深水施工鉆孔平臺設計方案比選

彭楊品

中鐵十一局集團第五工程有限公司

1 引言

在跨河大橋施工中，水工建筑物的施工主要以采用的圍堰方案為基礎，采用土石方填筑臨時道路和水上作業平臺或鋼棧橋、鋼平臺等措施，為結構施工提供足夠的工作面。根據漯河市解放路沙河大橋的結構設計特點、工程環境特點、安全經濟的原則，結合公司實際情況，提出了利用鋼棧橋和鋼平臺為結構施工提供工作面的措施。本文根據不同工況下的受力情況，采用Midas建模方法，分析了該工況下棧橋和平臺的變形和結構強度。

2 設計概況

彭溪河多線特大橋共14跨，其中10-12跨為（96+200+96）連續鋼構-拱組合結構，橋梁全長741.6m。

承臺兩側設置支棧橋，結構形式與主棧橋一致，主要作用圍堰鋼板吊裝及輔助樁基施工，墩位上方設置鉆孔平臺，平臺尺寸36m×39m，支棧橋在鉆孔平臺的橫橋向承臺前后各布置1座，順橋向寬度8.5m，橫橋向支棧橋長度36m，支棧橋及鉆孔平臺頂標高同主棧橋。樁基鋼護筒為18mm厚度直徑2800mm，長度60m。鋼護筒相鄰鋼護筒之間采用Φ630×10mm 鋼管相互連接并作為鉆孔平臺的部分支撐體系，鋼護筒上焊接支撐梁牛腿，貝雷梁安放在牛腿上，上面再鋪設5.75mm 厚度的防滑鋼板（預留出樁基護筒口位置），全部鉆孔平臺由支棧橋與鋼護筒共同參與受力。

3 鉆孔平臺方案比選

3.1 浮動工作平臺

優點：投入施工較快。

缺點：（1）需使用較多水上作業專用船舶、浮吊等設備，設備管理經驗不足費用高；（2）受下游103省道雙江拱橋結構尺寸限制，大型設備不能通航；（3）擬建橋位周邊大型水上設備資源空缺，遠距離調遣設備費用高；（4）占水域面積較多，不滿足Ⅲ級通航寬度要求；（5）平臺受過往船只水浪影響較大，定位較困難；（6）水位大幅變化，要設置錨碇系統且經常調整，樁基平面位置精度很難保證；（7）涉水施工大型設備需要在海事處報備手續，協調費用高。

3.2 固定鉆孔工作平臺方案

優點：（1）不受船舶浪影響，施工精度和施工安全有保證；（2）設備費用較低；（3）設備選型資源較多，調遣費較低；（4）滿足Ⅲ級通航寬度要求；（5）不受水位變化而制約工期。

缺點：用鋼量較多。

比選結果：從可行、安全、工期、經濟的角度考慮，同時考慮通航及度洪要求，采用固定式鉆孔工作平臺

4 鉆孔平臺設計

承臺兩側設置支棧橋，結構形式與主棧橋一致，主要作用圍堰鋼板吊裝及輔助樁基施工，墩位上方設置鉆孔平臺，平臺尺寸36m×39m，支棧橋在鉆孔平臺的橫橋向承臺前后各布置1座，順橋向寬度8.5m，橫橋向支棧橋長度36m，支棧橋及鉆孔平臺頂標高同主棧橋。樁基鋼護筒為18mm厚度直徑2800mm，長度60m。鋼護筒相鄰鋼護筒之間采用Φ630×10mm 鋼管相互連接并作為鉆孔平臺的部分支撐體系，鋼護筒上焊接支撐梁牛腿，貝雷梁安放在牛腿上，上面再鋪設5.75mm 厚度的防滑鋼板（預留出樁基護筒口位置），全部鉆孔平臺由支棧橋與鋼護筒共同參與受力。

鉆孔平臺主要用于安置沖擊錘樁基成孔施工，輔助搭設護筒，下放鋼筋籠，澆筑混凝土，其自下而上采用鋼管樁、工字鋼橫梁、貝雷架及工字鋼分配梁搭設平臺作為樁基的鉆孔工作平臺。

