無覆蓋地層水中樁鋼平臺施工技術(shù)探討

余成龍，孫盛，劉宏勇

（1.湖北恒暢道路養(yǎng)護(hù)建設(shè)有限公司，湖北潛江 433100；2.長沙理工大學(xué)，湖南長沙 410004）

無覆蓋地層水中樁鋼平臺施工技術(shù)探討

余成龍1，孫盛2，劉宏勇1

（1.湖北恒暢道路養(yǎng)護(hù)建設(shè)有限公司，湖北潛江 433100；2.長沙理工大學(xué)，湖南長沙 410004）

以廣西桂三（桂林—三江）高速公路涂家1號潯江大橋水中樁基施工為工程背景，分析了水下鉆孔灌注錨固法、水下承臺錨固法、鋼筋植入錨固法3種水上鋼平臺主要施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了該橋裸露河床下水中樁鋼平臺設(shè)計(jì)及施工過程，為同類工程提供參考。

橋梁；水中樁；鋼平臺；裸露河床；施工技術(shù)

1 工程概況

廣西桂三（桂林—三江）高速公路沿路地質(zhì)、地形復(fù)雜，山高谷深，主線多次跨越潯江，水深面寬。其中K86+987凃家1號潯江大橋斜跨潯江思隴水庫，河床呈U形，水深最大19 m，裸露河床，表層為卵石、大塊漂石層，下臥層為風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、頁巖、千枚巖等。

該橋左幅長432.0 m，右幅長431.0 m；上部構(gòu)造為4×40 m+（44+80+44）m+2×40 m連續(xù)箱梁+預(yù)應(yīng)力砼T梁；下部構(gòu)造采用柱式臺配樁基礎(chǔ)、組合式臺配樁基礎(chǔ)，柱式墩配樁基礎(chǔ)、實(shí)體墩配樁基礎(chǔ)。

施工中在2#～7#墩位處設(shè)水中鋼平臺，鋼平臺橋面頂標(biāo)高比水庫蓄洪水位高5 m，平臺上部構(gòu)造總高度為1.69 m。鋼管樁頂比河道蓄洪水位高3.31 m，滿足潯江排洪要求。鋼平臺縱、橫斷面設(shè)計(jì)分別見圖1、圖2。

圖1　鋼平臺縱斷面（單位：cm）

圖2　鋼平臺橫斷面（單位：cm）

2 施工工藝選擇

目前國內(nèi)水上鋼平臺的施工方法主要有3種：

（1）水下鉆孔灌注錨固法。使用沖擊鉆等成孔設(shè)備，在鋼管樁樁位位置鉆孔，孔徑比樁徑大40 cm以上，鉆孔深度1～3 m。成孔并清孔后放入鋼管樁，以鋼管樁為導(dǎo)管澆筑水下砼至鉆孔孔口，待砼初凝后鋼管樁即完成。該方法成型后鋼管樁與地面連成一個(gè)整體，承載力、抗沖擊力等均能滿足設(shè)計(jì)要求，能最大限度減小后期維護(hù)；缺點(diǎn)是造價(jià)高，施工周期較長，不適合在坡度大的部位使用。

（2）水下承臺錨固法。在鋼管樁樁位位置直接安裝水下模板，定位好鋼管樁后澆筑類似條形基礎(chǔ)的小型承臺，待砼凝固成型后鋼管樁即完成。該方法工藝簡單，適用范圍廣，尤其適用于靜水面施工；缺點(diǎn)是直接在原地面澆筑承臺砼，接觸面不能保證潔凈，而且在動水面作業(yè)，受水流影響，不能保證鋼管樁與地面的粘結(jié)性，在水流較急時(shí)容易失穩(wěn)，同時(shí)不適合深水位施工。

（3）鋼筋植入錨固法。在鋼管樁樁位位置用沖擊錘等工具鉆孔，植入多條鋼筋或鋼絞線，鋼筋或鋼絞線長度不小于鋼管樁長度，然后定位鋼管樁，將鋼筋或鋼絞線另外一端錨固在鋼管樁上方，利用鋼材的拉力固定鋼管樁。該方法與水下承臺錨固法類似，但材料使用少，造價(jià)最小；缺點(diǎn)是不能保證錨固質(zhì)量，在水流較急時(shí)容易失穩(wěn)，也不適合深水位施工，無法完全保障水下鉆孔人員的生命安全。

