橋梁工程中深水樁基鋼管樁鉆孔平臺的設計與施工

魏國娜

摘 要：隨著我國科學技術的發展，工程建設技術也得到了很大程度的提高，特別是橋梁建設技術，而在大跨度橋梁建設工程中深水基礎鉆孔樁施工是極為關健的施工技術。本文以廣西桂平郁江二橋鉆孔平臺的設計工程為例，分析探討橋梁工程中深水樁基鋼管樁鉆孔平臺的設計與施工。

關鍵詞：鋼管樁 鉆孔平臺設計 施工設備

隨著我國橋梁建設技術的提升，我國橋梁工程越來越多，而在橋梁建設工程中針對深水樁基通常采用的是大直徑鉆孔灌注樁或鋼管樁作為其工作平臺，這種施工技術有明顯的優勢，在橋梁深水樁基施工中得到廣泛的應用。

1.工程概況

1.1郁江二橋介紹

廣西桂平市郁江二橋橋梁全長1358m，總預算2.16億元。項目于2014年10月正式開工建設，計劃2017年4月竣工。截至到2016年7月6日已完成總投資的72%，引橋主體848m已全部施工完成，同時全橋181根樁基，引橋下柱以及主橋下構也已完成施工。1.2郁江二橋鉆孔平臺構造

郁江二橋15#墩鉆孔平臺擬投入4臺沖擊鉆機完成樁基施工，采用70t履帶吊進行鋼筋籠吊裝及鉆機移位15#墩鉆孔平臺分為支棧橋區平臺和鉆孔區平臺，保證鉆孔施工時機械物資的周轉與堆放并為后續承臺主塔施工提供臨時場地。而鉆孔平臺支棧橋區采用梁柱組合式的鋼管樁平臺，鉆孔區平臺采用格構式的鋼管樁-鋼護筒鉆孔平臺結構，平臺設計頂標高+42.50m、長41.8m，寬33.7m，由臨時鋼管樁、鋼護筒、承重梁、次梁及小肋、面板等組成。由于河床覆蓋層極薄，鋼管樁樁底錨固方式采用在鋼管樁內鉆孔（Φ100mm），孔內插入3根Ф28mm螺紋鋼；鋼護筒底部錨固方式采用Φ4200鋼圍圈通過型鋼固定在Φ2500x20鋼護筒底部，鋼護筒內部、型鋼和鋼護筒之間均澆筑C30水下混凝土。

2.鋼管樁鉆孔平臺的設計

2.1鋼管樁鉆孔平臺的設計資料與標準

設計資料有設計水位：最高設計水位：+40.78m（10年一遇水位）；河床標高：以實測標高為準；平臺頂標高：+42.50m；設計流速：取v=1.0m/s；風壓：按10年一遇，v=18.1m/s。技術標準主要是配置沖擊鉆機4臺；70t履帶吊，最大吊重19t；料庫以及制漿區荷載等。

2.2鋼管樁鉆孔平臺的荷載組合及荷載計算

2.2.1荷載計算

①鉆機荷載：樁基鉆孔施工擬采用YCJF-25型鉆機，根據YCJF-25鉆機參數，主機重為190KN，按鉆機底架形式布置荷載計算。

②70t履帶吊荷載：設計考慮70t履帶吊（吊重19t）情況下仍能正常使用，履帶吊自重70t，吊重19t，履帶間距4.03m，履帶長度5.09m，履帶寬度0.8m，頂分配梁間距35cm，每條履帶寬度可覆蓋14根分配梁。

③制漿區荷載：泥漿荷載壓力按25KN/m2在平臺泥漿存放區滿布。

④料庫荷載：料庫荷載壓力按10KN/m2取值。

⑤其他施工荷載：主要包括鉆孔施工過程中平臺頂面擺放的發電機房、箱式變壓器、泥漿凈化器、小型施工器具等，統一按照3KN/m2均布荷載計。該部分荷載在平臺滿布。

2.2.2荷載組合

鉆孔平臺荷載組合如下：1.2×自重+1.4×（泥漿區+材料堆放區）+1.4×[鉆機+履帶吊（自重+吊重）+施工荷載區+水流力]+1.1×18.1m/s風力。分別將履帶吊在以下四種位置與其它荷載進行組合，共4種工況進行驗算，如表1。

