栽樁法嵌巖鋼管樁在棧橋施工中的應用

呂書慶　（鐵道戰備舟橋處，山東　齊河　251100）

栽樁法嵌巖鋼管樁在棧橋施工中的應用

呂書慶（鐵道戰備舟橋處，山東齊河251100）

以吉水贛江特大橋鋼棧橋施工為例，介紹了栽樁法嵌巖鋼管樁在深水急流裸露基巖條件下棧橋施工中的應用，有效解決了鋼管樁的錨固與穩定問題，確保了棧橋的結構安全。

深水；裸露基巖；栽樁；鋼管樁

1　工程概況

昌贛客專吉水贛江特大橋位于吉水縣，地處吉泰盆地中心、贛江中游，其中1#～12#墩位于贛江水中，小里程為北岸。施工常水位43.0m，橋址處平均水深9.0m，地質勘探顯示該區域河床為破碎狀石英砂巖，降雨量大且雨量集中是本區域降雨的顯著特征。北岸公路至3#墩搭設鋼棧橋，橋長288m，3#～4#墩為贛江臨時通航孔，4#～12#墩為吹砂筑島便道。

2　鋼棧橋結構形式

北岸棧橋寬度8.0m，其中行車道寬6.3m，人行道1.7m，棧橋頂面標高49.0m。鋼棧橋采用鋼管貝雷結構，棧橋設計跨度為12m、15m，3跨1聯設置制動墩（雙排4根鋼管樁），其余采用標準墩（單排2根鋼管樁）。

鋼管樁采用Φ529mm螺旋鋼管，鋼管樁上設置雙拼I40a橫梁；橫梁上設置3組雙排單層貝雷梁作為棧橋主梁，分配梁采用I28b工字鋼（間距75cm）；面板采用126×600cm組合面板，面板下部采用5根I14工字鋼，最大間距33.5cm，上部為8mm花紋板。

3　鋼棧橋樁基施工

棧橋起點至1#墩附近長度約30m與3#墩附近約60m有覆蓋層，采用“釣魚法”進行鋼管樁施工。1～2#墩之間河床有少量的砂卵石覆蓋，隨著大里程吹砂筑島導致施工阻水面積增加，此區域沖刷程度逐漸增大覆蓋層基本全部被沖刷完，2#墩～3#墩之間覆蓋層逐漸變厚。無覆蓋層區自DK185+825起，至DK186+ 025全長約200m，“釣魚法”施工無法解決鋼管樁樁底的錨固問題。

無覆蓋層區域棧橋樁基均為深水基礎，主要面臨以下難點：①水深，常水位施工時平均水深9.0m，受降雨影響，水位最大漲幅4.8m；②流急，受上下游泄洪影響，施工期間最大流速達2.5m/s；③裸露基巖，此區域河床基巖裸露，船舶錨錠、下沉鋼護筒與鉆井的開孔比較困難。

3.1裸露基巖樁基方案選定

根據國內外無覆蓋層或淺覆蓋層棧橋樁基施工經驗，現場對鉆巖復打樁自身錨固、鋼格籠錨固、鋼錨桿錨固、嵌巖灌注樁錨固等施工技術進行研究，結合本工程的實際特點，經過方案比選，采用栽樁法施工嵌巖鋼管樁來加強樁底錨固。

針對施工難點及現場實際情況，棧橋鋼管樁施工利用浮式作業平臺完成，通過在已形成的孔內澆注孔底混凝土、振打鋼管樁等工序形成嵌巖鋼管樁，最后焊接樁間連接系。

3.2樁底錨固深度計算

渡洪期間橋上無車輛荷載，取一個標準墩（2根鋼管樁）為計算模型，主梁跨度取15m。永久荷載為結構自重，可變荷載為水流對橋跨結構與棧橋墩的水平力，洪水位取49.0m。

可變荷載引起的傾覆力矩M1=P×H，結構自重引起的抵抗力矩M2=G×L，樁底錨固需提供的穩定力矩為M=M1-M2。P為橋跨結構與棧橋樁所受的流速壓力，按照P=KA計算，其中：γ為水的重力密度；V為流速（取3.0m/s）；A為阻水面積，鋼管樁與橋跨結構取外輪廓面積；gn為重力加速度；K為橋墩形狀系數；H為流水壓力合力作用點至樁底的垂直距離；G為結構自重；L為結構重心至下游鋼管樁中心的水平距離。

