船撞事故影響下九江大橋新建樁基施工工藝研究

于淵卓

(廣東省高速公路有限公司佛開擴建管理處)

1 引言

九江大橋2007年6月15日發生“6.15”船撞事件，大橋24#墩正面被撞，船撞時24#橋墩1A樁基正準備進行混凝土灌注工作，事故發生后，24#樁基施工平臺完全損壞，G325國道九江大橋結構物連同被撞倒并沉入24#墩下游河底，同時24#橋墩已完成1B、2B兩根樁基也受損嚴重，發生傾斜導致報廢。距離船撞地點50m的25#橋墩，也位于國道被撞200m箱梁覆蓋范圍內，其中已完成四條樁基經檢測其中三條受損報廢。為此，需及時對事故現場進行清理，并盡快恢復施工。面臨突發事件情況下保質按期的完成施工任務，給建設方帶來很大的難題。

當前橋梁樁基施工工藝已經十分成熟，相應樁基質量控制檢測研究成果也較為豐富，然而施工條件復雜多變，在一些特殊條件下的樁基施工技術還有待深入研究。其中，巖溶地區因為下伏空洞引起的施工困難及安全隱患問題引起許多工程人員的關注，通過注漿回填、塌孔預防等各種技術措施，并加強對鉆孔的保護與檢測，實現巖溶空洞地區樁基施工順利開展。此外，還有研究針對沿海灘涂區、鄰近構筑物、灰巖復雜地質、富水層等各種不利環境下，進行樁基施工工藝探討。

上述研究為樁基施工提供了大量的參考依據。然后，受船撞事故影響下的樁基施工尚未見相關研究成果，如何在現場條件非常復雜情況下，搭設平臺、樁基護筒下沉以及樁基成孔，對施工工藝提出很高的要求。

2 工程概況

事故現場佛開高速擴建工程九江大橋的24#、25#墩均為鉆孔灌注樁基礎。墩位處的河床覆蓋層淺，覆蓋層小于5m，水深較深30m左右，水流急;地質情況較為復雜，大部分巖層強度高，巖面起伏較大;墩位處除原有的兩座九江橋施工時在橋位上留下很多諸如混凝土塊、鋼構件等雜物外，還有“6.15事故”中坍塌的梁體混凝土塊件。上述條件給施工帶來很多困難。

通過工程現場對于墩位復雜情況分析，總結樁基施工需要解決的主要問題有以下幾點。

(1)墩位處除原有的兩座九江橋施工時在橋位上留下很多諸如混凝土塊、鋼構件等雜物外，還存在6.15事故中坍塌的梁體混凝土塊件，對樁基施工平臺的搭設和樁基護筒的下沉影響很大。

(2)墩位處覆蓋層淺、巖層處于傾斜狀態，在樁基施工過程中極易發生漏漿、坍孔的現象。

(3)在新增樁基施工的同時，需對已報廢的三條樁進行報廢處理。

3 施工技術措施

3.1 報廢樁處理

為保證報廢樁不影響橋梁受力，導致承臺等結構受力復雜，報廢樁處理原則是維持原有報廢樁基的狀態，并解除于承臺接觸的受力界面。具體施工工藝如下。

(1)河床清理。由于墩位處存在許多建橋的施工垃圾和6.15事故中坍塌下來的箱梁混凝土，在樁基處理前，需潛水員進行多次水下探模，將報廢樁基周圍的河床底存在的施工垃圾及混凝土進行清理干凈，以保證河床維持原有的沖刷狀態。

(2)報廢樁處理。選擇在低潮水水位時，將報廢樁基的樁頭割至承臺底面，然后澆筑與樁基混凝土同樣標號的混凝土，使整個樁頭保持同一個平面，然后在承臺施工前，在樁頭鋪一層牛筋紙，使報廢樁只與承臺底面接觸，不參與其他樁基的受力。保證新增樁基和承臺達到設計受力狀態。

3.2 工程現場數據采集

在進行新建樁基施工之前首先需進行水下探摸、清理，以采集必要的數據，為下一步的施工提供依據。

由于墩位處存在許多建橋的施工垃圾和6.15事故中坍塌下來的箱梁混凝土。因此，在施工平臺的搭設和樁基護筒的振入之前需要對墩位處河床進行水下探摸，并根據水下清理的情況進行平臺搭設和樁基樁位的設計。

