裸巖地質鋼棧橋施工技術

李成鋼

（中鐵大橋局集團第五工程有限公司，江西，九江，332000）

裸巖地質鋼棧橋施工技術

李成鋼

（中鐵大橋局集團第五工程有限公司，江西，九江，332000）

鋼管樁基礎、貝雷梁結構的棧橋在橋梁施工中應用廣泛，其基礎施工質量與使用安全密切相關，同時棧橋基礎施工因地質條件各有不同。本文結合武漢脛黃岡城際鐵路黃岡公鐵兩用長江大橋2#、3#主塔墩棧橋鋼管樁基礎在流速大、裸巖地質條件下施工的過程，介紹裸巖地質鋼棧橋施工技術。

鋼棧橋；鋼管樁；裸巖地質；施工技術

一、工程概況

武漢至黃岡城際鐵路黃岡公鐵兩用長江大橋主橋為鋼桁梁斜拉橋，橋跨布置為：81+243+567+243+81=1215m。因主墩基礎施工及后期邊跨側鋼梁安裝的需要，擬在南岸修建棧橋連通主墩。棧橋全長195m，跨度15m，3跨一聯，共5聯。北岸棧橋長240m,跨度15m，3跨一聯，共6聯，按雙車道設計，全寬 8.0m，棧橋前端設置一個會車及存料平臺，主梁采用貝雷梁結構，橫向布置9片貝雷梁；棧橋縱向中心線距離橋梁中心線上游側22.0m，棧橋頂面標高南岸為+25.73m， 北岸為+24.20m。詳見圖1?南岸棧橋總布置圖?。

1、地質條件

橋址處覆蓋層均為粉砂層，南岸由 2#主墩往岸邊逐步變薄，局部墩位無覆蓋層，隨著施工阻水面積的增加及長江水位的上漲，覆蓋層基本全部沖刷完；北岸由3#主墩至岸邊覆蓋層，在枯水期為7～10m厚，隨著長江水位的上漲，從岸邊到3#墩沖刷程度逐漸增大，3#主墩附近100m范圍基本全部沖刷完。覆蓋層下為砂、礫巖，屬弱風化帶，巖石基本承載力[σ]＝2000Kpa，南岸巖面傾斜嚴重，巖面與豎向最大有78°夾角。北岸巖面稍平坦。

2、水文條件

橋址處水面寬約1060m，最大水深約23～24m。橋址處流量大（洪水期流量達71800m3/s），流速達3.0m/s，流向與橋址基本呈0°夾角。

二、采用鋼棧橋方案的總體思路

為了有效地解決 2#、3#主塔墩建設工期緊張，施工壓力大的問題，達到變水上施工為岸上施工的目的，經過研究分析，采用鋼棧橋方案作為主塔墩施工的物資、設備運送的主要通道，以提高主塔墩施工過程中材料、設備輸送效率，減少長江水位變化對施工的影響。

三、鋼棧橋結構設計

根據現場施工條件和施工需要，該鋼棧橋從使用功能上由架梁通道和汽車通道兩部分組成；從結構上由鋼管樁基礎、型鋼分配梁、貝雷梁縱梁及橋面板組成。

1、鋼管樁基礎

鋼棧橋鋼管樁基礎采用鉆孔樁與鋼管樁結合形式，利用Φ1400×14mm鋼管樁做為鋼護筒進行Φ1.4m鉆孔樁，鉆孔方式采用沖擊反循環成孔，鉆孔樁入巖深度不小于4.0m，鋼管內灌注混凝土高度4.0m，達到鋼管樁與基巖固結的目的。設置兩層用槽32制作的連接系，連續墩橫橋向上下設置兩層連接系L3，制動墩橫橋向上下設置兩層連接系L3，縱橋向上下設置兩層連接系L2。連續墩上層連接系設置在距鋼管樁頂1m位置處，制動墩上層連接系設置在距鋼管樁頂1.42m位置處，上下層連接系的間距為4m ,為了棧橋的整體穩定性得以更好的保證，連接系與鋼管樁之間均采用相慣線直接焊接連接。連續墩采用2根鋼管樁，橫橋向間距6.0m；制動墩采用4根鋼管樁，橫橋向間距6.0m，縱橋向間距5.0m。南岸岸邊基礎采用Φ1400×14mm挖孔樁基礎，北岸岸邊基礎采用Φ800×8mm鋼管樁插打基礎。其余水中棧橋基礎因覆蓋層極少，采用鉆孔樁與Φ1400×14mm鋼管樁結合形式，鉆孔樁入巖深度不得小于 4.0m，鋼管內灌注混凝土高度不小于4.0m。最小樁長9m、最大樁長34m。水中鋼管樁基礎形式詳見圖2?鋼管樁基礎結構圖?。

