深水大傾角硬質(zhì)巖鋼管樁棧橋基礎(chǔ)的施工工法

張 基 福

(三明市交通基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站，福建 三明 365000)

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深水大傾角硬質(zhì)巖鋼管樁棧橋基礎(chǔ)的施工工法

張 基 福

(三明市交通基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站，福建 三明 365000)

結(jié)合金湖1號大橋工程的地質(zhì)條件，制定了沖擊鉆引孔+灌注錨固混凝土的施工方案，并從打樁船拼裝定位、螺旋焊管加工，沖擊鉆引孔等方面，闡述了操作要點，解決了常規(guī)振動沉樁法鋼管樁打入困難、定位不準、無法錨固等施工難題。

鋼管樁，螺旋焊管，打樁船，大傾角硬質(zhì)巖

0 引言

鋼管樁棧橋基礎(chǔ)施工所涉及到的因素非常多，很多情況下，如沒有摸清實際地質(zhì)情況，那么則會導致施工進度與使用安全受到影響。在眾多地質(zhì)條件中，本文針對山區(qū)深水大傾角硬質(zhì)巖河床地質(zhì)，從案例實際出發(fā)，對其施工工法進行解析。

1 工程項目概述

金湖1號大橋為福建省泰寧縣“鎮(zhèn)鎮(zhèn)有干線”下渠鄉(xiāng)(永興寺)至大龍鄉(xiāng)公路工程的控制性工程，為跨越大金湖而設(shè)。大橋中心里程K13+716.000，橋跨布置為83 m+148 m+83 m連續(xù)剛構(gòu)箱梁。金湖1號大橋1號墩施工最大水深約30 m，設(shè)計6根直徑為250 cm鉆孔樁；2號墩施工最大水深約10 m，設(shè)計6根直徑為250 cm鉆孔樁。

橋址位于大金湖庫區(qū)。根據(jù)水文地質(zhì)資料顯示，1號墩墩位處有約2.5 m～3.6 m的粉質(zhì)粘土層，地表坡度接近40°，常規(guī)振動沉樁存在打入后持力層深度不夠且打入過程中易出現(xiàn)偏移導致定位困難；2號墩墩位處碎塊狀強風化花崗巖裸露，坡度在45°左右鋼管樁無法直接打入且定位困難。本工法通過沖擊鉆引孔+灌注錨固混凝土的方式，成功解決了大傾角硬質(zhì)巖斜坡面鋼管樁打入困難、定位不準、無法錨固等施工難題。

2 施工方法

2.1 施工原理

用浮箱拼裝浮吊和打樁船，在打樁船上安放鉆機實現(xiàn)鋼管樁引孔作業(yè)及鋼管樁安設(shè)，通過沖擊鉆引孔+灌注錨固混凝土的方式安裝搭設(shè)孔樁作業(yè)平臺、棧橋作為孔樁施工平臺及通道。

2.2 工藝流程

第一是打樁船拼裝及定位；第二是鉆機定位引孔；第三是螺旋焊管加工、定位與錨固；第四是拼裝鋼平臺；第五是鋼棧橋與浮橋塔開始施工。

2.3 操作要點

1)打樁船的拼裝及定位。打樁船采用浮箱(9 m×2.7 m×1.65 m)組拼而成，平面尺寸9.1 m(橫向)×12 m(縱向)，可提供總浮力90 t。采用3個浮箱作浮體拼組而成，浮體通過Ⅰ36a工字鋼連接成整體，在Ⅰ36a工字鋼形成鉆機施工平臺，打樁船拼裝完成后，用拖船拖至墩位處，用全站儀測定浮式平臺位置進行初定位，然后利用已施工的水下固定錨，收放錨繩對浮式平臺進行錨固，并精確定位。各錨碇要嚴格按設(shè)計位置沉放，偏差不得大于30 cm。全部錨碇及其纜繩施放完畢，開始收緊纜繩。收攬時各纜要同步，根據(jù)測量數(shù)據(jù)適當調(diào)整，使平臺按設(shè)計位置固定，偏差不得大于5 cm。2)螺旋焊管加工和安裝。鋼平臺基礎(chǔ)采用φ630 mm螺旋焊管支撐，采用貝雷架及型鋼搭設(shè)上部結(jié)構(gòu)，經(jīng)力學驗算要符合兩臺鉆機同時鉆孔施工的承重要求。螺旋焊管成6 m間距布置，每排4根，布設(shè)3排，上部搭設(shè)尺寸為12 m×18 m的施工平臺。φ630 mm螺旋焊管用厚δ=10 mm，中間接縫采用坡口焊形成小段，再將小段焊接成約10 m長的節(jié)段，每段重量約186 kg，上口外側(cè)對稱焊接四塊鎖(吊)耳，最后用平板車運至碼頭裝上運輸船運至打樁船，浮吊起吊至下放位置分段焊接接長安放到河床底。3)沖擊鉆引孔。用浮吊將鉆機在平臺上準確定位，用φ1.5 m鉆頭進行空鉆，由于現(xiàn)場水下地勢陡峭且少覆蓋層，鉆孔時鉆頭容易產(chǎn)生滑移，造成孔位偏移。因此，需選擇比較有經(jīng)驗的鉆機手采用“輕錘密擊”法進行引孔。待孔深達到2 m(短邊入巖不小于2 m)時，派潛水員潛入用高壓風吹動水流，將鉆碴吹走，完成清孔。4)定位架制作安裝。用L100 mm×100 mm×5 mm角鋼制作成2 m高、內(nèi)徑比鋼護筒外徑大10 mm的定位架。在平臺上測量出鉆孔樁的準確位置，將定位架定位安裝到平臺上。安裝時保證定位架的垂直度偏差不大于0.5%。5)φ630 mm螺旋焊管沉放及錨固。φ630螺旋焊管沉放秩序為先岸邊、后中間，定位采用全站儀定位。φ630螺旋焊管由20 t浮吊起吊豎直后送進導向架內(nèi)，卡好限位裝置，并通過限位裝置調(diào)整φ630螺旋焊管的傾斜度在0.5%

