1、2.2.大型深基础施工技术信息大型深基础施工技术信息1.1.绪论绪论 5.5.大大体积承台基础施工体积承台基础施工3.3.大型大型深深水基础施工平台设计水基础施工平台设计4.4.钻孔钻孔桩基础施工技术桩基础施工技术6.6.结论与建议结论与建议1.1.前言前言 2.2.国外桥梁大型深基础的发展国外桥梁大型深基础的发展 3.3.国内桥梁大型深基础的发展国内桥梁大型深基础的发展 4.4.跨海大桥大型深基础结构的发展趋势跨海大桥大型深基础结构的发展趋势5.5.主要研究内容及意义主要研究内容及意义 随着国家经济发展和桥梁设计和施工方法的日趋成熟随着国家经济发展和桥梁设计和施工方法的日趋成熟,本本世纪初期
2、开始修建的东海大桥和杭州湾跨海大桥正式拉开了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，目前中国已建或在建的跨海大桥我国跨海长桥建设的序幕，目前中国已建或在建的跨海大桥共有共有15座。正在建设的有上海崇明通道工程、山东青岛湾跨座。正在建设的有上海崇明通道工程、山东青岛湾跨海大桥、广东南澳跨海大桥、浙江象山港跨海大桥、以及福海大桥、广东南澳跨海大桥、浙江象山港跨海大桥、以及福建厦漳跨海大桥和平潭海峡大桥等。中国跨海长桥正处于蓬建厦漳跨海大桥和平潭海峡大桥等。中国跨海长桥正处于蓬勃发展的阶段，大量的海湾、江河入海口、岛屿、海峡将需勃发展的阶段，大量的海湾、江河入海口
3、、岛屿、海峡将需要架设要架设“人间彩虹人间彩虹”，即将建设的特大型跨海通道如：渤海，即将建设的特大型跨海通道如：渤海湾大桥、港珠澳大桥、琼州海峡大桥、跨台湾海峡大桥等。湾大桥、港珠澳大桥、琼州海峡大桥、跨台湾海峡大桥等。跨海大桥的建设面临多变的气象环境、复杂的海底地质与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。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，本人跨海大桥的共同特点都要面临大型深水基础施工的难题，本人先后参与了荆州、安庆、润扬长江大桥和杭州湾、舟山金塘、先后参与了
4、荆州、安庆、润扬长江大桥和杭州湾、舟山金塘、平潭平潭3 3座跨海大桥项目施工。下面重点结合在建的平潭海峡大桥座跨海大桥项目施工。下面重点结合在建的平潭海峡大桥对深水基础施工做简要介绍。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：桥基础施工主要从以下几方面采取措施：1 1最大程度的掌握大桥所处海域的气象、水文资料，详查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。工程地质情况。2 2选择最恰当的技术方案，对施工方案要反复选择最恰当的技术方案，对施工方案要反复比对，
5、不仅要考虑材料的造价，还要求综合考虑施工比对，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。与将来运营的成本。3 3选用合理施工工艺，要求其工艺尽量简单，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。选用先进的大型专业的施工设备。4 4做好特殊的海工混凝土的研制和现场配比工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。设计基准期的要求。5 5做好施工组织设计，对施工材料和设备的协做好施工组织设计，对施工材料和设备的协作和调配进行优化。作和调配进行优化。早期国外
6、跨海大桥的基础主要都是采用气压沉箱基础，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。的技术风格。美国纽约美国纽约布鲁克林大桥布鲁克林大桥 基于沉箱基础固有的缺点，工程人员在其基础上加以改进，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。发明了沉井基础
7、。1936年建成的著名的美国旧金山年建成的著名的美国旧金山-奥克兰大奥克兰大桥在水深桥在水深32m、覆盖层厚、覆盖层厚54.7的条件下，采用的条件下，采用60m28m浮运浮运沉井，射水、吸泥下沉，入土深度达沉井，射水、吸泥下沉，入土深度达73.28m。二战之后，美国所建桥梁的基础形式日益多样：二战之后，美国所建桥梁的基础形式日益多样：19551955年，查蒙德年，查蒙德 圣圣 莱弗尔在莱弗尔在18m18m水深条件下先打水深条件下先打H H型钢桩，然后整体安装钟形套箱，最后灌注水下混凝上，型钢桩，然后整体安装钟形套箱，最后灌注水下混凝上，首创首创钟形基础钟形基础。19571957年，美国新奥尔良