5 鉆孔平臺施工方案

水中橋墩平臺尺寸分別為：10 號墩36m39m，11 號墩36m39m。在下一步鋼圍堰的施工中，平臺邊緣距承臺的邊緣為3.6m，鋼管樁作為平臺管基礎，橫梁采用雙40B 工字鋼，鋼管樁焊接。分布縱梁采用18B 工字鋼，站臺板采用＝5.75mm 鋼板。平臺管基縱、橫向采用630m×10mm 鋼管作為連接系統，以增強其穩定性。為保證下一步鉆孔灌注樁施工中中鋼套管定位的準確性，在平臺底部設置鋼套管定位導向架。

5.1 支棧橋搭設

支棧橋搭設方式參照主棧橋進行施工，支棧橋第一跨鋼管樁與主棧橋共用，10#支棧橋與主棧橋第2～3、6～7跨下游側鋼管樁共用。11#支棧橋與主棧橋第4～5、8～9 跨下游側鋼管樁共用，支棧橋里程位置詳見附件11.3。當完成10#主棧橋第3跨，11#完成第5跨后，支棧橋與主棧橋開始同時作業。支棧橋與主棧橋共用一個樁帽，在樁帽上架設十字交叉的40b雙拼工字鋼，支棧橋修建完成后，進行鉆孔平臺搭設。

5.2 鉆孔平臺搭設

錨樁完成后，履帶吊利用支棧橋穩定平臺為依托進行樁基鋼護筒插打施工，由于鋼護筒重量太大，履帶吊快速吊裝聯結系和支撐梁進行焊接加固。單墩支棧橋平臺樁完成永久聯結系安裝后，開始搭設臨時錨樁平臺，進行錨固樁施工。履帶吊插打鋼護筒完成后，同理利用鋼護筒結構為依托進行平臺另一側支棧橋施工，重復步驟進行另一側支棧橋施工。單墩支棧橋平臺樁完成永久聯結系安裝后，開始搭設臨時錨樁平臺，進行錨固樁施工。如圖1所示。拆除錨樁臨時聯結系后，履帶吊吊裝樁帽、橫梁、桁架、面板進行平臺上部結構搭設施工。

圖1 臨時錨樁平臺

5.3 樁頂連接及分配梁安裝

鋼管樁橫梁為雙拼40b工字鋼，鋼管樁橫擔經測量放線后，焊接封頭鋼板，鋼管樁上焊接牛腿以保證其頂標高能滿足設計要求。為保證鋼管樁及平臺的整體穩定性，要求橫梁與樁整體，焊縫質量滿足要求。橋面板采用5.75mm花紋鋼板滿鋪，固定在平臺縱向分配梁上。平臺欄桿高1.5m，采用槽鋼作為立桿焊接在平臺鋼面板上。

5.4 鉆孔平臺上其他結構設置施工技術措施

（1）打樁前，全面了解現有水文地質情況。鋼管樁應進行質量檢查，不得有彎曲、局部變形嚴重、錯焊、漏焊等現象。樁的堆放、運輸和吊裝應按要求設置支點和吊點。（2）鋼管樁一般由12m截面組成，延伸至施工平臺后棧橋上的整樁。接樁時，每節樁軸線應盡量保持直線，最大撓度不大于3‰，每節撓度應反向錯開。（3）使用履帶起重機吊運、振動打樁機振打鋼管樁時，起重機不應承受任何力，只能掛起起吊繩起到安全作用。為加快施工進度，鋼管樁與振動沉樁機采用液壓卡箍連接，取消樁頂法蘭盤結構。振動打樁機的連續振動時間不超過3min，在振動過程中，當打樁機、樁帽和基樁之間的連接螺栓松動時，應立即停止振動，并且當打樁機的振幅異常或驅動導向架被歪斜時，停止振動，進行檢查、分析和處理。（4）鋼管樁入河床深度受設計高程和貫入度控制。（5）鋼管樁插入打入后，及時設置樁與樁頂分布梁的連接系統。搭設腳手板、安全網、扶手、安全標志等設施。

6 結論

鉆孔工作平臺作為施工機械進行深水橋墩的鉆孔工作面，其平臺的穩定直接或間接的影響了樁基成孔的精度和作業的安全性。本文通過對浮動和固定兩種方案比選，結合工程實際，確定了合理的平臺方案為固定型。并對該方案的設計及關鍵工序進行了闡述，可指導類似項目的施工。