南宁大桥水中主墩出快速施工技术研究

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捕　要：本文在对南宁大桥水中主墩基础设计施工方案介绍基础之上，重点阐述水中筑岛平台施工大直径群桩基础，水中钢筋混凝土排桩与旋喷桩组合式围护结构设计与施工监控，承台大体积混凝土温控及防裂等技术，为类似工程施工提供参考。

关键词：水中基础：筑岛平台；组合式围护结构：混凝土温控

中图分类号：u445.55+9

文献标识码：B

文章编号：l008-0422(2010)06-0198-03

1　工程概况

南宁大桥是南宁市的标志性桥梁建筑。全长734.502m，宽度35m。位于连接广西南宁市内--外环高速公路的城市一级道上。北起青山路。跨越邕江，主桥采用300m跨径曲线非对称外倾拱桥。主墩采用承台群桩形式。桩径2.5m，桩长50m。每个承台36根；主墩承台外形尺寸为38.2m(长)×42.2(宽)×5～8m(高)，采用纵桥向变高度设计，单个主墩承台混凝土方量为12000m2主墩基础设计见图1所示，

主墩处于距离岸边约100m的邕江中，河床形态呈“U”字型。河床坡度一般在8°～12°，受下游电站蓄水影响，流速较慢。河床表层为淤泥层，下伏圆砾层。基岩为泥质砂岩。埋置较深。

枯水季节，基础施工水深6～9m。

2　基础施工方案研究

2.1　总体方案的选择

桥梁水中基础施工技术相对比较成熟，施工方法和手段比较丰富。针对大直径群桩基础和大体积钢筋混凝土承台以及复杂的水文地质条件，如何研究制定一种与本工程特点相适应的，快速、安全、经济的施工方案成为关键，

通过对水中钢管桩施工平台结合深水双壁钢套箱、钢围堰以及钢管皎合围护桩围堰等常用施工技术的研究，提出水中筑岛平台施工桩基，钢筋混凝土排桩与旋喷桩组合围护结构施工水中大体积混凝土承台的总体思路。现场具备水中筑岛平台快速形成的条件，能够将水中基础转变为陆上施工，有利于桩基施工设备的大量投入，实现水中大直径群桩基础短期内优质完成的目标。钢筋混凝土排桩与旋喷桩组合式围护结构在城市深基坑施工中应用较为广泛，适应于大范围深基坑安全施工要求。

2.2　方案存在的问题

(1)主墩位置河床倾斜，且淤泥层覆盖厚度大，影响筑岛平台的安全性：

(2)因开工时间晚，基础施工需要两个枯水期，涉及到水中筑岛平台安全度汛；

(3)钢筋混凝土排桩与旋喷桩组合式围护结构在水中筑岛平台上开挖应用，存在河床以上部分为局部筑岛，四周环水，基坑周围土层非半无限体结构，与普通建筑深基坑结构设计有较大差异。

(4)承台大体积混凝土快速浇筑以及防止结构开裂问题，

3　关键施工技术

3.1　水中筑岛平台

水中筑岛平台采用普通填料由河岸向水中逐步推进并碾压，平台顶部采用级配碎石面层进行封闭。通过对水中平台土体的稳定性计算分析。平台环水方向坡脚及水面以下部分边坡以片石笼进行加固。同时，对筑岛平台渡汛期间。因压缩河道造成的水位提高以及出现平台被洪水冲毁造成的河道污染等影响因素进行水工计算和论证，结果表明，各项指标均满足城市内河河道管理要求。

3.2　水中深基坑围护结构设计

3.2.1结构设计主要指标

基坑支护设计为悬臂排桩支护结构。基坑开挖平面尺寸46x42m，排桩直径1.0m，桩间距1.3m，基坑开挖深度10m，为减少土侧压力，降低桩身长度，基坑顶部填土层4.0范围采用放坡开挖，放坡坡度1:0.75，桩顶台宽1.0m。设钢筋混凝土圈梁。基坑隔水采用在排桩之间作一层0.8m厚旋喷桩止水帷幕，旋喷桩钻入深度为排桩嵌固端以下的强风化泥岩弱透水层不小于1.5m范围。围护结构设计见图2。

3.2.2结构计算分析

结构安全等级采用二级，结构设计采用《理正深基坑支护结构设计软件》从分区分单元设计和整体协同设计两方面进行计算，同时运用岩土有限元分析软件RocScience进行施工模拟，在此基础上确定支护结构设计参数。有限元计算模型见图3，部分计算成果见表1。

3.2.3围护结构过程监测监控

(1)主要监测项目：桩顶水平位移、桩身水平位移、支护桩内力监测、支护桩内外侧土压力量测、地下水位监测等，测点布置见图4。

(2)数据分析控制指标及其预警值：①护坡桩测斜：最大位移取50mm，每天发展不超过6mm,②桩身内力：根据设计计算结果确定。将桩身内力(弯矩和弯应力)警戒值设定在设计最大值的80％。

由监测结果与支护结构计算结果比较，实测值略小于计算值，实施施工效果表明，围护结构在各个施工阶段结构稳定，止水帷幕隔水效果良好，为主墩承台的快速施工提供了条件。

3.3　大体积混凝土施工

3.3.1施工方案研究

主墩单个承台混凝土浇筑方量11600m3合理的分层可以减少混凝土最大温升，降低大体积承台混凝土内外温差，承台分层方案考虑的因素如下：

(1)结构设计要求

(2)快速施工

(3)温控防裂要求

根据以上因素。通过对不同浇筑方案的综合比选。确定分两层进行浇筑，利用组合式围护结构的有利条件，对承台外表面进行蓄温保湿养护，控制内外温差及整体降温梯度，确保大体积承台不因温度应力过大而产生裂缝。

3.3.2温控计算分析

根据承台砼分层浇筑顺序、砼配合比、内部冷却方案、砼养护方法，运用midas dvll6.7.1水化热分析模块进行承台砼热传导分析和温度应力分析。截取计算结果见图5、图6所示。

通过温控计算分析可以看出南宁大桥主墩承台砼分层施工采用两层浇筑方案最高温度为51℃，最大应力1.67MPa，为第二层浇筑30d后，可见两层浇筑方案是可行的。

3.3.3砼温控监测

通过实测混凝土内部温度的变化。计算温度收缩应力，预测砼温度应力发展趋势，调整温控措施，以确保将内外温差控制在允许范围内。截职混凝土温度监测绘制混凝土温度曲线见图7。

4　实施效果

因地制宣，采用筑岛平台和组合式围护结构进行水中基础施工，基础施工时间得到明显降低，比计划提前2个月，施工成本降低500万元以上，经济效益显著。大体积承台混凝土浇筑后，未发现任何裂纹。