船撞事故影響下九江大橋新建樁基施工工藝研究

于淵卓

(廣東省高速公路有限公司佛開(kāi)擴(kuò)建管理處)

1 引言

九江大橋2007年6月15日發(fā)生“6.15”船撞事件，大橋24#墩正面被撞，船撞時(shí)24#橋墩1A樁基正準(zhǔn)備進(jìn)行混凝土灌注工作，事故發(fā)生后，24#樁基施工平臺(tái)完全損壞，G325國(guó)道九江大橋結(jié)構(gòu)物連同被撞倒并沉入24#墩下游河底，同時(shí)24#橋墩已完成1B、2B兩根樁基也受損嚴(yán)重，發(fā)生傾斜導(dǎo)致報(bào)廢。距離船撞地點(diǎn)50m的25#橋墩，也位于國(guó)道被撞200m箱梁覆蓋范圍內(nèi)，其中已完成四條樁基經(jīng)檢測(cè)其中三條受損報(bào)廢。為此，需及時(shí)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，并盡快恢復(fù)施工。面臨突發(fā)事件情況下保質(zhì)按期的完成施工任務(wù)，給建設(shè)方帶來(lái)很大的難題。

當(dāng)前橋梁樁基施工工藝已經(jīng)十分成熟，相應(yīng)樁基質(zhì)量控制檢測(cè)研究成果也較為豐富，然而施工條件復(fù)雜多變，在一些特殊條件下的樁基施工技術(shù)還有待深入研究。其中，巖溶地區(qū)因?yàn)橄路斩匆鸬氖┕だщy及安全隱患問(wèn)題引起許多工程人員的關(guān)注，通過(guò)注漿回填、塌孔預(yù)防等各種技術(shù)措施，并加強(qiáng)對(duì)鉆孔的保護(hù)與檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)巖溶空洞地區(qū)樁基施工順利開(kāi)展。此外，還有研究針對(duì)沿海灘涂區(qū)、鄰近構(gòu)筑物、灰?guī)r復(fù)雜地質(zhì)、富水層等各種不利環(huán)境下，進(jìn)行樁基施工工藝探討。

上述研究為樁基施工提供了大量的參考依據(jù)。然后，受船撞事故影響下的樁基施工尚未見(jiàn)相關(guān)研究成果，如何在現(xiàn)場(chǎng)條件非常復(fù)雜情況下，搭設(shè)平臺(tái)、樁基護(hù)筒下沉以及樁基成孔，對(duì)施工工藝提出很高的要求。

2 工程概況

事故現(xiàn)場(chǎng)佛開(kāi)高速擴(kuò)建工程九江大橋的24#、25#墩均為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。墩位處的河床覆蓋層淺，覆蓋層小于5m，水深較深30m左右，水流急;地質(zhì)情況較為復(fù)雜，大部分巖層強(qiáng)度高，巖面起伏較大;墩位處除原有的兩座九江橋施工時(shí)在橋位上留下很多諸如混凝土塊、鋼構(gòu)件等雜物外，還有“6.15事故”中坍塌的梁體混凝土塊件。上述條件給施工帶來(lái)很多困難。

通過(guò)工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于墩位復(fù)雜情況分析，總結(jié)樁基施工需要解決的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。

(1)墩位處除原有的兩座九江橋施工時(shí)在橋位上留下很多諸如混凝土塊、鋼構(gòu)件等雜物外，還存在6.15事故中坍塌的梁體混凝土塊件，對(duì)樁基施工平臺(tái)的搭設(shè)和樁基護(hù)筒的下沉影響很大。

(2)墩位處覆蓋層淺、巖層處于傾斜狀態(tài)，在樁基施工過(guò)程中極易發(fā)生漏漿、坍孔的現(xiàn)象。

(3)在新增樁基施工的同時(shí)，需對(duì)已報(bào)廢的三條樁進(jìn)行報(bào)廢處理。

3 施工技術(shù)措施

3.1 報(bào)廢樁處理

為保證報(bào)廢樁不影響橋梁受力，導(dǎo)致承臺(tái)等結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，報(bào)廢樁處理原則是維持原有報(bào)廢樁基的狀態(tài)，并解除于承臺(tái)接觸的受力界面。具體施工工藝如下。

