復雜地質條件下超大海上鋼混組合棧橋施工技術

徐文杰　周聚辰　閔令

【摘? 要】本文以泉州灣跨海大橋超大海上鋼混組合棧橋的施工為背景。棧橋鋼管樁根據不同地質條件運用不同的施工方法進行施工。棧橋橋面板運用UHPC預制混凝土面板，提高了棧橋的行車舒適性，施工效率，并降低了橋面板的維護成本。本文詳細闡述了釣魚法，打樁船法的施工步驟，為今后復雜地質條件下水上棧橋的施工提供了技術借鑒與參考。

【關鍵詞】鋼混組合棧橋;釣魚法;打樁船施工

1.工程項目概述

泉州灣跨海大橋全長20286.76m，其中海上橋梁長度為8.96km。海上主橋全長800m，為70+130+400+130+70m鋼-混結合梁半漂浮體系斜拉橋。

泉州灣跨海大橋海上棧橋由福州側棧橋及廈門側棧橋兩部分組成，分別從海堤連通至主塔墩。棧橋全長約9120.88m，其中福州側2105.23m，廈門側7015.65m。

本棧橋主要為滿足泉州灣跨海大橋海上施工需要，使用年限為4年。穿越區域較多，規模大，地層斷面變化大，包含有淺灘區，深水區，淺覆蓋層區等，地質條件極其復雜，海上風浪條件比較惡劣，每年有臺風經過，并且與原泉州灣跨海大橋匝道有交錯，施工難度大。

棧橋寬7.5m，頂標高+7.5m。棧橋兩側設欄桿，面板采用200mm厚預制UHPC混凝土板。為保證使用年限及材料回收利用，縱梁采用鍍鋅貝雷片;下橫梁選用型鋼2HM588×300。下部采用樁基排架，外表面進行防腐涂裝，標準斷面排架橫向間距6m，縱向間距為標準聯，每一聯為6×12+6m。棧橋每2聯設置一個制動墩，伸縮縫設置在制動墩處，排架間距為6.05m。

排架樁基采用Φ800×12鋼管樁，在棧橋橫向標高+0.5m和+3.5m的位置設2層Φ426×8mm平聯，平聯之間設置斜撐雙拼工36a型鋼。

在淺灘區覆蓋層很薄的位置，棧橋斷面由2根鋼管樁變為3根鋼管樁，兩側2根鋼管樁植入強風化巖層，并澆灌混凝土，如下圖所示。

2.棧橋橋面板比選

棧橋面板分為鋼面板及UHPC混凝土面板兩種形式，對比分析如下：

通過對比分析，泉州灣跨海大橋棧橋擬采用UHPC混凝土面板的結構形式。其優點有使用過程中基本不用維護、無破損、噪音小、舒適性高;利于工廠化預制，施工速度快;受海水侵蝕影響小，可回收利用。

3.工程重點及難點

（1）本工程跨海域的棧橋線路長，施工組織管理難度大。

（2）海上施工區域的淤泥層厚度不均，橋址區存在多個孤石段，鉆孔平臺及棧橋須保證剛度和穩定性。

（3）橋址區處于海洋鎂鹽、氯鹽腐蝕環境，對鋼材的腐蝕較嚴重，如何保證棧橋在四年使用期的結構要求。

（4）季風性海洋氣候持續時間長，對工程進度、質量及安全提出更高要求。

（5）與泉州灣公路大橋距離較近，船舶施工過程中需加強對泉州灣公路大橋橋墩的安全防護。

（6）潮位、氣象及地質條件變化對現場施工作業條件及安全提出較高要求。

4.施工技術方法

結合棧橋不同區域地質特點及施工作業面的劃分，棧橋的施工工藝根據鋼管樁插打方法不同分為釣魚法及打樁船施工兩種。其中釣魚法用于淺灘區，打樁船施工法用于深水區。

棧橋鋼管樁集中加工制作。對于采用“釣魚法”施工的鋼管樁，陸運至施工現場，當長度超過18m時，在廠內分段制作，現場進行接樁。對于采用打樁船施工的鋼管樁，采取整根制作，利用駁船水運至橋址。