8、的庞加川湖桥水中基础采用年，美国新奥尔良的庞加川湖桥水中基础采用了了1.37m1.37m的的预应力管柱预应力管柱。19661966年的美国班尼西亚马丁尼兹桥采用了钢筋混凝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土沉井内继续施打钢管桩的组合基础组合基础。19941994年切萨比克年切萨比克-特拉华运河大桥和休斯顿航道桥特拉华运河大桥和休斯顿航道桥分别采用预制的分别采用预制的预应力混凝土方桩预应力混凝土方桩和混凝土方桩做为桥和混凝土方桩做为桥梁基础。梁基础。欧洲的桥梁大国欧洲的桥梁大国丹麦丹麦，建桥历史悠久，很有代表性：，建桥历史悠久，很有代表性：19351935年小海带桥
9、在水深达年小海带桥在水深达30m30m的条件下采用的条件下采用43.5m43.5m22m22m的的钢筋混凝土沉箱钢筋混凝土沉箱，19981998年建成的大海带桥主桥主塔基础采用了重年建成的大海带桥主桥主塔基础采用了重32000t32000t的的设置基础设置基础。20002000年建成的厄勒海峡大桥，全长年建成的厄勒海峡大桥，全长16km16km，其，其5151个引桥全个引桥全部采用部采用设置基础设置基础，其主塔墩设置基础长，其主塔墩设置基础长37m37m、宽、宽35m35m、高、高22.5m22.5m，自重，自重20000t20000t。在在1970年至年至2000年间，日本所建的众多桥梁年间
10、，日本所建的众多桥梁中很大比例采用了中很大比例采用了沉箱基础沉箱基础，如浦户大桥、日本，如浦户大桥、日本港大桥、神户的波特彼河大桥等。还有一部分采港大桥、神户的波特彼河大桥等。还有一部分采用了用了沉井基础沉井基础，如广岛大桥、早漱大桥等。，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用了圆形的设置沉井基础设置沉井基础，其尺寸直径达，其尺寸直径达80m，高高79m，是前所未有的庞然大物，是前所未有的庞然大物 。日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥 我国真正开展桥梁建设直到解放后才开始，其我国真正开展桥梁建设直到解放后才开始，其整个
11、桥梁基础形式大致经历了从整个桥梁基础形式大致经历了从管柱基础管柱基础、沉井基沉井基础础到大力发展到大力发展钻孔灌注桩基础钻孔灌注桩基础的过程。的过程。我国发展跨海大桥是从上世纪我国发展跨海大桥是从上世纪8080年代开始的，年代开始的，19871987年动工并于年动工并于19911991年年5 5月建成通车的厦门大桥，月建成通车的厦门大桥，它也是我国它也是我国首次采用海上大直径嵌岩钻孔灌注桩首次采用海上大直径嵌岩钻孔灌注桩。19971997年的广东虎门大桥，其主通航跨的跨度达到了年的广东虎门大桥，其主通航跨的跨度达到了当时我国桥梁跨度最大的当时我国桥梁跨度最大的888m888m，所用的基础形式也
12、，所用的基础形式也是钻孔灌注桩基础。是钻孔灌注桩基础。下面列举几个国内近几年施工的代表性桥梁工程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：大型深水基础运用情况：1)1)浙江杭州湾跨海大桥浙江杭州湾跨海大桥 通航孔南航道桥主塔基础采用通航孔南航道桥主塔基础采用3838根直径根直径2.8m2.8m钻孔钻孔灌注桩，桩长灌注桩，桩长125m125m，创国内跨海大桥超长钻孔灌注桩，创国内跨海大桥超长钻孔灌注桩桩基础施工新纪录（桩基础施工新纪录（20052005年中国企业新纪录）；基础年中国企业新纪录）；基础承台为哑铃型结构，长承台为哑铃型结构，长81.4m81.4m，宽，宽23.7
13、m23.7m，厚，厚6.0m6.0m，采，采用海工高性能混凝土，单个承台方量用海工高性能混凝土，单个承台方量11000m11000m3 3。引桥。引桥主要采用主要采用打入钢管桩基础打入钢管桩基础。2)2)浙江舟山金塘跨海大桥浙江舟山金塘跨海大桥 主塔基础采用主塔基础采用4242根根2.85m2.85m变径至变径至2.5m2.5m的变径钻孔灌注的变径钻孔灌注桩，桩长为桩，桩长为115m115m，基础承台结构尺寸为，基础承台结构尺寸为56.7856.7834.0234.026.5m6.5m，单个承台方量单个承台方量1096010960m3m3。3)3)江苏泰州长江大桥江苏泰州长江大桥(世界上最大的