河床探摸采用接觸式探摸方法進行。利用一艘25t浮吊，在船頭處各焊接兩條I36工字鋼作為護筒導向架，懸臂長度為2m，兩個護筒導向架中心間距為4m，垂直方向采用直徑為0.4m、長度為35m的鋼護筒作為水下方位的基準點。

為減少探摸的誤差，盡量利用平潮時間進行探摸檢查，同時，為更準確反映出探摸的情況與實際方位吻合，探摸時浮吊船方向盡可能與橋軸線垂直，控點鋼護筒下降至擬建新樁位中心點河床處。探摸區域為控點護筒周圍5m的范圍，在探摸時利用做有刻度、長度為5m的探摸繩，盡可能的反映出水下的實際情況。

經過多次探摸、確認，擴建工程九江大橋的24#墩和25#墩的墩位情況如表1。

表1 24#墩樁位探摸情況

圖1 擴建工程九江大橋24#墩墩位布置圖

表2 25#墩各樁位探摸處理情況

3.3 新建樁基施工工藝及操作要點

3.3.1 施工平臺搭設

水下探摸方式快速詳細地了解河床面的復雜情況，了解樁基以及河床面雜物之間的相對位置，進行施工平臺搭設須見縫插針地插打平臺支承鋼管樁，對于入土極淺的鋼管樁采用子彈頭式封閉鋼管樁振入。平臺支撐護筒采用直徑為120cm，板厚1cm的鋼管樁。然后根據支撐護筒實際間距進行貝雷及工字鋼的計算和搭設(即樁基施工平臺的搭設實行的是動態設計)。在施工中，對鋼管樁拼接橫斷面的焊接的要求:雙面焊，加上長度為25cm、寬度不小于接口圓周長度25％的加強貼板，貼板厚度為1cm。為了增強平臺的穩定性，在樁基護筒打入后，支撐鋼管樁要與樁基護筒進行剛性連接。

3.3.2 樁基護筒加工與振入

(1)鋼護筒加工。

鋼護筒在制作棚分節制作，分節的原則以在滿足運輸與振入施工的前提下，將每段的長度定為最大值，減少現場拼接的接頭數量，減少振入施工的時間。根據以上原則，護筒制作時，每段的長度控制在9.0m以內，重量控制在13t以內。護筒采用A3鋼板卷制，其中底部6m范圍內鋼板厚度為22mm，其余部分鋼板厚度為16mm。鋼板用卷板機卷成筒后，在焊接平臺上焊接，護筒腳處50cm高度加設鋼帶作刃腳，鋼護筒加工要標準，傾斜度不超過1cm/m，橢圓度不大于2cm，焊接采用坡口雙面分層焊接，所有焊縫連續飽滿，以保證不漏水。每段護筒制作完畢后，利用汽車吊和平板車運輸至岸上材料堆放場地存放。

(2)鋼護筒下沉施工工藝。

①水下探摸及河床清理。該墩位處水深較深，達到30m左右，水流急，同時考慮到水下梁體對樁基護筒振入的影響，在樁位放樣好，護筒下放之前，在樁中心點處定位一根鋼管，下放至河床面，潛水員潛至河床面，以此鋼管為中心，半徑為2m探摸一圈，確認河床面有沒有影響護筒下放的障礙物。

②導向架加工就位。導向架用型鋼加工。施工人員拉線在導向架上找出縱橫軸線，并用紅油漆標記，再把導向架放置于已放樣且無障礙物的樁位上。放置時要求導向架的上層十字線與樁基的十字線縱橫向同時重合，同時在導向架四周用吊線錘的方法確定導向架的四個方向是否垂直，最后，把導向架與施工平臺軌道工字鋼焊接成整體，并且用手拉葫蘆將導向架底部上游方向與上游的支承護筒拉住，保證導向架能抵抗水流對樁基護筒的沖擊，準確引導護筒振動下沉。

③鋼護筒轉運、起吊、就位、臨時固定。經過水下探摸確認障礙物清除完之后方能進行鋼護筒的下放。鋼護筒通過汽車吊、平板車和碼頭龍門吊水運至現場，用浮吊作為起重設備起吊至導向架定位，然后進行護筒接長，并配合振動錘振動下沉。

