某大橋無覆蓋層河床鉆孔平臺施工方案分析

何良忠

（貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

某橋梁工程采用雙層四線鋼桁梁雙塔斜拉橋結(jié)構(gòu)，其#2索塔樁基承臺施工區(qū)域無覆蓋層，巖體強度較大，施工極為困難，如何搭設(shè)安全可靠的鉆孔平臺，成為影響橋梁工程施工的難題[1-2]。該文結(jié)合我國樁基鉆孔平臺工程實踐，全面分析了無覆蓋河床鉆孔平臺施工方案，總結(jié)了樁基施工技術(shù)要點，可確保該項目順利完成。同時，該研究成果可供類似工程參考借鑒。

1 工程概況

某橋梁工程主橋設(shè)計形式為雙層四線鋼桁梁雙塔斜拉橋結(jié)構(gòu)，跨徑設(shè)置為62.5 m+125.0 m+425.0 m+175.0 m+75.0 m，長度877.8 m。#2索塔基礎(chǔ)采用群樁承臺基礎(chǔ)，樁徑φ2.8 m，長度有16 m、21 m、25 m三種，總計34根。基礎(chǔ)形狀為圓端形，具體尺寸為44.7 m（長）×28.8 m（高）×6.0 m（寬）。上游水位變化較大，基礎(chǔ)長期處于水中。基礎(chǔ)部位為裸巖，無覆蓋層，巖石強度較高，#2索塔處于河流南岸，基礎(chǔ)施工存在較大困難。

2 鉆孔平臺施工方案

#2索塔施工區(qū)域位于不良地質(zhì)環(huán)境，水位變化較大，河床巖體裸露，無覆蓋層，巖體強度大，鋼護筒難以安裝穩(wěn)定，且基坑施工不得對周邊環(huán)境及航道安全造成影響[3]。鑒于此，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，制定出科學(xué)有效的樁基施工平臺施工方案，即采用水下爆破技術(shù)施工承臺基坑，并就近組焊鋼護筒，利用浮吊將其吊裝至設(shè)計位置，通過封底混凝土對鋼護筒實施固定，從而完成鉆孔灌注樁施工。

3 鉆孔平臺布置形式

鉆孔平臺頂高程176.9 m，規(guī)格為：45.3 m×30.2 m。自上而下為1 cm厚防滑鋼板+橫向I28a工字鋼+縱向加強型貝雷梁，貝雷梁共設(shè)置16組，梁間距為250 mm雙排布設(shè)，且每間隔3 m增設(shè)一道橫向拉桿，提升其整體牢固性。結(jié)合貝雷梁安裝位置，在鋼護筒上焊接牛腿支撐，且嚴(yán)格控制各牛腿頂面高程，確保高差小于3 mm，最后將貝雷梁直接連接在牛腿上。鉆孔樁平臺布設(shè)形式如圖1所示。

圖1 鉆孔樁平臺布置（單位：mm）

4 鉆孔樁施工平臺

樁基承臺基坑采取水下爆破方式施工，通過設(shè)置減震孔降低對周圍設(shè)施的影響[4]。根據(jù)當(dāng)?shù)刈畲笏蛔兓闆r，工作水位及鉆孔樁平臺高程分別為171.5 m和176.9 m，鉆孔樁平臺高出當(dāng)期最大蓄水水位175.0 m。

（1）承臺基坑施工：采取爆破方式施工，并通過挖泥船對基槽實施清理。

（2）鉆孔樁平臺：采用直徑3.1 m，厚度1.8 cm的鋼護筒，預(yù)拼裝后通過200 t浮吊吊裝至指定位置，并進行組裝。

（3）封底：待鋼護筒就位后，在外側(cè)采用鋼板進行圍護，對封底混凝土施工區(qū)域?qū)嵤┛刂疲⒃趪鷵醯撞坎扇》舛录庸檀胧庸毯细窈螅_始封底混凝土施工，固定鉆孔平臺。

4.1 基槽開挖

#2承臺主要處于河流南岸，邊坡區(qū)域通過破碎機和淺層爆破進行處理，確保承臺基坑尺寸及坡度滿足要求。開挖立面結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2 #2基坑承臺開挖立面（單位：m）

