运钢板桩的准备工作完成后, 汽运至作业面, 按插桩顺序堆码。堆码层数最多不超过四层, 每层用垫木搁置, 其高差不得大于10mm, 上下层垫木中线应在同一直线上, 允许偏差不得大于20mm。
C.板桩的插打用吊车的两个吊钩, 将钢板桩吊起, 然后运用两个吊钩起吊和下放, 使钢板桩成垂直状态, 脱出小钩移向安插位置, 插出业已就位的钢板桩锁口中。起吊前, 锁口内填嵌黄油沥青混合料。
插打从上游中心开始, 向两侧对称依次插入, 在下游侧合拢。
插打钢板桩时应保证其倾斜度不大于0.5%, 且要紧靠内导框, 其间隙不得大于20mm。
钢板桩插打时, 插一块打一块, 到剩下最后几块时, 改为先全部插入并使之合拢后, 再逐根打到设计深度。
D.钢板桩的合拢由于各种因素的影响, 钢板桩合拢口不可能与设计尺寸丝毫不差, 当误差不大时可采取千斤顶互顶、滑车组张拉等办法调整合拢口尺寸, 然后插入合拢钢板桩。当误差较大采取上述措施仍无法合拢时, 可制作异形钢板桩进行合拢。
E.钢板桩围堰可能遇到的问题及预防措施:
a.插打钢板桩预防倾斜的措施
在插钢板桩前, 在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩擦力。采用复式滑车组纠正钢板桩的倾斜。在坚实土地带插钢板时, 可将桩尖截成一定角度, 利用其反力, 使已倾斜的钢板桩逐步恢复正常。
b.板桩锁口漏水预防措施
钢板桩由于插打不当、吊装不慎撞击等作用, 致使锁口发生变形, 出现渗漏。其补救措施是在漏水锁口处的围堰外侧利用导管投撒细煤渣, 煤渣沉至漏水高度处即可堵塞漏水。或用麻袋盛装细煤渣沉入水中, 用活扣反倒在漏水部位, 亦可堵漏。
(3) 承台抽水、支撑、开挖、堵漏
钢板桩插打完毕后, 即可抽水, 水抽到第一层支撑的标高以下50cm左右时, 停止抽水, 进行第一道内支撑安装, 安装好了以后, 接着抽水、开挖, 到了第二道支撑标高以下50cm左右时, 停止抽水开挖, 进行第二道内支撑的安装, 按着这样的标准, 再开挖到第三道撑处, 并做好支撑, 最后开挖到设计标高 (包括封底混凝土的开挖) , 整体开挖到位后, 要对钢板桩围堰进行堵漏, 堵漏采用用黄油浸泡过的棉絮, 围堰外侧用塑料布进行包裹, 底部用泥土堆压, 堵漏完成后, 即可进行混凝土的作业。
(4) 封底混凝土灌注
封底混凝土的厚度根据各墩位处的水深、钢板桩插入长度、钻孔桩大小间距等决定, 封底强度等级按设计或水下C20考虑吊箱围堰也可直接封底, 这时要计算封底厚度取多少, 封底的厚度可按下式计算:
T≥krhA/ (RcA+nπd[t]) (其中:T-水下砼封底厚度 (m) ;Rc-砼容重 (T/m3) ;A-围堰底面积 (扣除桩截面积) (m2) ;n-桩数;d-桩外径 (m) ;[t]-桩与砼间的容许摩擦力 (T/m2) ;h-以最高施工水位至箱底的高度 (m) ;r-水的容量 (T/m3) ;k-系数取1.05～1.1) 浇筑水下砼时, 导管的作用半径, 由于桩基的影响应适当减小, 一般用R=2.5米。
4 承台施工技术要点
4.1 钢筋制安
钢筋采用在钢筋棚加工成半成品, 现场绑扎安装的方法施工;钢筋一次绑扎到位。主筋对接采用搭接焊连接, 其余钢筋均按《公路桥涵施工技术规范》进行搭接或焊接。
按照要求设置施工预埋件。预埋件施工时, 均设置安装定位框, 与承台钢筋位置"打架"时, 适当调整承台钢筋, 以保证预埋构件的准确位置。
4.2 砼浇注
4.2.1 砼拌制与入模
砼采用砼搅拌站集中拌制, 2～3辆砼罐车通过栈桥输送砼至墩位, 由砼输送泵输送砼入模。
4.2.2 摊铺与振捣
承台砼浇注时, 按由一端向另一端的顺序水平分层浇筑, 每层浇注厚度控制。在30cm左右。采用φ50mm插入式振动棒振捣密实。振动器移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍;与侧模应保持5～10cm距离;插入下层混凝土5～10cm。对每一振动部位, 必须振动到该部位混凝土密实为止。混凝土的浇筑应连续进行, 如因故必须间断时, 其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。
5 结论
文中研究承台建设方案在沪杭铁路客运专线四标段承台建设施工中得到应用, 施工效果良好。施工作业中, 本文根据上述工程施工经验, 对钢吊箱围堰的设计和施工进行研究总结, 希望能对大桥施工技术有所裨益。
钢吊箱围堰施工深水中承台, 适应性强, 对于水流急、落差大的赶潮河段, 亦能适应, 其设备机具和材料投入量比套箱围堰小。
对于水流速大、通航的河段, 吊箱围堰宜采用先沉桩后围堰的方法。这样可降低定位和锚固难度。吊箱围堰在制作、运输和工作过程中, 受力作用是复杂的, 结构体系不仅是一种状态, 而是随着施工工序的深入, 将改变它的结构受力状态。
承台设计 篇2
某桥主桥承台钢板桩围堰施工方案设计及施工
以山东鄄城黄河公路大桥为工程实例,详细阐述了钢板桩围堰技术在大型桥梁深基坑的应用,对钢板桩围堰工艺参数设计、施工要求和注意事项进行了细致分析,指出钢板桩围堰施工进度快、安全、占地空间小,一次性投入低,对于深水墩施工切实可行.
作 者：杨中镜 曾卫兵 YANG Zhong-jing ZENG Wei-bing 作者单位：湖南省有色地质勘查局247队,湖南长沙,410129刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(25)分类号：U443.16关键词：钢板桩围堰 施工方案 流程 对策
透水层水中承台沉井围堰施工技术 篇3
关键词：透水层 水中承台 高低刃脚 沉井施工
1 工程概况
王家漓江双线特大桥起讫里程为D3K424+042.137～D3K425+923.055，长1880.918m，本桥连续梁主墩03#～09#墩为跨越漓江而设。主墩采用钻孔桩承台基础形式，钻孔桩采用φ1.5m形式，承台尺寸均为15.3×10.1m，承台底距水面以下2.5～4.5m。承台全部位于水中，河床面至承台底均为卵石层，承台底以下为弱风化岩层，且岩面起伏较大。
2 施工方案选定
河床为透水性极强的卵石层，采用草袋围堰施工则基坑坑壁和底部水压力大，渗水严重，施工难度大，施工质量无法保证。采用套箱围堰施工则底部无法完全密封，水压力大，无法控制水势。
依据现场地质及施工条件，经论证，从技术、经济、安全等方面综合比较后，决定采用钢筋混凝土沉井围堰进行施工，围堰刃脚顺岩层起伏设成高低不等锯齿状。
3 承台总体施工方案
利用地质雷达探测岩面，根据岩面做出锯齿沉井。待沉井强度达到80%后利用长臂挖机和人工配合下沉，支撑跟进。沉井到位后利用大流量水泵将水面降低至基底，利用土袋在离沉井内壁1m外码一道土袋模，关闭水泵让水位恢复后，利用导管和漏斗进行水下灌注混凝土，使沉井内壁形成一道混凝土墙，即封刃脚。待水下混凝土强度达到80%时，将基坑水抽干开始垫层及承台施工。
承台开挖施工流程为：地质雷达探测岩面→制作高低刃脚沉井→沉井下沉→水下封刃脚→垫层、承台施工。
4 高低刃脚沉井施工
4.1 地质雷达探测岩面