2.3鋼管樁鉆孔平臺的結構計算

2.3.1建模計算

采用MIDAS軟件進行建模計算，采用梁單元模擬平臺各構件，節點荷載、梁單元荷載模擬平臺受力情況，結構自重由程序自動計入。由計算可知，平臺各桿件最大應力出現在工況3，如表2。

通過計算可知，平臺各構件受力均滿足規范要求。

2.3.2穩定性計算

①鋼管樁

由平臺建模計算，可查鋼管樁最大內力：

從上述結果可知，鉆孔平臺鋼護筒穩定性滿足規范要求。最后通過計算得出郁江二橋15#墩鉆孔平臺的結構無論是強度與剛度，還是其穩定性都符合相應的規范要求，而且平臺的設計尺寸較大，可以滿足臨時機具與材料的存放以及相關人員的工作和生活需求。

3.鋼管樁鉆孔平臺的施工

3.1施工設備的選擇

根據上述深水樁基鋼管樁鉆孔平臺的詳細設計參數，其施工應選擇的施工設備主要有：YCJF-25型鉆機、70t履帶吊，混凝土罐車等。

3.2施工工藝

郁江二橋15#墩鋼管樁鉆孔平臺的施工工藝按先后施工順序依次為：運輸鋼管樁到位→履帶吊吊裝、下放鋼管樁→鋼管樁樁底錨固→搭設支棧橋單跨鋼管樁之間的平聯、斜撐→搭設樁頂分配梁、貝雷、貝雷頂分配梁、鋼板→履帶吊前移一跨，直至搭設完所有支棧橋平臺→在支棧橋上架設貝雷，貝雷上安放導向架→履帶吊起吊、下放鋼護筒→鋼護筒底部錨固→履帶吊起吊剩余鋼管樁，搭設平聯、斜撐、主梁、次梁、小肋，進而形成鋼護筒平臺→鉆孔樁施工。

3.3具體施工

針對郁江二橋15#墩鋼管樁鉆孔平臺的具體施工，首先是采用平車通過主棧橋運送鋼管樁到位，利用70t履帶吊起吊靠近主棧橋側的鋼管樁，下放其到位，并進行鋼管樁樁底錨固。搭設鋼管樁之間的平聯及斜撐，履帶吊搭設沿支棧橋長度方向的鋼管樁之間的平聯、斜撐、樁頂分配梁，貝雷、鋼板，搭設好一跨支棧橋，70t履帶吊前移一跨，采用相同方法搭設支棧橋其余跨，直至搭設完支棧橋平臺。利用已搭設完成的支棧橋架設貝雷，貝雷上安放導向架。利用履帶吊在支棧橋上起吊、下放鋼護筒。鋼護筒下放到位后，進行鋼護筒底部錨固。鋼護筒下放過程中，利用履帶吊搭設平聯、斜撐、主梁、次梁、小肋，進而形成鋼護筒平臺，履帶吊起吊剩余鋼管樁，最后在搭建好的平臺四周還要焊接一定高度的欄桿，同時還要設置相應的安全標志標語以及安裝警示燈等，以保證平臺的構建安全。進而鉆機成孔，利用70t履帶吊下放鋼筋籠，樁基水下混凝土灌注，完成樁基施工。

4.結束語

綜上所述，本文以廣西桂平郁江二橋鉆孔平臺的設計工程為例，分析探討橋梁工程中深水樁基鋼管樁鉆孔平臺的設計與施工。通過本文的分析探討可以看出在郁江二橋深水樁基施工中，采用鋼管樁鉆孔平臺完全符合工程需求，無論是其荷載承重還是施工技術等都符合本次橋梁工程的建設情況，主要是因為鋼管樁鉆孔平臺不僅重量輕，承重能力強，而且在搭建以及拆卸上都較為方便，安全性較高，同時待拆卸后也可繼續應用在其他的橋梁建設工程中。

參考文獻：

[1]王希浩.深水樁基礎施工平臺的結構分析與施工控制[D].天津：天津大學，2008.

[2]劉百成.深水樁基施工水中鋼管樁固定平臺的設計與施工[J].鐵道標準設計，2007（07）：92-95.