深水庫區(qū)鉆孔平臺方案比選及成孔錨固施工技術(shù)研究

摘" 要：結(jié)合溫嶺至常山公路遂昌湖山至黃沙腰段工程紅星坪大橋施工條件，單樁獨柱墩7 m×58 m跨徑橋梁在深水庫區(qū)、大落差、硬質(zhì)裸巖地質(zhì)條件下，從安全、工期、經(jīng)濟性和適用性方面選定施工便捷、安全可控且成本可控的固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道施工方法。同時介紹平臺成孔錨固工藝，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：超大直徑；單樁獨柱；深水裸巖；固定平臺；成孔錨固

中圖分類號：U445" " " 文獻標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0169-04

Abstract： Combined with the construction conditions of Hongxingping Bridge in the Suichang Hushan to Huangshayao section of Wenling-Changshan Highway， the single-pile single-column pier 7 m×58 m span bridge is under the geological conditions of deep-water reservoir area， large drop， and hard bare rock. From the aspects of safety， construction period， economy and applicability， a fixed platform + communication channel construction method that is convenient， safe and controllable， and the platform hole-forming and anchoring technology is introduced to provide reference for similar projects.

Keywords： ultra-large diameter; single pile and single column; deepwater bare rock; fixed platform; hole-forming anchorage

深水庫區(qū)橋梁施工平臺是完成橋梁基礎(chǔ)及下構(gòu)的必要條件，尤其對于單樁獨柱墩結(jié)構(gòu)施工難度大，其施工平臺選擇直接決定了橋梁施工工期長短、造價高低以及安全、質(zhì)量的可控程度。本文針對深水庫區(qū)鉆孔平臺方案進行比較選擇，并針對成孔錨固施工技術(shù)進行研究。

1" 工程概況

本項目橋梁共7跨，跨徑布置為7 m×58 m，主梁采用3組工字形直腹板鋼板組合梁頂推工藝施工。下部1—6號橋墩采用大直徑樁柱一體式墩，樁柱直徑3.6 m。設(shè)置永久鋼護筒，鋼護筒外徑3.9 m，壁厚3 cm。1-6#墩樁基長度分別為41、47、61、57、50和25 m，墩柱高35 m，其中2—5#墩樁基為水中樁。

2" 水文與地質(zhì)條件

該橋第四跨跨越Ⅵ級航道，水庫正常水位為230.0 m，10年一遇洪水位為232.6 m，汛期水位的動態(tài)管理抬高汛限水位為226.0 m。

根據(jù)調(diào)查情況和近6年（2015—2020年）的水位情況分析結(jié)論如下。

正常情況下，6月—9月水位最高為汛期（水位221～229 m），12月—次年4月水位較低為枯水期（水位210～220 m），枯水期與汛期水位差約15～19 m。漲水最大流速0.65 m/s，大部分時間流速為0 m/s。

根據(jù)水庫相關(guān)部門2015—2020年6年水位資料，月平均水位和月最高水位統(tǒng)計分析如圖1—圖3所示。

橋址區(qū)河谷地貌，現(xiàn)為水庫，地形起伏較大，地貌高程184～300 m。河流沖刷深度可至基巖。

為丘陵緩坡及水庫岸坡地貌，庫底堆積1～3 m淤泥質(zhì)土，岸坡局部分布坡洪積含礫粉質(zhì)黏土、含碎石粉質(zhì)黏土、含黏性土碎石，厚1～21 m，下伏基巖主要為燕山早期花崗斑巖，花崗斑巖風(fēng)化較弱。根據(jù)鉆探揭露，地基土自上而下主要分3個工程地質(zhì)亞層，其特征見表1。

中風(fēng)化花崗斑巖：淺肉紅色，巖質(zhì)堅硬，巖心完整，中粒花崗斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面與軸心夾角65°以上，巖心多呈8～23 cm短柱狀、柱狀，巖心采取率（TCR）一般大于95%，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）一般大于85%。

3" 方案分析及比選

3.1" 結(jié)構(gòu)參數(shù)

水中墩柱參數(shù)匯總見表2。

3.2" 施工難點

第一，水位落差大，最大水深45 m，3—5#墩為高強度花崗斑巖，鋼管樁成樁難度大。

第二，道路通行條件差，大型機械設(shè)備無法陸運至橋位處，水庫內(nèi)無運輸船舶和大型起重設(shè)備。

第三，超大直徑鋼護筒、鋼筋籠及鉆機設(shè)備重量大，水上吊裝難度大。

第四，單樁單柱結(jié)構(gòu)，樁柱最大懸臂高度75 m，鋼護筒平面位置和垂直度要求精度高。

3.3" 解決方案思路

施工平臺主要服務(wù)于該橋基礎(chǔ)及下構(gòu)施工。由于該橋樁基礎(chǔ)及墩柱構(gòu)件屬于超大尺寸，施工工程中主要解決大型機械設(shè)備通行及起重吊裝問題。根據(jù)該橋結(jié)構(gòu)特點及所處的特殊環(huán)境，結(jié)合項目施工工期短、施工成本可控、安全可靠等方面，擬采取以下幾種方案作為比選。