沉井刃脚的高低是随岩面高低的变化而变化的，因此就需要准确地探明沉井刃脚处基岩面高低变化的情况，以便决定刃脚高低的变化。现场采用70t振动锤振动I36a工字钢下沉进行岩面探测。首先测量放样出沉井刃脚轮廓线，沿沉井轮廓线每2m探测1点，若相邻两点高差变化超过0.5m，在两点之间再增加探测点。根据探测情况，绘制岩面图。根据岩面图设计出锯齿沉井图。
4.2 沉井设计
沉井采用C35钢筋混凝土制作。考虑到沉井下沉过程产生偏差，沉井设计尺寸比承台尺寸纵向扩大115cm、横向扩大105cm，利于沉井纠偏；沉井四角设倒角。沉井壁厚均采用80cm厚，沉井内放置两层钢筋网片，拐角处钢筋加强；沉井高度为3m，3m以上为人工码土袋。沉井分两次浇筑，第一次只浇筑沉井刃脚（70cm），第二次浇筑刃脚上部2.3m。
4.3 沉井制作
铺设混凝土垫层：制作沉井处的地基承载力应能满足沉井自重的要求，沉井制作需要150m3砼，自重约为400t。用挖掘机对场地进行平整以后，经测量放样确定沉井位置，将立模范围内下挖至水面以上50cm，浇注混凝土垫层，增强地基的承载力，垫层厚度15cm，宽度120cm。
内侧模：在沉井底部做70cm高的刃脚，顶宽80cm，底宽20cm，利于沉井下沉，刃脚采用土+3cm厚砂浆作为内模，下挖0.7m。刃脚尖根据岩面呈台阶变化。
搭脚手架：沿沉井内、外各搭设2排脚手架，以利于钢筋绑扎和定位。脚手架间距60cm，脚手架上搭设作业平台。
绑扎钢筋：钢筋绑扎一次成型。
立外侧模板：外侧模板均采用1m×1.5m组合钢模，模板全部经打磨处理，并涂刷机油作为隔离剂。外模利用脚手架和方木进行支撑加固。
浇注砼：第一次浇筑沉井刃脚部分70cm高。浇注混凝土时，分层浇注，分层厚度35cm，用振动棒振捣施工，浇注过程中要观察沉井是否有下沉，若发现有下沉现象，应立即停止施工，待沉井稳定以后二次浇注。
沉井接高：待刃脚混凝土达到强度后，开始安装内外膜，外侧模板与内侧模板用拉杆加固，梅花型布置，间距50cm。浇筑混凝土前检查钢筋保护层。
待混凝土浇筑完成后，在沉井顶部安放一部分连接钢筋，以防发生沉井接高。
4.4 沉井下沉
4.4.1 下沉
沉井应连续下沉，减少中途停顿的时间。下沉过程中应掌握土层情况，做好下沉记录，根据不同的土质、沉井大小及沉井下沉深度等，选用最有利的下沉方法，考虑到桩基筑岛施工时，填筑了大量的片石、粘土以及地层为卵石层，人工挖除及用高压水枪很难下沉沉井，所以我部采用长臂挖掘机配合人工分层挖除井内土和卵石使沉井下沉。
沉井下沉时，沉井内除河卵石应先从中间开始，对称、均匀地逐步向刃脚处挖，沉井外侧所受的土压力或水压力要均匀，以免沉井产生不均匀沉降，从而造成沉井的开裂。
下沉过程中随时调整沉井的倾斜和位移，从井内挖出的弃土及时运走。
在沉井下沉过程中派专人检查，一旦发现混凝土有开裂现象立即停止下沉，必要时用Φ630mm钢管桩沿纵桥向安装内支撑进行加固。
当沉井下沉至水面以下时，利用2台400m3/h的污水泵进行抽水，临近承台底时，由于四周水压较大，造成抽水很难使水面下降，人工无法进行刃脚除土。此时开挖集水井进行抽水，使水面下降，沉井下沉，具体集水井数量与尺寸由现场水压而定。最终沉井下沉至承台底标高以下50cm。
4.4.2 纠偏
沉井下沉时，井内除土先从中间开始均匀对称地逐步向刃脚处分层取土，使其均匀下沉，防止偏斜。沉井弃土尽量远离沉井，防止因弃土而造成的偏压，使沉井发生偏斜现象。
如果沉井在下沉过程中发生偏斜可分成几种情况进行纠偏处理：
当沉井入土不深时，可利用偏除土的方法使沉井在下沉过程中逐渐纠正偏差。
当沉井入土一半时，用偏除土的方法无法纠正，可在沉井高的一侧外挖土，挖土的深度、宽度以能纠正沉井偏斜为宜。
如果沉井入土达一半以上时，外侧深挖土不宜采纳时，可在外侧先挖一定深度，再在高的一侧沉井顶面配一定的重量纠偏；必要时采用爆破震动方法，但必须控制爆破位置及装药量，以免其对沉井造成破坏。
如果沉井发生中线位移时，可先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜，然后沿倾斜的方向下沉，直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时，再将倾斜纠正或至相反方向倾斜一些，最后调整至倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。
4.4.3 允许偏差
沉井顶、底面中心与设计中心在平面纵横向的位移（包括因倾斜而产生的位移）均不得大于沉井高度的1/50；沉井的最大倾斜度不得大于沉井高度的1/50。
4.5 封刃脚
由于处在透水层，当水抽至基底时基坑内外水压差太大，且刃脚处全是高速流水，如果按普通刃脚处理无法将水隔离，所以选择水下混凝土封刃脚。
4.5.1 抽水
选择2台400m3/h水泵进行抽水临近承台底时，四周水压太大，此时开挖集水井进行抽水，使水面下降至基底能作业。
4.5.2 安装土袋模
在填筑平台上装足够的土袋，用长臂挖机运送至基底。人工在距沉井内壁1m以外堆码土袋模，土袋模厚1m（太窄容易被水下混凝土压塌），高度1.5m（锯齿沉井刃脚高度不一致）。堆码时注意土袋交错布置，以增加稳定性。
4.5.3 水位恢复
将水泵关闭并提升至岸边，待水位恢复至河水位。
4.5.4 安装导管和漏斗
导管必须经过气密性实验，导管接头严密不漏水。导管高出沉井面50cm以上，增加落差，保证封底质量。漏斗尽量选用大方量漏斗，大于2.5m3为宜，料斗配底盖方便初灌。导管和漏斗可在岸边组装完毕用吊车吊入。
4.5.5 灌注水下混凝土
混凝土采用C35，利用罐车运输至现场，泵送入斗。待斗内混凝土占漏斗体积的90%时，吊车小钩迅速提起漏斗底盖，同时泵送不停，形成水下混凝土的初灌。在灌注过程中，可用竹竿探测混凝土面和位置。当混凝土面高出土袋模20cm时，停止灌注。根据混凝土位置进行多点灌注，间距2～3m为宜，灌注点尽量加密。
待混凝土强度达到80%时，将水位降至基底，如发现有大股水流，将此处松散混凝土凿除并在此处再次灌注水下混凝土。直至水位降至基底没有大股水流为止，少量水流可以用小流量水泵进行外排。
4.6 沉井下沉监测
沉井下沉过程中，经常观测沉降的倾斜度和刃脚踏面的高程，在刃脚深度未及沉井高度的1/3时，重点观测沉井的倾斜度；当沉井刃脚踏面高程下沉到距设计高度约2m时，加强对踏面高程及下沉量的观测。
5 垫层、承台施工
降水至基底，在承台尺寸外设置排水沟，保证浇筑垫层时，承台范围内没有流水。将基底大致整平，浇筑30cm以上的垫层。垫层混凝土采用C15混凝土。待垫层混凝土强度达到后可进行桩基桩头清理以及承台施工。
6 资源配备
主要设备：混凝土搅拌运输车3辆、混凝土输送泵2台、挖掘机3台、汽车吊2台、空压机3台、污水泵6台、吸泥机5台、抽水机6台、钢筋加工机械3套、振捣棒6台。
主要工种：钢筋工20人、木工10人、混凝土工10人、挖土吸泥工10人、测量工4人、电工2人。
7 结束语
采用混凝土沉井围堰防护施工承台对周边影响较小，相对直接开挖工程量小、质量可靠，相对套箱围堰成本低，且沉井为预制品、缩短了工期，取得了良好的经济和社会效益。
参考文献：
[1]林建业.桥梁工程水中承台采用钢套箱围堰施工介绍[J].中国西部科技，2005（03）.
[2]蔡如松，黄昊，朱崴.水中承台施工探讨[J].山西建筑，2010（13）.
