滬蘇通長(zhǎng)江大橋北岸正橋鋼護(hù)筒施工技術(shù)

周勝國(guó),李品宏

[1.中交二航局第四工程有限公司,安徽 蕪湖 241000; 2.中交（長(zhǎng)沙）建設(shè)有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410215]

0 引言

水上橋梁鋼護(hù)筒施工是項(xiàng)目前期打開(kāi)施工局面的關(guān)鍵，往往具有施工條件復(fù)雜、技術(shù)難度大的特點(diǎn)，施工工藝選擇至關(guān)重要。根據(jù)起重設(shè)備不同，鋼護(hù)筒常用的工藝有打樁船施工、浮吊施工、履帶吊施工，其中浮吊和履帶吊施工過(guò)程中常設(shè)置定位導(dǎo)向架以保證定位精度。針對(duì)具體項(xiàng)目，往往需要從經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、進(jìn)度、安全等方面綜合考慮選擇合適的施工工藝。

1 工程概況

1.1 北岸正橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

滬蘇通長(zhǎng)江大橋北岸正橋包括北岸跨大堤2×112 m鋼桁梁橋（0#～2#墩）、主跨336 m專用航道橋（2#～5#墩）、跨橫港沙21×112 m 鋼桁梁橋（5#～16#墩）。橋梁均采用鉆孔樁基礎(chǔ)，摩擦樁設(shè)計(jì)，樁基直徑2.0～2.5 m，樁長(zhǎng)110 m～120 m。北岸正橋立面見(jiàn)圖1，正橋樁基參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 北岸正橋立面圖 （單位：m）

表1 北岸正橋樁基參數(shù)表

續(xù)表1 北岸正橋樁基參數(shù)表

1.2 地形地貌

跨橫港沙21×112跨鋼桁梁區(qū)域?yàn)闇\水區(qū)，5#～23#墩處泥面標(biāo)高一般為?1.5～?1 m，24#墩處泥面標(biāo)高約為?3 m，25# 墩處泥面標(biāo)高約為 ?4.5 m。

天生港水道河床泥面標(biāo)高一般均在?8～?20 m間。其中3#主墩處河床標(biāo)高約?3.5～?6 m，4#主墩處河床標(biāo)高約 ?8～?11.5 m。

1.3 水文特征

橋址位于長(zhǎng)江下游，橋位每日兩漲兩落潮。每年的5月至10月是主汛期，11月至次年4月為枯水季。20年一遇設(shè)計(jì)高潮位和低潮位標(biāo)高分別為+5 m和?1.27 m。設(shè)計(jì)潮位如表2所示。

表2 設(shè)計(jì)潮位

1.4 地質(zhì)情況

橋址位于長(zhǎng)江三角洲平原區(qū)，海陸交互頻繁，地層成因復(fù)雜，區(qū)內(nèi)第四系為一套河湖、濱海相松散沉積物，總厚度可達(dá)300 m 以上，其厚度受基巖面標(biāo)高變化及長(zhǎng)江侵蝕深度控制。橋位地質(zhì)從上到下主要分為三個(gè)層，呈由細(xì)到粗的沉積韻律，地層由松散～中密狀粉土、粉質(zhì)黏土、粉砂等變換至中密～密實(shí)狀粉土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂[1]。

2 鋼護(hù)筒施工總體方案選擇

水上正橋部分為滬蘇通大橋北岸控制性工程，鋼護(hù)筒施工方案選擇如下：

（1）專用航道橋?yàn)橹骺?36 m的鋼桁梁柔性拱橋，上部結(jié)構(gòu)采取“先梁后拱”的施工工藝，即首先在3#、4#主墩向兩側(cè)雙懸臂拼裝鋼桁梁，待鋼桁梁合龍完成后在梁上支架上拼裝拱肋，后轉(zhuǎn)體施工。上部結(jié)構(gòu)施工工序復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，主墩工期要求高，項(xiàng)目實(shí)施前期需盡快完成鋼護(hù)筒施工。

3#、4#墩在漲潮情況下水深15 m左右，為保證鉆孔過(guò)程中反穿孔的要求，鋼護(hù)筒需入泥深度較深，鋼護(hù)筒尺寸長(zhǎng)、重量大，且對(duì)垂直度要求高。

為滿足以上施工需求，對(duì)深水基礎(chǔ)的3#、4#主墩采用先進(jìn)的全回轉(zhuǎn)打樁船“海力801”進(jìn)行鋼護(hù)筒沉放。

（2）江中橫港沙水域低潮時(shí)水深僅1 m左右，大型船舶無(wú)法入內(nèi)正常作業(yè)，水上施工組織難度非常大。在項(xiàng)目建設(shè)期，通州區(qū)橫港沙圈圍工程項(xiàng)目在推進(jìn)，為保證兩個(gè)項(xiàng)目相協(xié)調(diào)，與橫港沙圈圍工程空間上存在交叉的大橋9#～22#墩區(qū)間提前啟動(dòng)吹填施工，吹填平臺(tái)寬67.2 m。由此，變9#～22#墩區(qū)間水上施工為陸上施工，大大促進(jìn)施工工效。