#2承臺附近區(qū)域存在較多建筑結(jié)構(gòu)，為降低施工影響，確保建筑結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定，決定通過淺孔、中深孔技術(shù)進行爆破。結(jié)合現(xiàn)場水位情況，計劃分兩層爆破施工。首層施工至距離水位線1 m位置，階高控制在2～3 m左右，采用水上淺孔爆破施工。其余部分則采用水下中深孔爆破施工。

4.2 樁基平臺施工技術(shù)要點

4.2.1 鋼護筒制作與運輸

鋼護筒在距離施工區(qū)域1 km處造船廠制作成型，制作過程中采用四點法保證其圓度，并按照標(biāo)準(zhǔn)要求控制焊接質(zhì)量。

鋼護筒內(nèi)部支撐體系由兩根規(guī)格為[10a工字鋼進行十字焊接[5]。采用龍門吊將組裝成型的鋼護筒吊裝至總裝設(shè)備實施總裝，總裝完成后利用駁船運至組拼現(xiàn)場。

4.2.2 鋼護筒組拼

單根鋼護筒組拼：采用分節(jié)制作形式進行加工，待所有節(jié)段加工成型后，將其焊接成為一個整體，焊接部位通過4塊厚度1.0 cm的高強鋼板實施補強焊接，為有效提升護筒強度，避免出現(xiàn)變形，應(yīng)在其端部分別焊接長度為20 cm的δ18 mm加強鋼板進行加固。通過運輸車將制作完成的鋼護筒運送至碼頭，并經(jīng)專業(yè)運送船將其運至施工現(xiàn)場，最后采用200 t浮吊將其吊至指定區(qū)域?qū)嵤┙M裝。

鋼護筒拼裝：鋼護筒主要分為6組4根組和5組2根組兩種形式[6]。前者采用現(xiàn)場拼裝，后者則通過制造廠組裝成型后運至施工現(xiàn)場。

4.2.3 鋼護筒安裝

#2索塔承臺鋼護筒安裝工藝為：采用4根1組或2根1組的形式進行拼裝，并通過浮吊將其吊至設(shè)計位置形成整體。

（1）定位架：為確保鋼護筒入水準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，在基礎(chǔ)邊坡位置安裝鋼護筒定位架，定位架包含橫桿、斜桿兩部分，且全部由正雙拼[22a槽鋼加工焊接，其規(guī)格應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際狀況確定，嚴(yán)格控制鋼護筒定位偏差不超過5 cm，定位架布置形式如圖3所示。

圖3 鋼護筒定位架布置（單位：mm）

（2）鋼護筒下水：鋼護筒下水前，應(yīng)對浮式平臺位置進行嚴(yán)格檢驗，并通過錨機實施調(diào)整，保證位置準(zhǔn)確無誤。鋼護筒拼裝完成后，通過200 t浮吊將其整體吊運至設(shè)計位置處，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)鋼護筒，使其始終處于垂直狀態(tài)，勻速緩慢下放至平臺內(nèi)部。在各鋼護筒周圍安裝8根支撐鋼管，待其到達(dá)指定位置后，下方鋼管至基礎(chǔ)底部，并將鋼管、定位架焊接在鋼護筒上，作為臨時支撐體系，待鋼護筒穩(wěn)定后將頂部鋼絲繩解除。至此鋼護筒下水完成，按照上述工序依次完成后續(xù)鋼護筒入水工作[7]。

（3）鋼護筒組間連接：第二組鋼護筒精準(zhǔn)就位后，及時焊接相鄰鋼護筒連接件，連接件為高強度槽鋼，采用浮吊實施吊裝焊接作業(yè)。

（4）2根組與終組鋼護筒下放：2根組與終組鋼護筒穩(wěn)定性較差，其入水方式與4根組相同。在完成各連接件焊接前，浮吊始終處于鋼護筒吊裝穩(wěn)固狀態(tài)，待連接件焊接牢固后方可撤除鋼絲繩[8]。

4.2.4 貝雷梁安裝

鉆機平臺采用的貝雷梁為國產(chǎn)321加強弦桿型。整組最大長度為30 m，最大重量為8.6 t。梁與梁之間的距離為250 mm。貝雷梁組在200 t浮吊甲板上完成拼裝，并利用浮吊將其吊裝至牛腿部位，先進行臨時固定，待下組貝雷梁就位后，立即將兩排梁間的連接桿安裝到位，完成整體連接，確保結(jié)構(gòu)安全、可靠。