承台设计 篇4
宁德特大桥是新建铁路温福线 (福建段) 站前工程第Ⅲ标段一座特大型桥梁, 全长8 162.5 m。桥梁跨越宁德海湾及其岸边农田、鱼塘, 并在其福州端跨越罗宁高速公路和104国道。宁德特大桥基础为ϕ1.5 m, ϕ1.25 m钻孔桩, 桩长为10 m～63 m;承台最大尺寸为10.4 m×14.3 m, 高3.5 m。墩身均为实心式, 墩身高度范围为3.35 m～20.35 m。上部结构为三联三跨连续梁及24 m, 32 m简支箱梁, 共236孔, 采用整孔预制、架设方案施工。
2水文及地质特征
桥址处海域为外海海域, 桥址处海滩每天都有一大一小两次涨落潮, 高潮时水深5 m～10 m。每月的月初、月中潮水较大。百年一遇高潮位为+5.5 m, 2008年最高潮位为+4.3 m。桥址内地层较简单, 上部为第四系海积成因的淤泥, 平均厚度约为20.0 m, 中部为冲洪积, 冲积成因的卵石土, 砂类土和粉质黏土等, 平均厚度约为16.0 m, 下部则为燕山晚期花岗岩及其风化残积土。
3钢板桩围堰设计 (以58号墩为例)
3.1 钢板桩选型
根据实际地质情况, 结合钢板桩的特性、施工方面进行考虑, 宁德特大桥水中墩承台及部分岸上承台选用拉森Ⅳ型钢板桩施工, 其主要技术参数为:W=2 043 cm3, I=31 950 cm4, Q=76.1 kg/m。
3.2 钢板桩设计检算
1) 设计概况。
宁德特大桥施工高水位为+4.5 m。钢板桩围堰所在土层为淤泥, 其物理性质指标为:内摩擦角φ=3.21°, 取等代内摩擦角φe=15°, 粘聚力ε=10.3 kPa, γsat=16.2 kN/m3。
承台顶标高-0.18 m, 承台底标高-3.68 m, 基坑底开挖至-5.18 m。承台厚度为3.5 m, 水下封底混凝土厚度取用1.5 m, 淤泥面标高-4.06 m。
2) 钢板桩最小入土深度t0。
因开挖深度较深, 又为单撑支护, 需钢板桩入土较深, 故按上端为自由支撑, 下端为固定支撑, 用等值梁法计算。板桩上土压力分布见图1。
以最不利工况:潮位至+3.8 m, 第一道支撑 (+2.5 m) 安装好, 抽水至+0.0 m, 安装第二道支撑 (+0.5 m) 计算最小入土深度t0。
a.土压力计算。
主动土压力系数:
被动土压力系数:
被动土压力修正系数:k=1.4, 则
主动土压力:q1=0;q2=γwh=10×7.86=78.6 kPa;q4=γh=40.6 kPa。
土压力为零点:
b.支撑荷载计算。
计算时取一延米板桩条, 假定板桩在支撑间为连续梁 (见图2) 。
解得:A=129.21 kN/m;B=122.25 kN/m。
c.钢板桩插入深度的计算。
x=5.03 m;
t=1.1 (x+y) =1.1× (5.03+1.31) =6.97 m。
桩长:4.6+4.06+6.97=15.63 m;取桩长16 m。
d.钢板桩弯矩计算。
最大弯矩 (B点) :Mmax=273.91 kN·m。
钢板桩应力:
钢板桩满足要求。
4钢板桩围堰施工工艺
4.1 钢板桩准备
1) 钢板桩。钢板桩无论是新购还是租赁, 进入施工现场前均需检查, 整理。新钢板桩验收时, 应备有出厂合格证, 机械性能和尺寸符合规范要求。经整修或焊接后的钢板桩, 应用同类型的钢板桩作锁口通过试验检查。验收或整修后的钢板桩, 应分类、编号、登记存放。2) 钢板桩的运输。对于处理好的钢板桩, 在堆存、搬运起吊时, 不得损坏锁口和由于自重而引起变形。钢板桩采用汽车或船只运输。3) 钢板桩的整理。钢板桩运到工地后, 需进行整理。清除锁口内杂物, 对缺陷部位加以整修。
锁口检查的方法:用一块长约2 m的同类型、同规格的钢板桩作标准, 将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。对检查出的锁口扭曲及“死弯”进行调整。
4.2 钢板桩插打
1) 设置导桩框架。钢板桩围堰施工前, 先搭设第一层内支撑, 作为简易施工平台。简易施工平台由型钢组成, 焊接在该墩位钢护筒上面。同时简易施工平台上兼作导桩框架, 在插打钢板桩时起导向作用。2) 钢板桩插打。钢板桩围堰采用逐片插打。桩锤一般采用振动桩锤。应用固定的临时导向架插打钢板桩, 在稳定的条件下安置桩锤。准备工作就绪后, 将事先加工好的定位桩精确垂直安设于上游中心, 并与HW400分配梁焊接牢固, 确保插打第一片钢板桩的垂直度。第一片钢板桩以HW400分配梁为定位、垂直插至设计标高。剩余钢板桩, 则以已插好的钢板桩为基准, 起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口, 然后用振动锤振动下沉, 紧靠HW400分配梁。插打几片后, 将已插好的钢板桩与HW400分配梁用钢板连接。3) 钢板桩插打顺序。一般宜插桩到全部合龙, 然后再分段、分次打到标高。插桩顺序, 在潮汐河流, 有两个流向的关系, 为减小水流阻力, 可采取从侧面开始, 向上、下游插打, 在另一侧合龙。4) 钢板桩围堰合龙。合龙前的准备。在即将合龙时, 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。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, 采取异型钢板桩合龙即可。钢板桩围堰完成后, 将钢板桩与内导框之间的空隙逐个以硬木塞紧。
4.3 定位内支撑与围囹制作安装
定位内支撑、围囹的加工制作安装, 对钢板桩围堰的垂直插打及整体稳定起重要作用, 必须准确稳固。安装围囹时, 应进行测量定位, 先打定位桩, 再在定位桩上挂装导桩框架, 在开始插打钢板桩后, 逐步将导桩框架挂在已打好的钢板桩上。
4.4 抽水堵漏
钢板桩插打到位后, 可在外侧围一圈彩条布, 在其下端绑扎钢管沉入河床, 并用砂袋压住, 堰内抽水时, 外侧水压可将彩条布紧贴板桩, 起到一定的防水作用;在钢板桩侧锁口不严密的漏水处用棉砂嵌塞, 堵漏效果明显。堵漏之后, 采用高压水枪配合泥浆泵吸泥至设计标高, 之后抛填块石。
4.5 封底混凝土施工
抛填块石之后, 采用高压泵把围堰内的水抽除。抽水后浇筑C20封底混凝土硬化基底。
4.6 钢板桩围堰拆除
在拆除工作中应注意:钢板桩围堰拆除工作与围堰施工程序应相反进行。首先采用水泵加水至最下一道内支撑标高处拆除最下一道内支撑, 其余按此步骤进行直至最顶一层内支撑拆除完毕。钢板桩拔除先由下游方向开始, 对称施工至上游方向, 采用振拔锤配浮吊进行施工。拆除过程必须时刻注意施工安全。
钢板桩拔除方法:先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1 min～2 min, 使钢板桩周围的土松动, 产生“液化”, 减小土对桩的摩阻力, 然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况, 发现上拔困难或拔不上来时, 应停止拔桩, 可先行往下施打少许, 再往上拔, 如此反复可将桩拔出来。
5结语
钢板桩围堰在宁德特大桥滩涂区成功的应用到施工中, 实践证明应用效果良好, 加快了施工进度, 节约了成本。钢板桩围堰在整个施工中较为顺利, 围堰整体性、安全性较好, 使基础按施工计划完成, 为全桥如期交工创造了有利条件, 可以为同类型桥梁基础施工提供施工借鉴。
摘要：结合宁德特大桥海湾区承台施工, 以58号墩为例, 对承台钢板桩围堰的设计与施工进行了研究, 详细介绍了钢板桩围堰设计及施工工艺, 总结了钢板桩围堰在海工领域内施工应注意的主要问题, 从而为同类桥梁施工积累了经验。
关键词：特大桥,承台,钢板桩围堰,设计,施工
参考文献
[1]陈仲颐, 叶书麟.基础工程学[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.
[2]刘陈伟, 李明, 张志国, 等.桥梁施工临时结构设计[M].北京:中国铁道出版社, 2002.
[3]江正荣, 朱国梁.简明施工计算手册[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社, 2005.