吹填區(qū)鋼護(hù)筒采用履帶吊配合震動(dòng)錘的方式進(jìn)行沉放。

（3）對(duì)淺水區(qū)2#、5#～8#、23#～25#墩鋼護(hù)筒施工，常規(guī)做法為采用浮吊配合震動(dòng)錘施工，過(guò)程中采用導(dǎo)向架對(duì)護(hù)筒沉放精度進(jìn)行控制。該工藝過(guò)程中導(dǎo)向架在每根護(hù)筒施工前均需重新吊裝、定位，常需搭設(shè)鉆孔起始平臺(tái)作為導(dǎo)向架定位依托，鉆孔平臺(tái)的完善與鋼護(hù)筒沉放交叉進(jìn)行。

該工藝導(dǎo)向架吊裝、定位施工過(guò)程較為繁瑣，涉及多次大型吊裝，且過(guò)程中需完善鉆孔平臺(tái)，單個(gè)墩位施工工期較長(zhǎng)。2#、5#～8#、23#～25#墩合計(jì)8個(gè)墩共242根鋼護(hù)筒，若采用該工藝施工，施工組織較為困難。

若采用打樁船沉放，類似“海力801”的大型打樁船吃水深度大，此區(qū)段施工水域不滿足水深要求。而吃水深度較小的打樁船龍口和打樁錘不滿足Φ2.8 m的鋼護(hù)筒施工要求。

經(jīng)綜合比選，最終選擇采取“一種依托于打樁船的定位導(dǎo)向架”進(jìn)行鋼護(hù)筒沉放。該工藝將打樁船龍口替換為特制的雙層導(dǎo)向架，新投入適用大型護(hù)筒施工的打樁錘一臺(tái)，利用打樁船上方的起吊系統(tǒng)提升打樁錘。該工藝充分利用打樁船的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其改造，利用樁架和導(dǎo)向架實(shí)現(xiàn)護(hù)筒定位，移動(dòng)便捷、高效。鋼護(hù)筒施工采取工藝見(jiàn)圖2。

圖2 北岸正橋施工總平面及鋼護(hù)筒施工采取工藝布置圖

3 鋼護(hù)筒沉放施工

3.1 專用航道橋主墩鋼護(hù)筒施工

3#、4#主墩鋼護(hù)筒長(zhǎng)45.85 m，其中護(hù)筒上端23.75 m范圍內(nèi)護(hù)筒壁厚16 mm，護(hù)筒下端22.1 m范圍內(nèi)護(hù)筒壁厚20 mm，在護(hù)筒頂?shù)卓诜謩e設(shè)置0.5 m和1 m長(zhǎng)16 mm厚加長(zhǎng)抱箍，單根護(hù)筒重量約58.8 t。

鑒于深水區(qū)超長(zhǎng)鋼護(hù)筒定位精度要求高，采用海力801#（600 t）多功能打樁船施打。該船舶配備IHC S-280液壓錘，全旋轉(zhuǎn)的樁架使得吊樁便利。

沉樁施工主要流程如下：

（1）海力801#拋錨定位。在打樁船拋錨定位完成后，運(yùn)樁駁船停靠打樁船，并系纜。

（2）鋼護(hù)筒起吊、就位。利用全旋轉(zhuǎn)樁架起吊鋼護(hù)筒，水平吊裝時(shí)采用四點(diǎn)起吊鋼護(hù)筒，然后完成鋼護(hù)筒從水平至豎直狀態(tài)的“翻身”作業(yè)，進(jìn)龍口采用樁頭兩點(diǎn)吊。護(hù)筒吊起后，旋轉(zhuǎn)到船首部，立樁，同時(shí)將樁架立直。抱樁器抱住護(hù)筒，提升護(hù)筒使護(hù)筒頂套進(jìn)替打。

（3）鋼護(hù)筒定位。護(hù)筒定位主要用過(guò)調(diào)整船的平面位置和樁架的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。在操作過(guò)程中通過(guò)借助樁架上的角度測(cè)量?jī)x來(lái)調(diào)整樁架的傾斜度，從而完成護(hù)筒傾斜度的調(diào)整；再根據(jù)提前輸入的護(hù)筒坐標(biāo)數(shù)據(jù)完成平面位置調(diào)整。

（4）錘擊沉護(hù)筒。護(hù)筒定位完成后，插下打樁船的定位樁，保證施工中護(hù)筒位置和船體穩(wěn)定。在錘擊鋼護(hù)筒的過(guò)程中，對(duì)護(hù)筒的位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果變化量超過(guò)容許值，需停止施工，將護(hù)筒拔起，重新定位。

