海上剛構橋懸臂施工塔吊基礎施工方案比選分析

王乃雙，陳松松，潘振科

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530200)

0 引言

預應力混凝土(連續)剛構橋在橋梁工程建設中應用廣泛，適用于跨徑為60～150 m的中大跨徑橋梁，常見于海域、山區、鐵路的橋梁工程，其主要采用掛籃懸臂現澆的工藝施工，施工過程中墩柱的塔吊是輔助施工的主要設備[1]。近年來，我國越來越重視西部地區的交通建設，隨著《西部陸海新通道總體規劃》的實施，越來越多的橋梁建設涉及海域，其中多有采用剛構橋的設計。如何在海上設置塔吊基礎實現塔吊的安裝，并保證其在使用過程中的安全性和穩定性成為一個難點。本文通過對龍門大橋東引橋海上剛構橋懸臂施工塔吊基礎施工方案進行比選，得出最優方案，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

廣西濱海公路龍門大橋是目前廣西在建的最大跨徑橋梁，主要包括主橋、東西引橋和揚帆立交。其中東引橋共47跨，分為10聯，第2聯、第8～10聯上構為預應力混凝土變截面連續剛構箱梁，主要采用掛籃懸臂現澆施工，其中第53#、54#、83#、84#、92#墩柱位于海上，需在這些墩位的左右幅墩柱正中間設置基礎，安裝塔吊來輔助剛構橋懸臂施工。

2 塔吊基礎施工方案

根據相關經驗，查閱資料并進行有限元分析驗算，主要設計出以下4種塔吊基礎施工方案。

2.1 方案一：大鋼護筒+鋼筋混凝土樁基礎

在塔吊安裝位置搭設鋼管樁型鋼平臺，用吊車在塔吊安裝位置下放鋼護筒，用液壓振動錘將護筒打入海床一定深度，之后在型鋼平臺上放置沖擊鉆機，利用鋼護筒進行樁基沖孔施工，至一定深度后，清孔下放提前加工好的鋼筋籠，然后利用混凝土泵車配合料斗和導管澆筑樁基混凝土，待混凝土強度滿足要求后，在大鋼護筒內對樁基頂部混凝土進行鑿毛，安裝頂部塔吊基礎鋼筋和預埋件，然后澆筑基礎混凝土，待頂部混凝土基礎強度滿足要求后即可進行塔吊安裝。詳見圖1。

圖1 大鋼護筒+鋼筋混凝土樁基礎施工示意圖(cm)

2.2 方案二：利用橋梁承臺搭設型鋼結構塔吊基礎

在橋梁左右幅承臺頂面相應位置預埋帶鉤筋鋼板并與承臺結合，再在預埋鋼板上焊接鋼管立柱，用型鋼梁連接左右幅的鋼管立柱，并設置多方向斜角型鋼桿件保證結構穩定性，在型鋼梁中間部位焊接上下連接法蘭鋼板后，可在法蘭鋼板上進行塔吊安裝。如下頁圖2所示。

圖2 橋梁承臺搭設型鋼結構塔吊基礎施工示意圖

2.3 方案三：利用橋梁墩柱搭設型鋼結構塔吊基礎

在左右幅墩柱相應位置設置大小匹配的預埋盒和帶鉤筋預埋鋼板，再完成兩邊墩柱相應節段混凝土澆筑，待混凝土強度滿足要求后利用預埋盒與預埋板安裝型鋼支架，預埋盒用于支架斜腿底座插入固定，預埋板用于支架上部型鋼梁兩側焊接，并在兩排支架間設置型鋼桿件連接加固，在型鋼梁中間部位焊接上下連接法蘭鋼板后，即可在法蘭鋼板上進行塔吊安裝。如圖3所示。

2.4 方案四：鋼管型鋼支架+鋼筋混凝土蓋帽基礎

用柴油打樁機或液壓振動錘在塔吊安裝位置按圖紙插打5根鋼管樁，用型鋼桿件將各鋼管樁聯結成整體，在鋼管樁頂板焊接型鋼，安裝模板，設置塔吊基礎鋼筋及預埋件，然后用混凝土泵車澆筑混凝土，待混凝土強度滿足要求后，即可進行塔吊安裝[2]。如圖4所示。

圖3 橋梁墩柱搭設型鋼結構塔吊基礎施工示意圖

圖4 鋼管型鋼支架+鋼筋混凝土蓋帽基礎施工示意圖

3 方案比選

3.1 技術可行性對比(表1)

表1 各方案技術可行性對比表

3.2 安全可靠性對比(表2)

表2 各方案安全可靠性對比表

3.3 確定最佳方案

根據以上4種方案在技術可行性和安全可靠性兩個方面的對比分析結果，以方案一“大鋼護筒+鋼筋混凝土樁基礎”為最佳方案。

4 實施效果跟蹤

項目采用“大鋼護筒+鋼筋混凝土樁基礎”方法，于2021年8月成功完成83#、84#、92#墩的海上塔吊安裝，及時將塔吊投入上部結構施工當中，保證了項目總體施工進度的正常開展。海上塔吊完成安裝并投入使用后，在隨后的上構施工中對塔吊的使用進行跟蹤觀察發現，海上塔吊基礎穩固，塔吊穩定無晃動，塔身底部無泡水腐蝕現象，安全性得到保證。

5 結語

本文通過對4種海上剛構橋的塔吊基礎施工方案的對比，認為采用大直徑鋼護筒+鋼筋混凝土樁基礎施工方案最合理，即通過大直徑鋼護筒施工樁基，利用鋼筋混凝土樁基礎深度嵌入持力巖層，保證了海上塔吊基礎的穩定性；利用鋼護筒作圍堰，在樁基頂部設置塔吊安裝與樁基連接的過渡基礎，在過渡基礎中預埋螺栓以實現塔吊的安裝；在塔吊使用中利用鋼護筒作為隔離塔身與海水的保護層，防止塔身被海水浸泡。由此實現了海上塔吊的安裝，并保證了塔吊使用過程中的安全可靠。此施工方案可為今后類似工程施工提供參考。