水中樁基施工平臺鋼護筒糾偏對策

（上海建工集團股份有限公司海外事業(yè)部 20032）

1 工程背景

柬埔寨格羅奇馬湄公河大橋13#～16#主墩均采用整體式承臺+10 根大直徑鉆孔灌注樁基礎，樁徑2.0m，梅花形布置，承臺底面標高+9.0m。本工程水中鉆孔灌注樁采用沖擊成孔工藝，施工平臺采用鋼護筒作為支撐樁，護筒由Q235b 鋼材卷制，直徑2.3m，壁厚16mm，頂部和底部均設1m 加強區(qū)，并在頂部焊接鋼牛腿。

主墩樁基計劃主要集中在旱季施工，水位多在+7.0m～10.0m，近些年雨季最高水位常在+16.0～+18.5m，河床泥面標高約-6.0m，結(jié)合地質(zhì)條件經(jīng)經(jīng)驗計算，綜合有利于施工和成本控制角度，施工平臺頂面搭建標高為+20.0m，鋼管樁總長40m，使用DZJ-180 振動錘入土約14m，800*600 鋼箱梁作為平臺上部結(jié)構(gòu)主梁擱置在護筒牛腿上，次梁選用30#b 工字鋼，1cm 厚鋼板網(wǎng)鋪面后與護筒頂齊平。

在14#、15#主墩首批各2 根樁基已近成孔時，老撾首都萬象東南約560公里外阿速坡省在建桑片－桑南內(nèi)水電站（Xepian-Xe Nam Noy）突然發(fā)生潰壩，超50 億立方蓄水涌入湄公河，加速橋址水位不斷上漲，平臺整體向下游開始偏移，直至最后淹沒平臺，護筒傾斜，其頂部向下游位移超過1.0m，致使平臺失穩(wěn)，護筒垂直度偏差過大。

2 原因分析

老撾潰壩事故導致湄公河水位暴漲，引發(fā)嚴重水災，在建大橋處水位日最大漲幅達90cm，極大增加了水流沖擊力。橋址為沖擊地層，均以中密～密實狀砂層為主，砂質(zhì)較純，黏粒含量低，膠結(jié)性較差，易受地下水滲流作用，水流的急劇加快，加之樁位上下往復沖擊成孔作業(yè)，對護筒側(cè)壁及其周圍土層也不可避免的造成了一定的擾動，且目前該橋墩同批次開鉆的兩個孔位均已近設計樁底，恰巧也正處于最不利工況條件。正處河流彎道下游的特殊位置造就此處最大流速超過4m/s，達到歷史水文資料顯示流速2m/s 最大流速2倍以上，且超高洪峰裹挾上游大量漂流物，大型樹木居多，對護筒和鋼平臺的沖擊力進一步加大。疊加柬埔寨上游周邊國家及柬當?shù)剡B續(xù)反復受異常臺風、降雨襲擊，水位持續(xù)保持在高位，最高達+20.2m，尚未完成首批灌注樁混凝土澆筑的14#及15#墩鋼護筒水平承載力不足以抗拒水流沖擊，導致平臺整體發(fā)生較大偏移，樁基施工不得不停止。

3 應急措施

潰壩事件發(fā)生前，湄公河水位已漸漲，在加密水文變化和平臺變形監(jiān)測的同時，經(jīng)研究并預先對13#～16#主墩鋼平臺采取了如下有針對性的加固措施：

1）檢查護筒頂部鋼牛腿焊縫，對有磨損有缺陷實施補焊，將鋼箱梁與牛腿原本的點焊加強至焊縫連接。

2）鋼箱梁與護筒四周增設加勁板焊接，使牛腿、箱梁及護筒結(jié)合為整體。

3）鋼箱梁下?lián)紊侠?，包括采?5#工字鋼等大規(guī)格型鋼，擱置在箱梁上的次梁與面板均采取焊接加固連接，使鋼平臺與基礎形成整體結(jié)構(gòu)。

