深水大倾角硬质岩钢管桩栈桥基础的施工工法

张 基 福

(三明市交通基本建设质量监督站，福建 三明 365000)



深水大倾角硬质岩钢管桩栈桥基础的施工工法

张 基 福

(三明市交通基本建设质量监督站，福建 三明 365000)

结合金湖1号大桥工程的地质条件，制定了冲击钻引孔+灌注锚固混凝土的施工方案，并从打桩船拼装定位、螺旋焊管加工，冲击钻引孔等方面，阐述了操作要点，解决了常规振动沉桩法钢管桩打入困难、定位不准、无法锚固等施工难题。

钢管桩，螺旋焊管，打桩船，大倾角硬质岩

0 引言

钢管桩栈桥基础施工所涉及到的因素非常多，很多情况下，如没有摸清实际地质情况，那么则会导致施工进度与使用安全受到影响。在众多地质条件中，本文针对山区深水大倾角硬质岩河床地质，从案例实际出发，对其施工工法进行解析。

1 工程项目概述

金湖1号大桥为福建省泰宁县“镇镇有干线”下渠乡(永兴寺)至大龙乡公路工程的控制性工程，为跨越大金湖而设。大桥中心里程K13+716.000，桥跨布置为83 m+148 m+83 m连续刚构箱梁。金湖1号大桥1号墩施工最大水深约30 m，设计6根直径为250 cm钻孔桩；2号墩施工最大水深约10 m，设计6根直径为250 cm钻孔桩。

桥址位于大金湖库区。根据水文地质资料显示，1号墩墩位处有约2.5 m～3.6 m的粉质粘土层，地表坡度接近40°，常规振动沉桩存在打入后持力层深度不够且打入过程中易出现偏移导致定位困难；2号墩墩位处碎块状强风化花岗岩裸露，坡度在45°左右钢管桩无法直接打入且定位困难。本工法通过冲击钻引孔+灌注锚固混凝土的方式，成功解决了大倾角硬质岩斜坡面钢管桩打入困难、定位不准、无法锚固等施工难题。

2 施工方法

2.1 施工原理

用浮箱拼装浮吊和打桩船，在打桩船上安放钻机实现钢管桩引孔作业及钢管桩安设，通过冲击钻引孔+灌注锚固混凝土的方式安装搭设孔桩作业平台、栈桥作为孔桩施工平台及通道。

2.2 工艺流程

第一是打桩船拼装及定位；第二是钻机定位引孔；第三是螺旋焊管加工、定位与锚固；第四是拼装钢平台；第五是钢栈桥与浮桥塔开始施工。

2.3 操作要点

1)打桩船的拼装及定位。打桩船采用浮箱(9 m×2.7 m×1.65 m)组拼而成，平面尺寸9.1 m(横向)×12 m(纵向)，可提供总浮力90 t。采用3个浮箱作浮体拼组而成，浮体通过Ⅰ36a工字钢连接成整体，在Ⅰ36a工字钢形成钻机施工平台，打桩船拼装完成后，用拖船拖至墩位处，用全站仪测定浮式平台位置进行初定位，然后利用已施工的水下固定锚，收放锚绳对浮式平台进行锚固，并精确定位。各锚碇要严格按设计位置沉放，偏差不得大于30 cm。全部锚碇及其缆绳施放完毕，开始收紧缆绳。收揽时各缆要同步，根据测量数据适当调整，使平台按设计位置固定，偏差不得大于5 cm。2)螺旋焊管加工和安装。钢平台基础采用φ630 mm螺旋焊管支撑，采用贝雷架及型钢搭设上部结构，经力学验算要符合两台钻机同时钻孔施工的承重要求。螺旋焊管成6 m间距布置，每排4根，布设3排，上部搭设尺寸为12 m×18 m的施工平台。φ630 mm螺旋焊管用厚δ=10 mm，中间接缝采用坡口焊形成小段，再将小段焊接成约10 m长的节段，每段重量约186 kg，上口外侧对称焊接四块锁(吊)耳，最后用平板车运至码头装上运输船运至打桩船，浮吊起吊至下放位置分段焊接接长安放到河床底。3)冲击钻引孔。用浮吊将钻机在平台上准确定位，用φ1.5 m钻头进行空钻，由于现场水下地势陡峭且少覆盖层，钻孔时钻头容易产生滑移，造成孔位偏移。因此，需选择比较有经验的钻机手采用“轻锤密击”法进行引孔。待孔深达到2 m(短边入岩不小于2 m)时，派潜水员潜入用高压风吹动水流，将钻碴吹走，完成清孔。4)定位架制作安装。用L100 mm×100 mm×5 mm角钢制作成2 m高、内径比钢护筒外径大10 mm的定位架。在平台上测量出钻孔桩的准确位置，将定位架定位安装到平台上。安装时保证定位架的垂直度偏差不大于0.5%。5)φ630 mm螺旋焊管沉放及锚固。φ630螺旋焊管沉放秩序为先岸边、后中间，定位采用全站仪定位。φ630螺旋焊管由20 t浮吊起吊竖直后送进导向架内，卡好限位装置，并通过限位装置调整φ630螺旋焊管的倾斜度在0.5%