（5）停錘標(biāo)準(zhǔn)。鋼護(hù)筒沉樁停錘標(biāo)準(zhǔn)以標(biāo)高控制，護(hù)筒頂面高程控制在100 mm以內(nèi)。

3.2 9#～22#墩吹填區(qū)鋼護(hù)筒施工

橫港沙水域河床面以下為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，地質(zhì)條件較差，在此地質(zhì)條件下鉆孔成孔質(zhì)量差，易發(fā)生坍孔。鋼護(hù)筒長(zhǎng)度選擇上考慮護(hù)筒底口穿過(guò)淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層2 m以上。根據(jù)不同墩位的地勘資料，護(hù)筒長(zhǎng)度取值 14～18 m。Φ2.2 m 樁基鋼護(hù)筒直徑取 Φ2.4 m，護(hù)筒壁厚14 mm，頂?shù)撞扛髟O(shè)置0.5 m長(zhǎng)加強(qiáng)抱箍。單根護(hù)筒最大重量約 15.7 t。

鋼護(hù)筒埋置主要采用150型的振動(dòng)錘進(jìn)行施打，人工配合沉放。沉放必須準(zhǔn)確、水平、垂直和穩(wěn)固。護(hù)筒振沉過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)其垂直度。護(hù)筒沉放誤差按照平面位置50 mm、垂直度1%進(jìn)行控制，以保證鉆機(jī)沿著樁位垂直方向順利工作。

鋼護(hù)筒就位后，在護(hù)筒周邊區(qū)域用25 cm厚C25混凝土硬化處理，護(hù)筒頂部設(shè)置限位鋼筋澆筑于硬化地面內(nèi)，以防止護(hù)筒下沉、偏斜及滲水造成孔口坍塌。

3.3 非吹填淺水區(qū)鋼護(hù)筒施工

淺水區(qū)鋼護(hù)筒長(zhǎng)度取24 m，Φ2.2 m樁基鋼護(hù)筒直徑取Φ2.4 m，Φ2.5 m樁基鋼護(hù)筒直徑取Φ2.8 m，護(hù)筒壁厚14 mm，頂?shù)撞扛髟O(shè)置0.5 m長(zhǎng)加強(qiáng)抱箍。單根護(hù)筒最大重量約 24.1 t。

為快速打開(kāi)淺水區(qū)基礎(chǔ)施工作業(yè)面，采用航工樁8#打樁船進(jìn)行鋼護(hù)筒沉設(shè)。淺水區(qū)泥面標(biāo)高約?1 m～?4.5 m左右，低潮時(shí)，水深較淺，打樁船無(wú)法進(jìn)入，因此考慮打樁船及運(yùn)輸船趁高潮進(jìn)入施工區(qū)域（每日兩次高潮期，能較好滿足打樁船和運(yùn)輸船趁潮進(jìn)入需要）。

在打樁船樁架底座上設(shè)置雙層導(dǎo)向架，對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行精確定位。導(dǎo)向架采用雙層結(jié)構(gòu)，設(shè)兩層龍口，上下龍口間距4.9 m，上層龍口設(shè)活動(dòng)龍門(mén)，下層龍口不設(shè)置活動(dòng)門(mén)。導(dǎo)向架龍口各邊均設(shè)千斤頂和調(diào)位箱（可調(diào)范圍為200 mm），由調(diào)位箱對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行精確調(diào)位。上層龍口由調(diào)位箱對(duì)鋼護(hù)筒四向調(diào)位，下層龍口由調(diào)位箱對(duì)鋼護(hù)筒三向調(diào)位[2,3]。導(dǎo)向架布置見(jiàn)圖3。

圖3 導(dǎo)向架布置示意圖

航工樁8#打樁船配置了GPS定位系統(tǒng)，GPS?RTK定位精度達(dá)到20 mm，可滿足鋼護(hù)筒沉設(shè)定位精度要求；另外，作為復(fù)核措施，在施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)一臺(tái)全站儀和一臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)鋼護(hù)筒平面位置及垂直度進(jìn)行交匯校核觀測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合橋位水文、地質(zhì)條件確定的不同鋼護(hù)筒施工工藝保證滬蘇通長(zhǎng)江大橋北岸正橋水上部分鉆孔樁作業(yè)面順利全面打開(kāi)，施工質(zhì)量和功效良好。專用航道橋采用的海力801全回轉(zhuǎn)打樁船保證超長(zhǎng)鋼護(hù)筒沉放精度優(yōu)于1/400，高峰期每天沉放13根鋼護(hù)筒；9#～22#墩吹填筑島平臺(tái)的實(shí)施為淺水區(qū)施工提供了極大便利，在此基礎(chǔ)上采用履帶吊施工鋼護(hù)筒使得工藝簡(jiǎn)化，且減短了護(hù)筒長(zhǎng)度；在淺水區(qū)，“一種依托于打樁船的定位導(dǎo)向架”實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向架的便捷定位，且充分將打樁船的樁架和起重設(shè)備利用起來(lái)，大大提高施工工效。