潯江水流湍急，為了保證鋼平臺的安全可靠，滿足后續(xù)施工需要，通過對上述3種方法的比較，該橋選擇水下鉆孔灌注錨固法進(jìn)行平臺施工。

3 施工工藝流程

根據(jù)全站儀放樣設(shè)置浮標(biāo)，浮吊配合DZ60振動錘懸打沉樁（見圖3）。利用吊機(jī)吊起鋼管樁，全站儀測量定位后，把浮吊移至定位位置，下錨將浮吊固定，測量放樣每根管樁的準(zhǔn)確位置，利用浮吊配合DZ60振動樁錘吊起鋼管樁立直放入水中，準(zhǔn)確對位后開啟振動錘插打鋼管樁直至設(shè)計(jì)深度。插打過程中采用2臺儀器同時(shí)觀測管樁垂直度，及時(shí)糾偏，確保鋼管樁垂直度偏差≤1%。

鋼管樁采用鉆孔錨固壓漿施工，利用吊車將振動錘與鋼管樁吊起移至樁位，準(zhǔn)確對位調(diào)直后采用振動下沉，讓鋼管樁底部完全落入河床面上，然后將鋼管樁固定，再進(jìn)行下一根管樁打設(shè)施工。每排管樁打設(shè)完成后，利用槽鋼焊接固定，在鋼管樁上部兩側(cè)各安裝一根工字鋼鋪設(shè)臨時(shí)平臺，在臨時(shí)平臺上安裝小型鉆機(jī)，移至已打設(shè)完成的鋼管樁內(nèi)鉆孔。每根管樁內(nèi)鉆4個(gè)直徑120mm的孔，鉆孔深度2 m。每個(gè)鉆孔完成后在孔內(nèi)插入一根直徑28mm螺紋鋼，螺紋鋼長度為3.5 m，插入河床2 m，高出河床1.5 m，然后采用水下壓漿施工方法在插入螺紋鋼的孔內(nèi)進(jìn)行壓漿錨固。當(dāng)一排3根管樁鉆孔、壓漿施工完成后，在每根管樁內(nèi)澆筑C30水下砼，澆筑高度為高出河床1.5 m。按上述方法進(jìn)行下一排鋼管樁施工，直至所有管樁施工完成。每排鋼管樁插打完成后均及時(shí)利用槽鋼進(jìn)行臨時(shí)連接，確保鋼平臺的穩(wěn)定性。每班完成前及時(shí)焊接剪刀撐和水平撐。鋼管樁插打時(shí)定位偏差≤0.1 m，傾斜度≤1%。

圖3　鋼平臺樁基礎(chǔ)施工流程

4 計(jì)算復(fù)核

鋼平臺主要由貝雷架、支撐架、I18a分配梁、I40a分配梁、樁頂橫梁、樁橫向連接槽鋼、鋼管樁、橋面板組成。邊界條件為鋼管樁與地面固結(jié)，約束Fr、Fy、Fz、Mr、My、Mz。荷載布置為人群及機(jī)具荷載2.5 k Pa/m2、箱梁荷載3.2 k N/m2。計(jì)算采用MIDAS/Civil程序，模型見圖4。

圖4　鋼平臺計(jì)算模型

主要驗(yàn)算鋼平臺在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，荷載有行駛的砼罐車、鉆機(jī)自重及行駛的吊車，沒有特殊的超重車。因此，計(jì)算工況按照棧橋類似情況選取。計(jì)算輸入靜力荷載工況（自重）和移動荷載工況（車道面荷載），荷載組合見表1。計(jì)算結(jié)果見表2，鋼平臺的穩(wěn)定性滿足要求。

表1　鋼平臺驗(yàn)算荷載組合

表2　鋼平臺計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)語

近年來，隨著高速公路、鐵路的蓬勃發(fā)展，特殊地區(qū)、復(fù)雜地質(zhì)情況下的橋梁施工越來越多，鋼管樁水中施工鋼平臺的應(yīng)用范圍越來越廣。根據(jù)現(xiàn)場不同水深、地質(zhì)情況、沖刷程度合理選擇施工方案，是經(jīng)濟(jì)性和安全性得到保障的重要前提。涂家1號潯江大橋的施工實(shí)踐表明，采用鉆孔錨固壓漿法施工的鋼管樁水中鋼平臺用于裸露河床的水中樁基具有很好的效果，能確保樁基施工的安全性和可靠性，可為復(fù)雜施工環(huán)境下施工鋼平臺搭建提供參考。

［1］ 劉自明.橋梁深水基礎(chǔ)［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］ 韓占春.跨河橋梁施工棧橋及水上平臺技術(shù)［J］.山西建筑，2014，40（6）.

［3］ 李垚，盧勇，關(guān)成元，等.淺覆蓋地層鋼棧橋施工技術(shù)［J］.公路工程，2013，38（5）.

［4］ 劉百成.深水樁基施工水中鋼管樁固定平臺的設(shè)計(jì)與施工［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007（7）.

U445.55

A

1671-2668（2016）05-0212-03

2016-08-14