无覆盖地层水中桩钢平台施工技术探讨

余成龙，孙盛，刘宏勇

（1.湖北恒畅道路养护建设有限公司，湖北潜江 433100；2.长沙理工大学，湖南长沙 410004）

无覆盖地层水中桩钢平台施工技术探讨

余成龙1，孙盛2，刘宏勇1

（1.湖北恒畅道路养护建设有限公司，湖北潜江 433100；2.长沙理工大学，湖南长沙 410004）

以广西桂三（桂林—三江）高速公路涂家1号浔江大桥水中桩基施工为工程背景，分析了水下钻孔灌注锚固法、水下承台锚固法、钢筋植入锚固法3种水上钢平台主要施工方法的优缺点，介绍了该桥裸露河床下水中桩钢平台设计及施工过程，为同类工程提供参考。

桥梁；水中桩；钢平台；裸露河床；施工技术

1 工程概况

广西桂三（桂林—三江）高速公路沿路地质、地形复杂，山高谷深，主线多次跨越浔江，水深面宽。其中K86+987凃家1号浔江大桥斜跨浔江思陇水库，河床呈U形，水深最大19 m，裸露河床，表层为卵石、大块漂石层，下卧层为风化泥质砂岩、页岩、千枚岩等。

该桥左幅长432.0 m，右幅长431.0 m；上部构造为4×40 m+（44+80+44）m+2×40 m连续箱梁+预应力砼T梁；下部构造采用柱式台配桩基础、组合式台配桩基础，柱式墩配桩基础、实体墩配桩基础。

施工中在2#～7#墩位处设水中钢平台，钢平台桥面顶标高比水库蓄洪水位高5 m，平台上部构造总高度为1.69 m。钢管桩顶比河道蓄洪水位高3.31 m，满足浔江排洪要求。钢平台纵、横断面设计分别见图1、图2。

图1　钢平台纵断面（单位：cm）

图2　钢平台横断面（单位：cm）

2 施工工艺选择

目前国内水上钢平台的施工方法主要有3种：

（1）水下钻孔灌注锚固法。使用冲击钻等成孔设备，在钢管桩桩位位置钻孔，孔径比桩径大40 cm以上，钻孔深度1～3 m。成孔并清孔后放入钢管桩，以钢管桩为导管浇筑水下砼至钻孔孔口，待砼初凝后钢管桩即完成。该方法成型后钢管桩与地面连成一个整体，承载力、抗冲击力等均能满足设计要求，能最大限度减小后期维护；缺点是造价高，施工周期较长，不适合在坡度大的部位使用。

（2）水下承台锚固法。在钢管桩桩位位置直接安装水下模板，定位好钢管桩后浇筑类似条形基础的小型承台，待砼凝固成型后钢管桩即完成。该方法工艺简单，适用范围广，尤其适用于静水面施工；缺点是直接在原地面浇筑承台砼，接触面不能保证洁净，而且在动水面作业，受水流影响，不能保证钢管桩与地面的粘结性，在水流较急时容易失稳，同时不适合深水位施工。

（3）钢筋植入锚固法。在钢管桩桩位位置用冲击锤等工具钻孔，植入多条钢筋或钢绞线，钢筋或钢绞线长度不小于钢管桩长度，然后定位钢管桩，将钢筋或钢绞线另外一端锚固在钢管桩上方，利用钢材的拉力固定钢管桩。该方法与水下承台锚固法类似，但材料使用少，造价最小；缺点是不能保证锚固质量，在水流较急时容易失稳，也不适合深水位施工，无法完全保障水下钻孔人员的生命安全。

浔江水流湍急，为了保证钢平台的安全可靠，满足后续施工需要，通过对上述3种方法的比较，该桥选择水下钻孔灌注锚固法进行平台施工。

3 施工工艺流程

根据全站仪放样设置浮标，浮吊配合DZ60振动锤悬打沉桩（见图3）。利用吊机吊起钢管桩，全站仪测量定位后，把浮吊移至定位位置，下锚将浮吊固定，测量放样每根管桩的准确位置，利用浮吊配合DZ60振动桩锤吊起钢管桩立直放入水中，准确对位后开启振动锤插打钢管桩直至设计深度。插打过程中采用2台仪器同时观测管桩垂直度，及时纠偏，确保钢管桩垂直度偏差≤1%。

钢管桩采用钻孔锚固压浆施工，利用吊车将振动锤与钢管桩吊起移至桩位，准确对位调直后采用振动下沉，让钢管桩底部完全落入河床面上，然后将钢管桩固定，再进行下一根管桩打设施工。每排管桩打设完成后，利用槽钢焊接固定，在钢管桩上部两侧各安装一根工字钢铺设临时平台，在临时平台上安装小型钻机，移至已打设完成的钢管桩内钻孔。每根管桩内钻4个直径120mm的孔，钻孔深度2 m。每个钻孔完成后在孔内插入一根直径28mm螺纹钢，螺纹钢长度为3.5 m，插入河床2 m，高出河床1.5 m，然后采用水下压浆施工方法在插入螺纹钢的孔内进行压浆锚固。当一排3根管桩钻孔、压浆施工完成后，在每根管桩内浇筑C30水下砼，浇筑高度为高出河床1.5 m。按上述方法进行下一排钢管桩施工，直至所有管桩施工完成。每排钢管桩插打完成后均及时利用槽钢进行临时连接，确保钢平台的稳定性。每班完成前及时焊接剪刀撑和水平撑。钢管桩插打时定位偏差≤0.1 m，倾斜度≤1%。

图3　钢平台桩基础施工流程

4 计算复核

钢平台主要由贝雷架、支撑架、I18a分配梁、I40a分配梁、桩顶横梁、桩横向连接槽钢、钢管桩、桥面板组成。边界条件为钢管桩与地面固结，约束Fr、Fy、Fz、Mr、My、Mz。荷载布置为人群及机具荷载2.5 k Pa/m2、箱梁荷载3.2 k N/m2。计算采用MIDAS/Civil程序，模型见图4。

图4　钢平台计算模型

主要验算钢平台在进行钻孔作业时的稳定性，荷载有行驶的砼罐车、钻机自重及行驶的吊车，没有特殊的超重车。因此，计算工况按照栈桥类似情况选取。计算输入静力荷载工况（自重）和移动荷载工况（车道面荷载），荷载组合见表1。计算结果见表2，钢平台的稳定性满足要求。

表1　钢平台验算荷载组合

表2　钢平台计算结果

5 结语

近年来，随着高速公路、铁路的蓬勃发展，特殊地区、复杂地质情况下的桥梁施工越来越多，钢管桩水中施工钢平台的应用范围越来越广。根据现场不同水深、地质情况、冲刷程度合理选择施工方案，是经济性和安全性得到保障的重要前提。涂家1号浔江大桥的施工实践表明，采用钻孔锚固压浆法施工的钢管桩水中钢平台用于裸露河床的水中桩基具有很好的效果，能确保桩基施工的安全性和可靠性，可为复杂施工环境下施工钢平台搭建提供参考。

［1］ 刘自明.桥梁深水基础［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［2］ 韩占春.跨河桥梁施工栈桥及水上平台技术［J］.山西建筑，2014，40（6）.

［3］ 李垚，卢勇，关成元，等.浅覆盖地层钢栈桥施工技术［J］.公路工程，2013，38（5）.

［4］ 刘百成.深水桩基施工水中钢管桩固定平台的设计与施工［J］.铁道标准设计，2007（7）.

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