基礎錨碇平臺施工技術

嚴中英

(中鐵大橋局集團第二工程有限公司)

1 工程概況

1.1 概述

大橋新建復線橋位于福州市倉山區(qū)境內兩山隘口之間，為324國道跨越烏龍江而復設。大橋全長598 m，采用六跨預應力連續(xù)剛構組合體系，橋跨布置為(31+49+3×144+86)m。主橋4#墩位于烏龍江主航道的右側，離江堤約250 m?；A為6根φ2.5～φ2.8 m變截面鉆孔灌注樁，承臺橫橋向寬 18 m，順橋向寬 11.5 m，厚 5 m，承臺頂標高+2.0 m，承臺底標高 -3.0 m。

1.2 水文地質條件

墩位處所在河段為強潮陸相河段，潮型為正規(guī)半日潮型，每天兩漲兩落，最高潮水位約+6.0 m，最低潮水位約+1.0 m，日最大潮差約5 m。

墩位處流速較急，設計流速2.0 m/s。洪水期落潮流速最大為3.0 m/s并有回流和紊流。

墩位處河床面高程-35～-38 m，上部覆蓋層為厚5.10～8.3 m的中砂，下伏微風化基巖。墩位處平均水深約42 m。

2 平臺施工的整體方案

由于墩位處水深、流急、覆蓋層淺、潮差大，該平臺施工有如下難點。

(1)浮吊駁船等機械設備?？坷щy，日有效作業(yè)時間短。(2)定位樁插打時，由于錨固深度淺自由長度大，無法保證單樁自穩(wěn)。

(3)平臺形成后，由于定位樁錨固深度過淺，抗拔能力不足，平臺整體穩(wěn)定性較差。

基于上述原因，施工時將4#墩平臺定為“定位樁+貝雷梁+錨碇系統(tǒng)+錨樁”相結合的方案。施工時，先沿墩位上下游方向拋設混凝土錨作為浮吊等機械設備的定位設施，然后進行定位樁插打，將插打后的定位樁及時連成整體，同時施工平臺四個角上錨樁，再鋪設平臺系，最后將錨碇系統(tǒng)過至平臺，確保平臺的整體穩(wěn)定性。

3 施工平臺設計

3.1 平臺結構

施工平臺結構主要由定位樁、分配梁、貝雷梁、橋面板、錨碇系統(tǒng)、錨樁等組成，平臺施工布置圖見圖1。

圖1 平臺施工布置圖

(1)水上錨碇系統(tǒng)

水上錨碇系統(tǒng)主要由4個30 t混凝土錨和配套錨繩、錨鏈及絞錨設備等組成，其主要作用之一是給浮吊及鐵駁等船只提供定位;二是在平臺形成后，輔助平臺平衡水流沖擊力，提高平臺的整體穩(wěn)定性。

(2)定位樁及樁間連接系

定位樁由22根Φ1.2 m、δ=12 mm鋼管樁組成，鋼管樁頂端與樁頂分配梁固結，下端為十字樁尖結構，以便于盡可能插入到巖面，并通過錨桿與河床巖層固結。每側的樁間連接系采用Φ820 mm螺旋管，設置雙層及層間斜桿，鋼管之間用2［20型鋼焊接為桁架結構，同時定位樁與鋼護筒間亦采用Φ630 mm鋼管連接，盡可能的將平臺連成整體。

(3)基礎施工平臺梁

平臺梁為標準貝雷桁，平面尺寸21 m×19 m，共6組貝雷梁，每組用支撐架及連接系連成整體;貝雷梁底部在樁頂分配梁處設置限位裝置。頂部擺放混凝土橋面板。平臺頂標高+7 m。

3.2 平臺施工步驟

(1)依次拋設4個錨碇，利用連接錨碇的漂浮鋼桶臨時系結錨繩。

(2)利用錨碇定位80 t浮吊，在浮吊上安裝導向架，于平潮時從北到南、從外到內、從上到下依次插打定位樁。

(3)單根定位樁插打完畢后，用鋼絲繩將定位樁捆綁在浮吊船上。捆綁時注意設置活扣，并由專人看守，隨潮漲潮落調整捆綁高度，保持捆綁高度與浮吊船基本水平。

(4)插打第二根定位樁，插打完畢后立即用Φ426 mm鋼管與第一根定位樁連接牢固，同時亦捆綁于浮吊船上。

(5)北側上游角點4根定位樁插打完畢形成整體后，在其上搭設簡易平臺，利用錨桿鉆機在4根Φ1.2m定位樁內，每樁鉆4個孔徑Φ110 mm、嵌入巖層2.5 m左右的錨孔，插入錨桿(鋼軌)并壓力注漿錨固，盡量平潮時在鋼管樁內灌注2.5 m以上早強型水下混凝土，將鋼管樁底端與巖層形成錨固。

