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1、舟山大陆连岛工程省部技术专家组第一次工作会议会议材料之金塘大桥主通航孔桥索塔基础、承台施工方案简介浙江省舟山连岛工程建设指挥部二OO五年十一月目 录一、工程概况 2二、施工总平面布置 4三、主要设备配置 7四、主墩施工平台设计 9五、边墩、辅助墩施工平台设计 17六、钻孔桩施工 20七、主墩钢吊箱设计与施工 21八、主墩钢吊箱混凝土封底 27九、主墩承台、塔座施工 27十、辅助墩、过渡墩施工 27一、工程概况1、工程简介金塘大桥连接金塘岛与宁波市，是舟山大陆连岛工程的第五座跨海特大桥，起于金塘岛上雄鹅嘴，接西堠门大桥，经化成寺水库、茅岭、沥港水道和灰鳖洋海域，止于宁波镇海老海塘，接宁波连接线，
2、长26.54km。其中：金塘侧接线长5.511 km,金塘侧引桥长0.907km，跨海大桥长18.415km，镇海侧引桥长1.667km。主通航孔桥-A合同段里程桩号为：K33+115K34+325，从金塘侧起依次为D1#边墩、D2#辅助墩和D3#主墩，镇海侧依次为D4#主墩、D5#辅助墩和D6#边墩，桥跨布置为：77m+218m+620m+218m+77m=1210m。2、主要工程内容工程主要内容包括：辅助墩、过渡墩、主塔的基础、承台及其附属设施（包括主桥防撞设施）施工，辅助墩和过渡墩墩柱施工。D3索塔基础采用48根2.53.0m变截面钻孔灌注桩，D4索塔基础采用42根2.53.0m变截面钻
3、孔灌注桩，桩长分别为117m和110m。承台采用实体钢筋混凝土圆端形构造，平面尺寸D3为63.2834.02m、D4为56.7834.02m，厚6.5m，承台上设厚2.5m的塔座，封底混凝土厚2m。过渡墩、辅助墩承台下均设10根2.53.0m变截面钻孔灌注桩，桩长109.2m 至116.2m不等。承台采用实体钢筋混凝土结构，墩身采用分离式钢筋混凝土结构。3、主要工程量混凝土：13.14万m3、普通钢筋：1.30万t、环氧钢筋：0.42.万t、钢材：1.42万t、挤压套筒：29万个。4、工期合同工期12个月。在12个月的工期内完成上述工作，任务十分艰巨。5、施工作业天数分析根据业主提供的气象、水
4、文资料，综合考虑台风、雷暴、大风、雾日、波浪及潮流等因素的影响，施工现场年有效作业天数为272天，平均每月有效作业天数为22.5天。说明：大风、雾日、波浪及潮流等因素对材料的运输、起重船的吊装等影响较大，对平台上钻机成孔施工影响较小，因此钻机成孔部分工作的有效作业天数可适当增加。图1 金塘大桥总体布置图二、施工总平面布置1、项目部驻地A标项目部设在金塘岛，占地面积11000m2（100m110m），具体位置由业主指定，项目经理部职工约600人。金塘大桥项目部驻地图2 项目部驻地位置图图3 项目部平面位置示意图2、施工用电方案本工程供电系统分为陆上供电和水上供电二部分。1）水上供电系统配置本工程
5、施工现场距离海岸较远，通过海底电缆供电的安全性得不到保证，综合分析后决定采用柴油发电机组建立电站分别供电。利用发电机组建立4个发电站：在D3#墩建立1#电站，供D3#墩所有的用电负荷（除自带电源的设备外）；在D4#墩建立2#电站，供D4#墩所有的用电负荷；在D1#、D2#墩建立3#电站，供D1#、D2#墩所有的用电负荷；在D5#、D6#墩建立4#电站，供D5#、D6#墩所有的用电负荷。图3 水上供电系统平面布置图2）陆上供电系统配置 陆上生产、生活和办公区用电由1台400kVA箱式变压器提供。在变压器附近设1台250kW备用发电机组，为生产、生活和办公区提供临时应急电力。3、临时码头在金塘岛业
