深水區(qū)樁基施工水上平臺(tái)的設(shè)計(jì)

胡增云

(浙江省溫州市路港集團(tuán)有限公司)

1 工程概況

淮陰船閘 D合同段上游引航橋總長(zhǎng)度為 230.23m。,墩位于淮陰船閘二線閘、三線閘中間,全橋上部采用 13.06 m預(yù)制 T梁 21跨、。全橋下部有兩種不同結(jié)構(gòu)形式,即重力式混凝土墩臺(tái)和群樁基礎(chǔ)加鋼筋混凝土承臺(tái)的矩形鋼筋混凝土墩臺(tái)。本橋施工難點(diǎn)主要是全橋段位于交通流量大、行船密度大的京杭大運(yùn)河上,不能斷航施工。水下地形復(fù)雜,水下障礙物多且不明確,受船閘通航干擾大。引航橋橋墩各有4根Ф1 200 cm(共 24根)的鉆孔灌注樁,鋼筋混凝土承臺(tái)尺寸均為 4.80m×4.80m×1.20m,承臺(tái)頂面標(biāo)高為 11.20m(廢黃河基準(zhǔn)面),樁身設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為 22.00m。群樁地處為陡坡層,坡比 1∶3,土質(zhì)為砂質(zhì)粉土,成孔較為復(fù)雜。

2 樁基施工平臺(tái)的搭設(shè)

2.1 浮動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式

樁基施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)綜合考慮了墩臺(tái)所處的地形、地質(zhì)、水深、水位的情況,以及能滿足樁基施工要求和能為后續(xù)承臺(tái)施工提供方便等因素,經(jīng)方案比選,決定采用浮動(dòng)式水上鉆孔工作平臺(tái)。平臺(tái)縱向由兩只浮箱構(gòu)成,浮箱尺寸為25.00m×3.00m×1.80m,承載力各為 100 t。

在浮箱兩端設(shè)置橫向由承載能力各為 10 t的二道貝雷主桁架片組成,貝雷主桁架片固定于兩艘浮箱端面處,同時(shí)用[220槽鋼橫跨,與貝雷主桁架片焊接。貝雷主桁架片由水平與斜的∠63×63×8的角鋼固定,確保主桁架片的穩(wěn)定。鉆孔的平臺(tái)工作板采用[220槽鋼鋪筑,形成一個(gè)25.00m×12.00m牢固的水上平臺(tái)。

2.2 平臺(tái)的固定形式

施工過程,要求平臺(tái)隨水位的升降過程做上下運(yùn)動(dòng),而不允許任何水平上的變化。平臺(tái)固定方案是:在平臺(tái) 4個(gè)角各用震動(dòng)打樁機(jī)打 1根Φ220、δ=10mm的無縫鋼管,利用浮箱上的型鋼焊成一個(gè)井字架卡住鋼管,確保浮動(dòng)平臺(tái)由于水位變化只能整體以 4根無縫鋼管為導(dǎo)軌做上、下運(yùn)動(dòng),限制平臺(tái)水平方向的移動(dòng),同時(shí)為確保施工時(shí)減少搖盍,每根無縫鋼管上方各拉兩根人字型的纜風(fēng),以確保導(dǎo)軌的豎直度。

3 基礎(chǔ)的施工

根據(jù)施工平臺(tái)的承載力及墩距,為加快施工進(jìn)度,在浮動(dòng)平臺(tái)上用兩部鉆機(jī)均布于工作平臺(tái)上,同時(shí)施工。鉆孔樁施工工藝:測(cè)量放樣→鉆機(jī)準(zhǔn)確就位 →埋設(shè)鋼護(hù)筒 →泥漿系統(tǒng)設(shè)置,調(diào)制泥漿 → 鉆孔、加工鋼筋籠 →成孔、清孔、檢孔 →鋼筋籠就位、安裝 →灌水下混凝土→樁頭處理 →樁基檢測(cè)。