承台施工方案 篇5
一、施工方案设计
根据墩位水深，经综合考虑，2#墩、3#墩承台施工采用钢吊箱围堰的施工方法进行施工。钢吊箱由吊箱底板、侧板，吊箱悬吊系统及吊箱承重结构组成。钢吊箱平面尺寸为19.7×8.7m，吊箱底板采用10根型钢作为底板承重横梁，在横梁上铺设型钢作为底板纵梁，在底板纵梁上铺设5cm厚的钢筋混凝土预制板作为现浇水下封底砼的底模，然后灌注1.0m厚的C20水下混凝土进行封底，共同组成吊箱的承重底板。吊箱侧板采用∠8.0型钢焊接成平面承重骨架，在骨架上焊接6mm厚钢板形成吊箱的围堰四周的侧板，吊箱侧板分块分节在钢构件加工厂制作成型，然后运至现场组拼，分节高度为4.8m和1.85m,共分20节。钢吊箱悬吊系统均采用φ32精轧螺纹钢及配套锚具进行悬吊，将吊箱底板自重荷载传递至吊箱承重结构。吊箱承重结构采用在已完成的8根桩基上安装8根2I28a型钢作为承重立柱，立柱顶部焊接I28型钢盖梁，立柱间采用剪刀撑连接加固，以增加立柱的承载力和稳定性，在柱顶盖梁上拼装2排单层3排贝雷桁架作为承重纵梁，在纵梁上安装10根型钢作为承重横梁，用于承受悬挂吊杆传递的荷载。
二、实际施工流程
(一)围堰施工
1、吊箱制作。吊箱的侧板、上下承重横梁、承重立柱等构件，工程量较大，工艺要求较高，须在构件加工车间预先制作成半成品，并进行侧板的试拼，然后用汔车运到工地进行现场安装组拼。内部支撑，柱间支撑等须在组拼过程中现场进行加工安装。注意：所有加工件在运至现场组拼前，必须经过认真的检查，不得存在变形、缺陷或损伤，构件焊缝必须符合设计和规范要求
2、吊箱拼装。吊箱拼装采用分阶段施工。第一阶段：首先，进行上承重结构的拼装。在已施工完成的桩基中心处安装立柱底座钢板，底座钢板采用φ20×100膨胀螺丝与桩基连接，用汽-16吊车将立柱吊装就位，并与底座焊接，同时，将已安装好的立柱进行柱间支撑焊接和安装柱顶盖梁。在安装好的立柱盖梁上组拼贝雷桁架承重纵梁和纵梁的横向支撑加固。在承重纵梁上安装2[40上承重横梁，并在安装完成后进行一次结构的中间检查。经检查合格后，然后进行吊箱悬吊系统及底板承重系统的安装。先将φ32精轧螺纹钢悬吊吊杆按设计位置进行安装就位，并用锚具锁紧。接着用吊车将底板承重横梁吊装就位，并与吊杆连接，同时调整吊杆长度，确保横梁位于同一个水平面上，并使吊杆位于垂直线上。然后用吊车将底板纵梁吊入，铺设预制钢筋砼底板，并把底板的预留钢筋焊接成为一个整体。最后，进行围堰侧板的安装。先进行测量定位，安装侧板底座，逐块将侧板吊入，进行底层侧板的安装，侧板接缝采用5mm厚橡胶垫片进行接缝止水，底层侧板安装完成后，安装第一层侧板，安装完后进行外观检查，则第一阶段的吊箱拼装便基本完成。接下来的第二阶段便是吊箱围堰的下沉和上层侧板的安装。挂箱下沉采用在每根承重横梁两端各挂一个3吨以上的葫芦吊住吊箱底盘，调整吊杆锚具，使吊杆下沉10cm，然后调整葫芦，均匀使挂箱底盘下沉10cm，反复重复以上步骤，使吊箱下沉至底层侧板顶面距水面30cm时，停止下沉，进行吊箱上层侧板和内支撑安装与加固。采用相同的方法进行吊箱侧板的逐层安装和下沉就位。
3、吊箱定位及堵漏。吊箱下沉至设计标高后，首先，复核其平面位置，同时，将预先挂在吊箱底板4个角处的4条钢丝绳用葫芦调整吊箱的平面位置，并把吊箱固定于工作平台上。然后，全面检查吊箱的受力系统和各拼装接缝处是否符合要求，并进行调整。最后，请潜水员下水，将钢护筒外侧桩顶以下1米范围内的表面清理干净，并将堵漏板紧固在护筒上。每个护筒堵漏板由4块1cm厚的弧形钢板拼成一个环形板，在吊箱下沉前初步安放在护筒洞口周围。
4、灌注吊箱底板砼。封底砼的主要荷载为水浮力、承台自重、底板砼自重和底板砼与桩周摩阻力。其作用是抵抗水浮力在吊箱底板引起的弯曲应力，底板砼与桩基粘结力是吊箱承受浮力和承台自重的主体。因此，封底砼必须要有足够的刚度、强度、抗渗性，封底砼的灌注质量是吊箱围堰成败的关键。针对吊箱砼具有面积大，厚度小的特点，拟采用多点方法进行灌注，整个封底共采用11点进行灌注，灌注顺序如下图所示。封底砼浇筑采用泵送砼车进行泵送，砼标号为C30，配制配合比时，应掺加高效缓凝型减水剂和合适的外加剂，并具有一定的抗渗性。
5、围堰抽水。封底砼施工后，当砼强度达到C20时即可进行抽水，抽干后割除护筒，底层竖向支撑，整理封底混凝土地面，然后进行承台施工。
(二)承台施工
1、测量放样。围堰施工完成之后，应对墩位和承台设计平面尺寸进行复核放样，确保施工的准确性。
2、钢筋制作与安装。承台钢筋应在钢挂箱施工期间预先在钢筋车间加工成半成品，待挂箱施工完成之后运至现场进行绑扎安装。直径大等于φ25的主筋采用机械连接接头，其它钢筋搭接按规范进行焊接或绑扎。在绑扎过程中，应注意把桩基钢筋与墩身主筋焊接牢固，同时考虑到砼混合料入模的冲击力，应在模板上铺设肋木，用铁丝吊住面层钢筋，以确保面层钢筋的布设位置不变形。
3、侧模安装。钢筋绑扎完成之后，经检验合格，即可进行承台侧模的安装。承台侧模采用由模板公司加工的定型钢模板，在模板安装前，应先对模板进行试拼，检验模板的大面积平整度和接缝高差，超出规范要求，应对模板进行调整、修复，合格后模板表面涂刷脱模剂，然后进行模板安装。安装后应检查桥梁的纵轴线和墩位的横轴线，即承台的平面偏差，偏差值控制在规范容许范围之内。
4、砼浇筑。模板安装完之后，应对模板进行检查和复核，然后放出承台顶标高。因承台设计高度较大，体积较大，在砼浇筑过程中应采用分层浇筑，并从中间往两侧对称均匀浇筑。在浇筑过程中应注意振捣密实，避免漏振和过振。
5、养护：在承台混凝土浇注完收浆后，即应采用编织袋或土工布进行覆盖蓄水保湿养护，养护期应超过7天。
承台设计 篇6
【关键词】钢板桩；围堰；插打
1、工程概况
从化珠江温泉大桥工程位于广州从化市温泉镇境内，地处温泉旅游度假区南面，路线基本呈东南往西北走向，路线全长1680.39m，其中桥梁长度约746.6m，主桥结构形式为（73+125+73）m预应力混凝土连续箱梁，跨越流溪河主桥最大跨度为125m。主桥10#墩位于河道与河滩临界线上，承台高4m，承台顶标高+32.5m；主桥11#墩则位于河滩上，承台高4m，承台顶标高+34m。
2、工程地质条件