以内，慢慢下放，测量调整φ630螺旋焊管的平面位置及倾斜度，控制其平面位置偏差在5 cm以内且倾斜度0.5%以内，将φ630螺旋焊管由打桩船平台临时锁定。在灌注水下混凝土对φ630螺旋焊管固定前，应对每一根φ630螺旋焊管平面位置进行测量复查，确保φ630螺旋焊管在设计位置。混凝土由搅拌站集中拌和，运输罐车运至岸边，采用输送泵通过栈桥上管道输送到灌注点。通过垂球测得混凝土顶面达到原地面后，方能拔出导管，如此循环将所有φ630螺旋焊管底灌满水下混凝土，混凝土达到设计强度后，φ630螺旋焊管便完成了固定作业，如图1所示。

灌注水下混凝土前，在φ630螺旋焊管内灌入5 m左右的粘土加大其自重，防止混凝土灌注时将φ630螺旋焊管挤走导致其偏位。φ630 mm螺旋焊管下水后，重量较大时，需加以辅助措施调整定位，可以在φ630螺旋焊管底部栓上钢丝绳，通过拉动钢丝绳来调整螺旋焊管底部位置以达到准确定位的目的。

3 效果分析

金湖1号钢栈桥建成后，共使用两年零六个月，经历两次库区水位调整，最大落差达21 m，总体运营安全平稳。金湖1号钢栈桥建成初期，由项目部按每天一次的频率对钢管桩顶平面位置、桩顶标高、桩身垂直度进行观测；一个月后，按两星期一次的频率进行。观测数据表明，桩顶平面位置、桩顶标高、桩身垂直度累计最大值均满足栈桥方案专家评审会要求。目前，该项目已经完工通车。

4 结语

应用该施工工法，成功地完成了金湖1号桥钢栈桥基础施工。解决了常规振动沉桩法在深水大倾角硬质岩地质条件下钢管桩打入困难、定位不准、无法锚固等施工难题，达到了施工过程顺利、施工安全可控、未对周边的生态保护区造成重大影响的良好效果。同时，也为项目节约了一定的施工工期和施工成本，获得了业主及各上级单位的认可，得到“福建省普通公路2014年标准化示范项目”等荣誉。

[1] JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2] 金 路.卵石土地区桥梁深水桩基础施工技术[J].价值工程,2015(12):81-84.

[3] 潘 龙,孙 健,周 彦,等.青龙湾大桥跨海大型钢栈桥船吊施工技术[J].施工技术,2016(24):44-48.

On construction methods for trestle basement of steel pipe piles of deep water high-inclination angle hard rocks

Zhang Jifu

(SanmingTrafficInfrastructureQualityInspectionStation,Sanming365000,China)

Combining with the geological conditions of No.1 Bridge of Jinhu, the paper makes out the construction scheme for the compact drilling hole plus grouting anchor concrete, and illustrates the operation points from the assembly location of pile floating boats, manufacturing of spiral welded pipes and compaction holing with cable drilling tool, so as to solve the construction difficulties in the steel pipe piles with regular vibration sinking method, inaccurate location and failure in anchoring.

steel pipe pile, spiral welded pipe, pile floating boat, large-inclination angle hard rocks

1009-6825(2017)11-0186-02

2017-02-07

张基福(1984- )，男，工程师

U443.1

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