4）樁基鉆進不停頓，成孔后迅速清孔并完成混凝土灌樁，利用已完工程樁作為施工平臺基樁加強其承載力和穩(wěn)定性。

最大洪峰來臨前，將上述加固、反拉等一系列舉措搶抓冒險實施到位，首批已完成2～3 根樁基的13#、16#主墩平臺始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，未發(fā)生偏移；14#、15#平臺在經(jīng)受后續(xù)持續(xù)更高洪峰沖擊的情況下，偏位傾斜未惡化釀成質(zhì)量安全事故，盡力做到了鋼平臺的基本穩(wěn)定，偏位相對可控。根據(jù)監(jiān)測，這兩平臺鋼護筒均向下游偏移，其中14#平臺最大偏移為55cm，15#最大偏移為45cm，根據(jù)水流沖擊力推算可得鋼護筒彈性變形約20cm，則14#平臺鋼護筒實際偏位為35cm，15#為25cm。鑒于傾斜后的護筒中心已超出樁位允許偏差，垂直度偏差過大，沖擊錘頭無法自由降落沖擠底層形成樁孔，施工平臺承載力也不足以確保穩(wěn)定和安全，須處理后方能繼續(xù)施工。

4 處理思路

拆除鋼平臺、拔除鋼護筒后重建固然可行，且不失為誤差最小的處理方式，但拆除及吊裝工作量極大，還需動用大量大型船機設備，拔除護筒還需留足土層回復期，耗時費力且成本巨大。鑒于護筒入土不算太深，偏位不算大，以適當復位、經(jīng)濟可行快速為原則，先試行整體糾偏，不解除平臺上部結(jié)構(gòu)與鋼護筒的連接，即在平臺頂部施加水平拉力使護筒復位，若不可行，則改為逐根護筒單獨糾偏。

5 糾偏流程及施工方法控制

根據(jù)現(xiàn)場15#墩鋼平臺偏位情況，結(jié)合水流水位及現(xiàn)場資源條件，具體糾偏流程如圖1所示。

圖1

5.1 整體糾偏方法

現(xiàn)場水位下降至+15m，流速降至1.5m/s 以下時，擬利用現(xiàn)有上游錨塊，用平臺上焊接連牢的既有樁架卷揚機以階梯式逐漸收緊鋼絲繩，若此方法足以牽引鋼平臺，則結(jié)合鋼平臺受力狀況，盡可能使鋼絲繩收緊；待鋼絲繩無法收緊時，保持卷揚機制動，使整個平臺靜置一天以上；最后放松鋼絲繩，確定回彈量，計算向上游總的恢復量，再確定是否再收緊鋼絲繩。

5.2 逐根糾偏方法

將鋼平臺基樁鋼護筒逐根進行糾偏，先將需要糾偏的這根樁做好臨時連接，然后割掉與箱梁的連接，與平臺分離，再用振動錘振動護筒，振動護筒時，對該根護筒進行千斤頂撐、倒鏈拉或錨錠反拉等措施，配合振動錘恢復鋼護筒偏位。除3#、7#、10#樁以外的護筒為自下游側(cè)開始糾偏，3#、7#、10#護筒則從上游側(cè)進行糾偏，10 根護筒將分成如圖2所示4 個批次。

圖2

5.2.1 準備工作

1）用沖錘沖掉15-2#樁孔內(nèi)臨時回填的混凝土；

2）重新卷制并拼裝護筒，準備吊耳等鋼材。對沖孔較深2#、8#、10#樁護筒采取接長6m，剩余接樁4m；

3）對第1、2 批次護筒進行接樁。

5.2.2 下游側(cè)糾偏方法

1）將8#護筒與9#用兩只手拉葫蘆將其頂部的吊耳相互連接起來，并釋放護筒與平臺及其他護筒的連接，此時保證9#、10#護筒與鋼箱梁處于連接狀態(tài)；

2）從平臺下游側(cè)開始，以鋼箱梁為順橋向限位，對8#鋼護筒進行糾偏，使用振動錘夾緊護筒頂，開始振沉鋼護筒，按照振動錘振沉→導鏈向上游拉→振動錘振沉的順序反復循環(huán)，直至護筒恢復設計樁位；