本工程所经过地区属流溪河冲积平原，沿线地面高程一般在31.0～42.0m之间，地势开阔、平坦，地表覆盖第四系冲积地层。根据地质勘探，本桥主要地质为第四系冲洪积层由粉质粘土、砂土和卵石土组成，局部见淤泥，厚度一般6.9m～17.0m和燕山期花岗岩：青灰色、肉红色，属侏罗系高桥单元，粗粒结构，硬质岩类，全线均有分布。主桥10#、11#墩地质主要为第四系冲洪积层的粗砂、卵石土、粉质粘土组成层以及强风化、中风化和微风化花岗岩层。
3、施工工艺的选择
主桥10#墩位于河道与河滩临界线，11#墩则位于河滩上，综合考虑技术可行性和经济性，10#墩采用筑岛法施工，其钢板桩围堰的施工方法采取先筑岛，筑岛按1：1.5放坡，再插打钢板桩，最后才进行基坑开挖的施工型式。11#墩采用钢板桩围堰法施工。主桥10#、11#墩承台施工，根据工程所在场地的特点，结合钢板桩的施工简单，快捷并且成本较低等因素考虑，选用钢板桩围堰施工的方法。并根据钢板桩的特点，选用的拉森SP-U600×210型（拉森Ⅳ型）钢板桩，其板桩宽度适中，抗弯性能好。10#墩板桩长为12m，11#墩围堰板桩长为9m。
4、钢板桩围堰施工
4.1钢板桩插打前的准备工作
1）钢板桩的整理，当钢板桩运至现场后，进行检查、分类、编号及登记。
2）剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩。
3）剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤。
4）在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。
5）由于主桥10墩承台位于于河道与河滩临界线，施工之前先进行筑岛，并在靠河侧堆码沙袋进行防护后，再进行钻孔桩施工，然后插打钢板桩，进行围堰内抽水以及安装围檩和内支撑，再进行基坑开挖施工承台。
6）加工拐角处板桩，拐角处板桩采取将一整根钢板桩从腹板中间处一分为二，将半块板桩与另一整根板桩焊接在一起。
4.2插打钢板桩
钢板桩围堰施工所需材料设备通过临时便道由平板车运至施工现场，利用25t汽车吊喂桩配合50t履带吊通过90kw的振动锤将钢板桩打入，自上而下一边抽水、吸泥和开挖，一边焊接内支撑，内支撑焊接完成后继续抽水、吸泥和开挖到要求的基底深度。
（1）插打第一片钢板桩。为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。边插打边将吊钩缓慢下放。应在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。
（2）插打过程的控制。钢板桩吊起后用人工扶持插入前一块锁口后继续下插。起吊作业时，钢板桩下部须设缆风绳人工控制。钢板桩插打要保证垂直，最先施工的钢板桩不得一次性到位，由于钢板桩锁扣的摩擦力，会出现打入后一片时带动上一片一起下沉。施工时往往打至比设计标高高30～50cm时停止，然后施工下一片，以此类推，至打完一侧时，然后调整标高。每打四五根钢板桩就要用垂球吊线，将钢板桩的倾斜度控制在1%以内，超过限定的倾斜度应予纠偏。当钢板桩偏移太多时，只能采用多次纠偏的方法逐步减少偏移量。插桩顺序，在无潮汐河流一般是从上游中间开始分两侧对称插打至下游合龙，在潮汐河流，有两个流向的关系，为减少水流阻力，可采取从侧面开始，向上、下游插打，在另一侧合拢。
（3）插打钢板桩合拢。围堰有4个面，每一片钢板桩都应沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩4-5片），如果有误差，可调整合拢边相邻一边离的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。
（4）内支撑安装
内支撑的设置，除了考虑受力外，还应考虑不妨碍安装墩身模板。当堰内降水、吸泥至围檩底部50厘米处时安装围檩及支撑。围堰内排水用抽水机，抽水机排水量应大于围堰内渗水量的1.5-2.0倍（抽完后留1-2台备用）。在抽水时，如发现有明显的渗漏，可在渗漏的围堰外侧放锯末，随着水流由外向内流入，锯末流入钢板桩缝隙内，起到堵漏作用，也可在围堰的内侧用刮刀将干海带或棉纱插进钢板桩的缝隙内止水。
主桥10#墩和11#墩钢板桩加固原则，采取“先支撑后开挖”的原则进行。具体支撑顺序如下：开挖至支撑处→加围檩及内撑→开挖至基坑底。
4.3插打注意事项
（1）插打时要严格控制垂直度，特别是在打设第一片钢板桩时要从两个相互垂直的方向严格控制，保证钢板桩的垂直度；在打设的过程中要随时监测，及时调整，发现钢板桩倾斜后，可用倒链拉，调整钢板桩的垂直度；
（2）当钢板桩难以下插时，应停下来分析原因，检查锁口是否变形，桩身是否变形，钢板桩有无障碍物等，不能一味蛮干，磨损钢板桩；
（3）为了防止插打的钢板桩倾斜，在前期的施工过程中就要注意，不要在打设钢板桩的部位下面埋入硬物，打设钢板桩时，这些硬物会使钢板桩倾斜；
（4）为防止在打设钢板桩的过程中出现“带桩”的现象，打之前可在钢板桩的锁口内塞入黄油等润滑物，从而减少钢板桩锁口的摩擦力，避免“带桩”；另外，保证钢板桩的垂直度，也可以避免“带桩”现象；
（5）振动锤的夹板由液压控制，必须经常检查液压设备，防止因液压泵失灵而引起钢板桩掉落；
（6）钢板桩插打到位后，可在其外侧围一圈彩条布，在布的下端绑扎钢管沉入河床，并用砂袋压住，堰内抽水时，外侧水压可将彩条布紧贴板桩，起到一定的防水作用；在板桩侧锁口不密的漏水处用棉砂嵌塞，堵漏效果明显。
5、结束语
从化珠江温泉大桥10#、11#墩由于采用了钢板桩围堰施工，与传统的填土围堰相比较，钢板桩从施打、加固直至浇筑封底混凝土的全过程所用时间均较短，而且具有施工进度快、更安全、占地空间小等优点，但是采用钢板桩需要的材料需要一次性投入费用高，一般均采用租赁的形式，因此在采用钢板桩围堰的数量和周转次数的问题必须要认真分析，做到合理的安排利用材料，并且在保证质量的前提下加快承台的施工进度，更有利于减少钢板桩材料的租用费用。
参考文献
[1]叶新，蓝斌.钢板桩围堰施工工艺和技术措施.中国市政工程，2008年2月第一期（总第131期）1004-4655（2008）01-0042-02
承台设计 篇7
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
参考文献
[1]尉希成.支挡结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.