6、主指定的岸线范围内建设1座临时材料码头，码头长72m、宽15m，采用钢管桩基础，码头通过栈桥与海岸连接。码头上配备1台25t克令吊机，施工期间，钢筋、劲性骨架、模板及小型设备等均由此装船运至施工现场。临时码头的结构形式详见临时工程设计文件。4、施工现场平面布置现场共六个工程墩，辅、边墩施工平台通过栈桥连成整体。二主墩间保留不小于220m的通航宽度。三、主要设备配置为确保工程高质量按期完工，根据施工区域内水文、地质及气象条件，我局将利用自身水上的施工优势，调用适应宽敞海域水深流急条件下的大型船机设备投入到本工程中，船机设备根据施工进度计划分批进场，主要的大型船机设备配备如下：1、航工桩7#打桩船
7、航工桩7#打桩船为二航局自有，该船配备有GPS打桩定位仪、沉桩最大直径达1.6m，可以满足本工程需要。 2、ICE V360型振动锤该型号振动锤具有超大激振力，采用两台并联配置可以满足本工程大直径、超长钢护筒的沉放要求，该振动锤为我局自有设备。3、钻机采用ZSD300、KP3500等具有“超大提升能力、超长钻深”特点的钻机。4、1200t起重船1200t起重船主要用于主墩钢吊箱的整体吊装作业。5、500t起重船500t起重船为我局自有，可投入到本工程施工，主要用于钢护筒沉放等起重作业。6、300t起重船300t全旋转起重船正在我局杭州湾大桥使用，可投入到本工程施工，主要用于钢护筒沉放等起重作业
8、。7、150t起重船150t全旋转起重船正在我局杭州湾大桥使用，可投入到本工程施工，主要用于钢护筒沉放、钢套箱拼装等起重作业。8、80t起重船80t全旋转起重船在我局苏通大桥工作已接近尾声，可投入到本工程中用于钢护筒沉放、钢套箱拼装等起重作业。9、混凝土搅拌站在D3#、D4#主墩分别建1座搅拌站平台，平台尺寸为43m45m（41m45m），每座平台配备2台75m3/h搅拌站，为主墩钻孔桩及承台提供混凝土。固定式搅拌站平台受自然因素的影响较小，可有效地保证施工作业。10、混凝土搅拌船1602、1603混凝土搅拌船是我局自行建造的大型混凝土搅拌船，每艘搅拌船可自备1250m3混凝土材料，每艘船的混
9、凝土额定搅拌强度为160m3/h。拟先投入1艘搅拌船为边墩、辅墩提供混凝土，在主墩吊箱封底及承台混凝土浇注时可将2艘船同时投入使用。11、12000kNm动臂式塔吊每座主墩配备2台ZSL34300型动臂式塔吊，该塔吊起重力矩12000kN.m，15m吊幅内起重量达80t、34m吊幅处可吊重30t，主要用于主墩平台的平联安装、钢筋笼吊放等作业。12、2500kN.m平臂式塔吊.H3/36B平臂式塔吊14m以内吊重12t，55m处可吊重3.6t，用于边墩、辅助墩施工。13、模板系统为提高边墩、辅助墩混凝土的外观质量、减少风荷载对模板提升的影响并加快施工进度，墩身采用液压爬升模板系统进行施工，该系统
10、已在苏通大桥、润扬大桥南汊北索塔及阳逻大桥的施工中得到了成功应用，施工工艺成熟。14、混凝土拖泵采用长沙中联公司生产的HBT60型拖泵，用于泵送混凝土入仓。15、测量设备全站仪采用瑞士徕卡TCA2003型，全球定位系统采用瑞士徕卡SR530双频大地型RTK接收机GPS卫星定位系统。四、主墩施工平台设计1）设计条件水文条件序号设计参数设计取值1设计高潮位2.0m2设计低潮位-1.67m3设计水流速2.83m/s4设计泥面标高D3#墩：-28.0m；D4#墩：-22.5m5允许冲刷深度D3#墩5.0m；D4#墩：10.0m6设计风速正常工作：20.0m/s；抗台：40m/s7设计波高正常工作：H=
