復雜環境斜裸巖棧橋裝配式平臺錨固樁施工技術應用

曹志強 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

在橋梁施工中，鋼棧橋起到至關重要的作用，主要優點體現在施工簡便、速度快、穩定性高，一般建造在具有一定厚度覆蓋層的江、河、海上。但是針對復雜環境中無覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風力大等工況條件，鋼管樁無法直接插打。傳統的做法是先采用水下爆破，然后進行棧橋錨固樁施工，但無法有效實現鋼管樁封底，且爆破成孔超、欠挖等難以控制，在復雜環境的斜裸巖地質條件下尤為突出。因此研究復雜環境斜裸巖棧橋錨固樁施工技術對橋梁建設意義重大。

2 工程概況

依托工程嵊山一號橋，橋位區地形為深度隘口，較為特殊，受風浪因素影響較大。按二級公路標準設計，設計車速40 km/h，路基寬度10 m，橋梁寬度12 m。全線橋梁628 m/4 座（其中大橋510 m/3 座，中橋44 m/1 座），圓管涵4道，普通服務站1 處。橋臺采用U 型重力式橋臺，墩身采用柱式墩。根據海底探測及實際施工情況，由于樁位坡面陡峭、大坡度斜裸面花崗巖地質、硬度高、著力面不均衡，因此存在棧橋、樁基精準定位難控制、成孔效率低等問題；深海海島特殊性，自然環境惡劣，防臺和抗臺壓力大；防臺（季）風應急管理要求高；深海海洋環境特殊地形下大坡度裸巖大直徑樁基施工難度較大。橋位區地質情況表如表1所示。

表1 橋位區地質情況

圖1 現場施工圖

3 工法特點

①棧橋鋼管樁錨固樁施工技術與類似工法相比，縮短了工期，為后續施工期間防洪、防浪、防風等不利因素的預防措施減少了大量的人力及物力投入；

②相比于常規水下開挖或爆破土中的成孔法，不僅不能高效完成鋼管樁斗門，而且爆破成孔超、欠挖等情況無法控制，鋼管錨固樁技術可有效克服上述施工困難，從而減少了安全危害；

③采用臨時裝配式棧橋錨固樁作業平臺結構，在現平臺前方水下巖面設置臨時鋼管支撐及平臺，與后方的錨固樁平聯形成整體，類似于“板凳”結構，待鋼棧橋永久錨樁及鋼棧橋施工拆除臨時鋼管支撐及平聯進行下一跨施工，施工效率提升、節約成本；

④相較于棧橋樁基釣魚法施工，其穩定性、安全性顯著提升，適應海洋、江、河等浪高風急、地質復雜區域，適用范圍廣；

⑤裝配式臨時平臺周轉次數多，減少耗材。

4 適用范圍

棧橋鋼管錨固樁施工適用于復雜環境中無覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風力大等工況條件下。

5 工藝原理

通過定位鋼管樁沉樁樁帽法固定鋼管樁，使用工鋼焊接成整體，形成裝配式臨時平臺，采用沖擊鉆機使用大直徑錘頭對傾斜巖面進行沖擊找平及預沖孔，預沖孔直徑大于錨固樁直徑10 cm 以內，深度不小于50 cm；再更換沖擊鉆錘頭進行引孔，引孔深度根據不同流速、波浪力、風力的條件進行設計，但不宜小于1.5 m；最后進行錨固樁混凝土施工，能有效解決斜裸巖地質鋼管樁無法著床、結構穩定性差的施工難題。

6 施工工藝流程及操作要點

6.1 工藝流程

安裝鋼管樁沉樁樁帽裝置→裝配式平臺框架安裝→施工護筒下放→沖擊鉆機就位→預沖孔→鋼管樁下放→引孔（鋼管樁跟進沉樁）→安裝鋼筋籠→錨固樁混凝土澆筑→沖擊鉆機移位。

6.2 操作要點

6.2.1 安裝鋼管樁沉樁樁帽裝置

鋼管樁沉樁樁帽裝置采用方形鋼制作，其后端使用貝雷桁架梁結構組和已捆扎完成的棧橋貝雷桁架梁結構組銷進行連接，前端利用型鋼形成高度不小于2 m 的兩層限位的框架結構，采用“釣魚法”施工。