[2]余志成, 施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.
[3]林宗元.岩土工程勘测设计手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 1996.
[4]李万华, 姜波.深水基坑单壁钢板桩围堰设计与施工[J].现代交通技术, 2004 (1) :121-122.
[5]张世奎, 涂相友, 程菊花.涌潮区深水大桥主墩钢围堰的施工工艺[J].桥梁建设, 2003 (6) :77-78.
[6]徐峰.双层薄壁钢筋混凝土围堰在深水基础施工中的应用[J].铁道建筑技术, 1995 (2) :41-42.
[7]李秀东, 杨俊泉, 马尊国.海滩承台钢板桩围堰设计与施工[J].山西建筑, 2007, 33 (26) :318-319.
承台设计 篇8
关键词：石化建筑,高桩承台,塔吊基础,设计和施工,桩计算
1 工程概况
某石化建筑工程位于广州市, 场地东侧为9至11层民房, 南侧为文明路, 西侧是文德路, 北侧为6层民房, 施工场地狭小。本工程地下4层, 地上5层裙楼, 塔楼分为5栋, 地上建筑层数分别为:A栋25层 (99m) , B1栋29层 (99m) , B2、C1、C2栋为35层 (119m) 。总建筑面积16.4万㎡, 其中地上建筑面积12.3万㎡, 地下建筑面积4.1万㎡, 建筑基底面积约6000㎡。是一座超高层商业办公住宅综合大楼。
2 工程地质情况
(1) 杂填土层, 层厚1.50~3.80m, 层底埋深3.80m。 (2) 淤泥质土, 厚1.20~3.40m, 处在稳定水位中, 层底埋深2.40~8.60m。 (3) 粉质粘土, 厚1.30~10.00m, 其中有几层夹层从上至下分为可塑、硬塑、坚硬层等, 处在稳定水位中, 层底埋深11.60~28.10m。 (4) 全风化细砂岩, 厚2.30~4.70m, 处在稳定水位中, 岩底埋深10.60~19.80m。 (5) 强风化细砂岩, 厚2.1~8.00m, 处在稳定水位中, 岩底埋深20.70~27.40m。
3 塔吊基础验算
1#塔吊采用广西建筑机械厂生产的QTZ5515型号, 塔吊基础采用冲孔桩, 每个塔吊基础4条桩, 与塔吊承台及加强平台板组成小框架, 比较塔吊基础的工作状态和非工作状态的受力情况, 塔吊基础按非工作状态计算。塔吊与承台的连接方式为预埋螺栓式, 螺栓规格按厂家要求。
3.1 按最不利受力工况设计塔吊基础承台计算
工作状态基础承台所受垂直力最大, F Z.M A X=573.00K N, 取为塔吊自重, 即F1=573.00KN;
由使用说明书得:最大起重荷载F2=60.00K N;取非工作状态最大塔吊基座承台倾覆力矩进行抗倾覆验算, 即:M1=M Y.M A X=1726.00K N.m;非工作状态基础承承受的水平力最大, 取最大水平力F=H0=1.2×71=85.2K N计算塔吊桩抗拔力及高桩承台抗倾覆验算;塔吊起重高度H=140.00m, 塔身宽底B=1.8m;混凝土强度:承台C35, 桩身C30;钢筋级别:II级, 承台长度Lc或宽度Bc=4.6m;塔吊桩直径d=0.80m, 桩间距a=3.00m;塔基承台厚度HC=1.30m, 承台箍筋间距S=200mm, 保护层厚度:50mm;塔基承台上覆土厚度:D=0.00m;承台顶面设计标高:1#塔吊为-2.70m;塔基桩与开挖基坑地面接触处临界面标高-18.1m;高桩承台临空高度:1#塔机为L0=15.40m。
3.2 塔吊基础承台顶面的竖向力与弯矩计算
塔吊自重 (包括压重) F1=573.00KN;塔吊最大起重荷载F2=60.00 KN;作用于桩基承台顶面的竖向力F=F1+F2=633.00KN;塔身传给基座的倾覆力矩M=1.4×1726.00=2416.40k N.m;塔吊承台高桩所受最大总倾覆力矩;M倾总=3728.5+85.2×Ym.max。
3.3 塔吊高桩承台位移和桩身最大内力计算
按照m法计算桩身最大弯矩:
计算依据《建筑桩基础技术规范》 (JGJ94-2008) 的第5.7.5条, 并参考《桩基础的设计方法与施工技术》。为安全和简化计算, 本计算不考虑高桩承台框架空间整体共同作用这一有利因素。⑴经计算得到桩的水平变形系数:0.818/m。⑵计算最大弯矩位置:⑶桩底面地基土竖向抗力系数C0:C0=m0h=123×10.9=1340.7MN/m3=1340700K N/m 3。。⑷嵌岩桩:
3.4 矩形承台弯矩计算
压力产生的承台弯矩为M x 1=My1=958.73KN.m, 拔力产生的承台弯矩为Mx2=-87.07KN.m。
3.5 矩形承台截面主筋计算
承台底面配筋A s x=A s y=2609m m2, 承台顶面配筋A s x=A s y=2 3 6.0 5 m m 2。承台截面实配底筋为2 3 D 1 8@2 0 0, A s x=A s y=5824m m2>2609m m2;面筋实配23D16@200, Asx=Asy=4623mm2>2609mm2, 满足安全要求。
3.6 矩形承台截面抗剪切计算
根据3.5计算可得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力V=1931.7KN, 经过计算承台已满足抗剪要求, 只需构造配箍筋。
3.7 承台角桩抗冲切验算。
计算:2315.2K N>N1=576.6K N, 满足要求。
3.8 桩抗压承载力计算
根据3.5计算得到桩的轴向压力设计值, 取其中取大值N=965.85K N, 单桩竖向极限承载力标准值按以下公式计算:Quk=Qsk+Qpk=n∑qskli+qpkli。计算得单桩最大极限承载力标准值Q u k=2606.4K N。单桩竖向承载力特征值R a=2606.4/2=1303.2K N>965.85K N, 满足要求。
3.9 桩抗拔承载力验算
依据《建筑桩基础技术规范》 (J G J94-2008) , 承受拔力的桩基应按以下公式验算群桩基础呈整体和非整体破坏时基桩的抗拔承载力:Nk≤Tgk/2+Ggp, Nk≤Tuk/2+Gp。根据塔吊桩身埋入土层地质情况, 取抗拔系数为0.6。经计算, Nk=354KN
3.1 0 高桩承台桩身强度验算
(1) 桩身偏心受压正截面强度验算
基本资料:轴向压力设计值N=670.5k N, 桩身最大弯矩:Mmax.x=164.25k N.m, Mmax.y=164.25k N.m。桩顶弹性铰接、桩式框架柱计算长度Lox==10950mm, Loy=Lox=10950mm。结构构件的重要性系数go=1.1。圆形桩截面的直径d=800m m。混凝土强度等级为C30, fy=14.33N/mm2。钢筋抗拉强度设计值fy=300N/mm2。全部纵向钢筋的截面面积As由下列公式求得:
(2) 全部纵向钢筋的截面面积As由公式N≤1/ (1/Nuo+eo/Mu) 求得。As=4029mm2。
综上所述, 本工程塔吊采用QTZ5515时, 采用桩径D=800, 桩中心距为3m, 桩身埋入土层为10.9m, 桩身上端高出基坑底面15.4m, 高桩承台基础能满足塔吊安全使用要求。
承台设计 篇9
钢板桩围堰和双壁钢围堰作为两种不同的围堰类型, 在众多的大型桥梁深水基础施工中广泛应用, 但由于其在工程造价、施工工序、技术难度等方面的差异, 适用条件存在着不同。本文以长湖特大桥连续梁31号主墩基础为例, 对原设计的双壁钢围堰方案进行了重新比选和设计, 选用18 m钢板桩方案, 达到造价更经济、工期更合理、施工更便捷的目的。
1 工程概况
长湖特大桥全长4 022.56 m, 桥位穿越湖北荆门长湖湿地自然保护区, 其中31号~35号墩采用64 m+96 m+96 m+64 m连续箱梁作为通航孔跨, 该深水基础桩基承台平面尺寸18.5 m×13.5 m, 底标高19.281, 施工水位30.5 m, 水深4 m。基坑支护深度达11.5 m。31号主墩处河床地质从上至下依次为淤泥 (0.7 m) , 粉质粘土 (7.3 m) , 细砂 (6.9 m) , 粉质粘土 (7.5 m) , 最高水位水深4 m, 原设计采用双壁钢围堰进行围护施工。
2 方案比选
根据现场实际调查情况, 双壁钢围堰虽具有整体刚度大、结构稳定等特点, 但在施工中仍存在较大的不便, 且造价较高。针对此情况, 我部将双壁钢围堰和钢板桩围堰两种围护方式进行了多方面的对比, 具体如表1所示。
结合两方案的优劣对比及实际工程地质, 在结构设计验算合格的前提下, 该桥主墩基础采用钢板桩围堰结构较为合理, 可大大的提高施工效率和节约资金, 有利于工程施工。
3 钢板桩围堰优化设计
31号墩为主墩, 承台底标高19.281, 施工水位30.5 m, 水深4 m。承台上下两层, 下层平面尺寸18.5 m×13.5 m, 高3.5 m, 上层高2.7 m, 考虑基底超挖30 cm, 基坑支护深度按11.5 m计。
支护钢板桩内部尺寸按比承台平面尺寸每边各宽出1 m考虑, 即内部尺寸20.5 m×15.5 m。角撑及围囹分上下3层, 角撑均为ф630×10 mm的钢管, 围囹均为3Ⅰ50a工字钢倒放。钢板桩采用拉森-Ⅳ型, 长度不小于20 m, 截面每延米抗弯模量不小于2 200 cm3, 基底以下嵌固深度8 m。支护结构详见图1。
4 钢板桩围堰内力验算
4.1 计算方法
计算采用《理正深基坑7.0》软件整体建模计算。整体计算可以较为准确的模拟结构的力学行为, 如内力和变形等。而抗隆起、抗管涌、抗突涌等的计算则利用该软件的单桩计算功能实现。计算时土压力按弹性法、结构计算按极限状态法、基坑外侧不排水。
4.2 设计参数
支护设计参数按基坑四周相同考虑。土层参数如表2所示。
4.3 结构变形
通过软件给出的计算工况共有4个, 即抽水到2 m、开挖到5.3 m, 8 m及基坑底时, 每种工况的计算模型均不相同。通过软件计算可以看出, 开挖到基底时钢板桩的横向变形最大, 最大变形值95.35 mm, 其位于长边中间钢板桩。
图2为开挖至基底整体变形俯视图, 图3为开挖至基底时的单桩最大变形图。整个基坑支护桩的最大变形即发生于此。
4.4 结构内力
钢板桩法向 (即垂直于侧边) 弯矩、腰梁以及角撑的水平弯矩、轴力是分别控制这三种结构设计的主要因素, 这里给出这三种内力供后面的设计检算之用。由于开挖至基底为控制工况, 结构受力最大, 这里只讨论此工况下的结构受力问题。
图4为此工况腰梁的弯矩图。从该图看到, 各层腰梁最大弯矩599.7 k N·m, 对应的轴向力1 041 k N。
如图5所示为此工况角撑的弯矩图。各层角撑最大轴向力为1 463 k N, 对应的弯矩138.2 k N·m。
图6为开挖至基底时的钢板桩弯矩情况。从该图看到, 钢板桩单桩最大弯矩为317.33 k N·m。
5 支护结构检算
1) 钢板桩检算。
钢板桩单宽受到的最大弯矩为317.33 k N·m, 其单延米抗弯模量为2 200 cm3。最大应力:317.33×1 000/2 200=144.2 MPa<215 MPa (满足要求) 。
2) 腰梁检算。
腰梁均采用3Ⅰ50a倒放, 抗弯模量为:3×1 860=5 580 cm3;截面面积为:3×119=357 cm2;各层腰梁的最大正应力如表3所示。
3) 角撑检算。
角撑均为ф630×10 mm螺旋钢管, 由于第三层受力最大, 这里只计算该层的受力情况。最大正应力为:
N/A+M/W=1 463×10-3/ (3.14×0.62×0.01) +138.2×10-3/ (3.14×0.623×0.01) ×0.63/2=86.8 MPa<215 MPa (满足要求) 。
由于强度水平较低, 角撑较短, 不再进行受压稳定计算。
4) 抗隆起验算。
支护底部, 验算抗隆起:
Ks=1.719<1.800, 但相差在5%以内, 可以认为安全。
5) 抗管涌验算。
计算参数:截水帷幕高19.5 m。
K=2.691≥1.6, 满足规范要求。
6) 抗突涌验算。
基坑底部土抗承压水头稳定。
6 结语
经检算, 长湖特大桥主墩采用单层钢板桩围堰支护体系的强度、刚度 (变形) 及抗隆起、管涌、突涌稳定方面均符合要求, 能够保证基坑施工期间的安全, 方案可行。
目前长湖特大桥31号主墩基础钢板桩围堰已开挖完成, 经实践证明, 通过采用钢板桩围堰结构在深水软泥基础中替代双壁钢围堰的方案经济节约、工期可控, 施工效果明显。
参考文献
[1]邱训兵.大型钢板桩围堰施工设计的思考[J].铁道建筑, 2005 (9) :37-39.
[2]刘明, 任家富.南宁仙葫大桥桥墩钢围堰分析和优化[J].交通标准化, 2006 (4) :70-71.