(1)河床清理。由于墩位處存在許多建橋的施工垃圾和6.15事故中坍塌下來(lái)的箱梁混凝土，在樁基處理前，需潛水員進(jìn)行多次水下探模，將報(bào)廢樁基周圍的河床底存在的施工垃圾及混凝土進(jìn)行清理干凈，以保證河床維持原有的沖刷狀態(tài)。

(2)報(bào)廢樁處理。選擇在低潮水水位時(shí)，將報(bào)廢樁基的樁頭割至承臺(tái)底面，然后澆筑與樁基混凝土同樣標(biāo)號(hào)的混凝土，使整個(gè)樁頭保持同一個(gè)平面，然后在承臺(tái)施工前，在樁頭鋪一層牛筋紙，使報(bào)廢樁只與承臺(tái)底面接觸，不參與其他樁基的受力。保證新增樁基和承臺(tái)達(dá)到設(shè)計(jì)受力狀態(tài)。

3.2 工程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

在進(jìn)行新建樁基施工之前首先需進(jìn)行水下探摸、清理，以采集必要的數(shù)據(jù)，為下一步的施工提供依據(jù)。

由于墩位處存在許多建橋的施工垃圾和6.15事故中坍塌下來(lái)的箱梁混凝土。因此，在施工平臺(tái)的搭設(shè)和樁基護(hù)筒的振入之前需要對(duì)墩位處河床進(jìn)行水下探摸，并根據(jù)水下清理的情況進(jìn)行平臺(tái)搭設(shè)和樁基樁位的設(shè)計(jì)。

河床探摸采用接觸式探摸方法進(jìn)行。利用一艘25t浮吊，在船頭處各焊接兩條I36工字鋼作為護(hù)筒導(dǎo)向架，懸臂長(zhǎng)度為2m，兩個(gè)護(hù)筒導(dǎo)向架中心間距為4m，垂直方向采用直徑為0.4m、長(zhǎng)度為35m的鋼護(hù)筒作為水下方位的基準(zhǔn)點(diǎn)。

為減少探摸的誤差，盡量利用平潮時(shí)間進(jìn)行探摸檢查，同時(shí)，為更準(zhǔn)確反映出探摸的情況與實(shí)際方位吻合，探摸時(shí)浮吊船方向盡可能與橋軸線垂直，控點(diǎn)鋼護(hù)筒下降至擬建新樁位中心點(diǎn)河床處。探摸區(qū)域?yàn)榭攸c(diǎn)護(hù)筒周圍5m的范圍，在探摸時(shí)利用做有刻度、長(zhǎng)度為5m的探摸繩，盡可能的反映出水下的實(shí)際情況。

經(jīng)過(guò)多次探摸、確認(rèn)，擴(kuò)建工程九江大橋的24#墩和25#墩的墩位情況如表1。

表1 24#墩樁位探摸情況

圖1 擴(kuò)建工程九江大橋24#墩墩位布置圖

表2 25#墩各樁位探摸處理情況

3.3 新建樁基施工工藝及操作要點(diǎn)

3.3.1 施工平臺(tái)搭設(shè)

水下探摸方式快速詳細(xì)地了解河床面的復(fù)雜情況，了解樁基以及河床面雜物之間的相對(duì)位置，進(jìn)行施工平臺(tái)搭設(shè)須見(jiàn)縫插針地插打平臺(tái)支承鋼管樁，對(duì)于入土極淺的鋼管樁采用子彈頭式封閉鋼管樁振入。平臺(tái)支撐護(hù)筒采用直徑為120cm，板厚1cm的鋼管樁。然后根據(jù)支撐護(hù)筒實(shí)際間距進(jìn)行貝雷及工字鋼的計(jì)算和搭設(shè)(即樁基施工平臺(tái)的搭設(shè)實(shí)行的是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì))。在施工中，對(duì)鋼管樁拼接橫斷面的焊接的要求:雙面焊，加上長(zhǎng)度為25cm、寬度不小于接口圓周長(zhǎng)度25％的加強(qiáng)貼板，貼板厚度為1cm。為了增強(qiáng)平臺(tái)的穩(wěn)定性，在樁基護(hù)筒打入后，支撐鋼管樁要與樁基護(hù)筒進(jìn)行剛性連接。

