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　　1.1工程簡介

 

　　大連南部濱海大道工程?hào)|起金沙灘東側(cè)的金銀山，向西跨越星海灣，在高新園區(qū)填海區(qū)域登陸。本工程設(shè)置雙向八車道，分上下雙層設(shè)置，在靠近登陸點(diǎn)時(shí)過渡為兩幅并行的單層橋梁。在主線與星海廣場中線相對處設(shè)置跨度為180+460+180m的雙層鋼桁架地錨式懸索主橋，主橋兩側(cè)各設(shè)5×50+48m大跨徑混凝土引橋，主橋、大跨徑混凝土引橋西側(cè)為西引橋，東側(cè)為東引橋及東連接線的A、B匝道，橋梁總長13.7km。二標(biāo)段主要施工范圍：主橋西側(cè)大跨徑混凝土引橋和西引橋工程，其中大跨徑混凝土引橋長度為298m，墩號(hào)為47#～53#，結(jié)構(gòu)為雙層橋梁結(jié)構(gòu)；西引橋上線長度為2936.9m；下線長度為2928m。

 

　　棧橋采用多跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，本方案主要涉及橋面寬度為6米的棧橋，橋面標(biāo)高為5.2m縱向平坡。其主縱梁結(jié)構(gòu)為3組雙排單層321貝雷桁架，梁高1.5m；鋼管樁采用φ820mm×10mm、φ630mm×12mm兩種規(guī)格的Q235B螺旋鋼管。普通墩為單排樁，制動(dòng)墩為雙排樁，每隔4個(gè)普通墩設(shè)一個(gè)制動(dòng)墩。

 

　　1.2施工區(qū)域自然條件

 

　　（1）水深及潮位

 

　　本橋所處部分水底標(biāo)高為-4～-11m，星海灣的潮汐屬于正規(guī)的半日潮。工程設(shè)計(jì)時(shí)特征潮位（以黃海平均海平面為基準(zhǔn)面）如下：

 

　　設(shè)計(jì)高水位：1.66m（高潮累積頻率10%）；

 

　　設(shè)計(jì)低水位：-1.38m（低潮累積頻率90%）；

 

　　極端高水位：2.42m（五十年一遇）；

 

　　極端低水位：-2.88m（五十年一遇）；

 

　　施工水位：-0.4m。

 

　　（2）地質(zhì)條件

 

　　本標(biāo)段海底地質(zhì)條件復(fù)雜，多數(shù)為裸巖及淺覆蓋層地質(zhì)，根據(jù)設(shè)計(jì)地勘資料，橋主體墩裸露巖石及淺覆蓋層段約占線路長度53.7%?；鶐r種類多為微風(fēng)化石灰?guī)r、石英巖、板巖，以上3種巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度分別為：25.56MPa、26.5Mpa、16Mpa，可打入性差。棧橋區(qū)域位于主橋北側(cè)，結(jié)合我部潛水實(shí)際插探情況，該區(qū)域裸露巖石段長度已達(dá)到線路長度70%，樁基錨固成為技術(shù)難點(diǎn)。

 

　　2錨固方案的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

 

　　錨桿嵌巖植樁是參考港口工程預(yù)制型錨桿嵌巖樁原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的，植入鋼管樁的型號(hào)為φ820mm×10mm，每根鋼管樁內(nèi)設(shè)置2根錨桿，錨桿的型號(hào)為L90×10mm角鋼。錨桿嵌巖樁主要承受軸向上拔力，經(jīng)計(jì)算得到鋼管樁底部水平力設(shè)計(jì)值為214KN，上拔力設(shè)計(jì)值為682KN，采用2根L90×10mm錨桿完全滿足抗剪和抗拉要求。

 

　　根據(jù)錨桿與砂漿、砂漿與巖石、錨桿與混凝土粘結(jié)力計(jì)算，當(dāng)錨桿入巖深度達(dá)到3.1m，嵌入樁內(nèi)混凝土2.0m，即可滿足上拔力設(shè)計(jì)值要求。因此，錨桿長度取為5.1m，樁內(nèi)混凝土厚度取2m。

 

　　3錨固方案實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

 

　　進(jìn)一步采用有限元軟件細(xì)化建模后，宏觀內(nèi)力分配基本與鉸接連接的情況基本相同。但出現(xiàn)錨桿局部應(yīng)力設(shè)計(jì)值過大的現(xiàn)象，為保證棧橋結(jié)構(gòu)安全可靠，在陸上對采用錨桿加固的棧橋墩進(jìn)行了加載試驗(yàn)。

 

　　3.1實(shí)驗(yàn)方法

 

　　試驗(yàn)?zāi)M海上波浪力對棧橋墩的反復(fù)作用，并進(jìn)行了簡化，共分8個(gè)加載循環(huán)進(jìn)行。試驗(yàn)墩結(jié)構(gòu)見圖3-1，各循環(huán)所加荷載與持荷時(shí)間見表1。

 

　　3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

 

　?、磐ㄟ^分級(jí)加載最大試驗(yàn)荷載為520KN，在此試驗(yàn)荷載作用下，位移達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)荷載為560KN時(shí)，剪刀撐位置節(jié)點(diǎn)處發(fā)生局部座曲破壞。

 

　　⑵試驗(yàn)結(jié)束后，將錨桿拆出，通過肉眼觀察，難以看出有變形和破壞情況。

 