(6)依次插打北側剩余定位樁及施工北側下游角點4根錨樁。及時安裝樁帽，樁間連接系及樁頂分配梁。

(7)按同樣的要求施工南側定位樁及樁頂分配梁。

(8)安裝貝雷梁及新制連接系，在樁頂分配梁上設置限位裝置，在貝雷梁上安置絞錨裝置。

(9)將插打定位樁時用于定位的錨繩過度到樁頂分配梁上，利用絞錨裝置收緊錨繩，增強平臺整體穩(wěn)定性。

(10)根據(jù)實測河床情況結合定位樁插打情況，優(yōu)先插打覆蓋層較深處鋼護筒，每根鋼護筒插打到位后，立即用Φ630 mm鋼管與定位樁連接牢固，然后插打其余鋼護筒，所有鋼護筒除與定位樁連接外，護筒間亦利用Φ630 mm鋼管連接牢固。

(11)鋪設橋面板，擺放3臺鉆機首先施工南側上下游及北側中間鉆孔樁，成樁后再施工其余鉆孔樁，鉆孔樁均施工完畢并達到一定強度，拆除錨碇系統(tǒng)。

3.3 平臺設計計算

(1)設計條件

根據(jù)設計圖紙水文資料，施工高潮位為+6.0 m，低潮位為+1.0 m，設計流速為+2.0 m/s，一天兩潮，施工時考慮3臺鉆機同時作業(yè)。

(2)荷載及主要技術參數(shù)

荷載包括平臺結構及施工設備自重，平臺受到的水流沖擊力、波浪力、風荷載及靠船力等其他荷載。

平臺結構鋼管樁及護筒所受到的水流沖擊力計算按照《港口工程技術規(guī)范》，作用點位于距水面1/3水深處，后排鋼管樁及鋼護筒所受的水流沖擊力，根據(jù)凈距與直徑的比值按規(guī)范取值計算;工程船舶所受的水流作用力，平臺結構及船舶所受到的風荷載及波浪力按照橋涵設計基本規(guī)范取值計算。

錨碇系統(tǒng)混凝土錨選擇設計錨繩拉力的1.0倍，錨鏈規(guī)格、長度按規(guī)范計算選取。

(3)主要工況及計算模式

工況一：定位樁平臺形成后，每插放一根鋼護筒，假定前期插放的鋼護筒底部與河床面鉸接，頂部與平臺定位樁連接，新插護筒還未著河床，頂部與貝雷梁通過支撐結構掛于平臺上，計算護筒水流力、風力、波浪力等水平荷載及自重荷載作用整體平臺空間結構的強度、剛度、穩(wěn)定性。

工況二：定位樁支撐平臺形成后，6根鋼護筒全部插打完畢，假定6根鋼護筒底部與河床面鉸接，頂部與平臺定位樁鉸接，三臺鉆機施工，計算平臺和護筒水流力、風力、波浪力等水平荷載及自重荷載、鉆機施工荷載作用整體平臺空間結構的強度、剛度、穩(wěn)定性。

(4)計算

鉆孔平臺主要計算過程為：為保證相互復核，分別利用midas及sap2000程序作出平臺結構的空間模型，在不同的工況下分別添加邊界條件、構件特性、荷載、每種工況下分別按順水流方向及垂直水流方向兩種情況分析平臺結構受力及穩(wěn)定性，垂直水流方向的水流力效應取順水流方向水流力效應的1/2，各種情況計算完畢，把每個鋼構件進行工況組合，分別取得每個根桿件單元的3個局部坐標方向最大內力，進而得到組合后控制應力。通過以上計算得出平臺的各工況下所有構件滿足規(guī)范要求。

4 結語

該項目4#墩鉆孔樁已施工完畢，施工平臺經(jīng)受了臺風、洪水的考驗。采用定位樁+貝雷梁+錨碇系統(tǒng)+錨樁組成的水上施工平臺方案，具有一定創(chuàng)新，節(jié)省了臨時結構設施投入，縮短了工期，克服了潮汛的影響，施工快速簡潔，對于類似基礎施工有一定參考價值。