裸巖庫區(qū)浮式平臺(tái)鋼管樁施工技術(shù)分析

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摘要：對浙江省麗水市水閣至臘口公路工程第三合同段石浦大橋橋址區(qū)域河床覆蓋層較淺，部分為裸露基巖，汛期洪水來勢兇猛，流量大，流速快；橋梁施工鋼管樁數(shù)量多，且為不集中布置，如何在較短的時(shí)間內(nèi)完成大量的施工任務(wù)，保證深水裸巖庫區(qū)[1]鋼管樁的穩(wěn)定性是施工的重難點(diǎn)，石浦大橋通過采用浮式平臺(tái)施工鋼管樁施工技術(shù)，解決了上述難題。

關(guān)鍵詞：鋼管樁；裸巖；覆蓋層；浮式平臺(tái)

1工程概況

中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司麗水市水閣臘口公路工程石浦大橋跨甌江，位于五里亭庫區(qū)。橋址處河床覆蓋層很淺，部分位置河床為裸露基巖[2]，采用常規(guī)的起吊設(shè)備配合震動(dòng)錘進(jìn)行沉樁施工不能滿足穩(wěn)定性要求，需經(jīng)過實(shí)地調(diào)查水文地質(zhì)資料、設(shè)計(jì)要求以及安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工期要求等情況，展開技術(shù)攻關(guān)，借助于不同的輔助措施和施工工藝來滿足施工需要。

2工藝原理

利用前鐵道兵舟橋部隊(duì)舊式標(biāo)準(zhǔn)制式浮箱，現(xiàn)場拼成浮式平臺(tái)[3]，采用民用動(dòng)力船只驅(qū)動(dòng)移位，浮式平臺(tái)上安裝固定沖擊鉆機(jī)，安裝導(dǎo)向消力裝置。根據(jù)河床有無淺覆蓋層采用不同的方式進(jìn)行鋼護(hù)筒臨時(shí)嵌固，沖擊鉆機(jī)在泥漿護(hù)壁下鉆進(jìn)施工，施工完成，清孔、灌注水下混凝土，在混凝土中震動(dòng)沉放鋼管樁，施工完成對鋼管樁進(jìn)行臨時(shí)約束固定，待混凝土終凝后，拆除鋼護(hù)筒，浮式平臺(tái)移位。

3浮式平臺(tái)鋼管樁施工技術(shù)

3.1浮式平臺(tái)構(gòu)造

浮式平臺(tái)[4]由4個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)制式鋼浮箱組成，單個(gè)浮箱的尺寸為900×270×165cm，左右側(cè)各兩個(gè)縱向相連，中間留270cm空間，兩側(cè)浮箱之間通過上下游兩端兩根橫梁通過螺栓相連，組成浮式平臺(tái)后，前端兩個(gè)浮箱前也可以安裝分水節(jié)段，以緩解水流沖擊作用，浮式平臺(tái)在四角安裝纜機(jī)，纜機(jī)通過鋼絲繩固定于錨碇，錨碇尺寸為147×147×147cm，C25混凝土制作重約8t，上部設(shè)置錨環(huán)。浮式平臺(tái)上配JKL-8型沖擊鉆機(jī)（圖1所示）。鉆機(jī)和安裝在孔位的可浮動(dòng)導(dǎo)向消力鋼套管裝置配合進(jìn)行打樁作業(yè)。受庫區(qū)水位漲落、水流沖擊影響，浮式平臺(tái)鉆機(jī)施工無法平穩(wěn)進(jìn)行，難以準(zhǔn)確定位。為了解決該問題，施工時(shí)研發(fā)了可浮動(dòng)導(dǎo)向消力鋼管裝置。該裝置的優(yōu)點(diǎn)：在鉆孔施工過程中受鉆機(jī)沖擊動(dòng)力和水流波浪起伏影響時(shí)，可浮動(dòng)導(dǎo)向消力鋼套管隨浮式平臺(tái)起伏，消除和化解了水力起伏作用，鋼護(hù)筒下端則處于穩(wěn)定狀態(tài)，鋼護(hù)筒整體又被約束在導(dǎo)向套管之內(nèi)，樁基施工可以順利進(jìn)行?？筛?dòng)導(dǎo)向消力裝置（如圖2、圖3所示）通過鋼橫梁擱置于浮式平臺(tái)兩側(cè)浮箱上，經(jīng)測量定位后與浮式平臺(tái)螺栓連接固定，鋼套管直徑大于鋼護(hù)筒5cm。浮式平臺(tái)采用錨碇拋錨固定，平面位置以使得纜繩和浮式平臺(tái)水平面夾角為45。為最優(yōu)，允許范圍在30。和120。之間，錨碇吊筋宜用未經(jīng)冷拉的熱軋光圓鋼筋制作，錨碇安放采用船只運(yùn)載錨碇至指定位置，釋放至水中即可。