4.2.5 牛腿支撐加工、安裝

牛腿支撐由高強度鋼板及規(guī)格為[28a槽鋼制作而成，經(jīng)試驗檢測滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后，運至施工現(xiàn)場，并通過浮吊運至鋼護筒部位，采用鏈條葫蘆對其實施調(diào)整，將其準(zhǔn)確焊接至鋼護筒上。

4.2.6 工字鋼骨架的安裝

工字鋼骨架安裝前，應(yīng)預(yù)先在加工廠完成配料即編號工作，然后通過平板運輸車將其運至碼頭，并通過駁船將其轉(zhuǎn)運至施工現(xiàn)場。采用浮吊根據(jù)預(yù)先確定的配料及編號將其按順序吊裝至設(shè)計位置，并根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求實施安裝。預(yù)先在工字鋼特定位置設(shè)置螺栓孔，待其安裝至指定位置后通過U形連接件將其與貝雷梁牢固連接[9]。

4.3 灌注封底混凝土

貝雷梁安裝完畢，應(yīng)及時澆筑封底混凝土，實際施工時采用固定垂直導(dǎo)管施工工藝，將漏斗設(shè)置在澆筑平臺部位。

（1）導(dǎo)管根據(jù)混凝土流動半徑R=6.0 m布設(shè)，在混凝土難以到達(dá)的部位安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管距鋼護筒、連接桿不得低于0.5 m，避免導(dǎo)管撞擊連接桿系統(tǒng)，影響施工安全。

（2）上下游區(qū)域分別布設(shè)導(dǎo)管23根，且多設(shè)4根備用。導(dǎo)管管徑為φ300 mm，長度15.2 m，最上部導(dǎo)管長度為0.5 m和1.0 m，最下部導(dǎo)管長度應(yīng)大于2.5 m。正式使用前應(yīng)對導(dǎo)管各方面性能實施全面檢測，確保密閉性良好，管壁光滑。具體布設(shè)形式如圖4所示。

圖4 導(dǎo)管布置

（3）封底混凝土澆筑，沿橫橋向從一側(cè)向另一側(cè)逐漸推進，通過導(dǎo)管實現(xiàn)水下混凝土澆筑[10]。現(xiàn)場應(yīng)配備兩臺混凝土輸送泵，結(jié)合現(xiàn)場灌注位置提前在平臺位置安裝好泵管，并固定牢靠。提前制作容積為8 m3的料斗，混凝土首盤澆筑時，應(yīng)緩慢下放導(dǎo)管，確保導(dǎo)管底部距離坑底不超過30 cm，先裝滿導(dǎo)管上方2 m3小料斗，然后再進行8 m3大料斗灌注，導(dǎo)管連續(xù)澆筑，直至封底混凝土澆筑完成。

（4）混凝土澆筑過程中，應(yīng)實時監(jiān)測混凝土表面高程。確保高程偏差滿足規(guī)范要求，避免高度過高，影響后續(xù)圍堰施工，或混凝土封底厚度不足，造成鋼護筒埋置深度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，威脅平臺使用安全。

5 結(jié)論

綜上所述，該文通過橋梁工程#2索塔基礎(chǔ)無覆蓋層河床鉆孔平臺施工方案的工程實踐，得出如下結(jié)論：

（1）將鋼護筒組裝成4根或2根1組，采用型鋼焊接連接桿使其成為一個整體。通過200 t浮吊機械將其吊裝至設(shè)計位置實施安裝，解決了無覆蓋層河床鋼護筒安裝困難、牢固性差的難題，全面展現(xiàn)出河岸拼裝簡便快捷的優(yōu)勢。

（2）鋼護筒用作鉆孔平臺支撐系統(tǒng)，降低了施工難度，減少工作量，提升施工效率。

（3）鋼護筒分組就位后，及時灌注封底混凝土，最大限度確保鉆孔平臺的穩(wěn)固性、可靠性，使施工更加安全。事實證明，此方法應(yīng)用于無覆蓋層河床鉆孔平臺施工中效果顯著，值得積極推廣和應(yīng)用。