　?、歉鶕?jù)棧橋整體穩(wěn)定專項(xiàng)計(jì)算，錨桿嵌巖樁方案中基部彎矩設(shè)計(jì)值為2786.2KN，此次試驗(yàn)加載作用點(diǎn)高為8.245m，換算為水平力為337.9KN。

 

　?、雀鶕?jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制荷載-位移（H-Y）曲線，水平測點(diǎn)1為結(jié)構(gòu)整體變形最大點(diǎn)，較好的反應(yīng)整體結(jié)構(gòu)的變形特征況，當(dāng)荷載小于360KN時(shí)表現(xiàn)出較小塑性，最小剛性值為6.4KN/mm參見下表。當(dāng)荷重繼續(xù)增加，稍有塑性發(fā)展加快趨勢，又繼續(xù)回復(fù)，直至荷載大于520KN。其余各測點(diǎn)也都是當(dāng)荷載小于360KN時(shí)基本表現(xiàn)為較小塑性，由于上部剪刀撐等節(jié)點(diǎn)連接處于半鉸接狀態(tài)，會(huì)稍微表現(xiàn)出一些塑性特征，但影響較小。

 

　　3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)論

 

　　實(shí)驗(yàn)過程最大水平荷載為560KN時(shí)，結(jié)構(gòu)取得穩(wěn)定讀數(shù)，最終橋墩剪刀撐節(jié)點(diǎn)出發(fā)生破壞，剪刀撐節(jié)點(diǎn)位置為薄弱環(huán)節(jié)，采用焊接魚尾板方式對此位置進(jìn)行加固。加固后結(jié)構(gòu)平面內(nèi)極限水平承載力按520KN考慮，為設(shè)計(jì)值的1.53倍，整個(gè)結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)方向可以滿足住使用要求。根據(jù)建模分析，通過模擬基部最大彎矩時(shí)水平力337.9KN加載，單樁最大上拔力697KN，剪切力169KN，錨桿基部最大應(yīng)力為241Mpa。最大水平力424KN加載，單樁最大上拔力883KN，剪切力214KN，錨桿基部最大應(yīng)力為305Mpa。實(shí)際錨桿結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的主要應(yīng)力是由上拔力及彎矩產(chǎn)生。計(jì)算錨桿基部最大應(yīng)力為241Mpa，整個(gè)結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)方向可以滿足使用要求。

 

 

　　4.1定位架、臨時(shí)導(dǎo)向平臺(tái)的制作及安放

 

　　定位架為6×6×6m等邊三角形，外管820mm、內(nèi)管630mm、32mm工字鋼連接。臨時(shí)導(dǎo)向平臺(tái)采用2根15.6米長32工字鋼，內(nèi)凈距2.5米，5根橫連。

 

　　使用方駁吊機(jī)將定位架及臨時(shí)導(dǎo)向平臺(tái)組合在一起并安放就位，復(fù)核、微調(diào)后，鋼管樁精確就位。

 

　　4.2鋼管樁臨時(shí)固定

 

　　鋼管樁就位后，及時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁間平聯(lián)，焊接臨時(shí)八字腿支撐，并與前一排已立好的鋼管樁縱連加固。

 

　　4.3樁內(nèi)水下混凝土澆筑

 

　　為防止管內(nèi)混凝土流失，鋼管樁底部外圍50cm處碼砌袋裝砂，高度高出樁底30cm?；炷敛捎冒韬洗瑪嚢瑁捎脤?dǎo)管灌注水下混凝土。吊機(jī)吊混凝土倒入漏斗灌注，一經(jīng)開始灌注，連續(xù)進(jìn)行直至完成，中途不中斷灌注，澆筑高度為高出海底2m。

 

　　4.4樁內(nèi)鉆孔埋設(shè)錨桿并注漿

 

　　采用方駁吊機(jī)將地質(zhì)鉆機(jī)吊至定位架平臺(tái)上。調(diào)整鉆機(jī)支腿鉆頭準(zhǔn)確定位后將支腿固定牢固。樁頂設(shè)置鉆桿限位裝置，固定在樁頂，鉆桿通過限位孔下放進(jìn)行鉆孔，孔深5.1m，鉆孔完成。

 

　　4.4.4錨桿下放及注漿

 

　　每個(gè)鉆孔內(nèi)埋設(shè)1個(gè)錨桿，錨桿材質(zhì)為Q345，長度為5.1m。注漿管采用硬質(zhì)PVC管通過錨孔套管直接插至孔底。

 

　　M30砂漿由擠漿泵注入孔內(nèi)，考慮注漿管內(nèi)砂漿遺留量，每孔需要砂漿約0.17方，確保泵入量足夠。砂漿拌合用砂需嚴(yán)格過篩，以避免灌漿過程中堵塞導(dǎo)管，砂漿采用滾筒式攪拌機(jī)在方駁上按照配合比攪拌。

 

　　鋼管樁、貝雷梁結(jié)構(gòu)棧橋在橋梁施工中應(yīng)用廣泛，其基礎(chǔ)施工因地質(zhì)條件各有不同。大連南部濱海大道工程二標(biāo)段棧橋樁基嵌巖錨固法施工很好的解決了裸巖且?guī)r面高差起伏較大地區(qū)鋼管樁基礎(chǔ)施工難題，目前棧橋適用安全平穩(wěn)，為以后類似工程施工提供了參考。