4.1淺灘區鋼管樁釣魚法施工工藝

位于淺灘區棧橋鋼管樁采用“釣魚法”施工，利用履帶吊+振動錘插打鋼管樁基礎。

（1）鋼管樁沉樁工藝

①、樁運至現場，起吊鋼管樁，主鉤吊樁頂，副鉤起吊樁尖端，慢慢將樁豎直。

②、將鋼管樁慢慢放進臨時固定導向架里面，固定導向架采用2節3m長貝雷片和型鋼拼裝而成。待鋼管樁穩定后解鉤，起吊安裝振動錘。

③、振動錘先點振，樁位以及垂直度滿足要求后持續振動下沉。

④、鋼管樁需接長時，首節鋼管樁下沉至水面以上4m左右停止下沉，起吊下一節鋼管樁開始接樁，并振動下沉至設計標高。

（2）鋼管樁施沉控制

①、插打過程中及時對樁位、垂直度及樁頂標高進行測量，每隔1～2min或每下沉5m校正鋼管樁一次，若發現偏差較大則及時進行糾正。

②、振動的持續時間應根據不同機械和不同土質進行試驗確定，時間不宜過長也不宜過短，一般控制在5min～10min。

③、振動下沉時鋼管樁應夾緊，不得有間隙或松動，否則影響鋼管樁下沉，振動錘也易損傷。在振動錘振動過程中，如發現樁頂局部變形或損壞，則立即暫停施工，查找原因。

④、鋼管樁接長時采用單邊坡口熔透焊，保證結構受力，同時四周增設加勁板。鋼管樁接長并經質量驗收合格后方可繼續施打。

⑤、由于本項目地質條件復雜，鋼管樁的最終樁底標高控制采取標高、貫入度雙重控制，以貫入度控制為主，標高校核。振動型沉錘的停錘標準為最后3min振錘累計進尺低于3cm。

（3）植樁法施工

根據現場的地質條件，對于淺覆蓋層區域，鋼管樁入土深度不足以滿足鋼管樁的嵌固要求，需采用植樁法施工，具體施工工藝如下：

先利用履帶吊按照“釣魚法”進行植樁區棧橋的鋼管樁施打，同時每排鋼管樁間縱向增設平聯形成“板凳”結構，然后安裝棧橋上部結構，形成鉆孔作業平臺，履帶吊則繼續向前施工;將沖擊鉆機運至植樁區域，沖擊成孔，采用氣舉反循環工藝進行清孔;清孔完成后，進行鋼筋籠的下放，并利用導管法澆筑水下混凝土，完成植樁工藝。

4.2深水區鋼管樁打樁船施工工藝

位于深水區的棧橋鋼管樁采用打樁船插打的施工方法，具體施工工藝如下：

（1）船舶拋錨定位

利用打樁船GPS定位系統將打樁船移至樁位附近，進行初步定位。運輸鋼管樁的自航駁在打樁船附近拋錨定位。

（2）打樁船移船取樁及立樁

①、打樁船移至運樁自航駁側面，樁架前傾至鋼管樁上方，利用吊鉤和鋼絲繩起吊鋼管樁，收緊錨纜使打樁船移至施打區域，過程中避免拖樁、碰樁等情況的發生。

②、打樁船移船過程中緩緩立樁。將打樁船主吊索上升，副吊索下降，使鋼管樁成豎直狀態。同時打樁船樁架后傾，使鋼管樁與打樁船的龍門梃滑道平行（即同時成豎直狀態），抱樁器鎖定鋼管樁。

③、立樁完畢后，替打沿龍門梃軌道滑移，套住樁頂。根據“水上打樁GPS-RTK定位系統”進行初步定位，將打樁船移至樁位附近。

（3）穩樁及壓樁

在鋼管樁測量定位后，將鋼管樁緩慢下放，下放過程中保持樁架與鋼管樁樁的垂直度，保證樁錘、替打和鋼管樁位于同一軸線上，保證鋼管樁下沉時受力均勻。

（4）錘擊沉樁

利用GPS測量再次觀測樁的偏位、扭角及垂直度，各項控制數據達到要求后開始擊打。打樁初時，應輕擊數錘，落距應小，過程中觀察樁身、樁架及樁錘，避免偏心錘擊。錘擊沉樁過程中，宜采用重錘低擊。錘擊保持連續，以免土壤恢復而增加其對沉樁的阻力。

