溫州七都大橋北汊橋主墩樁基施工關(guān)鍵技術(shù)研究

鄧 文 武

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

1 工程概況

溫州市七都大橋北汊橋工程主墩承臺(tái)設(shè)置29根φ2.5 m的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)97.9 m，樁基持力層為⑥4卵石層。主墩樁基鋼護(hù)筒直徑2.8 m，長(zhǎng)度42.3 m，壁厚20 mm，鋼護(hù)筒材質(zhì)為Q345C，鋼護(hù)筒作為樁基受力的安全儲(chǔ)備。鋼筋籠縱向主筋為直徑36 mm的HRB400鋼筋，螺旋箍筋采用直徑12 mm的HPB鋼筋，頂部48 m范圍采用雙層鋼筋布置，一套鋼筋籠總重72 t。

2 自然條件

2.1 地質(zhì)條件

七都大橋北汊橋跨越甌江，上部為沖海積粉砂、細(xì)砂、中砂(②2層)，稍密～中密狀，性質(zhì)較差，局部夾淤泥質(zhì)土。其下為海積淤泥、淤泥質(zhì)粘土(②3層)，軟塑，性質(zhì)較差，總厚度6 m～23 m；中下部分布三層沖積卵礫石，間夾沖湖積、海積粘性土，其中④4層卵礫石呈中密～密實(shí)狀，厚度15.0 m～17.0 m，該層局部下臥灰色軟塑狀粉質(zhì)粘土；⑤4層卵礫石呈中密～密實(shí)狀，層厚24.0 m～26.0 m；⑥4層卵礫石層層位穩(wěn)定，密實(shí)狀，厚度34.2 m～43.1 m，工程性質(zhì)較好，為主墩樁基持力層，卵礫石夾粘性土透鏡體。

2.2 水文條件

七都北汊大橋橋位處江面寬約950 m，其中灘涂寬約100 m，橋位處一般水深在4.0 m～10.0 m左右，水深大于5.0 m深槽寬約770 m，最大水深13.2 m左右，兩岸橋頭地形平坦。橋址斷面實(shí)測(cè)的最大落潮測(cè)點(diǎn)流速2.01 m/s，最大漲潮測(cè)點(diǎn)流速2.10 m/s，最大潮差為5 m～6 m。

3 樁基施工中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)

3.1 棧橋及鋼平臺(tái)搭設(shè)

本工程采用先搭設(shè)棧橋及鋼平臺(tái)，再進(jìn)行鋼護(hù)筒打設(shè)及樁基施工工藝[1]。棧橋及鋼平臺(tái)采用鋼管(斜支撐)+主橫梁+貝雷片+分配梁+面板的形式。棧橋?qū)? m，選用φ800×10 mm鋼管，縱橋向12 m一排，橫向間距3 m共3根樁，樁長(zhǎng)40 m～45 m，確保入土達(dá)到30 m。橫梁采用雙拼Ⅰ40a工字鋼，貝雷片為321型貝雷片，位于履帶行走位置各對(duì)稱布置4片貝雷片，分配梁采用Ⅰ25a工字鋼，橋面為Ⅰ10工字鋼+1cm鋼板，Ⅰ10工字鋼間距25 cm均布，鋼板防滑。

3.2 鋼護(hù)筒打設(shè)

主墩鋼護(hù)筒總長(zhǎng)為42.3 m，永久段護(hù)筒長(zhǎng)37.7 m，壁厚2 cm，措施段護(hù)筒為4.6 m，壁厚1.4 cm。制作過程將護(hù)筒分2節(jié)，下節(jié)為27 m，上節(jié)為15.3 m。鋼護(hù)筒吊裝至平臺(tái)后，采用厚型輪胎作為翻轉(zhuǎn)襯墊，護(hù)筒一側(cè)兩點(diǎn)起吊緩慢翻轉(zhuǎn)，如圖1所示。

鋼護(hù)筒打設(shè)采用雙層導(dǎo)向架作為輔助，每層布置4個(gè)千斤頂[2]。采用經(jīng)緯儀測(cè)兩個(gè)方向垂直度，千斤頂糾偏，確保上下口水平偏差在2 cm～3 cm后，履帶吊帶力下放護(hù)筒，如圖2所示。

