栽樁法嵌巖鋼管樁在棧橋施工中的應(yīng)用

呂書(shū)慶?。ㄨF道戰(zhàn)備舟橋處，山東　齊河　251100）

栽樁法嵌巖鋼管樁在棧橋施工中的應(yīng)用

呂書(shū)慶（鐵道戰(zhàn)備舟橋處，山東齊河251100）

以吉水贛江特大橋鋼棧橋施工為例，介紹了栽樁法嵌巖鋼管樁在深水急流裸露基巖條件下棧橋施工中的應(yīng)用，有效解決了鋼管樁的錨固與穩(wěn)定問(wèn)題，確保了棧橋的結(jié)構(gòu)安全。

深水；裸露基巖；栽樁；鋼管樁

1　工程概況

昌贛客專(zhuān)吉水贛江特大橋位于吉水縣，地處吉泰盆地中心、贛江中游，其中1#～12#墩位于贛江水中，小里程為北岸。施工常水位43.0m，橋址處平均水深9.0m，地質(zhì)勘探顯示該區(qū)域河床為破碎狀石英砂巖，降雨量大且雨量集中是本區(qū)域降雨的顯著特征。北岸公路至3#墩搭設(shè)鋼棧橋，橋長(zhǎng)288m，3#～4#墩為贛江臨時(shí)通航孔，4#～12#墩為吹砂筑島便道。

2　鋼棧橋結(jié)構(gòu)形式

北岸棧橋?qū)挾?.0m，其中行車(chē)道寬6.3m，人行道1.7m，棧橋頂面標(biāo)高49.0m。鋼棧橋采用鋼管貝雷結(jié)構(gòu)，棧橋設(shè)計(jì)跨度為12m、15m，3跨1聯(lián)設(shè)置制動(dòng)墩（雙排4根鋼管樁），其余采用標(biāo)準(zhǔn)墩（單排2根鋼管樁）。

鋼管樁采用Φ529mm螺旋鋼管，鋼管樁上設(shè)置雙拼I40a橫梁；橫梁上設(shè)置3組雙排單層貝雷梁作為棧橋主梁，分配梁采用I28b工字鋼（間距75cm）；面板采用126×600cm組合面板，面板下部采用5根I14工字鋼，最大間距33.5cm，上部為8mm花紋板。

3　鋼棧橋樁基施工

棧橋起點(diǎn)至1#墩附近長(zhǎng)度約30m與3#墩附近約60m有覆蓋層，采用“釣魚(yú)法”進(jìn)行鋼管樁施工。1～2#墩之間河床有少量的砂卵石覆蓋，隨著大里程吹砂筑島導(dǎo)致施工阻水面積增加，此區(qū)域沖刷程度逐漸增大覆蓋層基本全部被沖刷完，2#墩～3#墩之間覆蓋層逐漸變厚。無(wú)覆蓋層區(qū)自DK185+825起，至DK186+ 025全長(zhǎng)約200m，“釣魚(yú)法”施工無(wú)法解決鋼管樁樁底的錨固問(wèn)題。

無(wú)覆蓋層區(qū)域棧橋樁基均為深水基礎(chǔ)，主要面臨以下難點(diǎn)：①水深，常水位施工時(shí)平均水深9.0m，受降雨影響，水位最大漲幅4.8m；②流急，受上下游泄洪影響，施工期間最大流速達(dá)2.5m/s；③裸露基巖，此區(qū)域河床基巖裸露，船舶錨錠、下沉鋼護(hù)筒與鉆井的開(kāi)孔比較困難。

3.1裸露基巖樁基方案選定

根據(jù)國(guó)內(nèi)外無(wú)覆蓋層或淺覆蓋層棧橋樁基施工經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鉆巖復(fù)打樁自身錨固、鋼格籠錨固、鋼錨桿錨固、嵌巖灌注樁錨固等施工技術(shù)進(jìn)行研究，結(jié)合本工程的實(shí)際特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)方案比選，采用栽樁法施工嵌巖鋼管樁來(lái)加強(qiáng)樁底錨固。

針對(duì)施工難點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，棧橋鋼管樁施工利用浮式作業(yè)平臺(tái)完成，通過(guò)在已形成的孔內(nèi)澆注孔底混凝土、振打鋼管樁等工序形成嵌巖鋼管樁，最后焊接樁間連接系。

3.2樁底錨固深度計(jì)算

渡洪期間橋上無(wú)車(chē)輛荷載，取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)墩（2根鋼管樁）為計(jì)算模型，主梁跨度取15m。永久荷載為結(jié)構(gòu)自重，可變荷載為水流對(duì)橋跨結(jié)構(gòu)與棧橋墩的水平力，洪水位取49.0m。

可變荷載引起的傾覆力矩M1=P×H，結(jié)構(gòu)自重引起的抵抗力矩M2=G×L，樁底錨固需提供的穩(wěn)定力矩為M=M1-M2。P為橋跨結(jié)構(gòu)與棧橋樁所受的流速壓力，按照P=KA計(jì)算，其中：γ為水的重力密度；V為流速（取3.0m/s）；A為阻水面積，鋼管樁與橋跨結(jié)構(gòu)取外輪廓面積；gn為重力加速度；K為橋墩形狀系數(shù)；H為流水壓力合力作用點(diǎn)至樁底的垂直距離；G為結(jié)構(gòu)自重；L為結(jié)構(gòu)重心至下游鋼管樁中心的水平距離。