承台设计 篇10
广东省湛江市属沿海地区,建筑工程的地基,基本上处于软土地基。高层建筑地基与基础的设计与施工,特别是对于在软土地基上的施工,是我国“十二五”产业规划中建筑工程重点的研究课题之一,被列为“建筑业10项新技术”(2010年)。
软土地基多柱异形桩承台的设计与施工,即便按国家和地方现行规范与标准的规定来衡量,有些案例仍然出现较大的沉降与倾斜,但设计与施工并未违反工程建设时的规范规定。本文针对这一问题,结合工程实例,作了研究与探讨。
高层建筑桩基础的设计中常遇见因柱轴力较大、桩承载力较小而需要采用多柱联合桩承台的情况,尤其是核心筒及其周围的柱形成的联合桩承台多为异形桩承台。在这种情况下,异形桩承台的内力计算就是一个难题,计算假定的正确与否,对异形桩承台的计算结果有着相当大的影响。
本文结合广东省湛江市异形厚筏桩承台优化设计案例,就如何避免异形厚筏桩承台的内力计算问题进行分析。
二、工程实例
1 工程概况
某高层建筑为30层的双塔大楼与5层裙房,全坐落在大底盘地下室上。拟建场地在8m厚黏质粉土以下为20m厚流状淤泥质黏土,以下为近20m厚粉质黏土,粉质黏土以下为14m左右厚的卵石层、2m厚强风化粉砂岩以及中风化粉砂岩。地基土的物理力学性质指标见表1。
2 地基基础设计
地质勘察报告的“结论与建议”指出:该工程地下室一层,基坑埋深6.6m,最大桩荷载约40000kN。中风化粉砂岩虽然是良好的桩端持力层,但埋深在地面以下64m,施工难度大,尤其需穿透14m厚的卵石层,钻孔灌注桩钻进十分困难,易产生漏浆、塌孔,成桩质量不易保证,且造价太高,不考虑选择中风化粉砂岩作为桩端持力层,建议采用第5层卵石层作为桩端持力层,若采用预应力钢筋混凝土管桩,桩端进入卵石层深度将受到限制,估算单桩承载力为2500kN左右,单桩(轴力40000kN)下需布置16根桩,布桩有一定困难。建议采用直径1000mm、长50m的钻孔灌注桩。对于5层布置16根桩,布桩有一定困难。建议采用直径1000mm、长50m的钻孔灌注桩。对于5层裙房,场地上4-1、4-2层粉质黏土均可满足荷载要求,但由于裙房的地下室与主楼的地下室连成一个整体,为了避免差异沉降,建议裙房也采用卵石层作为桩端持力层。
设计根据上部结构的荷载情况,认为核心筒及周围8根柱的荷载较大,其余柱下一般最多布置7根桩,只要采用直径600mm,长42m的预应力混凝土管桩,桩端进入卵石层约2m,单桩承载力特征值达到3000kN,就可以满足要求。但核心筒与周边8根柱下的桩群较密,这些桩承台共同组成一个"井"字形厚筏承台,厚度3m。主楼、裙房与外扩地下室共采用480根直径600mm、长42m预应力钢筋混凝土管桩。
该工程桩位与桩承台平面图见图1。
3 工程问题
该工程先行试沉桩,采用静压桩机沉桩。现场试压桩时,最大压桩力达到6100kN时,预应力钢筋混凝土管桩桩端仅进入第4-3层粉砂夹粉质黏土,并未进入卵石层。试沉桩的压桩力与按地质勘察报告提供的数据相差甚远,按直径600mm、长40m预应力钢筋混凝土管桩计算,桩端持力层为第4-3层粉砂夹粉质黏土,单桩极限承载力标准值为3280kN,只有实际压桩力的54%。
地基土中20m厚的淤泥质土以下为近20m厚的粉砂夹粉质黏土,施工人员介绍当地的沉桩经验为:在粉土区采用静压桩机沉桩常困难较大,锤击桩的效果较好。又进行2根桩的锤击试沉桩,但桩端仍未进入卵石层,设计要求继续锤击3阵,但每阵10击的贯入度小于20mm,施工单位认为继续沉桩,桩顶将击坏。决定对试打的4根桩进行静载荷试验。试验结果表明4根桩的单桩极限竖向承载力标准值均大于6000kN。设计采用静压桩,要求压桩力不小于6000kN,在不压坏桩顶的情况下尽可能使桩端进入卵石层500mm。
该工程采用“井”字形厚筏桩承台承担中心筒体与周围8根柱荷载,并按“倒楼盖法”计算承台内力。计算结果桩承台厚度需达到3m方可满足要求。
按地质勘察报告建议,采用直径1000mm、长49m的钻孔灌注桩,单桩极限承载力标准值为4000kN,共需230根桩,桩造价约需900万元。与采用的预应力钢筋混凝土管桩基础方案的500万元相比,高出400万元。业主对基础设计表示满意,但希望对3m厚的“井”字形厚筏桩承台进行优化。因为核心筒处为电梯井,基础埋深已经较大,加上3m厚的“井”字形厚筏桩承台,整个核心筒加上周围8根柱都需要加深1m左右,施工难度相当大。
房地产公司技术人员研究了设计计算文件,发现本工程地下室底板以上的地下水位高度为3m,但设计布桩时未考虑3m高的地下水浮力。设计的理由是万一地下水位下降,桩的承载力将不足。房地产公司技术人员认为既然单桩承载力特征值超过3000kN,有一定的余地,就可以考虑地下水浮力与地下室底板、承台、基础梁自重抵消计算。主楼仍采用直径600mm、长40m预应力钢筋混凝土管桩、裙房采用直径500mm、长40m预应力钢筋混凝土管桩,根据上部结构柱底荷载图,可得该工程优化桩位图二2。
优化后的桩位图桩造价降低,仅中心筒体下为厚筏桩承台,厚筏桩承台的厚度取1.5m左右即可满足设计要求。修改后,可得桩数为直径600mm、长40m预应力钢筋混凝土管桩250根,直径500mm、长40m预应力钢筋混凝土管桩110根。与原桩基方案约480根直径600mm、长42m预应力钢筋混凝土管桩相比,降低造价约200万元。设计方接受了优化方案。
结语
该工程的地质勘察人员进行了认真的原位测试,但静力触探结果未加以利用,提供的桩侧阻力与端阻力不能全面准确地反映场地土的情况。按地质勘察报告提供的数据计算,直径600mm、长40m预应力钢筋混凝土管桩的单桩极限承载力标准值为3300kN;现场静力压桩与静载荷试桩结果,证明上述预应力钢筋混凝土管桩的单桩极限承载力标准值超过6000kN。由于静力压桩的压桩力较大,与地质报告数据差距悬殊,又进行锤击桩与静载荷试验,前后耗时两个多月。结果证明设计人员采用预应力钢筋混凝土管桩能达到预定目标。若是采用钻孔灌注桩,很可能反映不出地质勘察报告提供的桩侧阻力与端阻力存在的问题。
由静力触探数据计算的桩侧阻力与端阻力值见表括号中数值,40m桩的桩端实际已进入卵石层,按上述数据进行计算,可得单桩极限承载力标准值为6097kN,与静载荷试验结果吻合。可见地质勘察报告提供的静力触探数据较为准确,提供的桩侧摩阻力也只是有所折减(约为0.9)。但对于卵石层的桩端阻力较为保守,该层土的标贯击数高达43,其桩端阻力虽取了圆砾最高值,但仍不能准确反映其承载力。
总之,本工程地质勘察报告提供的原始勘察数据准确,但提供的“结论与建议”偏于保守。设计人员根据以往在该地区的经验,采用预应力钢筋混凝土管桩,是合理的。但受到地质勘察报告的影响,在“桩端是否进入卵石层2m左右”上纠缠了近两个月,工期损失较大。
摘要：本文以广东湛江市某高层建筑工程为例,介绍了软土地基多柱异形桩承台的设计与施工,对异形桩承台的内力计算及施工方法作了研究与探讨。
关键词：多柱异形桩,承台,设计,施工
参考文献
[1]GB50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].
承台设计 篇11
一、工程概况
黄浦江路桥位于昆山市周市镇，路线全长900m，公路Ⅰ级，桥面宽度27m，通航净空60×7m，桥梁全长496.44m，跨径布置：（4×20）m空心板+（90+150+90）m矮塔斜拉桥+（4×20）m空心板。跨杨林塘金鸡河航道，主桥连续墩承台顶标高3.3m（高桩承台），厚2.8m，半幅平面尺寸12.9×6.9m，侧面采用圆端形。主桥与引桥过渡墩承台顶标高2.4m，厚1.8m，整幅平面尺寸29.5×2.2m。
二、施工组织及安排
对于承台施工，在钻孔灌注桩施工结束后由桥梁施工队进行施工，计划安排2个施工组60人负责同时施工，大体积承台均采用大块整体钢模，泵送混凝土浇注，安排拌和站负责全标段混凝土浇筑的供应，施工时需精心组织，合理安排施工。
三、施工技术方案
钻孔桩动测结束后即可进行承台施工。本工程承台分陆上承台施工和水中承台施工两种。
1、陆上承台
陆上承台施工，主要工序为基坑开挖，破除桩头，处理基底，测量放样，绑扎钢筋、立模、浇筑砼。整个施工应安排在睛天或少雨时间里，并做好各项准备工作，连续不断地有计划地快速施工，必要时安排抽水设备。陆上承台一般采用机械开挖并辅以人工清底找平。基坑的开挖尺寸、坡度等依实际情况及保证边坡的稳定为原则，当边坡不稳定或有渗水时，可用简易板桩或其它有效方法进行临时支护。基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的措施，如截水沟等。
基坑开挖到位后，破除桩头，做好基桩检测准备工作，当一个承台内基桩全部检查合格后，方可进行下道工序。承台钢筋绑扎注意墩身钢筋的预埋，预埋时应保证钢筋定位的准确，钢筋接头位置应相互错开，满足规范要求。同时因现浇段支架施工需要，应在承台上相应位置预埋钢板，用于支架底部固定。
砼浇筑之前，应再对钢筋予埋件等进行全面检查一次。浇注时按50cm厚度，一定的顺序水平分层浇筑，采用插入式振动器震捣，并要求在下层砼初凝前或能重塑前完成上层砼浇筑，承台属于大体积砼时，应安大体积进行配比。承台施工要求断面尺寸不得超过±30mm，轴线偏位不得超过15mm。承台施工时，表层土软土必须清除干净，基坑开挖后应注意排水，防止浸泡，铺碎石层或浇筑素砼垫层。具体施工工艺如下：
（1）基坑放样：
a、首先根据承台底面尺寸及埋置深度、地址水文条件、机具布置等确定基坑开挖的尺寸。
b、基坑边坡线的确定：
①根据承台及基坑底平面尺寸，将基坑底平面轮廓线测设到地面上;
②沿地面上的基坑平面轮廓线的四条边方向进行断面测量;
（2）基坑开挖
①基坑排水：在基坑承台范围以外先挖一个汇水井，再在四周挖排水沟，使坑内的水沿排水沟集于汇水井，用水泵把汇水井中的水抽出坑外排出，排水管口应在基坑边缘5m以外，以防渗回基坑，致使边坡坍塌，抽水时需有专人负责汇水井的清理工作，24小时不间断排水，直至承台施工完毕。
②基坑顶四周地面做成反坡，距基坑顶缘1m处设截水沟，防止雨水浸入基坑内。
（3）弃土场的选择：
①用自卸车外运
②就近堆放到台背路基上，台身施工完毕后，回填。
（4）基坑开挖方式：
放坡开挖，坑壁坡度1：0.5。若坑壁有剥落现象，可用废水泥袋装土做护壁1m高，坑底面中间高，两边低，将水导流到汇水井，以降低地下水位.
