無覆蓋地層水中樁鋼平臺(tái)施工技術(shù)探討

余成龍，孫盛，劉宏勇

（1.湖北恒暢道路養(yǎng)護(hù)建設(shè)有限公司，湖北潛江 433100；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙 410004）

無覆蓋地層水中樁鋼平臺(tái)施工技術(shù)探討

余成龍1，孫盛2，劉宏勇1

（1.湖北恒暢道路養(yǎng)護(hù)建設(shè)有限公司，湖北潛江 433100；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙 410004）

以廣西桂三（桂林—三江）高速公路涂家1號(hào)潯江大橋水中樁基施工為工程背景，分析了水下鉆孔灌注錨固法、水下承臺(tái)錨固法、鋼筋植入錨固法3種水上鋼平臺(tái)主要施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了該橋裸露河床下水中樁鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)及施工過程，為同類工程提供參考。

橋梁；水中樁；鋼平臺(tái)；裸露河床；施工技術(shù)

1 工程概況

廣西桂三（桂林—三江）高速公路沿路地質(zhì)、地形復(fù)雜，山高谷深，主線多次跨越潯江，水深面寬。其中K86+987凃家1號(hào)潯江大橋斜跨潯江思隴水庫(kù)，河床呈U形，水深最大19 m，裸露河床，表層為卵石、大塊漂石層，下臥層為風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、頁(yè)巖、千枚巖等。

該橋左幅長(zhǎng)432.0 m，右幅長(zhǎng)431.0 m；上部構(gòu)造為4×40 m+（44+80+44）m+2×40 m連續(xù)箱梁+預(yù)應(yīng)力砼T梁；下部構(gòu)造采用柱式臺(tái)配樁基礎(chǔ)、組合式臺(tái)配樁基礎(chǔ)，柱式墩配樁基礎(chǔ)、實(shí)體墩配樁基礎(chǔ)。

施工中在2#～7#墩位處設(shè)水中鋼平臺(tái)，鋼平臺(tái)橋面頂標(biāo)高比水庫(kù)蓄洪水位高5 m，平臺(tái)上部構(gòu)造總高度為1.69 m。鋼管樁頂比河道蓄洪水位高3.31 m，滿足潯江排洪要求。鋼平臺(tái)縱、橫斷面設(shè)計(jì)分別見圖1、圖2。

圖1　鋼平臺(tái)縱斷面（單位：cm）

圖2　鋼平臺(tái)橫斷面（單位：cm）

2 施工工藝選擇

目前國(guó)內(nèi)水上鋼平臺(tái)的施工方法主要有3種：

（1）水下鉆孔灌注錨固法。使用沖擊鉆等成孔設(shè)備，在鋼管樁樁位位置鉆孔，孔徑比樁徑大40 cm以上，鉆孔深度1～3 m。成孔并清孔后放入鋼管樁，以鋼管樁為導(dǎo)管澆筑水下砼至鉆孔孔口，待砼初凝后鋼管樁即完成。該方法成型后鋼管樁與地面連成一個(gè)整體，承載力、抗沖擊力等均能滿足設(shè)計(jì)要求，能最大限度減小后期維護(hù)；缺點(diǎn)是造價(jià)高，施工周期較長(zhǎng)，不適合在坡度大的部位使用。

（2）水下承臺(tái)錨固法。在鋼管樁樁位位置直接安裝水下模板，定位好鋼管樁后澆筑類似條形基礎(chǔ)的小型承臺(tái)，待砼凝固成型后鋼管樁即完成。該方法工藝簡(jiǎn)單，適用范圍廣，尤其適用于靜水面施工；缺點(diǎn)是直接在原地面澆筑承臺(tái)砼，接觸面不能保證潔凈，而且在動(dòng)水面作業(yè)，受水流影響，不能保證鋼管樁與地面的粘結(jié)性，在水流較急時(shí)容易失穩(wěn)，同時(shí)不適合深水位施工。

（3）鋼筋植入錨固法。在鋼管樁樁位位置用沖擊錘等工具鉆孔，植入多條鋼筋或鋼絞線，鋼筋或鋼絞線長(zhǎng)度不小于鋼管樁長(zhǎng)度，然后定位鋼管樁，將鋼筋或鋼絞線另外一端錨固在鋼管樁上方，利用鋼材的拉力固定鋼管樁。該方法與水下承臺(tái)錨固法類似，但材料使用少，造價(jià)最?。蝗秉c(diǎn)是不能保證錨固質(zhì)量，在水流較急時(shí)容易失穩(wěn)，也不適合深水位施工，無法完全保障水下鉆孔人員的生命安全。

潯江水流湍急，為了保證鋼平臺(tái)的安全可靠，滿足后續(xù)施工需要，通過對(duì)上述3種方法的比較，該橋選擇水下鉆孔灌注錨固法進(jìn)行平臺(tái)施工。