3.2鋼護(hù)筒安裝

鋼護(hù)筒采用管徑比沖擊鉆鉆頭直徑大30cm，比鋼管樁管徑大50cm的鋼管制作。鋼護(hù)筒安放在可浮動(dòng)導(dǎo)向消力鋼套管內(nèi)，鋼護(hù)筒施工時(shí)采用“釣魚法”進(jìn)行安裝。

3.2.1測量定位采用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行測量定位，先在鋼套管上牽出十字線，通過移動(dòng)和調(diào)節(jié)可浮動(dòng)導(dǎo)向消力鋼套管進(jìn)行鋼管樁樁位的精確定位。

3.2.2淺覆蓋層當(dāng)鋼管樁樁位處河床覆蓋層有一定深度，能夠臨時(shí)固定鋼護(hù)筒時(shí)，可采用履帶吊配合震動(dòng)錘震動(dòng)鋼管樁嵌入覆蓋層內(nèi)一定深度。嵌入深度至少要50cm以上，以保證足夠的穩(wěn)固和防止漏漿。

3.2.3裸露基巖當(dāng)鋼管樁位于裸露基巖位置，沒有覆蓋層可以對鋼護(hù)筒形成臨時(shí)嵌固時(shí)，先采用沖擊鉆頭對河床進(jìn)行沖擊，形成50cm左右深度的沖擊坑（在50cm深度范圍沖擊碴可以通過沖擊排出，無需其他輔助措施），隨后直接用履帶吊起吊鋼護(hù)筒安放，再在鋼護(hù)筒外側(cè)周圈拋填一定數(shù)量的碎石，填滿管周坑凹。

3.3鉆孔樁施工

鉆頭對準(zhǔn)孔位中心，然后將鉆頭吊起，徐徐放進(jìn)護(hù)筒內(nèi)，經(jīng)校核整平鉆機(jī)后，開始鉆孔施工。先用低沖程沖砸，待鉆進(jìn)深度超過鉆頭全高后進(jìn)行正常鉆進(jìn)，直至達(dá)到樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高。鉆進(jìn)過程中，應(yīng)適量松繩，不得打空錘（即錘頭自由落體），同時(shí)還應(yīng)勤抽渣，使鉆頭經(jīng)常沖擊新鮮地層。鋼絲繩與鉆頭間須設(shè)轉(zhuǎn)向裝置并連接牢固，鉆孔過程中經(jīng)常檢查其狀態(tài)及轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常、靈活?，F(xiàn)場施工配置1個(gè)備用鉆頭，檢查發(fā)現(xiàn)鉆頭直徑磨耗超過15mm時(shí)必須及時(shí)更換修補(bǔ)。更換新鉆頭前，先檢孔到孔底，確認(rèn)孔徑正常時(shí)放入新鉆頭。

3.3.1泥漿制作和泥漿排放泥漿制作采用直接在護(hù)筒內(nèi)投入粘性土，孔內(nèi)造漿的方法，泥漿比重宜適當(dāng)取大值，控制在1.4左右為宜。鉆孔作業(yè)采用正循環(huán)，但在護(hù)筒上部安放一個(gè)潛水泵，防止泥漿外溢，及時(shí)抽取攜碴泥漿至浮式平臺(tái)尾部的鋼板箱內(nèi)進(jìn)行沉淀。