（5）铺设底模
承台施工时应注意开挖至承台底部向下20cm，先在基坑底铺上一层10cm碎石，浇筑10cmC15素混凝土垫层。基坑四周留一圈渗水槽、一个蓄水坑，保证混凝土底面平整、干净。
（6）钢筋、模板施工
基底处理完后，严格按照图纸要求绑扎承台钢筋，绑扎钢筋时注意保护层厚度及预埋钢筋定位准确，浇筑前应彻底清除模板内积水、杂物，承台模板采用大块钢模板，模板背面用型钢加固，确保其刚度，四周根据需要设置木撑，确保其稳定性，模板接缝处嵌海绵以防漏浆。
（7）混凝土浇筑
混凝土浇筑时由于体积较大，水泥水化热导致混凝土内部温度较高，拟采用在承台内布置冷凝管的方法，利用循环水降低内部温度，防止裂缝产生（具体工艺见水中承台施工）。浇筑时随时检查模板的刚度，稳定性及接缝的严密性，发现问题随时解决，浇筑完成，砼初凝后，应进行洒水覆盖养护，以防砼表面开裂，待达到规定强度后拆除模板，继而进行下道工序的施工。
2、水中承台
（1）钢套箱施工
a、有底套箱施工工序
拆除钻孔平台 临时安装套箱下承系统安装套箱上承系统（铁塔）安装套箱底板焊接拉筋（拉筋与铁塔）安套箱侧板及内支撑拆除下放装置套箱封底抽水割除主墩护筒、破桩头绑扎钢筋浇注承台砼拆除套箱
b、套箱制作
①套箱所用型钢，钢板等钢材，必须符合有关规定;
②套箱加工制作在施工现场（预制场）分块制作，采用流水作业组织生产，每片套箱板均在特制的平台上焊接，组装成型;
③套箱边板面板为δ=8mm钢板，其上焊槽钢[10和角钢∠100×100×10加劲，外侧加[36b槽钢加劲，保证侧板的刚度，边板共24块，边板之间∠100×100×10角钢打φ17mm孔眼，用M16×60螺栓连接，回角处多加一根∠100×100×10角钢，便于横桥向和纵桥向边板之间的连接;
④套箱侧板同一层间，上下层间栓接部位孔眼必须对齐，加工中注意孔眼尺寸位置的控制，对应的孔眼中心误差不大于±0.25mm，模板平面尺寸比承台的平面尺寸大30～40cm，在施工中有保证承台的尺寸;
⑤套箱侧板与底板相连接的∠100×100×10角钢（过渡角钢）与底板δ=8mm，钢板注意必须焊牢，保证与底板边成一个整体，套箱底板安装时在桩顶位置应割出大于桩径5～1cm圆孔，灌注桩四周用橡胶裹住，以便套箱底板安装后不出现漏水现象，套箱底板不考虑回收。桩顶应清除干净，不的有松散混凝土等杂物。
承台设计 篇12
沈阳市南北二干线 ( 东一环) 建设工程位于沈阳市市内, 南连浑南新区 ( 全运会比赛场区) , 北接皇姑区及沈北新区, 为沈阳市南北向重要交通干道。沈阳市南北二干线 ( 东一环) 建设工程为沈阳市快速路网建设的一部分, 改造后高架桥通行能力大大提高, 将极大缓解沈阳南北方向的交通压力, 节约人们的出行时间, 减少机动车尾气排放量, 降低路面噪声, 为全运会发展提供便利的交通环境。
沈阳市南北二干线 ( 东一环) 建设工程上部结构采用飞燕式连续梁结构, 这种结构在外形上像张开的燕子翅膀一样, 中间是柱子, 两边轻薄, 外形较流畅, 造型更加轻盈美观。下部结构采用单墩结构形式, 6 车道高架桥在国内采用单墩结构形式尚属首次。单墩结构形式节约了用地, 可使地面至少增加一排车道, 而且保留了文化路、万柳塘路、北海街现状机动车道主、辅路之间的绿化带。
在防撞墙钢护栏内安装LED灯管照明, 而不再只安装传统的外架照明路灯, 夜幕降临时, 桥上五光十色的彩灯, 将成为环绕沈城的两道亮丽的风景线。
第一标段起点为黑龙江街, 终点为鸭绿江东街, 全长为2. 1km, 第二标段起点为沈海立交北引道, 终点为柳条湖立交, 全长为1. 3km。第三标段工程起点为吉祥一路, 终点为沈海立交桥, 工程全长1. 4km。
第一标段 ( 黑龙江街至柳条湖桥段) 高架桥设计中线为现状旧路中线, 原道路中心两侧各3. 5m范围为高架桥桥墩分隔带。高架桥工程起点桩号为K0 + 260. 00, 工程终点桩号K2 + 098. 00, 工程全长1838m。第一标段高架桥工程范围内设置一处圆曲线, 半径为500m。高架桥桥上设置双向6 车道。高架桥南北北引道两侧各设置4 车道地面道路, 高架桥下分隔带宽度为7m, 两侧各设置14m机动车道, 双向8 车道。
桥梁主体结构为预应力混凝土连续箱梁和简支钢梁。连续梁单孔跨径为29m、30m和31m三种, 其中3 × 30m共有14 联, 3 × 29m共有2 联, 4 × 30m共有一联, 4 × 31m共有1 联; 40m跨径的简支钢梁共有4 个。
24#、25#承台位于陵东街以西, 为第9 联中间墩承台。24#、25#承台下地下管线管径为1. 5m, 正处于使用中, 地下管线管顶至路面覆土深度较小, 桥梁承台计算时不能满足规范要求, 为保证本工程能按关门工期按时竣工, 故调整承台布置方式, 以满足计算要求。具体做法为: 在承台内设置纵、横向钢骨架, 增加桥梁承台抗拉、抗剪、抗冲切能力。
采用Midas进行空间有限元计算分析。计算模拟时将上部预应力混凝土连续箱梁荷载及桥墩荷载全部由钢骨架承受, 钢骨架及桩基采用梁单元模拟, 桥墩采用实体单元模拟。
2 主要设计技术标准
( 1) 设计车速: 高架段桥面为60km/h;
(2) 高架桥设计荷载:公路-Ⅰ级;
( 3) 高架桥设计车道数: 双向6 车道;
(4) 最小平曲线半径:500m;
(5) 高架桥最大纵坡:3.5%;
(6) 桥下通行净空:≥4.5m;
(7) 桥梁设计安全等级:一级;
(8) 桥梁设计基准期:100年;
(9) 地震基本烈度:7度。
3 桥梁承台结构设计
24#、25#桥墩、承台采用C40 混凝土, 桩基础采用C30 混凝土, 承台尺寸为7. 5m × 11. 2m × 2. 2m, 内设钢骨架, 钢骨架采用Q235B钢材, 为保证混凝土与钢骨架间的连接, 混凝土与钢骨架之间设置剪力钉, 详见图2。
4 承台计算分析
利用空间有限元理论建立承台空间模型进行计算, 进行结构的强度、刚度的计算分析。
4. 1 承台空间计算模型
采用MIDAS CIVIL2011 程序建立空间模型, 进行空间计算分析。计算模型中, 承台所受上部结构以及桥墩荷载均由钢骨架承担, 不考虑混凝土受力, 承台内钢骨架及桩基础采用梁单元模拟, 桥墩采用实体单元模拟。
空间有限元模型见图6。
4. 2 设计荷载
( 1) 桥墩顶部承受支座传递预应力混凝土连续箱梁压力荷载为4318k N/m2;
( 2) 桥墩顶部承受支座产生顺桥向弯矩荷载为2151k N·m。
4. 3 荷载组合
荷载组合: 组合Ⅰ压力荷载+ 顺桥向弯矩荷载
4. 4 承台结构计算分析结果 ( 图6 ~ 图11)
钢骨架向下剪力为116 MPa, 满足规范要求。
钢骨架横桥向剪力为164MPa, 满足规范要求。
4. 5 总体计算分析结果
钢骨架最大应力σmax=136MPa (组合Ⅰ) ≤[σw]=250MPa;满足。
钢骨架竖直应力σmax=116MPa (组合Ⅰ) ≤[σw]=250MPa;满足。
钢骨架横向桥应力 σmax= 164MPa ( 组合 Ⅰ) ≤[σw]= 250MPa; 满足。
钢骨架最大轴力 σmax= 93. 8MPa ( 组合 Ⅰ) ≤[σw]= 250MPa
5 结论
本文介绍了沈阳市南北二干线 ( 东一环) 建设工程24#、25#承台设计, 由于桥墩承台下存在直径为1. 5m地下管线, 管线上覆土深度较浅, 为保证工程整体工期和施工顺利进行, 桥墩承台中采用增设钢骨架方式, 用以增加桥墩承台的抗拉、抗剪、抗冲切承载能力, 使承台计算能够满足规范要求。24#承台共用Q235B钢96. 7t, C40 混凝土184. 8m3, HRB335 钢筋25. 6t。
摘要：以沈阳市南北二干线 (东一环) 建设工程第一标段24#、25#承台为工程背景, 介绍了在条件受限的情况下, 如何处理承台, 并利用有限元程序对该承台进行计算分析, 对该类承台的设计给出一些建议。