3 施工工藝流程

根據(jù)全站儀放樣設(shè)置浮標(biāo)，浮吊配合DZ60振動(dòng)錘懸打沉樁（見圖3）。利用吊機(jī)吊起鋼管樁，全站儀測(cè)量定位后，把浮吊移至定位位置，下錨將浮吊固定，測(cè)量放樣每根管樁的準(zhǔn)確位置，利用浮吊配合DZ60振動(dòng)樁錘吊起鋼管樁立直放入水中，準(zhǔn)確對(duì)位后開啟振動(dòng)錘插打鋼管樁直至設(shè)計(jì)深度。插打過程中采用2臺(tái)儀器同時(shí)觀測(cè)管樁垂直度，及時(shí)糾偏，確保鋼管樁垂直度偏差≤1%。

鋼管樁采用鉆孔錨固壓漿施工，利用吊車將振動(dòng)錘與鋼管樁吊起移至樁位，準(zhǔn)確對(duì)位調(diào)直后采用振動(dòng)下沉，讓鋼管樁底部完全落入河床面上，然后將鋼管樁固定，再進(jìn)行下一根管樁打設(shè)施工。每排管樁打設(shè)完成后，利用槽鋼焊接固定，在鋼管樁上部?jī)蓚?cè)各安裝一根工字鋼鋪設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，在臨時(shí)平臺(tái)上安裝小型鉆機(jī)，移至已打設(shè)完成的鋼管樁內(nèi)鉆孔。每根管樁內(nèi)鉆4個(gè)直徑120mm的孔，鉆孔深度2 m。每個(gè)鉆孔完成后在孔內(nèi)插入一根直徑28mm螺紋鋼，螺紋鋼長(zhǎng)度為3.5 m，插入河床2 m，高出河床1.5 m，然后采用水下壓漿施工方法在插入螺紋鋼的孔內(nèi)進(jìn)行壓漿錨固。當(dāng)一排3根管樁鉆孔、壓漿施工完成后，在每根管樁內(nèi)澆筑C30水下砼，澆筑高度為高出河床1.5 m。按上述方法進(jìn)行下一排鋼管樁施工，直至所有管樁施工完成。每排鋼管樁插打完成后均及時(shí)利用槽鋼進(jìn)行臨時(shí)連接，確保鋼平臺(tái)的穩(wěn)定性。每班完成前及時(shí)焊接剪刀撐和水平撐。鋼管樁插打時(shí)定位偏差≤0.1 m，傾斜度≤1%。

圖3　鋼平臺(tái)樁基礎(chǔ)施工流程

4 計(jì)算復(fù)核

鋼平臺(tái)主要由貝雷架、支撐架、I18a分配梁、I40a分配梁、樁頂橫梁、樁橫向連接槽鋼、鋼管樁、橋面板組成。邊界條件為鋼管樁與地面固結(jié)，約束Fr、Fy、Fz、Mr、My、Mz。荷載布置為人群及機(jī)具荷載2.5 k Pa/m2、箱梁荷載3.2 k N/m2。計(jì)算采用MIDAS/Civil程序，模型見圖4。

圖4　鋼平臺(tái)計(jì)算模型

主要驗(yàn)算鋼平臺(tái)在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，荷載有行駛的砼罐車、鉆機(jī)自重及行駛的吊車，沒有特殊的超重車。因此，計(jì)算工況按照棧橋類似情況選取。計(jì)算輸入靜力荷載工況（自重）和移動(dòng)荷載工況（車道面荷載），荷載組合見表1。計(jì)算結(jié)果見表2，鋼平臺(tái)的穩(wěn)定性滿足要求。

表1　鋼平臺(tái)驗(yàn)算荷載組合

表2　鋼平臺(tái)計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

近年來，隨著高速公路、鐵路的蓬勃發(fā)展，特殊地區(qū)、復(fù)雜地質(zhì)情況下的橋梁施工越來越多，鋼管樁水中施工鋼平臺(tái)的應(yīng)用范圍越來越廣。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同水深、地質(zhì)情況、沖刷程度合理選擇施工方案，是經(jīng)濟(jì)性和安全性得到保障的重要前提。涂家1號(hào)潯江大橋的施工實(shí)踐表明，采用鉆孔錨固壓漿法施工的鋼管樁水中鋼平臺(tái)用于裸露河床的水中樁基具有很好的效果，能確保樁基施工的安全性和可靠性，可為復(fù)雜施工環(huán)境下施工鋼平臺(tái)搭建提供參考。

［1］ 劉自明.橋梁深水基礎(chǔ)［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］ 韓占春.跨河橋梁施工棧橋及水上平臺(tái)技術(shù)［J］.山西建筑，2014，40（6）.

［3］ 李垚，盧勇，關(guān)成元，等.淺覆蓋地層鋼棧橋施工技術(shù)［J］.公路工程，2013，38（5）.

［4］ 劉百成.深水樁基施工水中鋼管樁固定平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007（7）.

U445.55

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