船撞事故影响下九江大桥新建桩基施工工艺研究

2011-01-25于渊卓

黑龙江交通科技 2011年6期

于渊卓

(广东省高速公路有限公司佛开扩建管理处)

1 引言

九江大桥2007年6月15日发生“6.15”船撞事件，大桥24#墩正面被撞，船撞时24#桥墩1A桩基正准备进行混凝土灌注工作，事故发生后，24#桩基施工平台完全损坏，G325国道九江大桥结构物连同被撞倒并沉入24#墩下游河底，同时24#桥墩已完成1B、2B两根桩基也受损严重，发生倾斜导致报废。距离船撞地点50m的25#桥墩，也位于国道被撞200m箱梁覆盖范围内，其中已完成四条桩基经检测其中三条受损报废。为此，需及时对事故现场进行清理，并尽快恢复施工。面临突发事件情况下保质按期的完成施工任务，给建设方带来很大的难题。

当前桥梁桩基施工工艺已经十分成熟，相应桩基质量控制检测研究成果也较为丰富，然而施工条件复杂多变，在一些特殊条件下的桩基施工技术还有待深入研究。其中，岩溶地区因为下伏空洞引起的施工困难及安全隐患问题引起许多工程人员的关注，通过注浆回填、塌孔预防等各种技术措施，并加强对钻孔的保护与检测，实现岩溶空洞地区桩基施工顺利开展。此外，还有研究针对沿海滩涂区、邻近构筑物、灰岩复杂地质、富水层等各种不利环境下，进行桩基施工工艺探讨。

上述研究为桩基施工提供了大量的参考依据。然后，受船撞事故影响下的桩基施工尚未见相关研究成果，如何在现场条件非常复杂情况下，搭设平台、桩基护筒下沉以及桩基成孔，对施工工艺提出很高的要求。

2 工程概况

事故现场佛开高速扩建工程九江大桥的24#、25#墩均为钻孔灌注桩基础。墩位处的河床覆盖层浅，覆盖层小于5m，水深较深30m左右，水流急;地质情况较为复杂，大部分岩层强度高，岩面起伏较大;墩位处除原有的两座九江桥施工时在桥位上留下很多诸如混凝土块、钢构件等杂物外，还有“6.15事故”中坍塌的梁体混凝土块件。上述条件给施工带来很多困难。

通过工程现场对于墩位复杂情况分析，总结桩基施工需要解决的主要问题有以下几点。

(1)墩位处除原有的两座九江桥施工时在桥位上留下很多诸如混凝土块、钢构件等杂物外，还存在6.15事故中坍塌的梁体混凝土块件，对桩基施工平台的搭设和桩基护筒的下沉影响很大。

(2)墩位处覆盖层浅、岩层处于倾斜状态，在桩基施工过程中极易发生漏浆、坍孔的现象。

(3)在新增桩基施工的同时，需对已报废的三条桩进行报废处理。

3 施工技术措施

3.1 报废桩处理

为保证报废桩不影响桥梁受力，导致承台等结构受力复杂，报废桩处理原则是维持原有报废桩基的状态，并解除于承台接触的受力界面。具体施工工艺如下。

(1)河床清理。由于墩位处存在许多建桥的施工垃圾和6.15事故中坍塌下来的箱梁混凝土，在桩基处理前，需潜水员进行多次水下探模，将报废桩基周围的河床底存在的施工垃圾及混凝土进行清理干净，以保证河床维持原有的冲刷状态。

(2)报废桩处理。选择在低潮水水位时，将报废桩基的桩头割至承台底面，然后浇筑与桩基混凝土同样标号的混凝土，使整个桩头保持同一个平面，然后在承台施工前，在桩头铺一层牛筋纸，使报废桩只与承台底面接触，不参与其他桩基的受力。保证新增桩基和承台达到设计受力状态。

3.2 工程现场数据采集

在进行新建桩基施工之前首先需进行水下探摸、清理，以采集必要的数据，为下一步的施工提供依据。

由于墩位处存在许多建桥的施工垃圾和6.15事故中坍塌下来的箱梁混凝土。因此，在施工平台的搭设和桩基护筒的振入之前需要对墩位处河床进行水下探摸，并根据水下清理的情况进行平台搭设和桩基桩位的设计。

河床探摸采用接触式探摸方法进行。利用一艘25t浮吊，在船头处各焊接两条I36工字钢作为护筒导向架，悬臂长度为2m，两个护筒导向架中心间距为4m，垂直方向采用直径为0.4m、长度为35m的钢护筒作为水下方位的基准点。