3.3.2漏漿處理在沖擊鉆機(jī)鉆孔過程中，受到水流沖擊作用、鉆機(jī)作業(yè)震動(dòng)等因素影響，鋼護(hù)筒嵌固端會(huì)產(chǎn)生一定的松動(dòng)，造成泥漿滲漏，泥漿一旦滲漏便無法繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)；一旦漏漿需要有效的措施進(jìn)行處理：①重新震動(dòng)鋼護(hù)筒，使得鋼護(hù)筒加深，或者使得周邊石渣重新液化封閉；②孔內(nèi)拋填片石進(jìn)行沖擊，依靠石碴填縫堵漏；③一次投入10袋袋裝水泥和2袋袋裝速凝劑，再?zèng)_擊混合，待幾個(gè)小時(shí)后重新鉆進(jìn)；④加大泥漿比重，緩慢鉆進(jìn)。

3.4安放鋼管樁

灌注混凝土采用導(dǎo)管法進(jìn)行，灌注前必須進(jìn)行嚴(yán)格的清孔，清孔采用高壓氣泵吸砂機(jī)，灌注前孔底沉渣厚度不得超過50mm?；炷凉嘧㈨斆鏄?biāo)高不超過河床面，水下混凝土塌落度要求在180～220mm為宜，適當(dāng)延長混凝土初凝時(shí)間，以滿足鋼管樁震動(dòng)沉樁施工需要。混凝土灌注完畢，立即起吊制作好的鋼管樁，履帶吊配合震動(dòng)錘在鋼護(hù)筒內(nèi)沉放鋼管樁，沉放時(shí)需注意控制鋼管樁垂直度且要求鋼管樁在孔內(nèi)處于居中位置。鋼管樁安裝平面允許誤差不得大于50mm，安裝時(shí)采用GPS-RTK前視棱鏡桿貼于鋼管樁兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行檢查。鋼管樁安裝垂直度允許誤差不得超過0.5%，安裝時(shí)采用在鋼管樁兩個(gè)相互垂直的方向懸掛垂球尺量控制。

3.5鋼護(hù)筒拆除

鋼管樁安裝完成，用震動(dòng)錘夾持鋼護(hù)筒往上拔，使得鋼護(hù)筒松動(dòng)，防止后續(xù)混凝土凝固后，粘貼長度過大無法拔出，鋼護(hù)筒松動(dòng)后，在鋼護(hù)筒上設(shè)置井架對鋼管樁進(jìn)行臨時(shí)約束，防止混凝土終凝前，鋼管樁出現(xiàn)歪斜。鋼管樁混凝土終凝后，履帶吊起吊拆除導(dǎo)向消力裝置和鋼護(hù)筒，浮式平臺(tái)整體進(jìn)行移位。

4結(jié)語

石浦大橋施工環(huán)境條件苛刻，采用浮式平臺(tái)施工水中鋼管樁樁基具有機(jī)動(dòng)靈活、轉(zhuǎn)移快速、施工速度快的特點(diǎn)。該方法對河道防洪影響小，節(jié)省資源，成本低，工藝成熟，是江河湖海中鋼管樁樁基施工的一種有效的方式，解決了深水裸巖和淺覆蓋層水域鋼管樁穩(wěn)定性技術(shù)難題。

參考文獻(xiàn)

[1]丁良龍,曠新輝,喬春柳,等.庫區(qū)深水墩鋼管樁平臺(tái)浮法施工技術(shù)[J].世界橋梁,2012,40(05):41-44.

[2]于艷輝,曹義昌,張洪偉.深水斜截面裸巖條件下橋梁基礎(chǔ)平臺(tái)施工技術(shù)[J].鐵道勘察,2012,38(02):80-83.

[3]鄭志光,趙發(fā)亮,徐建富.浮式平臺(tái)深水大直徑鉆孔樁施工關(guān)鍵技術(shù)[J].世界橋梁,2010(03):16-18+35.

[4]鄭軍,劉宏.大孔徑深水樁基礎(chǔ)浮式工作平臺(tái)施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2007(05):7-9.

作者：楊強(qiáng) 單位：中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司