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　　1.1工程簡介

 

　　大連南部濱海大道工程東起金沙灘東側的金銀山，向西跨越星海灣，在高新園區(qū)填海區(qū)域登陸。本工程設置雙向八車道，分上下雙層設置，在靠近登陸點時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置跨度為180+460+180m的雙層鋼桁架地錨式懸索主橋，主橋兩側各設5×50+48m大跨徑混凝土引橋，主橋、大跨徑混凝土引橋西側為西引橋，東側為東引橋及東連接線的A、B匝道，橋梁總長13.7km。二標段主要施工范圍：主橋西側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，墩號為47#～53#，結構為雙層橋梁結構；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)梁結構，本方案主要涉及橋面寬度為6米的棧橋，橋面標高為5.2m縱向平坡。其主縱梁結構為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，制動墩為雙排樁，每隔4個普通墩設一個制動墩。

 

　　1.2施工區(qū)域自然條件

 

　?。?）水深及潮位

 

　　本橋所處部分水底標高為-4～-11m，星海灣的潮汐屬于正規(guī)的半日潮。工程設計時特征潮位（以黃海平均海平面為基準面）如下：

 

　　設計高水位：1.66m（高潮累積頻率10%）；

 

　　設計低水位：-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。

 

　?。?）地質條件

 

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

 

　　2錨固方案的設計及驗證

 

　　錨桿嵌巖植樁是參考港口工程預制型錨桿嵌巖樁原理進行設計的，植入鋼管樁的型號為φ820mm×10mm，每根鋼管樁內設置2根錨桿，錨桿的型號為L90×10mm角鋼。錨桿嵌巖樁主要承受軸向上拔力，經(jīng)計算得到鋼管樁底部水平力設計值為214KN，上拔力設計值為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、錨桿與混凝土粘結力計算，當錨桿入巖深度達到3.1m，嵌入樁內混凝土2.0m，即可滿足上拔力設計值要求。因此，錨桿長度取為5.1m，樁內混凝土厚度取2m。

 

　　3錨固方案實驗驗證

 

　　進一步采用有限元軟件細化建模后，宏觀內力分配基本與鉸接連接的情況基本相同。但出現(xiàn)錨桿局部應力設計值過大的現(xiàn)象，為保證棧橋結構安全可靠，在陸上對采用錨桿加固的棧橋墩進行了加載試驗。

 

　　3.1實驗方法

 

　　試驗模擬海上波浪力對棧橋墩的反復作用，并進行了簡化，共分8個加載循環(huán)進行。試驗墩結構見圖3-1，各循環(huán)所加荷載與持荷時間見表1。

 

　　3.2實驗結果及分析

 

　?、磐ㄟ^分級加載最大試驗荷載為520KN，在此試驗荷載作用下，位移達到穩(wěn)定狀態(tài)，當荷載為560KN時，剪刀撐位置節(jié)點處發(fā)生局部座曲破壞。

 

　?、圃囼灲Y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)定專項計算，錨桿嵌巖樁方案中基部彎矩設計值為2786.2KN，此次試驗加載作用點高為8.245m，換算為水平力為337.9KN。

 

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

 

　　3.3實驗結論

 

　　實驗過程最大水平荷載為560KN時，結構取得穩(wěn)定讀數(shù)，最終橋墩剪刀撐節(jié)點出發(fā)生破壞，剪刀撐節(jié)點位置為薄弱環(huán)節(jié)，采用焊接魚尾板方式對此位置進行加固。加固后結構平面內極限水平承載力按520KN考慮，為設計值的1.53倍，整個結構在平面內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，錨桿基部最大應力為305Mpa。實際錨桿結構產生的主要應力是由上拔力及彎矩產生。計算錨桿基部最大應力為241Mpa，整個結構在平面內方向可以滿足使用要求。

 

 

　　4.1定位架、臨時導向平臺的制作及安放

 

　　定位架為6×6×6m等邊三角形，外管820mm、內管630mm、32mm工字鋼連接。臨時導向平臺采用2根15.6米長32工字鋼，內凈距2.5米，5根橫連。

 

　　使用方駁吊機將定位架及臨時導向平臺組合在一起并安放就位，復核、微調后，鋼管樁精確就位。

 

　　4.2鋼管樁臨時固定

 

　　鋼管樁就位后，及時根據(jù)設計要求進行樁間平聯(lián)，焊接臨時八字腿支撐，并與前一排已立好的鋼管樁縱連加固。

 

　　4.3樁內水下混凝土澆筑

 

　　為防止管內混凝土流失，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?，采用導管灌注水下混凝土。吊機吊混凝土倒入漏斗灌注，一經(jīng)開始灌注，連續(xù)進行直至完成，中途不中斷灌注，澆筑高度為高出海底2m。

 

　　4.4樁內鉆孔埋設錨桿并注漿

 

　　采用方駁吊機將地質鉆機吊至定位架平臺上。調整鉆機支腿鉆頭準確定位后將支腿固定牢固。樁頂設置鉆桿限位裝置，固定在樁頂，鉆桿通過限位孔下放進行鉆孔，孔深5.1m，鉆孔完成。

 

　　4.4.4錨桿下放及注漿

 

　　每個鉆孔內埋設1個錨桿，錨桿材質為Q345，長度為5.1m。注漿管采用硬質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，考慮注漿管內砂漿遺留量，每孔需要砂漿約0.17方，確保泵入量足夠。砂漿拌合用砂需嚴格過篩，以避免灌漿過程中堵塞導管，砂漿采用滾筒式攪拌機在方駁上按照配合比攪拌。

 

　　鋼管樁、貝雷梁結構棧橋在橋梁施工中應用廣泛，其基礎施工因地質條件各有不同。大連南部濱海大道工程二標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。