14、三塔两跨世界上最大的三塔两跨2X1080m2X1080m悬索桥悬索桥)中塔采用沉井基础，沉井长中塔采用沉井基础，沉井长58m58m，宽，宽44m44m，总高度为，总高度为76m76m，相当于半个足球场大、相当于半个足球场大、2525层楼高，其下部层楼高，其下部38m38m为双壁钢壳混为双壁钢壳混凝土沉井，上部凝土沉井，上部38m38m为钢筋混凝土沉井。沉井沉入为钢筋混凝土沉井。沉井沉入19m19m深水和深水和55m55m河床覆盖层，为河床覆盖层，为世界上入土最深的水中沉井基础世界上入土最深的水中沉井基础。4)4)江苏苏通长江大桥：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
15、大规模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，由桥梁超大型群桩基础，由131131根长根长120m120m、直径、直径2 28m8m变至变至2 25m5m的的变径钻孔灌注桩组成，承台平面为哑铃形，长变径钻孔灌注桩组成，承台平面为哑铃形，长113.75m113.75m、宽、宽48.10m48.10m厚厚6.0m6.0m，混凝土为，混凝土为C35C35，方量，方量42271m342271m3，钢筋总重达，钢筋总重达7020t7020t。5)5)江苏润扬长江大桥：江苏润扬长江大桥：悬索桥北锚碇基础为悬索桥北锚碇基础为矩形箱式结构矩形箱式结构，长，长69m69m，宽宽5
16、0m50m，深，深50m50m，三纵四横隔墙将箱体结构分为，三纵四横隔墙将箱体结构分为2020个个隔舱，仓内充填砂和砼。穿过隔舱，仓内充填砂和砼。穿过35m35m厚粉细砂，地连墙厚粉细砂，地连墙计计4242个槽段平均深度个槽段平均深度54m54m，最大深度，最大深度57m57m，单幅，单幅6.0m6.0m宽槽段钢筋笼重量宽槽段钢筋笼重量102t102t，创国内施工行业穿过粉细，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。量最大新纪录。6)6)江苏南京长江四桥：江苏南京长江四桥：南京长江四桥为双塔三跨悬索桥，主跨南京
17、长江四桥为双塔三跨悬索桥，主跨14181418米，世界排名第四，其中主塔基础采用米，世界排名第四，其中主塔基础采用4848根根D3.2mD3.2mD2.8mD2.8m变直径变直径钻孔灌注桩基础钻孔灌注桩基础。主塔主塔承台基础为哑铃形结构，平面尺寸承台基础为哑铃形结构，平面尺寸80.580.535m35m，厚度，厚度9.0m9.0m，混凝土方量达，混凝土方量达1750017500m3m3。南京长江四桥钻孔灌注桩基础 7)7)平潭海峡大桥平潭海峡大桥 平潭海峡大桥引桥为平潭海峡大桥引桥为50m50m跨等截面连续梁桥，主桥为跨等截面连续梁桥，主桥为100m+2100m+2180m+100m180m+
18、100m的变截面预应力混凝土的变截面预应力混凝土T T型刚构桥。型刚构桥。下部下部结构为带圆端的矩形承台，结构为带圆端的矩形承台，钻孔灌注桩基础，钻孔灌注桩基础，采用采用2.8m2.8m2.5m2.5m变截面钻孔灌注桩。变截面钻孔灌注桩。3 3个主墩各有钻孔桩个主墩各有钻孔桩2222根，最长桩根，最长桩长约长约9 90m0m；承台尺寸为；承台尺寸为34.734.721.5m21.5m，为海工高性能混凝土。，为海工高性能混凝土。平潭海峡大桥因特殊地质条件和恶劣施工环境，主桥钻平潭海峡大桥因特殊地质条件和恶劣施工环境，主桥钻孔桩施工遇到了各种困难和前所未有的技术难题，例如：钢孔桩施工遇到了各种困难
19、和前所未有的技术难题，例如：钢护筒变形、孤石、串孔、塌孔、深水无覆盖层的海槽区域钻护筒变形、孤石、串孔、塌孔、深水无覆盖层的海槽区域钻孔桩施工。时间跨度达孔桩施工。时间跨度达1 1年，目前已全部施工完成。年，目前已全部施工完成。405078012014026014012026104110平潭海峡大桥钻孔桩布置及承台图 跨海大桥大型深基础发展趋势有：跨海大桥大型深基础发展趋势有：1 1新的结构形式新的结构形式 2 2创新的施工技术创新的施工技术 3 3不断加大的基础结构尺寸不断加大的基础结构尺寸 4 4大型化、专业化的施工机械大型化、专业化的施工机械 5.5.采用信息化施工技术采用信息化施工技术