11、2.5m，T=6.57s；抗台：H=3.8m，T=6.57s设计参数序号分 项设计取值1护筒顶口高程+4.5m；2钢护筒护筒总长61.5m(D3#墩)、51.5m（D4#墩），内径3.0m，重量约121t（D3#墩）、102t（D4#墩）；采用2台ICE V360型液压振动锤并联、利用移动式导向架整根沉放，并联后的振动锤最大激振力达6400kKN；3起重设备平台上布置 2台12000kNm动臂式塔吊和1台克令吊机；4搅拌机系统75m3/h搅拌机；50kN-20m抓斗吊；1000kN筒仓5钻机荷载施工平台按6台KP3500型钻机同时作业设计，钻机隔孔布置，单台钻机重量1250kN，冲击系数1.3
12、；6平台均载生活区：15 kN/m2、护筒区：10kN/m2、搅拌区：30kN/m27船舶荷载平台两侧靠船力各200kN2）平台结构型式D3#、D4#主墩平台结构如图4图7示：D3#、D4#墩施工平台由生活区平台、护筒区平台、搅拌区平台组成。生活区和搅拌区平台基础采用150018钢管桩；护筒区平台基础采用钢护筒及120014辅助钢管桩，固定吊机处采用250020钢管桩。在标高+2.0m处设置钢管平联，以保证平台结构的整体稳定性。生活区上部结构自下而上为桩顶设置2HM588X300横梁和HM588X300纵梁、普通型单层双排贝雷片纵梁、型钢I16和8mm厚钢板面层；护筒区平台上部设置轨道支撑梁、
13、钻机轨道和动臂式塔吊轨道，采用2HM588X300和2HN912X302；搅拌区上部结构自下而上为桩顶设置2HN912X302横梁和HN912X302纵梁、普通型单层双排贝雷片纵梁、型钢I16和8mm厚钢板面层。3）钻孔平台搭设主墩处最大水深达30.0m，水深流急，平台设计时采用部分斜桩以增强结构的整体稳定性。在承台上下游用航工桩7#进行钢管桩沉放，平台搭设顺序如下：搭设起始钢平台依托起始平台，将悬臂式导向架后端固定在起始平台上通过悬臂式导向架，由300t全旋转起重船和并联振动锤沉放钢护筒然后依次向前推进将钢护筒用两层平联连成整体同时在平台两侧补振钢管桩将钢管桩及钢护筒通过平联形成钻孔钢平台（
14、钢护筒入土深达30m，可直接承受钻孔施工荷载）。D3#、D4#墩起始及搅拌区平台使用80t和150t全旋转浮吊进行平联、横梁、上部结构以及固定式搅拌站的安装。4）D3#（D4#）主墩钻孔平台平面布置起始平台搭设完成之前，由布置在起重船上的1台400kW发电机供电，起始平台搭设完成、前移导向架离开起始平台后，将发电机组移至起始平台上，在施工平台上共配置4台400kW发电机组。在起始平台的另侧同步搭设搅拌站平台。在搅拌站平台上布置2台75m3/h固定式搅拌站，配备2000m3的砂石料储备仓，混凝土采用2台HBT60 型拖泵泵送。在护筒区平台横桥向轴线二侧布设塔吊轨道，2台动臂式塔吊可沿横桥向轴线移
15、动。在护筒区平台的一侧布置1台25t克令吊机，以方便小型构件及设备移运。辅助平台可作为施工人员的办公与生活平台。具体布置如图8示。5）钢护筒沉放钢护筒采用定位导向架精确定位，导向架利用起重船吊装移位。导向架采用钢桁架结构，具有刚度大、不易变形的特点。作业时将导向架锚固在已完成的起始平台或已沉放的钢护筒顶口上。在导向架前端设置上、下2层相距10.0m的导向定位框，导向框内设有定位、纠偏的液压千斤顶和锁定装置。参见图9。导向架图9 导向架定位钢护筒施工图片6）施工平台的海底防护D3#、D4#墩施工平台设计允许冲刷深度分别为5.0m和10.0m。为了确保在施工期间的安全，施工期间定期对平台及其周边一
