深水庫(kù)區(qū)傾斜裸巖鉆孔平臺(tái)搭設(shè)施工

陳 雷，王法志，隋君華，劉英健，李開(kāi)輝

中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119

千黃高速高速公路雙屏線大橋?yàn)殡p副獨(dú)立式剛構(gòu)橋，主跨跨徑為115m，其位于千島湖深水庫(kù)區(qū)，施工期最大水深可達(dá)38m，其中1#、2#、6#、7#墩位于傾斜裸巖上，施工技術(shù)難度大、要求高、可參考的類(lèi)似工程較少；不僅如此，由于該工程在施工期間對(duì)鉆孔平臺(tái)搭設(shè)的穩(wěn)定性要求高，為了確保平臺(tái)搭設(shè)在使用過(guò)程中的安全性與可靠性，施工單位在大橋樁基實(shí)際施工過(guò)程中對(duì)深水傾斜裸巖區(qū)鉆孔施工平臺(tái)搭設(shè)進(jìn)行了研究分析。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

雙屏線跨湖大橋主橋設(shè)計(jì)為分離式連續(xù)剛構(gòu)，其中左線全長(zhǎng)611.01m，右線全長(zhǎng)606.04m，主橋跨布置為（67.5+2×115+67.5）m，橋梁上部主橋結(jié)構(gòu)采用掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)，引橋采用裝配式預(yù)應(yīng)力砼T梁。該橋上跨千島湖雙虹線Ⅴ級(jí)航道，共有水中承臺(tái)14個(gè)，水中樁基共58根，主墩設(shè)置4根?2.8m鉆孔灌注樁，邊墩設(shè)置4根?1.8m鉆孔灌注樁，樁基類(lèi)型為嵌巖樁，樁長(zhǎng)平均約55m，水中樁最大水深為38m，樁底持力層為中風(fēng)化灰質(zhì)泥巖，巖質(zhì)堅(jiān)硬但巖體破碎。

1.2 地質(zhì)概況

橋位處水域最大深度約38m，水下岸坡地形陡峭，谷底較緩，河床地勢(shì)平坦，場(chǎng)地淺部以沖擊卵石為主，含漂石，局部沉積有淤泥，覆蓋層為2.1～3.5m，部分未裸巖地段，該段底層構(gòu)造發(fā)育，影響強(qiáng)烈，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，較破碎，薄層狀—中厚層狀，層理清晰，變化較大，兩側(cè)岸坡陡，下伏基巖為寒武系楊柳崗組含炭鈣質(zhì)泥巖，中薄層狀，強(qiáng)風(fēng)化厚度為2～3m，下伏中風(fēng)化基巖巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖體較破碎，完整性一般。

2 鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)

由于項(xiàng)目采用浮橋方案代替常規(guī)棧橋作為通道，每處墩位鉆孔施工平臺(tái)設(shè)計(jì)為獨(dú)立平臺(tái)，未能與浮橋連成整體，且墩位處水深較深，在設(shè)計(jì)平臺(tái)時(shí)，需根據(jù)平臺(tái)的穩(wěn)定性及鋼管樁的垂直度進(jìn)行綜合性考慮。為了確保深水裸巖處平臺(tái)穩(wěn)定可靠，項(xiàng)目采用錨樁工藝進(jìn)行鉆孔平臺(tái)施工，確保平臺(tái)的穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

雙屏線大橋共設(shè)計(jì)鉆孔平臺(tái)7個(gè)（均為獨(dú)立式平臺(tái)），縱向連通通道采用浮橋方案，總長(zhǎng)406m，其中2#～7#墩均位于水中，由于路線為分離式，故在鉆孔平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)采用不同結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。文章以2#墩鉆孔平臺(tái)為例進(jìn)行鉆孔平臺(tái)搭設(shè)工藝介紹。2#墩所處位置位置斜面巖地段，且覆蓋層較薄，水深較深，平臺(tái)鋼管樁采用錨樁施工工藝錨固，共設(shè)錨樁8根。2#墩為左右分離式橋墩，設(shè)計(jì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)為整體式，最大跨徑布置為9m布置，鋼管樁采用?1000mm×10mm鋼管（考慮自由懸臂較大經(jīng)計(jì)算采用Q345材質(zhì)），橫向樁間距為5.0m，樁頂承重梁為2HN500×200型鋼，上鋪321貝雷分配梁，按90cm和45cm間距布置，貝雷間采用90cm花架連接，貝雷上方設(shè)置間距40cm的I25a次分配梁，最上方為δ10mm面板。鋼管樁平聯(lián)采用?273mm×6mm鋼管，剪刀撐采用[20a。