20、在对国内外桥梁大型基础施工技术调研与分析的基础在对国内外桥梁大型基础施工技术调研与分析的基础上，结合平潭海峡大桥以及国内的其他大型海上桥梁的建设上，结合平潭海峡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：归纳：1 1跨海大桥大型深水基础施工平台的设计与施工；跨海大桥大型深水基础施工平台的设计与施工；2 2海上大直径超长钻孔桩基础施工；海上大直径超长钻孔桩基础施工；3 3海上大型深水基础结构的防腐技术；海上大型深水基础结构的防腐技术；4 4跨海大桥大型套箱制作、安装和大体积承台基础的跨海大桥大型
21、套箱制作、安装和大体积承台基础的 施工技术。施工技术。福州平潭岛为全国第五大岛，岛上常住人口福州平潭岛为全国第五大岛，岛上常住人口4040万，万，平潭是距台湾最近的县，平潭岛在规划中的京台线对平潭是距台湾最近的县，平潭岛在规划中的京台线对台通道中占据桥头堡的关键角色。平潭海峡大桥全长台通道中占据桥头堡的关键角色。平潭海峡大桥全长3510m3510m，是进入平潭岛唯一的直接通道，该桥对于地，是进入平潭岛唯一的直接通道，该桥对于地方经济乃至海西经济发展有着至关重要的作用。方经济乃至海西经济发展有着至关重要的作用。平潭海峡大桥地处我国东南部沿海地区的海平潭海峡大桥地处我国东南部沿海地区的海坛海峡，属
22、典型的亚热带季风湿润气候区，坛海峡，属典型的亚热带季风湿润气候区，桥区桥区季风显著，多台风季风显著，多台风，气候特征温和、湿润、多雨。，气候特征温和、湿润、多雨。冬季的冬季的1010月至次年的月至次年的2 2月为季风的多发期，风速大，月为季风的多发期，风速大，时间长，海浪高，多年平均风速为时间长，海浪高，多年平均风速为9.09.0米米/秒。秒。0808年经历影响施工的台风年经历影响施工的台风7 7次，次，0909年已经历年已经历8 8次。次。0808年统计全年年统计全年7 7级以上大风天数占级以上大风天数占75%75%，实际年有效，实际年有效作业时间不到作业时间不到200200天。天。1 1）
23、潮汐特征）潮汐特征 平潭大桥海湾潮汐类型为正规半日潮，据附近平潭海平潭大桥海湾潮汐类型为正规半日潮，据附近平潭海洋站统计近期实测资料潮汐特征值如下洋站统计近期实测资料潮汐特征值如下(潮位基准面采用潮位基准面采用1956 1956 黄海平均海平面黄海平均海平面)：实测最高潮位实测最高潮位+4.23m+4.23m 实测最低潮位实测最低潮位-3.67m-3.67m 平均高潮位平均高潮位+2.27m+2.27m 平均低潮位平均低潮位-1.97m-1.97m 最大潮差最大潮差+6.69m+6.69m 平均潮差平均潮差+4.24m+4.24m 设计高潮位设计高潮位+5.18m+5.18m 设计低潮位设计低
24、潮位-4.16m-4.16m 2 2）波浪）波浪 平潭大桥施工设计波浪取值参照如下表：主桥采用平潭大桥施工设计波浪取值参照如下表：主桥采用D D 点设计波要素，西浅水区引桥采用点设计波要素，西浅水区引桥采用A A 点设计波要素，西深水点设计波要素，西深水区引桥采用区引桥采用B B 点设计波要素，西平台区引桥采用点设计波要素，西平台区引桥采用C C 点设计波点设计波要素。要素。20 20 年重现期波要素如下表年重现期波要素如下表位置位置方向方向H1%（m）T（s）AN3.535.5BSE4.245.5CN3.855.7DN3.995.8EN3.685.6 东、西两侧桥台处的基岩强风化层直接裸露，
25、东、西两侧桥台处的基岩强风化层直接裸露，岩性为凝灰熔岩。多数桥墩覆盖层较薄（或没有覆岩性为凝灰熔岩。多数桥墩覆盖层较薄（或没有覆盖层），基岩岩性为凝灰熔岩；其余各墩的覆盖层盖层），基岩岩性为凝灰熔岩；其余各墩的覆盖层为粉砂、含砂淤泥、含淤泥砂、粉砂、中粗砂、亚为粉砂、含砂淤泥、含淤泥砂、粉砂、中粗砂、亚粘土和粘土等，但中间夹杂较多孤石，给护筒沉放、粘土和粘土等，但中间夹杂较多孤石，给护筒沉放、钻进成孔造成较大的困难，基岩岩性为凝灰熔岩，钻进成孔造成较大的困难，基岩岩性为凝灰熔岩，岩石强度极高（达岩石强度极高（达200MPa)200MPa)，桩基设计嵌岩深度深，桩基设计嵌岩深度深，对钻机性能要求
