浮式龍門法在某大橋鉆孔樁施工中的應用

張 碧，孫立功，馮小勇

(1.陜西鐵路工程職業技術學院，陜西 渭南 714000;2.中鐵一局集團有限公司 第一工程公司，陜西 渭南 714000)

1 工程概況

某大橋位于南昌市外環快速路，是跨越贛江連接南昌與昌北城的重要橋梁，主橋上部結構為75 m+228 m+228 m+75 m中承式鋼管混凝土系桿拱橋，該橋下部采用群樁、承臺構造。主橋32#～34#墩均位于贛江主河道上，其河床覆蓋層不足2 m，且河床泥質粉砂巖強度較高。

32#墩承臺接24根 φ250 cm的鉆孔樁，按嵌巖樁設計，梅花形布置，設計樁長29.826 m，入巖深度不小于20 m，常水位時設計樁頂水深不小于4 m，洪水期樁頂水深可達11 m。其群樁、承臺結構如圖1。

圖1 32#墩樁基承臺結構(高程:m;長度:cm)

2 施工方案比選

2.1 施工環境及水文地質條件

32#～34#墩位于主河道，過往船只頻繁，施工期間不能斷航。受撈砂船撈砂及河水沖刷的影響，其河床中粗砂覆蓋層較薄，最厚處不足2.0 m;河床基巖表面崎嶇不平，基巖強度高達10 MPa。贛江水流速度1～2 m/s，常水位時水深7.0 m左右，洪水期水深可達15.0 m以上。南昌市年最大降雨量2 356 mm，最小降雨量1 046 mm。每年3～6月份為梅雨季節，降雨量約占全年總降雨量的52%;7～9月份為臺風季節，在臺風影響下，常有大雨、暴雨，降雨量約占全年總降雨量的20% ～30%。

2.2 方案的比選

2.2.1 鋼管樁平臺方案

鋼管樁平臺，施工工藝簡單，投入少，施工速度快。但由于河床中粗砂覆蓋層較薄，河床基巖表面崎嶇不平，基巖強度高，致使鋼管無法插打進入巖層，不能形成穩定結構。

2.2.2 雙壁鋼圍堰施工方案

采用大型雙壁鋼圍堰，可充分利用鋼圍堰本身的自重，便于結構自身下沉過程中的穩定。但由于鋼圍堰結構尺寸較大，且河床基巖表面崎嶇不平，鋼圍堰下沉至基巖時不穩定。同時，雙壁鋼圍堰施工難度大、周期長、造價高。

2.2.3 浮式龍門法鉆孔樁施工方案

在施工區域拼裝浮式平臺，平臺上設置龍門。此方法的優點在于:① 施工平臺不受水位變化的影響，在水位變化時仍可進行施工，保證施工工期;② 自身攜帶的龍門吊解決了施工時的吊裝難題;③平臺拼裝可在碼頭進行，定位可在幾小時之內完成，且錨及錨繩范圍較小，不影響通航，施工安全可以得到保證;④ 浮式龍門的組成材料可循環利用，工程造價低。

經過以上三種方案的技術、經濟比較，工程最終決定采用浮式龍門法鉆孔樁施工方案進行施工。

3 浮式龍門鉆孔樁施工工藝

3.1 浮式龍門的組拼

用四艘同規格平駁船停在碼頭，兩兩用桁架縱向連成整體，然后將連接好的駁船用桁架橫向連成整體。考慮到承臺的結構尺寸，兩組駁船橫向凈間距確定為17 m，桁架形成28 m×80 m的矩形結構。同時，為便于給施工平臺喂料，在平駁下游設計預留14.0 m長的喂料口。在連接好的駁船桁架上，鋪設龍門軌道，并按照龍門設計圖拼裝龍門和水中作業平臺，龍門凈高16.0 m，凈跨26 m，凈吊重500 kN。為防止鉆孔時內側荷載過大，而形成船體向內傾斜的情況，在龍門外側船舷上壓載。浮式龍門如圖2所示。

圖2 浮式龍門布置(單位:cm)

