高速公路深水區(qū)鉆孔樁作業(yè)平臺施工技術(shù)探索

王東明

摘要：橋梁作為上跨建筑，深水區(qū)施工作業(yè)往往是不可回避的技術(shù)難點，而鉆孔樁作為橋梁基礎(chǔ)，是橋梁施工過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。深水區(qū)鉆孔樁作業(yè)平臺施工的設(shè)計和施工的質(zhì)量和水平，決定著橋梁施工的安全、質(zhì)量和進度，而作為橋梁臨建的重要組成部分，其設(shè)計和施工的有效和經(jīng)濟性也決定了一個項目的成本管理、技術(shù)管理和現(xiàn)場管理水平。本文以實際施工的谷竹高速公路03標潭口水庫大橋為例，就鉆孔樁作業(yè)平臺的施工技術(shù)進行探索和應(yīng)用解析。

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁施工;鉆孔樁作業(yè)平臺

1工程概況

谷竹高速公路03標位于谷城縣石花鎮(zhèn)境內(nèi)，線路全長4.736km，其中潭口水庫大橋左線橋長604.75m，右線橋長408.5m，上部為單跨40m預(yù)應(yīng)力T梁125片，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)，單幅橋跨共計25孔，其中左線全橋4聯(lián)：3×40m+4×40m+4×40m+4×40m，

右線3聯(lián)：3×40m+4×40m+3×40m;下部橋墩采用樁基礎(chǔ)62根，圓柱式墩和矩形薄壁墩，墩臺采用樁基礎(chǔ)，樁基為嵌巖樁，樁徑分別為1800mm、2000mm、2200mm，最小嵌巖深度不小于3.0倍樁徑。

2工程重要性和難點分析

本工程上跨潭口水庫，屬深水區(qū)作業(yè)，鉆孔樁施工需用鉆機、起重機、混凝土罐車等多種大型、重型機械設(shè)備作業(yè)，施工平臺的設(shè)計和施工，是鉆孔樁施工安全和質(zhì)量的重要保障;

潭口水庫大橋作為本項目的控制性工程和重難點工程之一，其水上鉆孔樁施工決定著項目整體進度，而鉆孔樁作業(yè)平臺一方面作為鉆孔樁施工本身的一道重要工序，是鉆孔樁施工進度的保證，另一方面作為橋梁施工的重要臨建，其對橋梁整個下部結(jié)構(gòu)施工都有重要作用。鉆孔樁平臺的設(shè)計和施工決定著整個橋梁的施工進度，是深水區(qū)橋梁盡快出水施工以及轉(zhuǎn)入上部施工的重要保證。

鉆孔樁作業(yè)平臺設(shè)計的有效性、質(zhì)量和耐用性、經(jīng)濟性，決定著臨建投入的多少，并直接影響項目的成本控制，決定整個項目的成本管理、技術(shù)管理和現(xiàn)場管理水平。

深水區(qū)鉆孔樁作業(yè)平臺的施工難點主要有：受力計算和材料選用有效和經(jīng)濟，深水作業(yè)安全保障、深水區(qū)測量定位控制、鋼管樁插打安全質(zhì)量控制、施工平臺整體穩(wěn)定和剛度控制等。

3深水區(qū)鉆孔樁施工平臺施工技術(shù)要點和應(yīng)用

（1）施工浮橋搭設(shè)

浮橋均采用鋼桶，梁部選用貝雷片，浮橋?qū)?m，兩側(cè)用鋼筋固定，一側(cè)固定在碼頭上，一側(cè)固定在施工平臺上，浮橋兩側(cè)護欄安裝牢固，保證施工人員安全，同時保證施工設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

（2）鋼管樁鉆孔平臺施工

鉆孔樁施工采用鋼管樁加型鋼平臺的施工方法。鋼管樁直徑為Ф609mm，壁厚10mm。鋼管樁的打人要求保證其垂直度，并嵌入巖層一定深度。測量放樣，利用全站儀定出定位架位置，定位架四角用錨固定。先用船只運至指定位置，吊車逐根起吊插樁，下放依靠自重自動下沉，然后用90t震動錘配合進行打人，震動過程中需隨時碎石觀察鋼管樁的垂直度并及時糾偏，以利其穩(wěn)定受力，鋼管樁嵌巖深度視具體情況而定。