26、高。对钻机性能要求高。工程不良地质主要表现为：工程不良地质主要表现为：覆盖层不稳定不利于钻孔，易出现覆盖层不稳定不利于钻孔，易出现塌孔塌孔、串孔串孔等问题。等问题。孤石存在易出现孤石存在易出现钢护筒不能沉放到位钢护筒不能沉放到位以及钢以及钢护筒底口变护筒底口变形形的问题。的问题。基岩强度高达基岩强度高达200MPa200MPa，钻进速度缓慢，钻进速度缓慢成孔周期长成孔周期长，而覆，而覆盖层又不稳定，更加容易出现塌孔事故。盖层又不稳定，更加容易出现塌孔事故。无覆盖层的深槽区对钻孔平台以及无覆盖层的深槽区对钻孔平台以及钢护筒沉放钢护筒沉放带来了极带来了极大困难。大困难。1.1.施工测量坐标系统施工
27、测量坐标系统 根据工程的特点，施工测量运用的坐标系统根据工程的特点，施工测量运用的坐标系统如下：如下：1 1）WGS-84WGS-84坐标系统：主要应用于坐标系统：主要应用于GPSGPS测量。测量。2 2）平面坐标系统：建立了大桥独立坐标系，）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。独立坐标系的椭球定位、定向。3 3）高程系统：）高程系统：19851985年国家高程系统。年国家高程系统。2.2.施工测量控制网施工测量控制网 1 1）施工测量平面控制网）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，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
28、级加密网、一级加密网和二控制网分为首级网、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级加密网四个等级。次一级网由高一级网点作起算数据。数据。2 2）高程施工控制网）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、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。由高一级网点作起算数据。3.3.桥墩基础施工测量桥墩基础施工测量1 1）基础施工测量控制技术、控制方法）基础施工测量控制技术、控制方法2 2）GPSGPS全球卫星定位全球卫星定位3 3）施工平台施工测
29、量技术）施工平台施工测量技术4 4）钻孔桩施工测量）钻孔桩施工测量5 5）承台施工测量）承台施工测量6 6）基础沉降观测）基础沉降观测 1 1详细如实的收集大量基础信息对大型基础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。工程结构设计、施工具有重要的指导意义。2 2GPSGPS测量技术随着海上大型工程的建设，尤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。小等传
30、统方法无法与之比拟的优点，成果可靠。GPSGPS短基线测量能够代替传统导线测量方法进行加密点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。的测设工作。1.1.概述概述2.2.施工平台设计思路施工平台设计思路3.3.钢平台的主要设计参数钢平台的主要设计参数4.4.钢平台计算工况类型及最不利工况确定钢平台计算工况类型及最不利工况确定5.5.钢平台施工钢平台施工6.6.钢平台处的冲刷与防护钢平台处的冲刷与防护7.7.小结小结 钻孔桩在旱地进行施工非常方便易行，平整场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，但是由于海上桥地后，钻机即可就位并开钻作业，但是由于海上
31、桥梁基础都位于水深、流急、潮差大、强腐蚀的环境梁基础都位于水深、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、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，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这就产生了大型桥梁施工所用的施工平台。施工平台。平潭大桥地处海坛海峡，水深、浪高、风疾，平潭大桥地处海坛海峡，水深、浪高、风疾，施工水文条件恶劣，地质条件差，台风活动频繁，施工水文条件恶劣，地质条件差，台风活动