④振動錘安裝及振動下沉。樁基護筒根據其預定的入土深度采用250t振動錘振入下沉。安放振動錘時，應當首先檢查其液壓夾頭的各通道是否通暢，可維持的油壓值是否足夠，夾頭鋼板牙紋是否磨損，以確定夾頭對護筒壁鋼板的有效夾持。將其對位后，開動油泵，使液壓夾頭供油系統的壓力維持在額定的壓力上，檢查夾頭是否夾持穩固，浮吊緩慢松鉤，測量垂直度，進行點振，測量觀察護筒垂直度和平面位置，待鋼護筒入土一定深度后進行連續施振，施振至預定標高。

在振入的過程中，每次開動振動錘必須首先進行試探性的點振，確認貫入正常，夾持牢固后才能正常施振，每次開動振動錘的時間不得超過5min，以免因通電時間過長而燒壞電機。在施振的過程中隨時觀測護筒的垂直度，如發現垂直度有偏差，要及時糾偏。鋼護筒平面中心位置允許偏差±5cm，傾斜度≤1％。

3.3.3 鉆孔施工

擴建橋24#墩和25#墩樁基直徑較小，工程現場采用沖擊鉆成孔。

沖機就位前需進行各項檢查工作，包括平臺布置與沖機座落處的平整與加固、軌道的穩定、主要機具的檢查與安裝、配套設備的就位及水電的供應等。沖機就位時需安裝平穩、定位準確。應特別注意墊平沖機和固定滾筒。

沖機開孔必須準確，且應慢速進行，需用小沖程開孔，當護筒內深度達到全沖程后方可正常沖進。沖機在沖孔過程中采用氣體反循環系統進行泥漿循環，沖進過程中應經常掏取渣樣，及時判明土層，且根據土層性質采用適當的沖程和泥漿濃度。通過護筒腳時應慢速沖進，由于墩位處地層覆蓋層淺、巖層處于傾斜狀態，在沖孔過程中極易發生樁基護筒腳漏漿和護筒下沉的現象，因此在沖孔過程中要每沖進10m之后就要對樁基護筒進行復振，以防在樁基沖孔過程中護筒由于地質情況而突然下沉而影響樁基施工的進度。

在成孔過程中要時常對沖機各部的運轉情況進行觀察，及時消除一切可能出現的事故萌芽，以保證整個沖孔過程順利。經常檢查沖錘中吊環的牢固狀況，防止掉沖錘現象發生。對該孔深巖性與地質鉆探資料相比較。做到不同的地質有相應的不同的施工手段和準備，且做好沖孔記錄。另外在沖孔過程中嚴格控制沖孔的垂直度，使其符合規范要求，防止出現斜孔，導致下放鋼筋籠困難。

3.3.4 鋼筋籠制作及下放

樁基鋼筋籠在施工過程中有兩個注意事項。

(1)樁基鋼筋籠上要焊接樁基超波檢測的聲測管，其外徑為50mm，壁厚3mm的焊管，管箍采用內徑51mm，壁厚3mm的焊管，每個接頭為8cm。制作時，于檢測管的上端處焊好管箍。

(2)接長一節聲測管，必須在聲測管內加滿清水，并觀測1min以上，在水位高度沒有損失的情況下方可下放鋼筋籠，否則，重新提起鋼筋籠檢查聲測管焊接情況，問題解決后方可重新下放鋼筋籠。

3.3.5 混凝土澆筑

鋼筋籠下放完畢后進行二次清孔，二次清孔只將泥漿進行一次循環，測得孔底沉渣符合設計文件和規范的要求，即停止清孔，準備進行混凝土的澆注。基于樁基的重要性，澆筑混凝土時，對各個環節均安排了人員進行檢查，嚴格控制每一個細節，確保施工中不出現意外。

4 質量、安全保證措施

4.1 質量保證措施

(1)嚴格控制鋼護筒振入質量。施振鋼護筒盡量選擇在水流流速小的時段進行;鋼護筒下沉中，導向架精確定位，以提高鋼護筒的定位精度。

(2)嚴格控制樁基護筒焊接質量，焊縫表面不允許有裂紋、焊瘤、氣孔、夾渣、弧坑、未溶合、電弧擦傷等現象。

(3)鉆孔過程中:①嚴格控制鉆孔過程中的泥漿指標;任何時候孔內泥漿面均不得高于江水面，盡量保持泥漿面低于江水面1m左右;②升降鉆具應平穩，尤其是當鉆頭經過護筒腳時，必須謹慎操作，防止鉆頭鉤掛護筒，避免沖撞鋼護筒擾動孔壁;③鉆孔施工應連續進行，鉆進過程中應經常掏取渣樣，及時判明土層，且根據土層性質采用適當的鉆速和泥漿比重，并應詳細、真實、準確地填寫鉆孔原始記錄，發現異常情況及時上報處理;④在混凝土澆筑前必須檢測孔底沉渣厚度，若孔底沉渣厚度小于規范設計要求(5cm)，即可澆筑混凝土，否則需進行二次清孔。