所需樁底錨固力為，鋼管樁與水下混凝土之間的粘結力取，則樁底有效錨固深度。該棧橋鋼管樁嵌巖深度取2.0m，施工時確保樁底有效錨固深度不少于1.0m。

圖1　樁底結構圖

3.3嵌巖鋼管樁施工工藝

浮式作業平臺由3組浮體組成，平臺平面尺寸為18m×12m，每組浮體由2個六七式標準舟節拼組而成。平臺上放置2臺沖擊鉆與1臺發電機組，使用浮吊、振動錘等設備輔助沖孔、栽樁，一個循環可完成單排2根樁施工。平臺上安裝導向架并固定2根Φ1400×12mm鋼護筒，使用直徑1.3m錘頭進行鉆孔，鋼護筒底口隨錘頭鉆進逐漸嵌入孔內，孔深達到2.0m后通過導管法在鋼護筒內灌注水下速凝混凝土，然后將鋼管樁振動插打至孔底，最后拔出鋼護筒、扶正鋼管樁、焊接連接系，完成鋼管樁嵌巖施工。

主要施工工藝流程為：打樁船就位→埋設鋼護筒→沖擊鉆沖孔、清孔→灌注水下混凝土→打設鋼管樁→拔除鋼護筒→焊接樁間連接系。

3.4嵌巖鋼管樁施工

3.4.1浮式作業平臺的錨錠布置

作業平臺設置2個迎水主錨、2個邊側錨、2個尾錨，主錨與尾錨呈“八”字結構。由于該段河床無覆蓋層，鐵錨難以確保有效錨錠，施工時采用混凝土重力錨。

3.4.2樁基定位

浮式作業平臺上按照橫向樁間距布置2臺沖擊鉆，通過調整平臺的錨錠系統，完成單排樁的精確定位后，埋設鋼護筒。

3.4.3沖擊成孔

鉆孔過程中，采用紅土摻拌水泥造漿，成孔后，采用導管法在鋼護筒內灌注水下速凝混凝土（混凝土方量按照孔深3.0m控制）。

3.4.4栽樁并焊接連接系

混凝土灌注完畢后立即進行栽樁，使用浮吊與振動錘將鋼管樁沉入孔底，鋼護筒拔除后，安裝鋼管樁限位器，調整鋼管樁的垂直度，安裝樁間連接系、修整樁頭，移動浮式作業平臺至下一排樁施工。

4　總結

①利用六七式標準舟節拼裝浮式作業平臺，有效克服了水位與流速變化的不利影響。使用浮吊、振動錘等設備輔助沖孔、栽樁，平均48h內可以完成一個循環即單排2根樁施工，施工工藝相對簡單，操作方便，作業效率高。

②鋼護筒通過浮式作業平臺錨錠系統及導向架進行定位固定，可保證鋼護筒在深水急流中作業時的樁位精度與垂直度。護筒拔除后，通過在護筒導向架上安裝鋼管樁限位器，可保證水下混凝土終凝前鋼管樁在深水急流中的穩定性。

③棧橋施工過程中與投入使用后，施工河段遭遇多次洪水（最高水位達到47.8m），安全度過了2015年的冬汛與2016年的主汛期。

采用栽樁法進行嵌巖鋼管樁施工，成功解決了深水急流、裸露基巖等特殊水文地質條件下鋼管樁的錨固與棧橋的穩定問題，確保了汛期棧橋的安全，為類似地質條件下平臺與棧橋的設計與施工提供了經驗。

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［3］王東輝，歐陽克武，趙煜澄.千島湖大橋鋼管混凝土樁栽樁法施工簡介［J］．橋梁建設，2004（3）.

［4］鮑穎杰.寧波光明碼頭鋼管嵌巖樁施工技術淺析［J］．水運工程，2013（10）．

U448.18

B

1007-7359（2016）04-0165-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.065

呂書慶（1986-），男，河南新鄉人，畢業于石家莊鐵道學院，學士，工程師。