所需樁底錨固力為，鋼管樁與水下混凝土之間的粘結(jié)力取，則樁底有效錨固深度。該棧橋鋼管樁嵌巖深度取2.0m，施工時(shí)確保樁底有效錨固深度不少于1.0m。

圖1　樁底結(jié)構(gòu)圖

3.3嵌巖鋼管樁施工工藝

浮式作業(yè)平臺(tái)由3組浮體組成，平臺(tái)平面尺寸為18m×12m，每組浮體由2個(gè)六七式標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)拼組而成。平臺(tái)上放置2臺(tái)沖擊鉆與1臺(tái)發(fā)電機(jī)組，使用浮吊、振動(dòng)錘等設(shè)備輔助沖孔、栽樁，一個(gè)循環(huán)可完成單排2根樁施工。平臺(tái)上安裝導(dǎo)向架并固定2根Φ1400×12mm鋼護(hù)筒，使用直徑1.3m錘頭進(jìn)行鉆孔，鋼護(hù)筒底口隨錘頭鉆進(jìn)逐漸嵌入孔內(nèi)，孔深達(dá)到2.0m后通過(guò)導(dǎo)管法在鋼護(hù)筒內(nèi)灌注水下速凝混凝土，然后將鋼管樁振動(dòng)插打至孔底，最后拔出鋼護(hù)筒、扶正鋼管樁、焊接連接系，完成鋼管樁嵌巖施工。

主要施工工藝流程為：打樁船就位→埋設(shè)鋼護(hù)筒→沖擊鉆沖孔、清孔→灌注水下混凝土→打設(shè)鋼管樁→拔除鋼護(hù)筒→焊接樁間連接系。

3.4嵌巖鋼管樁施工

3.4.1浮式作業(yè)平臺(tái)的錨錠布置

作業(yè)平臺(tái)設(shè)置2個(gè)迎水主錨、2個(gè)邊側(cè)錨、2個(gè)尾錨，主錨與尾錨呈“八”字結(jié)構(gòu)。由于該段河床無(wú)覆蓋層，鐵錨難以確保有效錨錠，施工時(shí)采用混凝土重力錨。

3.4.2樁基定位

浮式作業(yè)平臺(tái)上按照橫向樁間距布置2臺(tái)沖擊鉆，通過(guò)調(diào)整平臺(tái)的錨錠系統(tǒng)，完成單排樁的精確定位后，埋設(shè)鋼護(hù)筒。

3.4.3沖擊成孔

鉆孔過(guò)程中，采用紅土摻拌水泥造漿，成孔后，采用導(dǎo)管法在鋼護(hù)筒內(nèi)灌注水下速凝混凝土（混凝土方量按照孔深3.0m控制）。

3.4.4栽樁并焊接連接系

混凝土灌注完畢后立即進(jìn)行栽樁，使用浮吊與振動(dòng)錘將鋼管樁沉入孔底，鋼護(hù)筒拔除后，安裝鋼管樁限位器，調(diào)整鋼管樁的垂直度，安裝樁間連接系、修整樁頭，移動(dòng)浮式作業(yè)平臺(tái)至下一排樁施工。

4　總結(jié)

①利用六七式標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)拼裝浮式作業(yè)平臺(tái)，有效克服了水位與流速變化的不利影響。使用浮吊、振動(dòng)錘等設(shè)備輔助沖孔、栽樁，平均48h內(nèi)可以完成一個(gè)循環(huán)即單排2根樁施工，施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，操作方便，作業(yè)效率高。

②鋼護(hù)筒通過(guò)浮式作業(yè)平臺(tái)錨錠系統(tǒng)及導(dǎo)向架進(jìn)行定位固定，可保證鋼護(hù)筒在深水急流中作業(yè)時(shí)的樁位精度與垂直度。護(hù)筒拔除后，通過(guò)在護(hù)筒導(dǎo)向架上安裝鋼管樁限位器，可保證水下混凝土終凝前鋼管樁在深水急流中的穩(wěn)定性。

③棧橋施工過(guò)程中與投入使用后，施工河段遭遇多次洪水（最高水位達(dá)到47.8m），安全度過(guò)了2015年的冬汛與2016年的主汛期。

采用栽樁法進(jìn)行嵌巖鋼管樁施工，成功解決了深水急流、裸露基巖等特殊水文地質(zhì)條件下鋼管樁的錨固與棧橋的穩(wěn)定問(wèn)題，確保了汛期棧橋的安全，為類(lèi)似地質(zhì)條件下平臺(tái)與棧橋的設(shè)計(jì)與施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

［1］朱明權(quán).淺覆蓋層棧橋鋼管樁樁底錨固施工技術(shù)［J］．安徽建筑，2011（4）.

［2］施俊波.淺灘及急流裸露基巖鋼棧橋施工技術(shù)［J］．山西建筑，2012（4）.

［3］王東輝，歐陽(yáng)克武，趙煜澄.千島湖大橋鋼管混凝土樁栽樁法施工簡(jiǎn)介［J］．橋梁建設(shè)，2004（3）.

［4］鮑穎杰.寧波光明碼頭鋼管嵌巖樁施工技術(shù)淺析［J］．水運(yùn)工程，2013（10）．

U448.18

B

1007-7359（2016）04-0165-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.065

呂書(shū)慶（1986-），男，河南新鄉(xiāng)人，畢業(yè)于石家莊鐵道學(xué)院，學(xué)士，工程師。