圖2 鋼管樁基礎結構圖

2、鋼棧橋上部結構

為滿足汽車行駛和后期邊跨側鋼梁安裝的要求鋼棧橋從上到下依次為 20cm厚 C30預制混凝土橋面板，貝雷梁，2HN700*300mm分配梁,2HN400*200mm樁頂分配梁。分配梁型鋼長度根據各個部位的需要確定，為了增強整個鋼管樁基的整體穩定性和樁頂分配梁本身的穩定性，分配梁與鋼管樁之間采用剛性連接。

四、鋼棧橋施工

鋼棧橋鋼管樁基礎采用定位船定位，逐根鉆孔成樁，逐根連接的施工方法進行鋼樁基礎施工。上部結構采用履帶吊機由岸邊向江中心逐跨架設、安裝施工。

主要施工流程：定位船定位 ?導向架加工及安裝 ? 插打第一排鋼管樁 ? 沖擊鉆鉆孔成孔 ? 澆筑混凝土 ? 用連接系連接鋼管樁 ?安裝樁頂分配梁，貝雷梁及橋面結構? 50t履帶吊機上鋼棧橋按上述方法完成剩余的結構施工。

1、鋼管樁基礎施工

南岸岸邊墩位處于裸露的基巖上，采用挖孔樁方法施工基礎：人工挖孔Φ1.6m、深度4.0m以上，埋置Φ1400×16mm鋼管樁后，澆注8.0m混凝土，其中嵌入巖層深度4.0m，樁內混凝土高度4.0m，達到固結目的。北岸岸邊墩位處覆蓋層較厚，采用常規振動錘插打鋼管樁方法進行施工。

水中墩棧橋鋼管樁基礎采用鉆孔樁與鋼管樁結合形式，利用Φ1400×14mm鋼管樁做為鋼護筒進行Φ1.4m鉆孔樁施工，鉆孔方式采用沖擊反循環成孔，鉆孔樁入巖深度不小于4.0m，鋼管內灌注混凝土高度4.0m。

管樁插打及鉆孔施工平臺采用浮式導向船形式，由 5組 2×HN400*200mm將兩艘定位船焊接成整體，兩艘定位船中間預留制動墩的4個樁位，便于導向架對位和插樁，以及固定鋼護筒；整個定位船兩側各安裝單排鋼管樁導向；即浮式施工平臺定位1次可以進行8根鋼管樁的插打及鉆孔樁的施工。詳見圖3?棧橋鋼管樁基礎施工導向船布置圖?。

圖3 棧橋鋼管樁基礎施工導向船布置圖

另外北岸棧橋在水位+15m以下時，覆蓋層沖刷影響較小，實際在2010年4月～5月份（覆蓋層還有6～8m）施工時，采用先快速插打鋼管樁，并安裝貝雷梁，鉆孔樁施工在貝雷梁面進行的施工方法。此種方法相當于棧橋施工成形了再施工鉆孔樁，其作業面大，可以上多臺鉆機進行施工，也減少了鋼管樁在鉆孔樁施工完后須接長的一道工序，大大加快了棧橋施工進度。但需注意的是：長江水位、流速、覆蓋層厚度須經常進行觀測，以理論計算為依據確保棧橋施工的安全；在管樁插打時須保證管樁底已到巖面，在鉆孔樁施工時，不會導致管樁下沉造成安全事故；管樁頂分配梁安裝時需預留鉆孔樁的孔位，鉆孔樁施工完進行恢復；在實際施工時務必利用當地水文局的水位預測資料進行施工安排，絕對確保安全。北岸棧橋在6月份水位上漲過大后，同樣采用的浮式導向船鉆孔方法。