3.3 成孔設(shè)備比選

根據(jù)以往類似工程的樁基施工，采用回旋鉆機(jī)成孔的施工案例較多[4,5]。本工程由于地質(zhì)條件復(fù)雜、成孔深度大、工期緊張等因素，選取了三種成孔工藝進(jìn)行了比選(見表1)：ZSD300回旋鉆機(jī)成孔、SH36+ZSD300回旋鉆機(jī)結(jié)合成孔、SH46旋挖機(jī)成孔(見圖3)。

表1 樁基成孔設(shè)備比選

根據(jù)試樁及工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本工程主墩工程樁采用了SH46旋挖機(jī)一次性成孔施工。實(shí)際施工過程中，SH46旋挖機(jī)單樁成孔時(shí)間為2.8 d，成孔檢測(cè)的垂直度、孔徑以及孔深都能滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 泥漿制備及存儲(chǔ)

旋挖機(jī)成孔工藝泥漿的性能以及孔壁質(zhì)量是成樁的關(guān)鍵因素[6]。本工程泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土人工造漿。泥漿比重控制在1.15～1.18之間，黏度為24 s～28 s。

泥漿存儲(chǔ)主要為陸上泥漿池存儲(chǔ)和未施工護(hù)筒存儲(chǔ)[7]，由于施工過程中泥漿滲漏，現(xiàn)場(chǎng)泥漿存儲(chǔ)量需達(dá)到1 000 m3以上(見表2)。

表2 膨潤(rùn)土泥漿配合比

3.5 鋼筋籠加工及安裝

主墩鋼筋籠總重72 t，共9節(jié)，主筋直徑為36 mm，頂部48 m范圍采用雙層鋼筋布置，內(nèi)層為40根，外層為80根，共120根。鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)設(shè)置48 m半圓形胎架，每隔2 m定位加強(qiáng)箍[8]。鋼筋籠吊點(diǎn)位置加強(qiáng)箍采用六角鋼筋支撐，其余位置為三角支撐[9]，如圖4所示。

鋼筋籠下放使用2 m×2 m的方形吊具，如圖5所示。鋼筋籠固定采用定制圓形籠固定架，每節(jié)鋼筋籠安放到位時(shí)利用8塊插板將鋼筋籠固定在孔口，如圖6所示。

4 施工過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

4.1 鋼護(hù)筒打設(shè)遇到卵石層，難以下沉

鋼護(hù)筒打設(shè)遇卵石層難以下沉，將高出平臺(tái)的鋼護(hù)筒進(jìn)行割除，采用旋挖鉆進(jìn)行引孔施工到位后，再次焊接原切割的鋼護(hù)筒，振動(dòng)錘打設(shè)到位。

4.2 鉆孔過程卵石層難鉆進(jìn)，易出現(xiàn)嚴(yán)重漏漿

旋挖機(jī)成孔至卵石層后，為避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，需時(shí)時(shí)關(guān)注泥漿液面，一旦出現(xiàn)漿面下降，立即停止鉆孔。同時(shí)往護(hù)筒內(nèi)補(bǔ)漿，絕不能出現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿滲漏完。

4.3 鋼筋籠吊筋的固定端設(shè)計(jì)

鋼筋籠下放到位后，需要采用吊筋固定。1套鋼筋籠由4套吊筋系統(tǒng)受力固定。結(jié)構(gòu)形式為鋼板兩側(cè)焊接2個(gè)短鋼管，吊筋從鋼管內(nèi)穿出后由套筒擰緊固定，由鋼筋、鋼板及短鋼管形成的類似于吊耳的結(jié)構(gòu)倒掛在固定架的插銷上，形成鋼筋籠的固定，如圖7所示。

5 結(jié)語

水中大直徑樁基施工過程中，棧橋及鋼平臺(tái)搭設(shè)、鋼護(hù)筒打設(shè)、旋挖鉆成孔、泥漿護(hù)壁、鋼筋籠下放都是關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)。棧橋及鋼平臺(tái)必須滿足履帶吊吊裝鋼筋籠，旋挖機(jī)成孔站位等重負(fù)載工況。鋼護(hù)筒打設(shè)必須滿足垂直度要求，本工程鋼護(hù)筒垂直度控制于5‰以內(nèi)。采用大型旋挖鉆運(yùn)用于此類大直徑水中樁基，不僅提高了施工效率和機(jī)械化程度，更好地保證了樁基質(zhì)量。鋼筋籠采用長(zhǎng)線法胎架制作，保證鋼筋籠垂直度及對(duì)接精度。自行設(shè)計(jì)加工的吊具、固定架以及吊筋系統(tǒng)等設(shè)備，保證鋼筋籠下放的效率及安全。