中交机电工程局有限公司 北京 100041
摘要：椒江特大桥主航道桥为（84+156+480+156+84）m双塔双索面钢桁梁斜拉桥，主墩基础设计为钻孔灌注桩。介绍了钻孔施工平台的设计、荷载组合，分析了钻孔平台的受力性能，结果表明：钻孔平台各构件、变形及稳定性均满足要求。
关键词：斜拉桥；钻孔平台；钢管桩；贝雷梁
1工程概况
杭绍台铁路椒江特大桥为（84+156+480+156+84）m双塔双索面四线钢桁梁斜拉桥。49#与50#主墩基础均采用42根φ2.5m钻孔灌注桩，钢护筒直径2.8m，基础施工时，采用先平台后围堰的施工方法。主墩钻孔桩施工拟采用2台R420旋挖钻机、1台R550旋挖钻机，并采用150t履带吊机配合桩基施工。
49#、50#主墩钻孔平台为钢管贝雷梁结构，钢管桩型号采用∅1020×10mm钢管，钻孔平台A区面板为10mm钢板+I16型钢，钻孔平台B区为10mm钢板+I16型钢。钻孔平台顶面高程为+7.0m，钻孔平台A区长75m，宽度8.0m，跨径布置为（1.5+4.5+5×12+7.5+1.5）m；钻孔平台B区长75m，宽度37.7m，跨径布置为（1.5+4.5+5×12+7.5+1.5）m，钻孔平台A区与B区之间间距为0.1m。
椒江特大桥主墩钻孔平台结构尺寸相同，上部结构仅以49#墩为例进行计算。平台桩基础根据不同的地质分别计算。以下以49#墩为例，主墩钻孔平台布置如下0～0所示。
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图1 49#主墩钻孔平台立面布置图（单位：高程以m计，其余均为mm）
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图2 49#主墩钻孔平台平面布置图（单位：mm）
2荷载参数与组合
2.1 结构自重
钻孔平台计算时，采用Midas/civil软件建立整体计算模型，结构自重按实际自重加载。
2.2 水流力
水流力：
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K——水流阻力系数，桩为圆形，取0.73；
r——水容重，取10kN/m³；
V——水流速度，取2.35m/s（设计院提供的设计流速为V1/100=1.88m/s，项目部提供的大潮涨急最大流速为2.19m/s，大潮落急叠加10年一遇洪水最大流速，桥位断面流速2.35m/s）；
g——重力加速度，取9.8m/s²；
A——单桩垂直于水流方向的投影面积。
2.3 基本可变荷载
2.3.1 钻机荷载
49#主墩钻孔桩施工时，采用2台R420旋挖钻机、1台XR550D旋挖钻机成孔作业。
R420旋挖钻机：工作状态下履带的接触面积为2-6000×1000mm²。
XR550D旋挖钻机：工作状态下履带的接触面积为2-6000×1000mm²。自重198t（含钻具），最大提升力52.0t，合计250t，最大输出扭矩528kN∙m。旋挖钻机倾倒钻渣时，按旋挖钻侧向工作进行计算，此时旋挖钻机重230t（自重+钻渣）。
2.3.2 150t履带吊机
150t履带吊机，自重173t，接触面积为2-7100×1100mm²。履带吊机行走速度不得大于1km/h；履带吊机工作时最大正吊80t，最大侧吊40t。
2.3.3 汽车荷载
公路I级，车道均布荷载10.5kN/m，集中荷载284kN。车辆限速10km/h，不计冲击作用。
2.4 其他可变荷载
2.4.1 堆载
钻孔平台A区及平台允许堆载：5.0kN/m2。
2.4.2 风载
钻孔平台施工及吊装作业风力为6级及以下，验算风力为8级，；非工作状态下，验算风力为12级。
6级风荷载强度：
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2.5 钻孔平台A区荷载组合：
钻孔平台A区结构设计分为通行状态、吊装作业状态和非工作状态3种状态；按车辆荷载不同分为3种工况进行计算，如表1所示。
表1平台A区各状态下的计算工况
2.6钻孔平台B区荷载组合
钻孔平台钻孔区域主要荷载为XR550D旋挖钻机和150t履带吊机吊装作业，计算工况如表2所示。
表2平台B区各状态下的计算工况
3.1 钻孔平台B区受力计算