打樁船沉樁以貫入度控制為主，標高校核。打樁船沉樁的停錘標準為最后10錘累計進尺低于5cm。

4.3后續結構安裝

（1）平聯、斜撐安裝

鋼管樁下沉到位后，檢查樁的偏斜及入土深度，與設計無誤后，采用φ426×8鋼管進行鋼管樁間橫縱向水平撐及剪刀撐連接，形成整體結構。相關焊縫質量滿足設計及規范要求，確保質量及使用安全。

完成平聯及斜撐焊接后，割除樁頂至設計標高，開設槽口并焊接樁頂十字隔板，槽口及樁頂隔板應平整且在同一平面上，以保證下橫梁擱置平穩。

（2）主橫梁安裝

將拼裝成整體的主橫梁吊裝嵌入槽口內，與鋼管樁之間焊接肋板及連接板進行加固。主橫梁在后場加工區制作成型，2根HM588型鋼之間焊縫為斷續坡口焊，焊縫長度200mm，間距200mm。主橫梁間設有肋板。肋板間距為450mm，900mm及1200mm。肋板焊縫皆為連續角焊縫，焊腳尺寸為10mm。

（3）貝雷架安裝

為了防止貝雷片腐蝕而影響結構安全性，同時保證后續拆除后能夠再回收利用，貝雷片進行鍍鋅防腐處理。將鍍鋅貝雷片按排架間距在后場拼成單層三排組合，貝雷片通過橫向及豎向貝雷支撐架連接成整體，間距為3m。組裝完成后利用平板車運至安裝現場。

主橫梁上測量放樣貝雷片安裝位置，利用90t履帶吊吊裝貝雷桁架梁，位置偏差不大于5cm。棧橋橫斷面上共設3組3拼的貝雷桁架梁。組與組之間用∠75*8mm作斜撐將貝雷桁片連成整體，間距為3m。貝雷梁下弦桿通過[8槽鋼焊接固定在橫梁上，依此完成全部鋼棧橋貝雷架的安裝固定工作。

（4）橋面板的預制和安裝

橋面板采用UHPC混凝土橋面板，在加工預制廠集中預制。橋面板鋼筋在鋼筋加工廠集中制作，預埋件在鋼結構加工廠制作。

橋面板的側模采用[20a，利用已硬化的場地作為底模，采用塑料薄膜進行隔離。橋面板混凝土初凝后，對橋面板表面進行拉毛處理。橋面板通過噴灑養護液進行養護。每塊混凝土面板標準結構尺寸為7.5m*1.99m*0.2m，重量約7.8t。橋面板側面設置了四個吊裝槽口，利用卡板卡住槽口后即可順利起吊。

利用履帶吊或起重船進行混凝土面板的安裝。面板安裝前在貝雷梁上弦桿鋪設1cm厚橡膠墊塊。安裝定位后將貝雷梁與面板通過“U”型卡板鎖定，U型卡板焊接在混凝土面板底部的預埋鋼板上。

5.結語

福廈鐵路泉州灣跨海大橋海上棧橋全長約9公里，穿越區域伴隨強風，大浪，淺覆蓋層等不利因素，施工過程中采用釣魚施工法和打樁船施工法相結合，淺灘區與深水區同時施工，運用植樁法克服淺覆蓋層鋼管樁嵌固力不足的缺點，結合UHPC預制混凝土橋面板，提高了施工功效，加強了棧橋的耐久性，舒適性，為項目取得了良好的工期效益及經濟效益。

參考文獻

[1] 《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）

[2] 《港口工程嵌巖樁設計與施工規程》（JTJ285-2000）

[3] 《鋼結構焊接規范》（GB50661-2011）

作者簡介：徐文杰（1988.8--），男，湖北黃岡人，本科，工程師，從事公路、鐵路施工工作。