鋼管樁分根下沉完畢后及時進行樁間橫向連接件焊接與固接，采用角鋼與型鋼進行連接，組成剪刀撐排架形式。由于鋼管樁采用單根下沉后連接形式，所以鋼管樁底部和中部連接主要采用鉸接，上部采用固結(jié)形式，為增加整體穩(wěn)定性，在其上部橫向再采用固結(jié)加強。

（3）平臺面的搭設(shè)

①鋼管樁下部聯(lián)系結(jié)構(gòu)焊接完成后，根據(jù)設(shè)計樁頂標高，測量放樣，切割鋼管樁，使鋼管樁樁頂位于同一水平面，并與設(shè)計樁頂標高一致;

②鋼管樁切割完成后，在樁頂焊接一塊500×500×10mm鋼板，防止在鋼管樁發(fā)生局部應(yīng)力而導(dǎo)致鋼管樁損壞。

③鋼板焊接完成后開始搭設(shè)平臺面，平臺面由縱橫兩向工字鋼焊接完成，底層橫向工字鋼為2×140b工字鋼，上層縱向工字鋼為10×140b工字鋼，上層再鋪5×140b工字鋼，形成井子結(jié)構(gòu)，層間工字鋼及鋼圍籠之間全部采用滿焊連接。

鋼管樁定標高以施工水位（5年一遇）標高+1.5m控制，作業(yè)平臺頂標高以施工水位（5年一遇）標高+3.5m控制。具體結(jié)構(gòu)布置參見圖1。

（4）鋼護筒的埋設(shè)

鋼管樁圍籠全部施工完畢后，進行鉆孔樁鋼護筒的埋設(shè)。用全站儀進行樁位放樣，放樣后即進行鋼護筒埋設(shè)、打入，護筒下放順序為：先下大護筒（Ф3.8m），再下小護筒（Ф3.3m）。

鋼護筒由16mm厚鋼板卷制而成，大鋼護筒直徑Ф3.8m。鋼護筒分節(jié)制作，單節(jié)長1.5m，為了確保鋼護筒在起吊時不發(fā)生變形，在護筒內(nèi)部用Ф60mm鋼管形成十字橫撐，橫撐上下錯開，1m一層布置;單節(jié)卷制后進行節(jié)與節(jié)的焊接，焊條采用Ф50mm焊條，采用雙面焊，確保焊縫密實不漏水;由4節(jié)鋼護筒焊接成6m的鋼護筒串，用運輸船逐串運至施工現(xiàn)場，利用已加工完成的吊環(huán)用浮吊起吊，先將第一節(jié)鋼護筒下放，下放到合適深度后逐節(jié)接長，直至鋼護筒下至河床面。接長時需注意接頭嚴密，利用加勁鋼板進行接頭加勁及方便接頭連接，焊接時要注意鋼護筒垂直度的控制。鋼護筒下放至河床面后利用60t震動錘震動鋼護筒人巖，直至鋼護筒震動無明顯進尺為止，鋼護筒水面以上部分利用角鋼將鋼護筒相互間及其與鋼管樁之間焊接成井字架連成整體。

小護筒制作方法與大護筒相同，為了更好的確保小護筒垂直度，制作小護筒時在護筒周邊對稱焊接4個比大護筒小40cm的槽鋼片，大護筒下放完成后，去除內(nèi)撐，由于內(nèi)外水壓力一樣，所以護筒不會發(fā)生變形，將小護筒（Ф3.3m）利用運輸船運輸至施工現(xiàn)場，利用已加工完成的吊環(huán)用浮吊起吊，先將第一節(jié)鋼護筒下放，下放到合適深度后逐節(jié)接長，直至鋼護筒下至河床面。接長時需注意接頭嚴密，利用加勁鋼板進行接頭加勁及方便接頭連接，焊接時要注意鋼護筒垂直度的控制。鋼護筒下放至河床面后利用60t震動錘震動鋼護筒人巖，直至鋼護筒震動無明顯進尺為止，鋼護筒水面以上部分利用角鋼將鋼護筒相互間及其與鋼管樁之間焊接成井字架連成整體。小鋼護筒應(yīng)高出工作平臺0.5m，護筒頂面中心與設(shè)計樁位偏差不大于4cm，傾斜度不大于1%。為保證鉆孔平臺及鋼護筒的穩(wěn)定性，同時為了防止孔樁開鉆時發(fā)生塌孔，在圍籠鋼管樁及鋼護筒四周先拋填沙袋或部分塊石護腳進行封堵，然后采用吸泥機進行圍籠清基，清基的目的是為了水下封底混凝土與基巖面結(jié)合緊密。鋼圍籠清基檢查合格后，即可進行水下封底混凝土的施工。鋼圍籠通過澆筑封底混凝土，增大了自重及穩(wěn)定性，使埋設(shè)的鋼護筒與巖面密貼，能有效防止漏水，給樁基施工創(chuàng)造有利條件。