3.1 測(cè)量放樣

根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行測(cè)量放樣。通過導(dǎo)線點(diǎn)的加密,在一、二線閘間導(dǎo)航墻端,三線閘上游導(dǎo)航墻上,一線閘主導(dǎo)航墻上,引測(cè)出施工階段控制樁。

按設(shè)計(jì)部門提供的各墩的樁基中心坐標(biāo),采用徠卡ZTS602全站儀進(jìn)行各樁中心的放樣與恢復(fù)。

3.2 鋼護(hù)筒加工與埋設(shè)

鋼護(hù)筒的埋設(shè)是施工成敗的關(guān)鍵。根據(jù)墩位具體地質(zhì)情況,采用一般常規(guī)埋設(shè)方案是難于實(shí)現(xiàn)的,特別是樁位位于陡坡上且樁位地質(zhì)為砂質(zhì)粉土,極容易塌孔,同時(shí)為滿足后期鋼套箱施工的要求,經(jīng)過綜合考慮,采用開挖 +沖擊筑窩的埋置方案,即在樁位處根據(jù)鋼套箱安放的位置水下開挖6m×6m的水下平臺(tái),一是為埋設(shè)鋼護(hù)套,二是為后期安設(shè)鋼套箱,同時(shí)用Φ1 200mm的鉆頭焊上合金鋼,直徑加大至Φ1 300mm,先沖擊使原各面形成一個(gè)直徑約 1 500mm、深度約 2 500mm的孔洞,而后回填粘土,就位鋼護(hù)筒。

鋼護(hù)筒的頂面標(biāo)高控制比淮陰船閘上游通航控制水位高 0.80m,同時(shí)考慮到水位受水利部門調(diào)水的影響升降范圍一般在 2.00m左右,因此在護(hù)筒頂部增設(shè)一段2.00m高可拆式(帶有法蘭羅)的護(hù)筒,2.00m以下的護(hù)筒為整體式采用 δ=10mm,A 3普通鋼板卷成直徑 Φ1 350mm護(hù)筒。護(hù)筒在車間加工后每節(jié)高1.80m,共 7節(jié),運(yùn)到碼頭吊運(yùn)至浮動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行拼焊,再由鉆機(jī)直接安裝就位。鋼護(hù)筒安裝時(shí),在平臺(tái)上精確測(cè)定護(hù)筒位置,安裝導(dǎo)向架,確保其垂直度,將鋼護(hù)筒多次駁按下沉,直到鋼護(hù)筒的刃腳自然沉入回填粘土內(nèi),在護(hù)筒頂部墊枕木,用鉆頭輕輕地使其嵌緊于孔洞之中。在鉆孔過程,要特別注意觀察護(hù)筒有無變形、內(nèi)部水頭有何變化。

3.3 泥漿系統(tǒng)設(shè)置與泥漿調(diào)制

由于受地形和通航條件的限制,泥漿池采用兩艘200 t的鐵質(zhì)駁船改制而成.本橋墩共配兩部鉆機(jī),設(shè)置兩個(gè)泥漿池,泥漿池分為沉淀池與貯漿池。清孔一律采用正循環(huán)浮渣清孔。

為了提高泥漿的排鉆渣能力,泥漿泵選用上海探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的 BW-850型產(chǎn)品。

3.4 鉆孔、成孔、清孔、驗(yàn)孔

本墩的樁基采用直徑為 Φ1 200mm(重量 2.0 t)的鉆頭施工,當(dāng)孔底標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,經(jīng)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)代表確認(rèn)符合設(shè)計(jì)要求、同意終孔后,即可進(jìn)行下一道工序的施工。

清孔:清孔是確保成樁質(zhì)量的重要一環(huán)。清孔時(shí)要確保孔底沉渣厚度,循環(huán)液中含鉆渣量,循環(huán)液的濃度等符合樁孔質(zhì)量要求。

