采用鋼管樁基礎架設塔吊在水上橋梁施工中的運用

摘 要：本文介紹了水中采用鋼管樁基礎架設塔吊的方案，并提出了具體要求及施工注意事項。

關鍵詞：塔吊；基礎；鋼管

引 言

對于大跨徑橋梁施工，尤其是水上施工，主墩附近架設塔吊在目前的施工中應用廣泛，一般采用在承臺上或對應墩頂的箱梁上預埋塔吊基礎，只有在下部結構結束后塔吊才能投入使用，樁基及下部結構施工時塔吊優勢得不到發揮。為解決該問題，237省道江都段建設工程先導段新老通揚運河大橋建設采用了打入鋼管樁作為基礎架設塔吊的方案，使塔吊在樁基施工前就得到了運用，大大提高了樁基及下部施工速度。現以該方案為例，介紹鋼管樁作為基礎架設塔吊的方法。

1 工程簡介

新、老通揚運河大橋主橋上部結構為三跨預應力混凝土連續體系，橋跨布置為單箱單室變截面形式。主橋分為左、右幅，雙幅共計二聯；孔徑布置為：左幅（33+60+37）m；右幅（37+60+33）m，主墩16、17位于新通揚河內，距河岸約35m，水深8m。主墩采用鉆孔灌注樁樁基，鋼筋混凝土承臺、圓角類矩形等截面實體墩身。本項目處于長江三角洲平原，具體分為沖積高亢平原和長江高漫灘堆積平原，其中原高郵以南、江都邵伯一帶，地處揚州蜀崗東延地段，地勢相對高亢，地面高程約4～7m為沖積高亢平原，新通揚運河以南為長江高漫灘堆積平原。地勢平坦，向南傾斜，地表淺部分布有砂性土。

2 計算過程

2.1 塔吊資料

根據施工場地條件及周邊環境情況，在橋梁2個主墩附近，選用2臺QZT63（5511）型塔吊，臂長50.00m，安裝高度20m，塔身尺寸1.6m×1.6m。

2.2 塔吊基礎受力數據

根據QZT63（5511）型塔吊情況，按保守取值，塔吊非工作狀況受力數據如下：（M、H為自由高度處取值、V取自由高度取值為安全取值）

取M=1669kN·m，H=76kN，V=431kN，Mn=0

式中：M-彎矩；H-水平力；V-豎向力。

2.2.1 鋼管受力計算（按最不利計算）

受壓作用力：

F1=1.2×431=517kN（1.2為安全系數）

F2=M/Y=（1669-431×1.2）/2=575kN

F=517kN+575kN=1092kN

鋼管樁直徑為800mm，用1.0cm厚Q235熱軋鋼板卷制而成，

鋼管樁的截面積=（π×8002-π×7902）/4=12481.5mm2

鋼管樁的極限承載強度=215×12481.5=2684kN

強度滿足要求。

2.2.2 受拉作用力

P=575kN

鋼管入土9.4m：

單根鋼管最大抗拔力計算結果：

？準80mm鋼管

側摩阻力=702kN，樁重=32kN，總抗上拔力=734kN。

根據以上數據得：575kN<734kN，受拉作用力滿足要求。

2.2.3 抗傾覆驗算

M傾=1669kN·m

M抗傾=V×1.2+F抗拔力×2×2=431×1.2+734×2×2=3453.2kN·m

由上述計算結果，得：

M傾/M抗傾=3453.2kN·m/1669kN·m=2.1>1.6

所以，抗傾覆滿足要求。

2.2.4 水平力驗算

H=76kN

則單樁所受的水平力=76/4=19kN

則對鋼管樁與河床接觸處求彎矩：

M=19×6=114kN.m

鋼管截面特性數據：

I=[（π·D4）/64]（1-a）

d=d/Dd鋼管內徑，D鋼管外徑

I=[（π·D4）/64]（1-a）=5.03×10-4m4

δ=M·Y/I=114kN·m×0.4m/5.03×10-4m4=90659kN/m2=90.6MPa<[δ]=170MPa，滿足要求。

3 塔吊基礎施工方法及質量控制

3.1 施工方法

QZT63（5511）型塔吊坐落在四根鋼管樁上，鋼管樁直徑為800mm，單根鋼管長度約為14m，鋼管露出水面為1m，縱、橫橋向鋼管之間的距離為1.6m（中心到中心距離），采用45/60型振拔錘打入。塔吊處水深為6m，在河床處有1.2m厚淤泥，淤泥下為粉質粘土（鋼管打設布置具體見附件）。

在鋼管樁頂處，按照36#雙拼工字鋼尺寸將樁頂割制成槽口，然后放置4根36#雙拼工字鋼，并對36#雙拼工字鋼進行縱、橫向焊接。縱、橫橋兩個方向雙拼工字鋼之間，用單根36#工字鋼在雙拼工字鋼中間處焊接，做支撐，形成十字型。為了加大安全系數，用10#槽鋼焊接四根鋼管樁做成剪刀撐，形成整體框架，保證鋼管樁整體受力。

在36#雙拼工字鋼上準確定好塔吊基座的位置，用400×400×20鋼板焊接在36#雙拼工字鋼上、下面處，工字鋼頂面標高一致，塔吊標準節通過螺栓固定在鋼板上。

3.2 施工控制要點

（1）塔吊必須待鋼管連接成整體后，方可進行安裝。

（2）鋼管間需嚴格設置橫（斜）向剪刀撐。

（3）進行鋼管、工字鋼及橫（斜）剪刀撐焊接，焊接點在綴板上，嚴格控制焊接質量。

4 結束語

以往水中大跨徑橋梁塔吊架設都在水中承臺施工完成后，在承臺上預埋基礎安裝，塔吊的優勢在基礎及下部結構施工時得不到發揮，根據本項目現場施工情況，在樁基施工前架設塔吊，對施工極其有力，使用方便、靈活，使樁基到上部結構的各項工序時間較以前得到提前，經濟指標良好，該方案在高郵新民灘大橋得以推廣，為以后水中大跨徑橋梁施工起重機械選用及安裝提供了新思路。

參考文獻

[1]土力學地基基礎.清華大學出版社.

[2]建筑力學（第二）.同濟大學出版社.