3 鉆孔平臺(tái)施工

3.1 施工方案綜述

鉆孔平臺(tái)施工采用浮吊打設(shè)鋼管樁的施工工藝，吊裝設(shè)備采用200t浮吊，配合DJZ150型振樁錘進(jìn)行沉樁。鋼管樁振設(shè)到位后，檢查鋼管樁入土深度、平面位置和傾斜度等，檢查合格后安裝樁間平聯(lián)聯(lián)結(jié)系和樁頂分配梁（首先對(duì)斜面巖地段鋼管樁進(jìn)行鋼管樁穩(wěn)固，臨時(shí)連接，形成支撐體系，再進(jìn)行錨樁平臺(tái)搭設(shè)與錨固，以提高其穩(wěn)定性）。根據(jù)200t浮吊吊裝能力，鉆孔平臺(tái)貝雷主梁在后場(chǎng)拼裝，一組（2排）貝雷整體起吊安裝。貝雷梁吊裝到位后，依次安裝橫向分配梁、橋面板，最后安裝鉆孔平臺(tái)欄桿等附屬結(jié)構(gòu)。

3.2 裸巖區(qū)鉆孔平臺(tái)搭設(shè)

（1）浮式平臺(tái)設(shè)置。鉆孔定位采用浮式平臺(tái)作為鋼管樁施工的臨時(shí)平臺(tái)，主要為平臺(tái)鋼管樁定位及接長(zhǎng)。浮式平臺(tái)采用60型浮箱組拼，橫向采用型鋼進(jìn)行連接組成整體。兩組浮箱中間設(shè)置下放鋼管的導(dǎo)向定位架。施工期間可利用浮箱上卷?yè)P(yáng)設(shè)備與周?chē)鷺?gòu)造物進(jìn)行臨時(shí)錨固定位[1-3]。

（2）鋼管樁沉樁施工。雙屏線大橋鉆孔平臺(tái)定位樁采用浮吊配合DJZ150振動(dòng)錘插打施工，雙屏線大橋2#墩為典型的斜面巖施工部位，施工前對(duì)水下地形進(jìn)行掃測(cè)，測(cè)繪出樁位處實(shí)際地形，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況對(duì)鉆孔平臺(tái)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。在施工過(guò)程中首先采用浮式平臺(tái)對(duì)鋼管樁進(jìn)行定位，先打設(shè)地勢(shì)較為平坦部位的樁基，打設(shè)至設(shè)計(jì)位置后，以此根樁為基準(zhǔn)，打設(shè)周?chē)摴軜丁?/p>

打設(shè)前，對(duì)底部進(jìn)行加強(qiáng)處理（部分樁底口采用削竹式），采用浮式平臺(tái)上的導(dǎo)向架精確定位其位置，開(kāi)啟振樁錘進(jìn)行輕振，使其進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化裸巖后提高振幅，當(dāng)鋼管樁下沉至無(wú)法下沉?xí)r，停止沉樁，振動(dòng)過(guò)程中要不斷掌握樁位和垂直度的變化，發(fā)現(xiàn)偏差要及時(shí)采取措施，以確保樁位和垂直度符合要求。

3.3 錨樁施工

由于此處樁基水深較深，覆蓋層較薄，基本為裸巖，此平臺(tái)鋼管樁采用錨樁施工工藝錨固，以增強(qiáng)平臺(tái)的穩(wěn)定性。當(dāng)鋼管樁入土深度達(dá)不到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)，需對(duì)鋼管樁進(jìn)行加固處理。加固處理主要有以下兩種方案，施工工藝如表1所示。