以內(nèi)，慢慢下放，測量調(diào)整φ630螺旋焊管的平面位置及傾斜度，控制其平面位置偏差在5 cm以內(nèi)且傾斜度0.5%以內(nèi)，將φ630螺旋焊管由打樁船平臺臨時鎖定。在灌注水下混凝土對φ630螺旋焊管固定前，應(yīng)對每一根φ630螺旋焊管平面位置進行測量復(fù)查，確保φ630螺旋焊管在設(shè)計位置。混凝土由攪拌站集中拌和，運輸罐車運至岸邊，采用輸送泵通過棧橋上管道輸送到灌注點。通過垂球測得混凝土頂面達到原地面后，方能拔出導管，如此循環(huán)將所有φ630螺旋焊管底灌滿水下混凝土，混凝土達到設(shè)計強度后，φ630螺旋焊管便完成了固定作業(yè)，如圖1所示。

灌注水下混凝土前，在φ630螺旋焊管內(nèi)灌入5 m左右的粘土加大其自重，防止混凝土灌注時將φ630螺旋焊管擠走導致其偏位。φ630 mm螺旋焊管下水后，重量較大時，需加以輔助措施調(diào)整定位，可以在φ630螺旋焊管底部栓上鋼絲繩，通過拉動鋼絲繩來調(diào)整螺旋焊管底部位置以達到準確定位的目的。

3 效果分析

金湖1號鋼棧橋建成后，共使用兩年零六個月，經(jīng)歷兩次庫區(qū)水位調(diào)整，最大落差達21 m，總體運營安全平穩(wěn)。金湖1號鋼棧橋建成初期，由項目部按每天一次的頻率對鋼管樁頂平面位置、樁頂標高、樁身垂直度進行觀測；一個月后，按兩星期一次的頻率進行。觀測數(shù)據(jù)表明，樁頂平面位置、樁頂標高、樁身垂直度累計最大值均滿足棧橋方案專家評審會要求。目前，該項目已經(jīng)完工通車。

4 結(jié)語

應(yīng)用該施工工法，成功地完成了金湖1號橋鋼棧橋基礎(chǔ)施工。解決了常規(guī)振動沉樁法在深水大傾角硬質(zhì)巖地質(zhì)條件下鋼管樁打入困難、定位不準、無法錨固等施工難題，達到了施工過程順利、施工安全可控、未對周邊的生態(tài)保護區(qū)造成重大影響的良好效果。同時，也為項目節(jié)約了一定的施工工期和施工成本，獲得了業(yè)主及各上級單位的認可，得到“福建省普通公路2014年標準化示范項目”等榮譽。

[1] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 金 路.卵石土地區(qū)橋梁深水樁基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].價值工程,2015(12):81-84.

[3] 潘 龍,孫 健,周 彥,等.青龍灣大橋跨海大型鋼棧橋船吊施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2016(24):44-48.

On construction methods for trestle basement of steel pipe piles of deep water high-inclination angle hard rocks

Zhang Jifu

(SanmingTrafficInfrastructureQualityInspectionStation,Sanming365000,China)

Combining with the geological conditions of No.1 Bridge of Jinhu, the paper makes out the construction scheme for the compact drilling hole plus grouting anchor concrete, and illustrates the operation points from the assembly location of pile floating boats, manufacturing of spiral welded pipes and compaction holing with cable drilling tool, so as to solve the construction difficulties in the steel pipe piles with regular vibration sinking method, inaccurate location and failure in anchoring.

steel pipe pile, spiral welded pipe, pile floating boat, large-inclination angle hard rocks

1009-6825(2017)11-0186-02

2017-02-07

張基福(1984- )，男，工程師

U443.1

A