跨海大橋淺覆蓋層斜巖面深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

史歡歡 胡長庚 李永權(quán) 吳凱軍(中交二公局第一工程有限公司,湖北武漢 430056)

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跨海大橋淺覆蓋層斜巖面深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

史歡歡 胡長庚 李永權(quán) 吳凱軍
(中交二公局第一工程有限公司,湖北武漢 430056)

【摘 要】八尺門大橋位于淺覆蓋層傾斜巖面,插打棧橋鋼管樁,研究采用縮短跨徑、鉆小孔鋼管樁錨固等方法,解決鋼管樁穩(wěn)定性難題;插打鋼護(hù)筒,研究采取護(hù)筒二次跟進(jìn)的施工技術(shù),解決護(hù)筒漏漿、穩(wěn)定性差的難題;鉆孔灌注樁施工,研究采用大噸位沖擊鉆、小沖程、回填復(fù)沖的技術(shù),找平巖面后,再正常鉆進(jìn),解決漏漿、偏鉆、卡鉆的難題。

【關(guān)鍵詞】海水 淺覆蓋層 斜巖面 鋼管樁 護(hù)筒 樁基

1 國內(nèi)外研究發(fā)展概況

我國沿海交通發(fā)展較快，我國建設(shè)者同時越多參與國內(nèi)外跨海大橋的建設(shè)，針出現(xiàn)的淺覆蓋層、斜巖面、深水潮流等地質(zhì)和水文情況，進(jìn)行研究，創(chuàng)造科學(xué)的造橋技術(shù)，確保施工質(zhì)量和安全。

2 工程概況

2.1 項目簡介

八尺門大橋位于福鼎市沙埕港八尺門內(nèi)灣，全長526.959m，主橋橋跨布置為(33+67+200)米獨(dú)塔斜拉橋。主墩基礎(chǔ)采用12根φ2.5m嵌巖樁基礎(chǔ)，高樁承臺。本項目樁基工程包含：鉆孔灌注鉆孔樁、鋼管樁、鋼護(hù)筒等。

2.2 氣候條件

福鼎市受亞熱帶季風(fēng)影響明顯。橋址區(qū)域潮流正規(guī)半日潮，屬半日潮性質(zhì)，每天潮漲潮落2次，每月的農(nóng)歷初三、初十八漲潮落潮最為劇烈。歷史最高潮位4.63m，最低潮位-3.5m。最深處海水深度一般為16.0～22.5m之間。

2.3 工程地質(zhì)情況

主墩海床基巖硬度高，且呈斜巖分部，從上之下依次為①含碎石淤泥；② 碎石；③碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖；④中風(fēng)化凝灰熔巖；⑤微風(fēng)化凝灰熔巖。

3 淺覆蓋層傾斜巖面鋼棧橋施工技術(shù)

3.1 鋼棧橋布置

八尺門跨海棧橋全長342m。一般寬度6.4m，局部加寬為12.8m。棧橋與平臺之間設(shè)置支棧橋。棧橋采用φ720×10mm、φ820×10mm鋼管樁排架基礎(chǔ)。樁間設(shè)2[20型鋼平聯(lián)。樁頂橫梁為2I45，縱梁采用貝雷桁架，鋪640×200×20cm的鋼筋混凝土預(yù)制橋面板，臨邊設(shè)置安全防護(hù)欄。

3.2 淺覆蓋層斜巖面海中鋼管樁安裝方案比選

本地區(qū)覆蓋層較淺，巖面傾斜且堅硬，海下地形復(fù)雜，鋼管樁插設(shè)達(dá)不到設(shè)計嵌入深度，為確保穩(wěn)定性，根據(jù)實(shí)際的情況，須采取加固措施，并通過比選，確定最佳方案。(如表3-1)

3.3 鋼管樁施工安裝

采用履帶吊+振動沉樁錘插打，測量定位，通過導(dǎo)向架進(jìn)行插打限位。振動下沉。針對傾斜巖面，采取鉆小孔鋼管樁錨固法對鋼管樁樁底加固，確保穩(wěn)定。鋼管樁插打完成后，立即進(jìn)行樁間剪刀撐、平聯(lián)、樁頂橫梁施工。

4 淺覆蓋層斜巖面主墩鉆孔平臺施工技術(shù)

4.1 主墩鉆孔平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

2#主墩鉆孔平臺尺寸為24m×34.4m。鉆孔平臺采用φ720× 10mm鋼管樁和φ2800δ20mm鋼護(hù)筒聯(lián)合組成受力結(jié)構(gòu)。由于處于淺覆蓋層傾斜海床，鋼護(hù)筒安裝須采取加固措施。

4.2 淺覆蓋層斜巖面海中鋼護(hù)筒安裝方案比選

主墩海床覆蓋層較淺，巖面傾斜且堅硬，鋼護(hù)筒一側(cè)與傾斜巖面呈點(diǎn)接觸，另一側(cè)鋼護(hù)筒邊口懸空于傾斜巖面的上方，會導(dǎo)致：鉆孔漏漿，護(hù)筒易偏位、主墩樁基缺陷。經(jīng)比選，采用二次跟進(jìn)技術(shù)安裝鋼護(hù)筒。