32、频繁，冬季季风时间长。钻孔施工平台的施工、钢护筒的冬季季风时间长。钻孔施工平台的施工、钢护筒的准确定位和沉放难度很大，经过多次专题讨论，最准确定位和沉放难度很大，经过多次专题讨论，最后确定为后确定为以钢护筒为主要支撑桩以钢护筒为主要支撑桩的平台结构形式，的平台结构形式，选用起始平台利用移动悬挑式导向架和整体式简支选用起始平台利用移动悬挑式导向架和整体式简支导向架两种工艺进行钢护筒沉放。这两工工艺钢护导向架两种工艺进行钢护筒沉放。这两工工艺钢护筒的沉放精度非常高。筒的沉放精度非常高。1 1）平潭大桥海域施工条件恶劣，需要设计）平潭大桥海域施工条件恶劣，需要设计抗抗风、浪、流、潮以及抗冲刷风、浪、
33、流、潮以及抗冲刷能力很强的大型钻孔施能力很强的大型钻孔施工平台。工平台。2 2）要充分利用）要充分利用钢护筒钢护筒入土深的特点，将钢管入土深的特点，将钢管桩和钢护筒共同作为钻孔平台的支撑桩。桩和钢护筒共同作为钻孔平台的支撑桩。3 3）施工平台不但要为钻孔桩施工提供作业区，）施工平台不但要为钻孔桩施工提供作业区，配置电力系统和起重设备，还要为施工人员提供生配置电力系统和起重设备，还要为施工人员提供生活、办公、构件加工区。活、办公、构件加工区。4 4）在平台的北侧以及东西两侧分别布）在平台的北侧以及东西两侧分别布置起始平台。利用起始平台及已经沉放的钢置起始平台。利用起始平台及已经沉放的钢护筒作为支
34、撑，移动护筒作为支撑，移动悬挑式导向架悬挑式导向架进行钢护进行钢护筒沉放。筒沉放。5 5）在东西两侧平台上架设整体式导向）在东西两侧平台上架设整体式导向架进行钢护筒沉放。架进行钢护筒沉放。施工用钢平台是比较重要的临时结构，对一些施工用钢平台是比较重要的临时结构，对一些设计参数的确定按照设计参数的确定按照2020年一遇的标准进行取值。对年一遇的标准进行取值。对平台标高的确定则选用了两种标准：钻孔区平台按平台标高的确定则选用了两种标准：钻孔区平台按照照5 5年一遇高潮位，并满足钻孔桩施工中水头高度要年一遇高潮位，并满足钻孔桩施工中水头高度要求，按照求，按照2020年一遇高潮位确定其顶标、同时还要海
35、年一遇高潮位确定其顶标、同时还要海浪的影响、考虑平台的下部焊接的可行性，标高确浪的影响、考虑平台的下部焊接的可行性，标高确定为为定为为+6.5m+6.5m。表表3.1 3.1 钻孔钢平台主要设计参数钻孔钢平台主要设计参数表表序号序号设计参数设计参数取值取值1 1设计高潮位设计高潮位3 3.2929m(20m(20年一遇年一遇)2 2设计低潮位设计低潮位3.3.0000m(50m(50年一遇年一遇)3 3设计垂线平均设计垂线平均流速流速涨潮：涨潮：1.551.55m/sm/s4 4允许冲刷深度允许冲刷深度5 5m(m(超过即进行防护超过即进行防护)5 5设计风速设计风速台风期台风期:30.:30
36、.9 9m/sm/s6 6设计波高设计波高台风期台风期:2.492.49m m7 7平台标高平台标高钻孔平台为钻孔平台为+7.0m+7.0m；两端的辅助平台为；两端的辅助平台为+9.26m+9.26m8 8钻机荷载钻机荷载考虑考虑4 4台钻机同时作业、隔孔布置，单机重量台钻机同时作业、隔孔布置，单机重量1250kN1250kN，动力系数，动力系数1.31.39 9平台均载平台均载按按10KN/m210KN/m2考虑考虑1010起重设备起重设备布置一台布置一台250t-m250t-m塔吊塔吊和一台和一台80t80t龙门吊龙门吊1111船舶荷载船舶荷载平台两侧各考虑平台两侧各考虑200kN200k
37、N系缆力系缆力 根据钢平台的施工工艺、海床冲刷及使用期间可能根据钢平台的施工工艺、海床冲刷及使用期间可能出现台风侵袭，平台设计考虑以下工况：出现台风侵袭，平台设计考虑以下工况：1 1单桩稳定单桩稳定验算；验算；2 2平潭大桥水流速不算太大，冲刷深度平潭大桥水流速不算太大，冲刷深度5m5m考虑；考虑；3 3成桩前成桩前抗台风抗台风；4 4平台未全部完成时的平台未全部完成时的抗台风抗台风情况；情况；5 5整个平台在整个平台在最大冲刷深度时抵抗台风最大冲刷深度时抵抗台风；6 6整个平台在整个平台在最大冲刷深度时正常工作最大冲刷深度时正常工作。第第4 4种为最不利工况种为最不利工况。整个上下游平台及护