驗(yàn)孔:清孔完畢后,采用自制的驗(yàn)孔器進(jìn)行驗(yàn)孔。驗(yàn)孔器采用 Φ22 mm鋼筋焊制,外徑 1 200 mm,有效長(zhǎng)度8 000mm。驗(yàn)孔時(shí)檢查孔徑大小,有無縮徑和有無偏位與傾斜。在各種指標(biāo)均滿足要求的下,經(jīng)監(jiān)理工程師檢查符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求后,可以進(jìn)行下道工序鋼筋籠的安裝。鋼筋籠在陸地分段制作后,吊至水上工作平臺(tái)上堆放,由鉆機(jī)分節(jié)吊運(yùn)焊拼安裝固定。

3.5 混凝土運(yùn)輸罐車的確配備

橋墩樁基的長(zhǎng)度約 22.00m,水下混凝土量約 30 m3。為確?；炷凉嘧①|(zhì)量,澆筑時(shí)間是關(guān)鍵。本工程按 4h來控制,由于采取商品混凝土,根據(jù)拌合站混凝土與澆灌現(xiàn)場(chǎng)的距離、運(yùn)輸路途的交通流量、澆灌時(shí)間等因素確定。本項(xiàng)目混凝土運(yùn)輸采用二次轉(zhuǎn)運(yùn)才能到達(dá)澆灌現(xiàn)場(chǎng),第一次從拌合站用混凝土運(yùn)輸罐車運(yùn)至一號(hào)閘上游右側(cè)主導(dǎo)航墻需50min,然后轉(zhuǎn) 300 t鐵船上的混凝土罐內(nèi),利用水路運(yùn)至澆灌現(xiàn)場(chǎng)來回 50min。

3.6 水下混凝土澆筑工藝

鋼筋籠按設(shè)計(jì)要求安裝后,進(jìn)行導(dǎo)管的組拼,繼而進(jìn)行混凝土灌注。

(1)導(dǎo)管要求。

采用 Φ22剛性導(dǎo)管,導(dǎo)管之間的連接采用 Φ12高強(qiáng)螺栓連接。導(dǎo)管使用前要對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行除銹、清洗、量長(zhǎng)度、編號(hào),使用有序。進(jìn)行水密性和承壓試驗(yàn),并檢驗(yàn)防水膠墊是否完好,有無老化現(xiàn)象,以保證灌注混凝土過程中不漏水、破裂。

(2)拔球。

導(dǎo)管安裝后控制導(dǎo)管底部與孔底高差約 20 cm,利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔,使孔內(nèi)沉淀度滿足要求。二次清孔后安裝漏斗,漏斗與導(dǎo)管用Φ16高強(qiáng)螺絲連接。在漏斗口涂上黃油,墊上兩層塑料紙后再堵上頂部安有鐵環(huán)的 Φ35 cm木球。鐵環(huán)連接于 1 t卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩上,安好木球用Φ40mm的鋼管固定于漏斗上,防止混凝土進(jìn)入漏斗木球上浮。在安裝漏斗的同時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)料斗的安裝。

(3)灌注混凝土。

儲(chǔ)料斗與漏斗混凝土總儲(chǔ)量約 5.3m3,確保了拔球后導(dǎo)管底部埋置深度超過 1.0m的要求。在混凝土灌注過程中,設(shè)專人測(cè)量混凝土面的標(biāo)高并記錄,以掌握混凝土面上升速度、判斷灌注過程孔壁的穩(wěn)定情況,嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深在 2～6m范圍,防止發(fā)生埋管過深提不起來或埋管過淺脫空的質(zhì)量事故。

(4)潑漿。

混凝土面灌注高出設(shè)計(jì)樁頂1.0m后停止灌注,拆去導(dǎo)管與漏斗等設(shè)備,清除樁頂沉渣和多余的混凝土(留下比樁頂高 20 cm)待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì) 70%,人工鑿除樁頂以上的混凝土,恢復(fù)樁中心,為樁基檢測(cè)與承臺(tái)施工做準(zhǔn)備。

4 樁基檢測(cè)結(jié)果

淮陰船閘 D合同段上游引航橋橋墩共 24根樁基,經(jīng)超聲波檢測(cè)結(jié)果,Ⅰ類樁 24根,符合合同要求,其中 24-1#樁由業(yè)主指定鉆芯取樣檢測(cè),芯樣達(dá)Ⅰ類樁,質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。