4.3 鋼護(hù)筒加工及防腐

鋼護(hù)筒受海水浸泡的部位須進(jìn)行防腐處理，防腐采用普通型單層環(huán)氧粉末涂層(≥300μm)。外涂層鋼管的型式檢驗項目按復(fù)合三層進(jìn)行。外表面涂敷之前，清除表面的油、油脂、雜質(zhì)干凈。

4.4 鋼護(hù)筒安裝及二次跟進(jìn)技術(shù)

初次安裝時，利用50t履帶吊配合DZJ150型打樁錘振動下沉，設(shè)置導(dǎo)向架引導(dǎo)鋼護(hù)筒下沉。保證護(hù)筒下沉過程中的垂直度。護(hù)筒遇到傾斜巖層后，無法繼續(xù)下沉，停止插打，將護(hù)筒與平臺聯(lián)成整體后，開始初次鉆孔。

將沖擊鉆頭加焊錘牙，使鉆錘直徑加大到比鋼護(hù)筒直徑小8cm，開始鉆擴(kuò)孔施工，鉆進(jìn)到巖面最低側(cè)以下1m后，停止鉆進(jìn)，移走鉆頭和鉆機(jī)。安裝導(dǎo)向架，接高鋼護(hù)筒，內(nèi)外連續(xù)滿焊，并焊加勁板。

二次插打鋼護(hù)筒，插進(jìn)擴(kuò)孔后的孔中，沉插到位后，向內(nèi)回填片石和黃泥。防止鋼護(hù)筒產(chǎn)生向孔內(nèi)卷邊和變形，利用沖擊壓力將變

表3-1 鋼管樁在淺覆蓋層傾斜巖面的安裝方案比選表

形擠正。回填黃泥的作用是填塞護(hù)筒和擴(kuò)孔巖壁間的縫隙。反復(fù)回填復(fù)沖2～3次后，護(hù)筒穩(wěn)定且達(dá)到設(shè)計的安全深度后，開始正常鉆進(jìn)。

5 淺覆蓋層斜巖面深水樁基礎(chǔ)鉆孔灌注施工技術(shù)

5.1 沖擊鉆孔

本橋選用JL-15沖擊鉆，根據(jù)本工程地質(zhì)特點(diǎn)及具體情況，采用正循環(huán)沖擊鉆孔工藝。

5.2 鉆孔檢查及清孔

鉆孔深度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，采用探孔器檢測孔徑、孔壁形狀和垂直度，合格后，進(jìn)行清孔作業(yè)。本項目采用抽漿法清孔：終孔后，以導(dǎo)管作為吸泥管，清孔完畢后，將彎管拆除即可開始灌注水下混凝土。

5.3 鋼筋制作與安裝

鋼筋籠分段匹配加工，吊放時接長。聲測管與鋼筋籠同步安裝，固定牢靠。吊放時接長，鋼筋籠頂面與護(hù)筒之間焊限位架，防止鋼筋籠偏位及上浮。

5.4 導(dǎo)管安裝及水密性實(shí)驗

導(dǎo)管使用前要進(jìn)行水密承壓試驗，檢查合格后下放導(dǎo)管。導(dǎo)管安裝時應(yīng)逐節(jié)量取導(dǎo)管實(shí)際長度，做好記錄，砼灌注過程中，控制好埋管深度。

5.5 二次清孔

導(dǎo)管下放到位后，進(jìn)行孔底沉渣檢測，若沉渣厚度偏大，采用氣舉反循環(huán)二次清孔，合格后，立即拆除吸泥彎頭，開始澆注水下混凝土。

5.6 混凝土灌注

樁基混凝土灌注采用垂直提升導(dǎo)管法施工，灌注設(shè)備主要由導(dǎo)管、混凝土儲料斗、溜槽、漏斗等組成。一般情況下導(dǎo)管埋深控制在2～6m。

5.7 基樁檢驗

采用超聲波測試儀，檢測樁體砼的內(nèi)在質(zhì)量。

6 結(jié)語

跨海大橋淺覆蓋層傾斜巖面深水基礎(chǔ)情況復(fù)雜，須綜合勘測和研究地形、地質(zhì)、水文、通航、臺風(fēng)、汛情等資料，結(jié)合設(shè)計圖紙及現(xiàn)場實(shí)際，對不同的樁基采取合理有效的施工技術(shù)，本項目研究采用縮短跨徑、鉆小孔鋼管樁錨固等方法，解決了斜巖面鋼管樁穩(wěn)定性難題；研究采取護(hù)筒二次跟進(jìn)的施工技術(shù)，解決了斜巖面護(hù)筒漏漿、穩(wěn)定性差的難題。