为减少探摸的误差，尽量利用平潮时间进行探摸检查，同时，为更准确反映出探摸的情况与实际方位吻合，探摸时浮吊船方向尽可能与桥轴线垂直，控点钢护筒下降至拟建新桩位中心点河床处。探摸区域为控点护筒周围5m的范围，在探摸时利用做有刻度、长度为5m的探摸绳，尽可能的反映出水下的实际情况。

经过多次探摸、确认，扩建工程九江大桥的24#墩和25#墩的墩位情况如表1。

表1 24#墩桩位探摸情况

图1 扩建工程九江大桥24#墩墩位布置图

表2 25#墩各桩位探摸处理情况

3.3 新建桩基施工工艺及操作要点

3.3.1 施工平台搭设

水下探摸方式快速详细地了解河床面的复杂情况，了解桩基以及河床面杂物之间的相对位置，进行施工平台搭设须见缝插针地插打平台支承钢管桩，对于入土极浅的钢管桩采用子弹头式封闭钢管桩振入。平台支撑护筒采用直径为120cm，板厚1cm的钢管桩。然后根据支撑护筒实际间距进行贝雷及工字钢的计算和搭设(即桩基施工平台的搭设实行的是动态设计)。在施工中，对钢管桩拼接横断面的焊接的要求:双面焊，加上长度为25cm、宽度不小于接口圆周长度25％的加强贴板，贴板厚度为1cm。为了增强平台的稳定性，在桩基护筒打入后，支撑钢管桩要与桩基护筒进行刚性连接。

3.3.2 桩基护筒加工与振入

(1)钢护筒加工。

钢护筒在制作棚分节制作，分节的原则以在满足运输与振入施工的前提下，将每段的长度定为最大值，减少现场拼接的接头数量，减少振入施工的时间。根据以上原则，护筒制作时，每段的长度控制在9.0m以内，重量控制在13t以内。护筒采用A3钢板卷制，其中底部6m范围内钢板厚度为22mm，其余部分钢板厚度为16mm。钢板用卷板机卷成筒后，在焊接平台上焊接，护筒脚处50cm高度加设钢带作刃脚，钢护筒加工要标准，倾斜度不超过1cm/m，椭圆度不大于2cm，焊接采用坡口双面分层焊接，所有焊缝连续饱满，以保证不漏水。每段护筒制作完毕后，利用汽车吊和平板车运输至岸上材料堆放场地存放。

(2)钢护筒下沉施工工艺。

①水下探摸及河床清理。该墩位处水深较深，达到30m左右，水流急，同时考虑到水下梁体对桩基护筒振入的影响，在桩位放样好，护筒下放之前，在桩中心点处定位一根钢管，下放至河床面，潜水员潜至河床面，以此钢管为中心，半径为2m探摸一圈，确认河床面有没有影响护筒下放的障碍物。

②导向架加工就位。导向架用型钢加工。施工人员拉线在导向架上找出纵横轴线，并用红油漆标记，再把导向架放置于已放样且无障碍物的桩位上。放置时要求导向架的上层十字线与桩基的十字线纵横向同时重合，同时在导向架四周用吊线锤的方法确定导向架的四个方向是否垂直，最后，把导向架与施工平台轨道工字钢焊接成整体，并且用手拉葫芦将导向架底部上游方向与上游的支承护筒拉住，保证导向架能抵抗水流对桩基护筒的冲击，准确引导护筒振动下沉。

③钢护筒转运、起吊、就位、临时固定。经过水下探摸确认障碍物清除完之后方能进行钢护筒的下放。钢护筒通过汽车吊、平板车和码头龙门吊水运至现场，用浮吊作为起重设备起吊至导向架定位，然后进行护筒接长，并配合振动锤振动下沉。

④振动锤安装及振动下沉。桩基护筒根据其预定的入土深度采用250t振动锤振入下沉。安放振动锤时，应当首先检查其液压夹头的各通道是否通畅，可维持的油压值是否足够，夹头钢板牙纹是否磨损，以确定夹头对护筒壁钢板的有效夹持。将其对位后，开动油泵，使液压夹头供油系统的压力维持在额定的压力上，检查夹头是否夹持稳固，浮吊缓慢松钩，测量垂直度，进行点振，测量观察护筒垂直度和平面位置，待钢护筒入土一定深度后进行连续施振，施振至预定标高。