6.2.2 裝配式平臺制作安裝

選用不小于22#工鋼（可根據棧橋設計圖中，分配梁型號確定，確保棧橋橋面的標高的統一性）焊接成橋面寬度及縱向合理的框架結構，與鋼管樁沉樁樁帽裝置焊接形成裝配式臨時平臺。

裝配式平臺安裝則是錨固樁導向架間距根據貝雷、樁間距綜合考慮。平臺安裝完成后，使用卡扣與貝雷連接，嚴禁在貝雷上焊接，造成貝雷架損傷。

臨時樁安裝則是通過臨時樁導向架，將臨時樁安裝在穩固的巖面上，同時保證垂直度偏差≤1%。

臨時主梁安裝時，設置的臨時主梁焊接加固措施應符合設計圖中棧橋的成品主梁焊接加固要求，確保施工安全。

成品面板鋪設時，面板鋪設應與平臺框架焊接牢固，并加鋪樁機端頭區域，作為澆筑樁基臨時平臺。同時面板需設置透水孔20 cm×20 cm，防止海上風浪沖掀面板。

6.2.3 施工護筒下放

施工護筒加工直徑應略大于鋼管錨固樁樁徑，且不宜大于10 cm；

將施工護筒樁運至現場，再用履帶車吊起吊鋼護筒，主鉤掛樁頂端，副鉤則用鐵鉤吊掛樁尖端，再慢慢將樁豎直放下；

將鋼管樁慢慢放進鋼管樁沉樁樁帽裝置里，沉放至巖面，測量人員復核樁位以及傾斜度；

復測合格后在導向架內側，十字型焊接施工鋼護筒定位裝置。

6.2.4 預沖孔

沖擊式鉆機安放就地后，進行預沖磨安裝，撞擊型鉆頭須指向護筒的中部，要求誤差不超過±20 mm；用小錘子密擊，錘深約0.4～0.6 m，并適時用片石和黏土防治斜裸巖的沖擊鉆頭磨損滑動現象。

鉆孔過程中，根據地質情況，在強風化層應適當增加沖程，提高施工速度，而在中風化層應適當提高泥漿比重，確保殘渣懸浮。

預沖孔深度應根據設計錨固樁的長度做適當調整，一般不宜小于50 cm。

6.2.5 鋼管樁下放、沖擊引孔

鋼管樁錨固樁使用履帶吊沉放至支撐面后將其與鋼護筒連接固定。

沖擊鉆引孔的沖擊鉆頭磨損的重量，按其沖孔徑100 mm 通常取100～140 kg 為宜，與巖石層的一般正常懸距則可取1.5～2.0 m；斜裸巖采用中沖程、高頻率的方式進行鉆孔，沖擊行程通常在1.0～2.0 m 為宜，沖擊頻次通常為在15～20次/min為宜。

在沖孔時應隨時測量并調節水泥密度，每沖擊1～2 m 應排查一遍，并定期補漿，直到設計深度，排渣的方式采取泥漿循環方式。

6.2.6 鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠制作嚴格按照圖紙實施，成品應做好下墊上蓋。為減少腐蝕，鋼筋原材需做好防銹處理，成品不應長期擱置。

一般情況下，棧橋錨固樁混凝土錨固段較短，導致鋼筋籠頂面與棧橋面相差較大。為節省吊環鋼筋量，根據樁深，合理設置吊繩長度，應用一種調節鋼筋籠縱向間距的定位裝置，有效的控制錨固樁的保護層厚度，確保安裝質量。