16、定范围内的泥面高程进行动态监测，当D3#墩冲涮深度接近5.0m、D4#墩冲刷深度接近10.0m时，采用袋装砂进行抛填防护。袋装砂每袋重量不小于40kg，每3040袋为一组装入尼龙网兜内，由深舱驳运输至施工现场、浮吊整体吊装抛填。五、过渡墩、辅助墩施工平台设计过渡墩、辅助墩平台分别布置2台钻机同时作业，钻机利用浮吊吊装、移位，其余设计参数同主墩。过渡墩、辅助墩施工平台设计见图10和图11：为施工方便，利用钢栈桥将相邻的边墩、辅助墩连接起来，在平台上布置发电机组、储油设施和泥浆制备处理设施等，在栈桥上布置办公、生活等临时设施。根据进度计划，先进行D5#、D6#墩施工，D5#、D6#墩钻孔桩施工完成
17、后，再将钻机移至D1#、D2#墩。D5#、D6#墩钻孔桩施工时，每墩各配备1台2500kN.m塔吊进行吊装作业。图10 D1#、D2#墩施工平台平面布置图 （单位mm）图11 D5、D6墩施工平台平面布置图（单位mm）六、钻孔桩施工本工程共有130根30002500变截面钻孔灌注桩，D3#墩48根、D4#墩42根，其余各墩均为10根。钻孔桩穿越的地层自上而下依次为：塑状淤泥质亚粘土、软塑状粘土、亚粘土及中密状粉细砂、粘土及中密至密实状中细砂、硬塑状（亚）粘土夹中密至密实状中粗砂、硬塑状亚粘土夹密实状砂砾、强风化至弱风化英安岩。1）钻进成孔：钻孔施工采用泥浆护壁、回旋钻机气举反循环施工工艺。选用
18、技术性能先进，提升能力强、配重较大的全液压钻机进行钻孔桩施工，每座主墩配置6台钻机，辅、边墩各配置2台钻机。钻进成孔分三个阶段：护筒内钻进、护筒底口钻进、土层内钻进。护筒内钻进：护筒内以淤泥质亚粘土和粘土为主，采用2.8m的刮刀钻头加压清水钻进，钻头四周外壁均匀布设长为1520cm的钢丝刷以便钻进的同时对护筒进行清扫。土层内钻进：在护筒底口附近采用2.5m刮刀钻头慢速减压钻进，每小时进尺控制在0.5m左右。钻头走出护筒底口5m后恢复正常钻进。进入基岩（弱风化）后钻头换成滚刀钻头。2）泥浆制备及泥浆循环：本桥地处海洋环境，水中含盐量较高，拟采用我局的科研成果海水泥浆进行钻孔施工，该海水泥浆具有不
19、分散、低固相、高粘度的优质特性，已在杭州跨海大桥D13#主墩120m超长钻孔桩施工中成功应用，得到了众多专家的肯定并建议推广使用。3）成桩施工：主墩单桩钢筋笼重量达100t。护筒范围内的钢筋笼分内、外两层，两层间距20cm，内外两层钢筋笼采用整体加工工艺。钢筋笼在加工车间下料，分节同槽制作，单节钢筋笼长度为不小于8m。钢筋笼节段由动臂式塔吊吊装、挤压套筒连接接长，接长后的钢筋笼（重量大于75t以后）利用钢吊架或浮吊下放。利用导管二次清孔后，采用拔球法灌注水下混凝土。单根钻孔桩的最大混凝土方量约700m3，经计算：配备1只15m3集料斗可满足首批混凝土的灌注量。4）成孔、成桩质量检测钻机成孔后，
20、用测壁仪检测成孔质量，用超声波法和测锤法联合检测沉渣厚度；成桩后，用声测法和钻芯取样法检测成桩混凝土质量。七、主墩钢吊箱设计与施工主墩采用有底双壁钢吊箱设计。D3#墩钢吊箱外壁长65.38m、宽36.12m，壁体宽度1.05m；D4#墩钢吊箱外壁长58.88m、宽36.12m，壁体宽度1.05m。钢吊箱顶标高为+6.5m，底标高为-2.406m。D3#墩钢吊箱总重量约为800t，D4#墩钢吊箱总重量约为770t。1）钢吊箱的设计工况整体吊装阶段；封底混凝土施工阶段；钢吊箱抽水阶段；钢吊箱内浇承台混凝土浇注阶段；2）设计条件设计高潮位：2.0m设计低潮位：-1.67m流 速：2.87m/s波 高