3）待護筒恢復后，靜置12～24 小時，釋放葫蘆拉力，觀測護筒回彈量，根據(jù)護筒回彈量重復步驟2，直至護筒回彈后恢復至設計樁位，再與鋼箱梁重新焊接；

4）1#、4#護筒按步驟1～3 類推糾偏后，將第一批3 根護筒整體加固，連為一體；

5）釋放第二批9#護筒，保證單根護筒與其他部位無任何連接，此時保證8#、10#護筒與鋼箱梁處于連接狀態(tài)，同樣以箱梁為順橋向限位，參照第一批次依次完成9#、2#和5#護筒糾偏后，將第一、二批護筒相互連接，并與平臺連為一體；

6）釋放鉆機卷揚機反拉力，將鉆機吊離平臺，鋼絲繩端留在平臺上，妥善安置以備拉上游三根樁，同時保證懸掛在平臺外的部分不影響船舶移動；

7）對三、四批護筒進行接樁作業(yè)；

8）6#護筒按步驟1～3 類推糾偏后與第一、二批護筒和鋼箱梁連接。

5.2.3 上游側(cè)糾偏方法

1）抽芯纜纏住10#護筒，在護筒頂部兩側(cè)開孔，掛上35t 卡環(huán)，接2 只10t 手拉葫蘆，葫蘆勾上28”鋼絲扣，鋼絲扣另一端同錨碇拉鎖用32”騎馬卡夾住連接牢固，收緊葫蘆使錨錠拉索逐漸受力；

2）釋放該鋼護筒與平臺間的焊接連接；

3）使用起重船“起一”起吊振動錘，夾緊護筒，開始糾偏，振動錘漸漸增大功率，采用振動錘振沉→千斤頂向上游推進、收緊錨錠鋼絲繩處手拉葫蘆、收緊抽芯纜→振動錘振沉的順序，如下圖3所示，反復循環(huán)直至護筒恢復設計樁位；

圖3

4）解除抽芯纜，解除振動錘，靜置12～24 小時，釋放手拉葫蘆，觀察護筒回彈量；

5）根據(jù)回彈量重復步驟3～5，保證外力釋放后護筒處于設計樁位，將該護筒與鋼箱梁重新連接；

6）7#、3#護筒依次按上述步驟糾偏后與平臺進行永久性連接，糾偏全部完成。

6 糾偏施工重點注意事項

1）測量觀測到護筒在順橋向偏移較小，可以忽略，故考慮糾偏過程中以鋼箱梁為限位，只對護筒進行橫橋向糾偏；

2）逐根糾偏護筒時，需將待糾偏的一根護筒上牛腿割除，以保證與平臺分離；其中一根糾偏完成后，再釋放下一根護筒；

3）每根護筒糾偏前，需對平臺進行開口，開口大小根據(jù)實際偏位確定，保證恢復時，該根護筒具有足夠距離位移至設計樁位；

4）除2#、6#、9#護筒需配合對上游側(cè)護筒進行頂推的工作外，其他護筒在糾偏完成后即可切割；

5）護筒加焊后，需對焊縫處以弧形鋼板進行加強處理，保證振沉過程中焊縫不會撕裂；

6）振沉糾偏時，振動錘振動頻率控制在15-25Hz，嚴禁頻率過大，導致護筒振沉過快而不能正常糾偏；

7）糾偏過程中，需測量員實時監(jiān)測，保證護筒準確回到設計樁位。

7 結(jié)語

本文從柬埔寨格羅奇馬大橋主墩鋼護筒傾斜具體工程案例出發(fā),分析研究了特殊意外工況條件的平臺失穩(wěn)緊急避險措施，防止重大質(zhì)量安全事故發(fā)生，避免了較大經(jīng)濟損失，充分利用既有施工材料設備資源，對臨時施工平臺基樁鋼護筒發(fā)生的傾斜提出了有針對性的糾偏方法和具體施工流程，積累了一定的經(jīng)驗，以期對處理類似工程問題起到一定的啟發(fā)和指導作用。