6.2.7 混凝土錨固樁澆筑

根據實際孔底標高和孔口架之間的距離來配置需要的導管長度，并預留20～40 cm的懸空高度。

導管放置后，檢驗孔徑的大小、沉渣厚薄及漿液性質，如不能滿足使用條件應進行第二次清孔。使用導管泵吸清孔除渣，清孔工藝后檢測孔底的沉渣厚度，符合要求后即可澆注水下混凝土。

澆筑完成后，應盡快施工鋼管錨固樁間的縱橫向平聯，防止波浪力沖刷導致產生鋼管錨固樁晃動的現象，從而影響成樁質量。

6.2.8 臨時平臺拆除、棧橋搭設

臨時平臺拆除遵循“先搭后拆”原則。拆除前，本跨錨固樁需與前一跨錨固樁平聯固結，確保其穩定性。同時平臺拆除過程不得擾動錨固樁，防止因齡期不足、沖擊、海浪等因素，造成錨固樁失穩、失效。

棧橋搭設過程應及時復測橋梁樁位與棧橋及平臺平面位置數據，防止出現干擾。

6.2.9 平臺監測

基準點布置：在施工場地周邊的不同方向選取四個固定點作為形變監測的基準點。

監測周期：各監測項目在建設完畢及使用前應測得穩定初始值，且不少于2 次；棧橋、平臺施工時，每1 周監測1次；特殊臺風、暴雨氣候后，棧橋、施工平臺使用前，應觀測1次。

監測報警：棧橋、平臺沉降位移預警值取5 mm，沉降位移容許值為8 mm；棧橋、施工平臺水平位移預警值取3 mm，水平位移容許值為5 mm。

8 質量控制

8.1 執行標準

《公路橋涵施工技術規范》（JTG 3650-2020）、《鋼結構焊接規范》（GB 50661-2011）、《鋼結構工程施工規范》（GB 50755-2012）、《海港工程鋼結構防腐蝕技術規范》（JTS 153-3-2007）及設計文件等。

8.2 質量控制

8.2.1 鋼管樁

鋼管樁制作時，縱向焊縫在任何一橫截面內宜采用1 條焊縫，最多不得超過2 條。當有兩條焊縫時，縱縫的間距應大于300 mm。

管節制作不能過短，一般不得低于1.5 m，以控制環縫的數量。

鋼管樁的分段長度應根據運輸條件、起吊能力等因素綜合決定。

卷制鋼管時可根據需要，在板端開好坡口，卷制時中注意管端與鋼管軸線需垂直。

管節外形尺寸的最大容許誤差見表2。

8.2.2 鋼筋籠制安裝

鋼筋籠的尺寸設定要按設計圖和施工標準要求進行。

鋼筋長度應根據設計圖紙下料，允許偏差范圍為±10 mm；螺旋主筋排距允許偏差范圍為±5 mm；縱向分配鋼筋間距允許偏差范圍為±20 mm。

鋼筋在運輸、搬運和加工時，應防止銹蝕、污染，并且避免壓彎；裝卸鋼筋時，嚴禁從高處拋擲。

表2 管節外形尺寸的允許偏差

加工前必須將鋼筋表面污漬清理干凈。

鋼筋籠搬運、吊裝時應注意不要碰撞、變形。

9 結語

復雜環境斜裸巖棧橋裝配式平臺錨固樁施工技術，是通過現場施工總結形成的一套適合無覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風力大等復雜工況條件下棧橋錨固樁的施工工法。該工法相較于釣魚法施工跨徑短、覆蓋層要求高、安全穩定性不足等缺點有著更為顯著的優勢。錨固樁采用沖擊鉆配合鋼管樁沉樁樁帽專利技術進行預沖孔的方式，控制錨固樁成孔的技術成果。經實踐證明，這種工藝顯著提高建筑跨徑、增加施工工效、減少施工困難、提高結構穩定性、降低安全風險、節約施工成本。