21、：2.5m承台顶口标高+6.5m，为方便施工，钢吊箱顶口标高按+6.5m设计。3）钢吊箱构造钢吊箱由底板、壁板、钢管支撑及拉压杆等四大部分组成。钢吊箱底板采用型钢焊接所形成的格构式结构，底板设置三道高度为2.0m隔舱板（与封底混凝土等高度），将钢吊箱沿桥轴线方向分成三个区域进行封底施工。钢吊箱壁体宽1.05m，由内外壁板、水平环板、水平撑、钢箱梁等组成。拉压杆一端与钢吊箱底板相连，另一端与钢护筒相连，拉压杆二端采用铰接接头。在每根钢护筒上设置8根拉压杆。钢管支撑在钢吊箱内沿纵横方向设置2道，支撑钢管中心标高5.0m。钢管撑作用于吊箱四周钢箱梁上，在纵、横钢管撑交点处设置竖向支撑桁架。见图12图
22、15。 4）钢吊箱的拼装、制作钢吊箱在陆上分块加工制作（分块重量约20t），水运至拼装现场。在金塘大桥南侧的避风锚地布置4艘2000t大型平板驳，将每2艘船连接成整体形成1个拼装吊箱用的浮平台，每座拼装平台处配备1艘全旋转浮吊。钢吊箱拼焊完成后，对焊缝处进行水密试验。钢吊箱内壁兼作承台模板，为防止海水对钢构件的锈蚀影响承台外观质量，钢吊箱的内壁采取临时防腐措施。5）钢吊箱整体吊装D3#墩钢吊箱总重量约800t，D4#墩钢吊箱总重量约770t。利用1200t浮吊整体吊装就位。1200t起重船（镇航818#）性能表总 长总 宽型 深86m28m6.3m起重性能仰角（）6055504540最大起重量
23、（主钩）（吨）26002465236122782211起升高度（主钩）（吨）64.659.552.343.833.6起升高度（副钩）（米）686254.144.733.8图16 1200t（镇航818#）起重船八、主墩钢吊箱混凝土封底主墩封底混凝土底标高为-2.0m，封底厚2.0m。D3#主墩封底混凝土总方量3136.1m3，D4#主墩封底混凝土总方量2778.7m3。封底混凝土采用中心集料斗、多导管从一侧向前逐步推进的工艺进行灌注。浇注封底混凝土前，清除钢护筒外壁及吊箱内壁表面的淤泥，用“哈佛”钢板封堵吊箱底板孔与钢护筒之间的过大缝隙，防止封底混凝土淌漏。根据钢吊箱的设计，D3#、D4#主墩
24、采取在低潮位分次、分块浇注封底混凝土。封底施工时，为保证混凝土的供应量，除现有的搅拌站平台外，可将额定生产能力160 m3/h搅拌船“航工砼1602#、航工1603#”调入使用。该类船每艘可储备1250 m3混凝土的原材料。九、主墩承台、塔座施工D3#、D4#主墩承台为端圆形构造，采用C35海工耐久性混凝土，D3# 、D4#墩承台混凝土方量分别为12397.8 m3和10960.5m3。塔座结构为四角圆弧型结构，采用C40海工耐久性混凝土，单个塔座混凝土总方量为569.4 m3。承台和塔座钢筋均采用HRB335环氧涂层钢筋。封底混凝土达到设计强度后低水位封闭连通器，D3# 、D4#主墩割除拉压
25、杆，绑扎承台钢筋分三次浇注承台混凝土，三次浇注层厚度依次为2.0m、2.0m、2.5m。承台施工完成后，绑扎塔座钢筋，塔座混凝土一次浇注完成。十、辅助墩、边墩施工D1#、D2#、D5#、D6#墩钢吊箱采用单壁结构，吊箱顶标高+5.2m、底标高0.40m、高4.8m。主要结构包括单壁壁体、底板及挑梁、吊杆、连通器等配套设施。钢吊箱壁体间、壁体与底板间采用螺栓连接，所有螺栓连接处加止水条以防渗水。桥位处最低潮位-1.7m,钢吊箱底标高+0.4m，辅墩及边墩绑扎固定封底混凝土中的抗弯钢筋后，乘低潮将封底混凝土一次浇注完成（干施工）。D1# 、D2# 、D5# 、D6#辅墩及边墩封底完成后，割除挑梁及拉压杆，绑扎承台钢筋后分二次浇注承台混凝土，每浇注层厚2.0m。边墩、辅助墩墩身均为分离式矩形钢筋砼实心结构，墩身采用全自动液压爬模施工，共投入4套液压爬模，从D5#、D6#墩向D1#、D2#墩周转使用。见图17。图17 爬模总体构造示意图 (单位mm)