3.3.2 樁基護(hù)筒加工與振入

(1)鋼護(hù)筒加工。

鋼護(hù)筒在制作棚分節(jié)制作，分節(jié)的原則以在滿足運(yùn)輸與振入施工的前提下，將每段的長(zhǎng)度定為最大值，減少現(xiàn)場(chǎng)拼接的接頭數(shù)量，減少振入施工的時(shí)間。根據(jù)以上原則，護(hù)筒制作時(shí)，每段的長(zhǎng)度控制在9.0m以內(nèi)，重量控制在13t以內(nèi)。護(hù)筒采用A3鋼板卷制，其中底部6m范圍內(nèi)鋼板厚度為22mm，其余部分鋼板厚度為16mm。鋼板用卷板機(jī)卷成筒后，在焊接平臺(tái)上焊接，護(hù)筒腳處50cm高度加設(shè)鋼帶作刃腳，鋼護(hù)筒加工要標(biāo)準(zhǔn)，傾斜度不超過(guò)1cm/m，橢圓度不大于2cm，焊接采用坡口雙面分層焊接，所有焊縫連續(xù)飽滿，以保證不漏水。每段護(hù)筒制作完畢后，利用汽車吊和平板車運(yùn)輸至岸上材料堆放場(chǎng)地存放。

(2)鋼護(hù)筒下沉施工工藝。

①水下探摸及河床清理。該墩位處水深較深，達(dá)到30m左右，水流急，同時(shí)考慮到水下梁體對(duì)樁基護(hù)筒振入的影響，在樁位放樣好，護(hù)筒下放之前，在樁中心點(diǎn)處定位一根鋼管，下放至河床面，潛水員潛至河床面，以此鋼管為中心，半徑為2m探摸一圈，確認(rèn)河床面有沒(méi)有影響護(hù)筒下放的障礙物。

②導(dǎo)向架加工就位。導(dǎo)向架用型鋼加工。施工人員拉線在導(dǎo)向架上找出縱橫軸線，并用紅油漆標(biāo)記，再把導(dǎo)向架放置于已放樣且無(wú)障礙物的樁位上。放置時(shí)要求導(dǎo)向架的上層十字線與樁基的十字線縱橫向同時(shí)重合，同時(shí)在導(dǎo)向架四周用吊線錘的方法確定導(dǎo)向架的四個(gè)方向是否垂直，最后，把導(dǎo)向架與施工平臺(tái)軌道工字鋼焊接成整體，并且用手拉葫蘆將導(dǎo)向架底部上游方向與上游的支承護(hù)筒拉住，保證導(dǎo)向架能抵抗水流對(duì)樁基護(hù)筒的沖擊，準(zhǔn)確引導(dǎo)護(hù)筒振動(dòng)下沉。

③鋼護(hù)筒轉(zhuǎn)運(yùn)、起吊、就位、臨時(shí)固定。經(jīng)過(guò)水下探摸確認(rèn)障礙物清除完之后方能進(jìn)行鋼護(hù)筒的下放。鋼護(hù)筒通過(guò)汽車吊、平板車和碼頭龍門吊水運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用浮吊作為起重設(shè)備起吊至導(dǎo)向架定位，然后進(jìn)行護(hù)筒接長(zhǎng)，并配合振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。

④振動(dòng)錘安裝及振動(dòng)下沉。樁基護(hù)筒根據(jù)其預(yù)定的入土深度采用250t振動(dòng)錘振入下沉。安放振動(dòng)錘時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先檢查其液壓夾頭的各通道是否通暢，可維持的油壓值是否足夠，夾頭鋼板牙紋是否磨損，以確定夾頭對(duì)護(hù)筒壁鋼板的有效夾持。將其對(duì)位后，開(kāi)動(dòng)油泵，使液壓夾頭供油系統(tǒng)的壓力維持在額定的壓力上，檢查夾頭是否夾持穩(wěn)固，浮吊緩慢松鉤，測(cè)量垂直度，進(jìn)行點(diǎn)振，測(cè)量觀察護(hù)筒垂直度和平面位置，待鋼護(hù)筒入土一定深度后進(jìn)行連續(xù)施振，施振至預(yù)定標(biāo)高。

在振入的過(guò)程中，每次開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘必須首先進(jìn)行試探性的點(diǎn)振，確認(rèn)貫入正常，夾持牢固后才能正常施振，每次開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘的時(shí)間不得超過(guò)5min，以免因通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而燒壞電機(jī)。在施振的過(guò)程中隨時(shí)觀測(cè)護(hù)筒的垂直度，如發(fā)現(xiàn)垂直度有偏差，要及時(shí)糾偏。鋼護(hù)筒平面中心位置允許偏差±5cm，傾斜度≤1％。