49#墩钻孔桩施工时拟采用2台R420旋挖钻机、1台XR550D旋挖钻机进行成孔，钢护筒、钢筋笼等采用150t履带吊机吊装作业。由于结构的对称性，为简化计算，仅建立部分钻孔平台B区计算模型，计算模型如0所示。
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图1 钻孔平台B区计算模型
3.1.1 工况Ⅰ
贝雷片弦杆受力最大值为257.5kN；贝雷片竖杆受力最大值为176.5kN，；贝雷片斜杆最大值为125.1kN，贝雷片弦杆、竖杆、斜杆受力满足要求，此时桩端最大反力值：1514.2kN。当旋挖钻机施工钻孔桩A5时，且旋挖钻钻头指向主栈桥时，贝雷梁变形最大为20.7mm，小于L/400，满足要求。
3.1.2 工况Ⅱ
钻孔平台B区在150t履带吊机作业时，弦杆受力最大值为253.9kN，竖杆内力值最大为156.7kN，斜杆最大内力为116.6kN，贝雷片各构件强度均满足要求。钻孔平台跨中贝雷梁变形最大，钻孔平台竖向最大位移为21.3mm，其变形小于L/400，贝雷片刚度满足要求。经计算，当150t履带吊机位于墩顶作业时桩端反力最大，最大值为1549.6kN。
3.1.3 工况Ⅲ
非工作状态：非工作状态钻孔平台B区仅承受自重及非工作状态下的风力。经计算，此工况下结构受力均小于工作状态，在此不详述。
3.1.4 A区受力情况
贝雷片弦杆受力最大为269.0kN；贝雷片竖杆受力最大为182.7kN；斜杆受力最大为129.6kN，贝雷片受力各杆件受力均满足要求。钻孔平台A区钢管桩桩端反力最大值为1506.9kN，各工况下钻孔平台A区12.0m跨上部结构竖向位移最大值为19.3mm，其变形小于L/400，变形满足要求。
3.2 桥面板计算
49#墩钻孔平台A区、B区中桥面板采用I16@300mm满铺+10mm钢板组成，对于公路I级车辆荷载，车辆总重为550kN，其后轮单轴重140 kN，直接作用在桥面板上，轮压面积为0.2m×0.6m，接触面轮压为583kPa，其受力结构可以简化为三跨连续梁并进行计算，其余车辆荷载轮压与之相比较小，不予计算；经计算最大σ=M/W=157.0MPa
通过上述计算可知，桥面板受力满足计算要求。
3.3 分配梁受力计算
钻孔平台分配梁F采用2HN800×300型钢制作，最大跨度为8.7m，分配梁F最大组合应力为120.1MPa；剪应力为45.4MPa，受力小于允许值；最大变形为12.8mm，小于L/400，满足要求。
3.4 桩基础计算
考虑6米局部冲刷，桩长48米，经计算钻孔平台A区桩底竖向最大反力为1558kN，钻孔平台B区桩底竖向最大反力为1483kN，Ф1020mm钢管桩水流力计算时，单根钢管桩水流力31.5kN，水流力合力的作用点位于水位线以下1/3水深处；旋挖钻机作业与8级风不进行叠加，钻机施工考虑6级风进行计算，单桩水平风载为1.25KN；钻机工作状态下最大扭矩为550KN.m，钻机作用在单根钢管桩上的水平力13.75KN。
钢管桩稳定性计算考虑联结系作用，计算桩长为22.0m；Ф1020×10mm钢管桩回转半径i= 357，查表得稳定系数：φ= 0.8765，钢管桩最大轴力为1558kN，最大弯矩Mx=186kN.m，My=407kN.m，其稳定性应力：
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钢管桩受力及稳定性均满足要求。
49#墩桩底承载能力计算：
根据《港口工程桩基规范》及地勘报告可确定单桩的极限承载力值，计算桩端承载能力时，考虑桩端闭塞效应，钻孔平台的钢管桩单桩桩端设计反力：
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钢管桩承载力满足要求。
4结论
本文对椒江特大桥主墩钻孔平台受力进行了计算分析，钻孔平台各构件受力、变形及稳定性均满足要求。
参考文献：
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[3] 张军，郑先河，卢勇等.深水特大型电塔基础施工平台方案设计［J］.中国水运（下半月），2017，17（6）：338-340.
作者简介：
钟伟，男，1987.12，工学学士，工程师，中交机电工程局有限公司