表1 錨樁施工工藝表

（1）方案一。當(dāng)鋼管樁入土深度在3～6m但未達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，采用樁底錨桿加固，每根樁設(shè)置3組錨桿。①鉆孔施工。斜撐及平聯(lián)安裝好后，對(duì)鉆孔位置進(jìn)行定位，采用跟管工藝進(jìn)行錨孔鉆孔，下放?194mm套管并嵌入巖體50cm后改用?170鉆頭專(zhuān)控。采用GK-180型鉆機(jī)進(jìn)行錨固孔鉆孔施工，鉆頭直徑為170mm，鉆孔深入中風(fēng)化巖層5m后終孔，鉆孔深度允許偏差為±50mm，鉆孔完成后進(jìn)行清孔，清除孔內(nèi)浮渣，保持孔內(nèi)清潔。②錨固材料。制備砂漿，采用不低于42.5級(jí)具有抗水侵蝕的化學(xué)穩(wěn)定性的普通硅酸鹽水泥，按施工配合比統(tǒng)一拌和錨桿砂漿。單個(gè)錨桿鋼筋籠采用3根?32mm鋼筋加工制作，長(zhǎng)度為從孔底起并伸入鋼管樁4m為準(zhǔn)。③錨固施工。按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行截取，并整直、除銹和除油。單根錨桿設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約為7m（根據(jù)實(shí)際情況可加長(zhǎng)），穿入中風(fēng)化巖層5m，鋼管樁內(nèi)錨固高度不小50cm。錨桿孔清孔完成后，安裝錨桿鋼筋籠及注漿通氣孔，然后注入水泥漿，注漿管宜采用DN15焊接管或4分塑料管，與鋼筋綁扎后伸入孔底并引至鉆孔平臺(tái)以上1m。注漿時(shí)，將注漿管插至距離孔底5～10cm處開(kāi)始注漿，并隨水泥砂漿的注入緩慢勻速拔出，直到注滿(mǎn)為止，注漿孔口壓力控制在0.2～0.3MPa，水泥漿水灰比為0.5，摻入適量早強(qiáng)劑。④樁內(nèi)混凝澆筑。下放混凝土導(dǎo)管清除沉渣后，在鋼管內(nèi)澆筑3m高的C30水下混凝土，鋼管內(nèi)混凝土澆筑高度以高出錨固鋼筋頂面不小于5cm進(jìn)行控制，以保證保護(hù)層厚度，防止錨固鋼筋銹蝕，最終形成巖層-錨桿-鋼管樁立柱穩(wěn)定系統(tǒng)。

（2）方案二。當(dāng)鋼管樁入土深度不足3m，鋼管樁無(wú)法自穩(wěn)時(shí)，采用鉆孔樁對(duì)鋼管樁進(jìn)行加固。當(dāng)鋼管樁下沉至無(wú)法下沉?xí)r，停止沉樁。斜撐及平聯(lián)安裝好后，安裝沖擊鉆機(jī)，開(kāi)始鉆孔。鉆孔采用反循環(huán)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆至入中風(fēng)化巖層3m后終孔。鉆孔過(guò)程中，應(yīng)每鉆進(jìn)1～2m，即對(duì)樁孔孔徑和偏位進(jìn)行復(fù)測(cè)。鉆頭宜選用較小鉆頭，避免鉆孔時(shí)擴(kuò)孔。若鋼管樁未進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層，鉆進(jìn)時(shí)宜將鋼管樁及時(shí)跟進(jìn)。鉆孔完成后，及時(shí)進(jìn)行清孔。清孔完成后，下放鋼筋籠，灌注水下混凝土，灌注過(guò)程應(yīng)連續(xù)，保證成樁質(zhì)量。混凝土灌注完成后，安裝鋼管樁間平聯(lián)、斜撐及樁頂承重梁，最后拆除導(dǎo)向架[4-5]。

3.4 鉆孔平臺(tái)的拆除施工

鉆孔平臺(tái)拆除順序與搭設(shè)順序相反，首先拆除護(hù)欄等附屬設(shè)施，然后解除面板與分配梁約束，拆除面板，再依次解除分配梁、貝雷梁、承重梁的約束并拆卸，鋼管樁采用80t履帶吊+振樁錘進(jìn)行拔除，錨樁部位需進(jìn)行水下割除，由平板車(chē)運(yùn)離。個(gè)別鋼管樁無(wú)法拔除的，使用潛水工在湖床底部位進(jìn)行割除。鉆孔平臺(tái)拆除時(shí)按照安裝順序逆向施工，先后拆除順序?yàn)闃蛎嫦怠⒇惱琢骸⒊兄亓骸⒙?lián)結(jié)系、鋼管樁。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，千黃高速雙屏線大橋鉆孔平臺(tái)為典型的深水庫(kù)區(qū)裸巖作業(yè)平臺(tái)，項(xiàng)目采用浮橋方案代替常規(guī)棧橋作為通道，施工平臺(tái)為獨(dú)立平臺(tái)，未能與棧橋連成整體，期間對(duì)平臺(tái)穩(wěn)定性要求較高，對(duì)鋼管樁垂直度要求較高。因此，項(xiàng)目采用錨樁施工工藝進(jìn)行了鉆孔平臺(tái)的搭設(shè)，極大地提高了深水區(qū)鉆孔平臺(tái)的穩(wěn)定性，為該項(xiàng)目后續(xù)施工提供了技術(shù)保障，可為類(lèi)似工程的施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。