38、筒区平联、梁系等施工均整个上下游平台及护筒区平联、梁系等施工均是比较常规的施工方法，钢护筒沉放施工才是整个是比较常规的施工方法，钢护筒沉放施工才是整个钢平台施工的重点，也是难点。钢平台施工的重点，也是难点。1.1.起始平台施工起始平台施工起始平台位于钻孔平台下游侧，其主要作用是起始平台位于钻孔平台下游侧，其主要作用是为沉放钢护筒，安装移动悬挑式定位导向架，提供为沉放钢护筒，安装移动悬挑式定位导向架，提供具有足够刚度的工作平台，施工流程见图具有足够刚度的工作平台，施工流程见图3.33.3。搭设上游侧施工平台及两侧辅助桩搭设上游侧施工平台及两侧辅助桩安装下游侧桅杆吊安装下游侧桅杆吊钻孔桩施工钻孔桩
39、施工平台上设施设备安装调试平台上设施设备安装调试整体钢平台的形成整体钢平台的形成重复以上步骤完成护筒区平台的搭设重复以上步骤完成护筒区平台的搭设打桩船抛锚定位打桩船抛锚定位沉放起始平台钢管桩沉放起始平台钢管桩运桩船就位运桩船就位桩间连接形成起始平台桩间连接形成起始平台悬臂式定位导向架安装、定位悬臂式定位导向架安装、定位沉放第一排钢护筒沉放第一排钢护筒起重船就位起重船就位钢护筒制作、运输钢护筒制作、运输导向架前移及精确定位导向架前移及精确定位沉放第二排钢护筒沉放第二排钢护筒导导向向架架制制作作平联及支撑梁的安装平联及支撑梁的安装平联及支撑梁的安装平联及支撑梁的安装图图3.3 3.3 钻孔施工平台
40、搭设施工工艺流程图钻孔施工平台搭设施工工艺流程图2.2.护筒区平台施工护筒区平台施工护筒区平台是钻孔桩施工平台最核心的部分，护筒区平台是钻孔桩施工平台最核心的部分，是主要的受力结构，也是施工难度最大的部分。护是主要的受力结构，也是施工难度最大的部分。护筒区平台施工中最重要的是钢护筒沉放施工，沉放筒区平台施工中最重要的是钢护筒沉放施工，沉放质量不但关系到护筒区平台的安全，而且还关系到质量不但关系到护筒区平台的安全，而且还关系到钻孔桩施工能否顺利进行，如何保证钢护筒的沉放钻孔桩施工能否顺利进行，如何保证钢护筒的沉放精度精度(包括平面位置及垂直度包括平面位置及垂直度)，又是钢护筒沉放施，又是钢护筒沉
41、放施工中的关键。护筒沉放工艺流程见图工中的关键。护筒沉放工艺流程见图3.63.6示。示。AABBDDACC1、安装导向梁、安装导向梁2、安装定位调整装置、安装定位调整装置3、插入钢护筒、插入钢护筒4、振沉钢护筒、振沉钢护筒钢护筒沉放施工整体式导向架沉放工艺 a、导向架就位 b、护筒起吊 c、护筒进龙口 d、测量定位 e、振动下沉 f、沉放设计标高 移动式导向架沉放工艺g、移导向架，依次沉放 平潭大桥由于水流速小，冲刷不大，故此没有平潭大桥由于水流速小，冲刷不大，故此没有采取海底防护措施。杭州湾大桥、在建的嘉绍大桥采取海底防护措施。杭州湾大桥、在建的嘉绍大桥因因流速大、冲刷快流速大、冲刷快，为了
42、确保钢平台施工以及钻孔，为了确保钢平台施工以及钻孔桩施工期间的安全，在钢平台施工期间同时进行平桩施工期间的安全，在钢平台施工期间同时进行平台处台处海底防护海底防护。具体的防护方法为如下：。具体的防护方法为如下：由于钢平台及钢护筒是按照从下游至上游的推由于钢平台及钢护筒是按照从下游至上游的推进法施工，所以抛填维护工作也是按照此方法进行。进法施工，所以抛填维护工作也是按照此方法进行。每沉放完一根护筒后，在高平潮或低平潮时段流速每沉放完一根护筒后，在高平潮或低平潮时段流速较小时，利用多功能作业驳上的起重设备将较小时，利用多功能作业驳上的起重设备将袋装砂袋装砂用大型网兜吊运至该护筒周围进行用大型网兜吊
43、运至该护筒周围进行抛填抛填。待推。待推进至两排护筒后，再对已经形成平台的区域进进至两排护筒后，再对已经形成平台的区域进行补抛找平，保证抛填厚度达到行补抛找平，保证抛填厚度达到1.5m1.5m以上。当钢平以上。当钢平台施工全部完成后，再将抛填的范围扩大，对平台台施工全部完成后，再将抛填的范围扩大，对平台边缘向外侧边缘向外侧15m15m的范围进行抛填的范围进行抛填，抛填厚度仍然按照，抛填厚度仍然按照不小于不小于1.5m1.5m控制。控制。在钻孔桩施工期间，还要求对平台处海底标高在钻孔桩施工期间，还要求对平台处海底标高进行进行定期测量定期测量，了解冲刷情况了解冲刷情况，使钢平台始终处于，使钢平台始终
44、处于设计的安全受控状态。设计的安全受控状态。平潭海峡大桥三个主墩和两个交界墩施平潭海峡大桥三个主墩和两个交界墩施工平台，从工平台，从20082008年初开始进行搭设，年初开始进行搭设，20092009年年3 3月份完成桩基施工，平台开始拆除。在搭设月份完成桩基施工，平台开始拆除。在搭设过程中及后续进行的钻孔桩基础施工过程中过程中及后续进行的钻孔桩基础施工过程中经受了多次台风、大潮汛、大波浪的考验，经受了多次台风、大潮汛、大波浪的考验，状况良好，对此施工平台下面谈几点体会：状况良好，对此施工平台下面谈几点体会：1 1采用入土深度达采用入土深度达27m27m的钢护筒作为支撑桩的的钢护筒作为支撑桩的