3.2 拋錨定位及浮式龍門的就位

首先用全站儀配合，在施工區域上下游設計位置拋投錨碇。然后用兩艘拖輪將浮式龍門拖出碼頭，移至施工區。在浮式龍門拖運前，申請水上交管部門配合。拖運時，對施工區上下游200 m范圍內實行水上交通管制，進行短時封航。浮式龍門拖運就位后，應立即與設置好的錨碇連接收緊。然后，在測量人員的精密控制下，通過導鏈微調船位，使其與設計的位置偏差不大于5 cm。利用浮式龍門起吊制作好的鋼護筒，在定位導向裝置的疏導下，準確下沉。繼而，用振動錘振打鋼護筒，直至與巖層穩定咬合。用四臺沖擊鉆對承臺周邊的八根邊樁鉆孔，部分入巖后，澆注混凝土，形成水上平臺臨時錨固樁，使整個浮式平臺只能沿錨固樁上下浮動，不再出現水平位移。然后施工剩余十六根鉆孔樁，鉆進至設計高程后，采用高壓混凝土輸送泵澆注樁基混凝土，全部成樁后，用鉆機清除八根臨時錨樁，鉆進至設計高程，并澆注混凝土。

4 施工難點及控制重點

4.1 電力問題

由于施工區域位于主河道內，電力問題成了施工中的首要問題。施工中通過設置水下電纜，與安置在岸邊的變壓器連接高壓電，為施工提供電力。在浮式平臺上安放了一臺250 kW的發電機，當高壓電停電時，保證施工的正常進行。

4.2 鋼護筒下沉調整

由于水流速度快，鋼護筒下沉時的位置調整是施工的難點之一。解決的方法為，在桁架上設置定位導向裝置;鋼護筒入水過程中，在護筒上游及兩側設置拉環，利用鋼絲繩牽引，用來抵抗水流的沖擊，調整護筒的垂直度，如圖3。

圖3 鋼護筒下沉調整示意

4.3 浮式平臺位置控制

由于風力和洪水漲落的波動，導致浮式平臺位置發生變化是施工的另一難點。為確保其位置偏差不超出施工和規范要求。工程中采取以下措施:

1)在浮式平臺上下游各拋設兩個八字錨，保證浮式平臺的位置。

2)首先完成外圍的八根錨樁，確保浮式平臺的相對位置。

3)考慮到洪水的影響，水位每升降1 m，錨繩長度變化10 cm。根據歷史水位可知，施作錨樁時水位高程變化在3 m左右，其變化可由錨繩的伸縮來調節，不需要其它處理。錨樁完成后，浮式平臺主要靠已成群樁來錨固，錨碇已不起主要作用。

4)通過計算及觀察水中浮式平臺的位置變化，并及時調整，作相應的施工記錄，以確保施工質量和施工安全。

4.4 刃口處被壓穿的問題

由于粗砂覆蓋層較薄，河床基巖表面不平，基巖強度高，鋼護筒無法深入巖層，刃口外側無覆蓋，鉆孔及灌注混凝土時很容易造成刃口處被壓穿。為防止上述情況，用樁錘反復振打加以處理，即在鉆孔樁混凝土澆注前，再次用振動樁錘振動，使其咬合緊密，并在護筒高出水面0.5 m處切割一孔洞，使內外水壓差保持大致相同。如圖4。

圖4 防止刃口處被壓穿工程措施示意

4.5 其他工程措施

為保證施工環境，不污染贛江，在平臺上設置兩個泥漿循環池用于泥漿的沉淀。

橋位基巖中有泥質粉砂巖軟化層，極易吸附鉆頭。工程中將廢舊鋼絲繩截成1 m一段，投入孔中，即可正常鉆孔。

為保證清孔質量并加快清孔進度，減少清孔中產生漏渣等現象，工程中采用氣舉反循環進行清孔。

5 結束語

工程實踐表明，采用浮式龍門平臺方案，施工平臺不受水位變化的影響，不影響通航;自身攜帶的龍門吊解決了施工中的吊裝難題，且材料可以循環利用，工程造價低。同時，對供電問題、鋼護筒下沉調整、浮式平臺位置控制、刃口處被壓穿等問題，采取的工程措施簡便、實用，為覆蓋層較薄、河床基巖強度較高的深水大孔徑樁基施工提供了新的借鑒.

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［2］李春廷.海中鉆孔樁基礎工作平臺的設計與施工［J］.鐵道建筑，2009(5):17-19.

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［4］林宗元.巖土工程治理手冊［M］.北京:中國建筑出版社，2005.