(4)嚴格控制混凝土澆筑質量:①嚴格控制混凝土拌和物質量，確保混凝土順利澆筑;②加強設備的維修保養，保證混凝土澆筑的連續性;③對于可能出現的澆筑間隔(斷)應提前做好準備措施，防止間斷時間過長;④在雨季施工中應提前準備好各種防雨設備和材料，在下雨時對大料斗和小料斗加以遮蓋，防止雨水匯入導管內影響樁身混凝土質量。

4.2 施工安全措施

(1)施工平臺等設施應有足夠強度和穩定性，并經常檢查，嚴格控制平臺的施工荷載;各種大型施工船舶停靠平臺時必須緩慢，同時鋼管樁上設置橡膠防撞緩沖裝置;

(2)鉆孔平臺四周應設欄桿，并放一定數量的救生圈，平臺上隨時將雜物、工具清理整齊，所有結構應牢固，夜間應有足夠的照明和航標設施;

(3)加強與當地水文，氣象部門的聯系，及時掌握水文，氣象動態，合理安排生產，確保施工安全;

(4)嚴格用電管理，禁止亂接亂拉電線，經常性檢查電器漏電保護性能。

5 結論

“6.15”船撞橋事故導致擴建九江大橋施工平臺嚴重受損，直接影響總體工期長達6個月。樁基是整個橋施工的關鍵，樁基的順利完成，將大大縮短施工的時間，為全橋合攏提供有利的保障。通過現場工程實踐，主要得出以下結論:

(1)針對現場復雜地質及事故環境，應采用科學的施工方法，首先對事故現場進行詳細水下探摸，基于采集的水下數據，各損壞樁的情況確立相應的處理措施;

(2)利用已有的橋址見縫插針搭設施工平臺，有效縮短施工工期，減小工作量;

(3)護筒下沉要認真進行水下清理工作，注意與探摸相結合，擴建樁鉆孔直徑較小，宜采用沖擊鉆成孔;

(4)應加強施工安全與環保措施，設置相應防撞、照明等裝置，注意工程廢料的清理，以免類似事故發生。

船撞橋事故具有突發性偶然性，但通過總結該類事故現場施工技術，也可為一些復雜河床面的樁基施工提供了參考和經驗。

[1] 鄧文洪，巖溶地區超長鉆孔灌注樁樁基施工及檢測技術——武廣客專汀泗河特大橋80m長樁施工及檢測技術.In 2008年中國工程科學高層論壇暨京滬高速鐵路橋梁建設技術及工藝設備材料交流研討會論文集，2008:52-58.

[2] 蔣冰劍.新邵資江二橋一號樁基施工技術探討[J].廣東建材，2008，(8)3:54-57.

[3] 李偉.南二環高速公路李家沙特大橋主墩樁基施工技術總結[J].科技創新導報，2009，(14)1:59-60.

[4] 劉太舉.濰河2號特大橋樁基施工的質量控制[J].鐵道標準設計，2004，(2)3:60-64.

[5] 梅利民.淺析樁基施工中出現質量問題的原因及解決策略[J].南北橋，2009，(12)1:106-107.

[6] 王勝堯.樁基施工中常見質量問題的分析與處理[J].黑龍江科技信息，2008，(8)1:227-228.

[7] 周海軍.淺論樁基施工中的幾個質量控制要點[J].中國科技縱橫，2010，(20):260-261.

[8] 肖雪強.巖溶地區樁基施工幾種特殊處理措施[J].中國市政工程，2008，(4)2:63-66.

[9] 張豪.九洲江大橋溶洞樁基施工[J].公路，2006，(z1)4:345-349.

[10]趙寶軍.巖溶地區橋梁樁基施工技術總結[J].科技信息，2009，(23):1.