45、平台结构形式平台结构形式,能够满足流急、浪高、台风等条件下能够满足流急、浪高、台风等条件下平台平台整体稳定性整体稳定性要求，同时节约要求，同时节约施工成本施工成本。2 2采用采用移动悬挑式导向架移动悬挑式导向架以及以及整体式导向架整体式导向架进进行海上钢护筒的沉放，能够满足钢护筒沉放行海上钢护筒的沉放，能够满足钢护筒沉放精度要精度要求求，是一种行之有效的施工方法，导向架刚度设计，是一种行之有效的施工方法，导向架刚度设计时尽量考虑大刚度。时尽量考虑大刚度。3 3钢护筒沉放完成后，要及时与已行成平台进钢护筒沉放完成后，要及时与已行成平台进行连接，保证钢护筒在水流力、波浪力作用下不发行连接，保证钢护
46、筒在水流力、波浪力作用下不发生偏位。生偏位。4 4在钢护筒沉放过程中以及后期平台使用中，在钢护筒沉放过程中以及后期平台使用中，定期进行海底定期进行海底泥面观测泥面观测，掌控海底泥面冲刷情况和，掌控海底泥面冲刷情况和发展动态，制定出海底防护的预案；并定期进行平发展动态，制定出海底防护的预案；并定期进行平联焊缝检查，保证平台的使用安全。联焊缝检查，保证平台的使用安全。5 5施工平台在施工过程中证明了平台的一些技施工平台在施工过程中证明了平台的一些技术参数如平台顶标高、平台尺寸等，以及设计条件术参数如平台顶标高、平台尺寸等，以及设计条件的确定是合适的，为其他海上桥梁施工平台设计提的确定是合适的，为其
47、他海上桥梁施工平台设计提供了借鉴。供了借鉴。6 6此施工平台采用的结构形式决定了现场焊接此施工平台采用的结构形式决定了现场焊接工作量很大，由于工作量很大，由于恶劣海况气候影响恶劣海况气候影响，有效工作时，有效工作时间比较少，间比较少，工效低工效低，所以还有可以改进的部分。例，所以还有可以改进的部分。例如由于焊接工作量大，应该尽量将一些构件在陆地如由于焊接工作量大，应该尽量将一些构件在陆地上加工成品，运到现场安装，减小现场焊接工作量。上加工成品，运到现场安装，减小现场焊接工作量。1.1.施工平台及孔位布置施工平台及孔位布置2.2.施工工艺及设备的选择施工工艺及设备的选择3.3.桩底注浆桩底注浆4
48、.4.施工中遇到的主要问题及处理技术施工中遇到的主要问题及处理技术5.5.小结小结 平潭大桥主墩桩基按梅花型布置、承台为长方平潭大桥主墩桩基按梅花型布置、承台为长方形型，形型，承台承台平面平面尺寸为尺寸为34.734.721.5m21.5m。钻孔施工平。钻孔施工平台是利用台是利用钢护筒钢护筒作为整个平台的作为整个平台的支承受力桩支承受力桩，护筒，护筒区外侧设置靠船桩及龙门吊轨道平台，护筒之间及区外侧设置靠船桩及龙门吊轨道平台，护筒之间及护筒与桩之间用平联联结，护筒上设搁置牛腿，牛护筒与桩之间用平联联结，护筒上设搁置牛腿，牛腿上布置分配梁，并铺设面板形成钻孔桩施工平台。腿上布置分配梁，并铺设面板
49、形成钻孔桩施工平台。钻孔桩钻孔桩钢护筒钢护筒直径为直径为3.0m3.0m，壁厚，壁厚25mm25mm，长，长55m55m，入，入土深度土深度27m27m。因外海施工的需要，在护筒区上下游搭。因外海施工的需要，在护筒区上下游搭设生活区平台和生产区平台，整个施工平台尺寸为设生活区平台和生产区平台，整个施工平台尺寸为58.5m58.5m39m39m，平台布置见图，平台布置见图4.14.1。图图4.1 4.1 施工平台及孔位布置图施工平台及孔位布置图1.1.施工工艺流程施工工艺流程主墩桩基施工机械采用大功率主墩桩基施工机械采用大功率回转回转钻机钻机钻进、钻进、气举反循环气举反循环的成孔工艺，交的成孔工
50、艺，交界墩采用界墩采用冲击钻冲击钻工艺。混凝土采用工艺。混凝土采用水上水上拌和船拌和船搅拌、泵送水下混凝土灌注的方搅拌、泵送水下混凝土灌注的方法。法。2.2.施工设备施工设备钻机的扭矩钻机的扭矩是影响钻进成孔进度的关键因素，是影响钻进成孔进度的关键因素，根据本工程的地层情况和距施工平台面钻孔深度达根据本工程的地层情况和距施工平台面钻孔深度达90m90m的特点，施工中还要穿过含砂淤泥质土层、砂土的特点，施工中还要穿过含砂淤泥质土层、砂土层、粘土层、强风化、弱风化、微风化等地层，对层、粘土层、强风化、弱风化、微风化等地层，对钻机的钻杆质量、扭矩要求较高，选用了技术先进、钻机的钻杆质量、扭矩要求较高