3.3.3 鉆孔施工

擴(kuò)建橋24#墩和25#墩樁基直徑較小，工程現(xiàn)場(chǎng)采用沖擊鉆成孔。

沖機(jī)就位前需進(jìn)行各項(xiàng)檢查工作，包括平臺(tái)布置與沖機(jī)座落處的平整與加固、軌道的穩(wěn)定、主要機(jī)具的檢查與安裝、配套設(shè)備的就位及水電的供應(yīng)等。沖機(jī)就位時(shí)需安裝平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確。應(yīng)特別注意墊平?jīng)_機(jī)和固定滾筒。

沖機(jī)開(kāi)孔必須準(zhǔn)確，且應(yīng)慢速進(jìn)行，需用小沖程開(kāi)孔，當(dāng)護(hù)筒內(nèi)深度達(dá)到全沖程后方可正常沖進(jìn)。沖機(jī)在沖孔過(guò)程中采用氣體反循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行泥漿循環(huán)，沖進(jìn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常掏取渣樣，及時(shí)判明土層，且根據(jù)土層性質(zhì)采用適當(dāng)?shù)臎_程和泥漿濃度。通過(guò)護(hù)筒腳時(shí)應(yīng)慢速?zèng)_進(jìn)，由于墩位處地層覆蓋層淺、巖層處于傾斜狀態(tài)，在沖孔過(guò)程中極易發(fā)生樁基護(hù)筒腳漏漿和護(hù)筒下沉的現(xiàn)象，因此在沖孔過(guò)程中要每沖進(jìn)10m之后就要對(duì)樁基護(hù)筒進(jìn)行復(fù)振，以防在樁基沖孔過(guò)程中護(hù)筒由于地質(zhì)情況而突然下沉而影響樁基施工的進(jìn)度。

在成孔過(guò)程中要時(shí)常對(duì)沖機(jī)各部的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行觀察，及時(shí)消除一切可能出現(xiàn)的事故萌芽，以保證整個(gè)沖孔過(guò)程順利。經(jīng)常檢查沖錘中吊環(huán)的牢固狀況，防止掉沖錘現(xiàn)象發(fā)生。對(duì)該孔深巖性與地質(zhì)鉆探資料相比較。做到不同的地質(zhì)有相應(yīng)的不同的施工手段和準(zhǔn)備，且做好沖孔記錄。另外在沖孔過(guò)程中嚴(yán)格控制沖孔的垂直度，使其符合規(guī)范要求，防止出現(xiàn)斜孔，導(dǎo)致下放鋼筋籠困難。

3.3.4 鋼筋籠制作及下放

樁基鋼筋籠在施工過(guò)程中有兩個(gè)注意事項(xiàng)。

(1)樁基鋼筋籠上要焊接樁基超波檢測(cè)的聲測(cè)管，其外徑為50mm，壁厚3mm的焊管，管箍采用內(nèi)徑51mm，壁厚3mm的焊管，每個(gè)接頭為8cm。制作時(shí)，于檢測(cè)管的上端處焊好管箍。

(2)接長(zhǎng)一節(jié)聲測(cè)管，必須在聲測(cè)管內(nèi)加滿清水，并觀測(cè)1min以上，在水位高度沒(méi)有損失的情況下方可下放鋼筋籠，否則，重新提起鋼筋籠檢查聲測(cè)管焊接情況，問(wèn)題解決后方可重新下放鋼筋籠。

3.3.5 混凝土澆筑

鋼筋籠下放完畢后進(jìn)行二次清孔，二次清孔只將泥漿進(jìn)行一次循環(huán)，測(cè)得孔底沉渣符合設(shè)計(jì)文件和規(guī)范的要求，即停止清孔，準(zhǔn)備進(jìn)行混凝土的澆注?；跇痘闹匾?，澆筑混凝土?xí)r，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)均安排了人員進(jìn)行檢查，嚴(yán)格控制每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保施工中不出現(xiàn)意外。

4 質(zhì)量、安全保證措施

4.1 質(zhì)量保證措施

(1)嚴(yán)格控制鋼護(hù)筒振入質(zhì)量。施振鋼護(hù)筒盡量選擇在水流流速小的時(shí)段進(jìn)行;鋼護(hù)筒下沉中，導(dǎo)向架精確定位，以提高鋼護(hù)筒的定位精度。