在振入的过程中，每次开动振动锤必须首先进行试探性的点振，确认贯入正常，夹持牢固后才能正常施振，每次开动振动锤的时间不得超过5min，以免因通电时间过长而烧坏电机。在施振的过程中随时观测护筒的垂直度，如发现垂直度有偏差，要及时纠偏。钢护筒平面中心位置允许偏差±5cm，倾斜度≤1％。

3.3.3 钻孔施工

扩建桥24#墩和25#墩桩基直径较小，工程现场采用冲击钻成孔。

冲机就位前需进行各项检查工作，包括平台布置与冲机座落处的平整与加固、轨道的稳定、主要机具的检查与安装、配套设备的就位及水电的供应等。冲机就位时需安装平稳、定位准确。应特别注意垫平冲机和固定滚筒。

冲机开孔必须准确，且应慢速进行，需用小冲程开孔，当护筒内深度达到全冲程后方可正常冲进。冲机在冲孔过程中采用气体反循环系统进行泥浆循环，冲进过程中应经常掏取渣样，及时判明土层，且根据土层性质采用适当的冲程和泥浆浓度。通过护筒脚时应慢速冲进，由于墩位处地层覆盖层浅、岩层处于倾斜状态，在冲孔过程中极易发生桩基护筒脚漏浆和护筒下沉的现象，因此在冲孔过程中要每冲进10m之后就要对桩基护筒进行复振，以防在桩基冲孔过程中护筒由于地质情况而突然下沉而影响桩基施工的进度。

在成孔过程中要时常对冲机各部的运转情况进行观察，及时消除一切可能出现的事故萌芽，以保证整个冲孔过程顺利。经常检查冲锤中吊环的牢固状况，防止掉冲锤现象发生。对该孔深岩性与地质钻探资料相比较。做到不同的地质有相应的不同的施工手段和准备，且做好冲孔记录。另外在冲孔过程中严格控制冲孔的垂直度，使其符合规范要求，防止出现斜孔，导致下放钢筋笼困难。

3.3.4 钢筋笼制作及下放

桩基钢筋笼在施工过程中有两个注意事项。

(1)桩基钢筋笼上要焊接桩基超波检测的声测管，其外径为50mm，壁厚3mm的焊管，管箍采用内径51mm，壁厚3mm的焊管，每个接头为8cm。制作时，于检测管的上端处焊好管箍。

(2)接长一节声测管，必须在声测管内加满清水，并观测1min以上，在水位高度没有损失的情况下方可下放钢筋笼，否则，重新提起钢筋笼检查声测管焊接情况，问题解决后方可重新下放钢筋笼。

3.3.5 混凝土浇筑

钢筋笼下放完毕后进行二次清孔，二次清孔只将泥浆进行一次循环，测得孔底沉渣符合设计文件和规范的要求，即停止清孔，准备进行混凝土的浇注。基于桩基的重要性，浇筑混凝土时，对各个环节均安排了人员进行检查，严格控制每一个细节，确保施工中不出现意外。

4 质量、安全保证措施

4.1 质量保证措施

(1)严格控制钢护筒振入质量。施振钢护筒尽量选择在水流流速小的时段进行;钢护筒下沉中，导向架精确定位，以提高钢护筒的定位精度。

(2)严格控制桩基护筒焊接质量，焊缝表面不允许有裂纹、焊瘤、气孔、夹渣、弧坑、未溶合、电弧擦伤等现象。

(3)钻孔过程中:①严格控制钻孔过程中的泥浆指标;任何时候孔内泥浆面均不得高于江水面，尽量保持泥浆面低于江水面1m左右;②升降钻具应平稳，尤其是当钻头经过护筒脚时，必须谨慎操作，防止钻头钩挂护筒，避免冲撞钢护筒扰动孔壁;③钻孔施工应连续进行，钻进过程中应经常掏取渣样，及时判明土层，且根据土层性质采用适当的钻速和泥浆比重，并应详细、真实、准确地填写钻孔原始记录，发现异常情况及时上报处理;④在混凝土浇筑前必须检测孔底沉渣厚度，若孔底沉渣厚度小于规范设计要求(5cm)，即可浇筑混凝土，否则需进行二次清孔。

(4)严格控制混凝土浇筑质量:①严格控制混凝土拌和物质量，确保混凝土顺利浇筑;②加强设备的维修保养，保证混凝土浇筑的连续性;③对于可能出现的浇筑间隔(断)应提前做好准备措施，防止间断时间过长;④在雨季施工中应提前准备好各种防雨设备和材料，在下雨时对大料斗和小料斗加以遮盖，防止雨水汇入导管内影响桩身混凝土质量。