（1）鋼棧橋鋼管樁定位

在流速大、水深的長江水域利用浮式平臺進行鋼管樁精確定位是鋼管基礎施工成敗的關鍵。

①定位時由于水流力影響，鋼管樁產生整體位移。

經計算流速為2.5m/s，施工水位為+18.0m時,鋼管樁整體最大水平位移為34.5mm。；流速為2.5m/s，施工水位為+22.0m時,鋼管樁整體最大水平位移為45.0mm。插打時鋼管樁中心先向上游預偏5cm；

②由于鉆孔施工狀態下，鋼護筒與巖層為鉸接、與導向船為鉸接，承受水流壓力，且鋼管樁長細比較大。定位時除考慮水流力造成的整體位移外還應考慮其繞度變形。導向船錨錠系統為線性材料，在承受鋼管樁水流力情況下有一定伸長,伸長量約為5cm。因此二者合計取10cm的預偏量。

③利用導向船錨錠系統精確定位定位船，并安裝好導向架。將定位船向上游預偏10cm,導向架的垂直度保證在1/500以上。

（2）鋼棧橋鋼管樁插打

水中鋼管樁下沉采用懸打法施工，用35t浮吊配合振動樁錘施打鋼管樁。先將鋼管樁吊起并快速從導向架內插入覆蓋層中。測量組確定樁位與樁的垂直度滿足要求后，開動振樁的下沉應一氣呵成，中途不可有較長的時間的停頓，同時振動的持續時間不宜超過10min～15min。

（3）沖擊鉆鉆孔

鋼管樁插打至巖面后立即進行沖擊反循環鉆進，鉆至入巖4 m后終孔進行清孔。為防止由于巖面傾斜造成鋼管樁底口局部脫空，影響鋼管樁與基巖有效固結，鋼管樁入巖應大于 2.0m。為保證鋼管樁順利入巖，沖擊鉆頭直徑采用Φ1.36m，成孔后鋼管樁基礎樁徑約Φ1.4m，成孔后利用振樁錘復打鋼管樁使其達到入巖2.0m。

（4）安裝鋼筋籠及混凝土灌筑

成孔并進行鋼管樁跟進后，即可進行鋼筋籠安裝及混凝土灌注，灌注過程應連續，保證成樁質量。由于鉆孔孔深較深，鋼筋籠質量相對非常輕，采取制作有底鋼筋籠的方法，杜絕了灌注水下混凝土時鋼筋籠的上浮。

（5）割樁移船

待鋼管樁內混凝土達到強度后，將各鋼管樁在定位船連接的分配梁底以上部分割除，移開定位船至下一施工點。管樁進行接高至設計標高。

2、鋼管樁連接系施工

連接系采用槽32的型鋼組在車間焊好后運至現場整體吊裝焊接，下層連接系在低水位時進行焊接。

3、上部結構施工

上部結構主要有樁頂分配梁、貝雷梁及橋面板等。這些構件均在工廠或預制場加工成型后，通過陸路運至現場，采用50t履帶吊機根據鋼棧橋拼裝過程的需要進行逐個拼裝。

4、控制結果

由竣工測量數據可知，鋼管樁定位時向上游預偏10cm施工，施工完后鋼管樁中心位置偏差小于5cm，垂直度小于1%，符合要求。

五、結束語

鋼管樁基礎、貝雷梁結構的棧橋在橋梁施工中應用廣泛，其基礎施工因地質條件各有不同。黃岡公鐵兩用長江大橋主塔墩棧橋鋼管樁基礎在水位高、流速大、覆蓋層薄且極易沖刷、部分巖面傾斜嚴重的特殊地質條件下施工，取得了施工速度快、鋼管樁中心位置偏差小于5cm，垂直度小于1%的良好成果，為長江上施工棧橋及同類棧橋鋼管樁基礎施工積累了寶貴的經驗。

[1] 中華人民共和國行業標準《公路橋涵施工技術規范》JGJ041-2000

[2] 中華人民共和國交通部標準《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》JTG 025-86

[3] 中華人民共和國行業標準《港口工程荷載規范》JTJ215-98

[4] 黃紹金 劉陌生《裝配式公路鋼橋多用途手冊》

TU158

A

1674-3954（2011）02-0077-02