(2)嚴(yán)格控制樁基護(hù)筒焊接質(zhì)量，焊縫表面不允許有裂紋、焊瘤、氣孔、夾渣、弧坑、未溶合、電弧擦傷等現(xiàn)象。

(3)鉆孔過(guò)程中:①嚴(yán)格控制鉆孔過(guò)程中的泥漿指標(biāo);任何時(shí)候孔內(nèi)泥漿面均不得高于江水面，盡量保持泥漿面低于江水面1m左右;②升降鉆具應(yīng)平穩(wěn)，尤其是當(dāng)鉆頭經(jīng)過(guò)護(hù)筒腳時(shí)，必須謹(jǐn)慎操作，防止鉆頭鉤掛護(hù)筒，避免沖撞鋼護(hù)筒擾動(dòng)孔壁;③鉆孔施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常掏取渣樣，及時(shí)判明土層，且根據(jù)土層性質(zhì)采用適當(dāng)?shù)你@速和泥漿比重，并應(yīng)詳細(xì)、真實(shí)、準(zhǔn)確地填寫鉆孔原始記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)處理;④在混凝土澆筑前必須檢測(cè)孔底沉渣厚度，若孔底沉渣厚度小于規(guī)范設(shè)計(jì)要求(5cm)，即可澆筑混凝土，否則需進(jìn)行二次清孔。

(4)嚴(yán)格控制混凝土澆筑質(zhì)量:①嚴(yán)格控制混凝土拌和物質(zhì)量，確保混凝土順利澆筑;②加強(qiáng)設(shè)備的維修保養(yǎng)，保證混凝土澆筑的連續(xù)性;③對(duì)于可能出現(xiàn)的澆筑間隔(斷)應(yīng)提前做好準(zhǔn)備措施，防止間斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng);④在雨季施工中應(yīng)提前準(zhǔn)備好各種防雨設(shè)備和材料，在下雨時(shí)對(duì)大料斗和小料斗加以遮蓋，防止雨水匯入導(dǎo)管內(nèi)影響樁身混凝土質(zhì)量。

4.2 施工安全措施

(1)施工平臺(tái)等設(shè)施應(yīng)有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并經(jīng)常檢查，嚴(yán)格控制平臺(tái)的施工荷載;各種大型施工船舶停靠平臺(tái)時(shí)必須緩慢，同時(shí)鋼管樁上設(shè)置橡膠防撞緩沖裝置;

(2)鉆孔平臺(tái)四周應(yīng)設(shè)欄桿，并放一定數(shù)量的救生圈，平臺(tái)上隨時(shí)將雜物、工具清理整齊，所有結(jié)構(gòu)應(yīng)牢固，夜間應(yīng)有足夠的照明和航標(biāo)設(shè)施;

(3)加強(qiáng)與當(dāng)?shù)厮?，氣象部門的聯(lián)系，及時(shí)掌握水文，氣象動(dòng)態(tài)，合理安排生產(chǎn)，確保施工安全;

(4)嚴(yán)格用電管理，禁止亂接亂拉電線，經(jīng)常性檢查電器漏電保護(hù)性能。

5 結(jié)論

“6.15”船撞橋事故導(dǎo)致擴(kuò)建九江大橋施工平臺(tái)嚴(yán)重受損，直接影響總體工期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月。樁基是整個(gè)橋施工的關(guān)鍵，樁基的順利完成，將大大縮短施工的時(shí)間，為全橋合攏提供有利的保障。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)踐，主要得出以下結(jié)論:

(1)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜地質(zhì)及事故環(huán)境，應(yīng)采用科學(xué)的施工方法，首先對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)水下探摸，基于采集的水下數(shù)據(jù)，各損壞樁的情況確立相應(yīng)的處理措施;

(2)利用已有的橋址見(jiàn)縫插針搭設(shè)施工平臺(tái)，有效縮短施工工期，減小工作量;

(3)護(hù)筒下沉要認(rèn)真進(jìn)行水下清理工作，注意與探摸相結(jié)合，擴(kuò)建樁鉆孔直徑較小，宜采用沖擊鉆成孔;

(4)應(yīng)加強(qiáng)施工安全與環(huán)保措施，設(shè)置相應(yīng)防撞、照明等裝置，注意工程廢料的清理，以免類似事故發(fā)生。

船撞橋事故具有突發(fā)性偶然性，但通過(guò)總結(jié)該類事故現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)，也可為一些復(fù)雜河床面的樁基施工提供了參考和經(jīng)驗(yàn)。

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