鋼圍籠封底混凝土厚度為1.0m，施工時考慮0.2m后的浮漿層，即總澆筑厚度為1.2m，施工時按混凝土澆筑面積及混凝土供應(yīng)速度，決定導(dǎo)管數(shù)量，導(dǎo)管灌注混凝土必須連續(xù)，考慮到巖面的不平，灌注時要保證巖面最高處的封底混凝土厚度達到1m。鉆孔平臺從棧橋旁接出，由鋼管作為承重樁，鋼管駁接處采用單面焊并加補強鋼板，鋼管之間用槽鋼連接，鋼管頂部用工字鋼作分配梁。鉆機在鉆孔平臺就位固定后按照常規(guī)方法完成樁基施工。

4鉆孔樁作業(yè)平臺的關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)要點

（1）鉆孔平臺計算時應(yīng)考慮鉆機自重、鉆頭自重、其他施工荷載、鉆機工作時的沖擊荷載，本工程中由于水庫水基本沒有流速，可不考慮水流沖擊力，如在江河中作業(yè)，需考慮水流沖擊力。按同時有2臺鉆機工作，對上下兩層型鋼分別按簡支梁和連續(xù)梁進行計算，同時還應(yīng)對鋼管樁進行軸心受壓穩(wěn)定性計算。

（2）振動沉樁的停錘控制標準

①鋼管樁打入深度根據(jù)地質(zhì)情況而定，主要以貫入度及人土深度控制，以達到設(shè)計承載力;用45kw震動錘震動沉樁，當(dāng)震動到貫入度很?。ㄏ鲁亮亢苌伲r，樁頂承載力可達450KN，設(shè)計樁尖處為中密以上的砂土或微風(fēng)化巖層，根據(jù)貫入度變化并對照地質(zhì)資料，確認樁尖已沉入設(shè)計巖層，貫入度達到控制貫入度時，即可停錘。

②當(dāng)貫入度已達到控制貫入度，而樁尖標高未達到設(shè)計標高時，應(yīng)繼續(xù)錘入3分鐘左右，如無異常變化時，即可停錘;若樁尖標高比設(shè)計規(guī)定標高高得多時，須研究確定。

③設(shè)計樁尖標高處為一般粘性土或其他較松軟土層時，應(yīng)以貫入度控制，標高作為校核;當(dāng)樁尖已達設(shè)計標高，而貫入度仍較大時，應(yīng)繼續(xù)錘擊，使其貫入度接近控制貫入度。

④同一群樁基礎(chǔ)中，各樁的最大貫入度應(yīng)大致接近，而沉入深度不宜相差過大，避免基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。

5結(jié)語

綜上所述，在高速公路橋梁施工中，深水區(qū)鉆孔樁作業(yè)平臺施工技術(shù)是橋梁施工的關(guān)鍵，是保證橋梁施工安全、質(zhì)量、進度和成本的重要技術(shù)。因此，應(yīng)加強對深水區(qū)鉆孔樁作業(yè)平臺施工技術(shù)的研究，不斷探索其施工技術(shù)中存在的問題，在形成成熟有效的技術(shù)方案和控制措施的同時，不斷尋求更為優(yōu)化的技術(shù)要點和措施，在現(xiàn)場采取更行之有效的管理方法，以降低橋梁施工的各種風(fēng)險，提高橋梁施工的整體技術(shù)水平，為橋梁建設(shè)事業(yè)長期健康發(fā)展保駕護航。