3.3.1" 方案1：鋼棧橋+固定平臺

因河床大部分主要為裸巖且最大水深45 m多，為了減少下部鋼管樁和錨固施工數(shù)量，采用421加強型貝雷作為棧橋主縱梁，最大跨徑24 m，基本跨徑組合20 m+8 m，8 m跨為板凳樁，棧橋頂標(biāo)高+230 m，平臺尺寸20 m×8 m。采用引孔栽樁對鋼管進行錨固。鋼管樁和錨固采用浮箱拼成浮平臺配備履帶吊在水上施工，上部結(jié)構(gòu)從大樁號岸側(cè)往小樁號側(cè)推進，釣魚法施工。施工平臺完成后大型起重設(shè)備可在棧橋上行駛，解決樁基墩柱施工過程的吊裝問題。

3.3.2" 方案2：浮橋+浮平臺

利用18個尺寸9 m×2 m×1.5 m的浮箱拼成浮平臺，通過拋錨進行浮平臺定位，沖擊鉆安放在浮平臺上，浮平臺上安裝龍門起重，并配備浮吊（100 t）和浮箱履帶吊（75 t）進行水上起重吊運材料?；炷吝\輸及泵送采用浮橋。設(shè)置2個工作面，投入2套浮平臺周轉(zhuǎn)使用。

3.3.3" 方案3：固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道

水上搭設(shè)固定平臺，平臺尺寸、起重設(shè)備、作業(yè)方式與方案3相同，平臺頂標(biāo)高設(shè)定為230 m。人員通行及混凝土泵送為固定平臺間的聯(lián)絡(luò)通道。

3.4" 比選過程

3.4.1" 技術(shù)比較

根據(jù)不同方案，逐一分析施工優(yōu)缺點，以便確定最佳方案，見表3。

3.4.2" 工期比較

根據(jù)水上施工平臺施工順序，可提前施工橋梁樁基及下構(gòu)墩柱進行流水作業(yè)，因此工期比較包含施工平臺、基礎(chǔ)及下構(gòu)完成時間，見表4。

3.4.3" 經(jīng)濟性比較

根據(jù)不同的施工方案，測算其施工費用，確保方案經(jīng)濟效益最大化，見表5。

3.3.4" 總體方案比較

通過技術(shù)比較、經(jīng)濟性比較、工期比較，得出最佳施工方案，見表6。

4" 方案確定

根據(jù)以上分析可知，方案1工期長、費用最高，方案2工期最短，但受水位變化及平臺穩(wěn)定性影響大，施工質(zhì)量難以控制，受外界影響因素大，可控性不好，費用與方案3相近。方案3工期總體可控，費用略高于方案2，但受水位變化小，平臺穩(wěn)定，施工質(zhì)量有保證，固推薦采用固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道方案。本工程已按方案3實施完成，實施效果良好。

5" 成孔錨固施工技術(shù)研究

紅星坪大橋位于深水庫區(qū)，最大水深達45 m，2—5#墩為位于水中且為淺覆蓋層或裸巖，僅1～2 m的淤泥質(zhì)黏土覆蓋層，以下為中風(fēng)化花崗斑巖，巖石強度達120 MPa，采用固定平臺+聯(lián)絡(luò)通道方案，如何確保平臺穩(wěn)定是施工關(guān)鍵。通過方案不斷對比、優(yōu)化、改進，鉆孔平臺采用“氣舉抽渣+雙引孔”成孔錨固施工技術(shù)。

5.1" 原理

浮箱平臺上安裝履帶吊和沖擊鉆后，將浮箱平臺移動至鋼管樁施工位置，拋錨定位，通過測量放樣，確定平臺管樁位置。

采用直徑1 m錘頭沖擊河床引孔，鑿出坑槽，用于確定鋼管樁底口位置，確保鋼管樁位置準(zhǔn)確。然后沿浮箱導(dǎo)向架下放直徑1 m鋼管，插入河床引孔孔位，再次復(fù)測管樁位置，樁位正確后采用90型振動錘緊實。

采用直徑90 cm鉆頭在直徑1 m鋼管內(nèi)進行沖擊引孔，引孔沖擊過程中投放黏性土進行造漿，用于懸浮孔內(nèi)石渣作用，沖擊過程采用氣舉反循環(huán)設(shè)備進行抽渣，及時清理孔內(nèi)石渣，直至嵌入中分化層1.5～2 m。

采用90型振動錘將鋼管振動至孔底，若出現(xiàn)鋼管樁無法至孔底時，設(shè)置4 m鋼筋籠，灌入4 m高混凝土錨固。

及時施工平聯(lián)及斜撐，使鋼管樁連接為整體，確保整體穩(wěn)定性。

5.2" 特點

采用90鉆頭引孔，有效確保直徑1 m鋼管，擠壓穩(wěn)固嵌入中分化巖石中。

采用鉆孔灌注樁施工工藝，有效解決鋼管樁不到底或底部松動問題。

對于淺覆蓋或裸巖水中管樁平臺基礎(chǔ)錨固施工有良好施工效果。

6" "結(jié)束語

深水庫區(qū)水位落差大，施工條件受限，施工難度大，在滿足施工條件的前提下，考慮下放鋼筋籠、安裝大型鋼護筒，以及成樁設(shè)備的規(guī)格、型號、重量等因素確定水上施工平臺的功能需求，要求平臺承載能力高、穩(wěn)定性好，同時也應(yīng)考慮經(jīng)濟性及工期性。通過方案比選、施工工藝技術(shù)的優(yōu)化，順利實現(xiàn)施工的既定目標(biāo)，為后續(xù)類似項目提供施工經(jīng)驗。

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