張 碧，孫立功，馮小勇

(1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000;2.中鐵一局集團(tuán)有限公司 第一工程公司，陜西 渭南 714000)

1 工程概況

某大橋位于南昌市外環(huán)快速路，是跨越贛江連接南昌與昌北城的重要橋梁，主橋上部結(jié)構(gòu)為75 m+228 m+228 m+75 m中承式鋼管混凝土系桿拱橋，該橋下部采用群樁、承臺(tái)構(gòu)造。主橋32#～34#墩均位于贛江主河道上，其河床覆蓋層不足2 m，且河床泥質(zhì)粉砂巖強(qiáng)度較高。

32#墩承臺(tái)接24根 φ250 cm的鉆孔樁，按嵌巖樁設(shè)計(jì)，梅花形布置，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)29.826 m，入巖深度不小于20 m，常水位時(shí)設(shè)計(jì)樁頂水深不小于4 m，洪水期樁頂水深可達(dá)11 m。其群樁、承臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 32#墩樁基承臺(tái)結(jié)構(gòu)(高程:m;長(zhǎng)度:cm)

2 施工方案比選

2.1 施工環(huán)境及水文地質(zhì)條件

32#～34#墩位于主河道，過(guò)往船只頻繁，施工期間不能斷航。受撈砂船撈砂及河水沖刷的影響，其河床中粗砂覆蓋層較薄，最厚處不足2.0 m;河床基巖表面崎嶇不平，基巖強(qiáng)度高達(dá)10 MPa。贛江水流速度1～2 m/s，常水位時(shí)水深7.0 m左右，洪水期水深可達(dá)15.0 m以上。南昌市年最大降雨量2 356 mm，最小降雨量1 046 mm。每年3～6月份為梅雨季節(jié)，降雨量約占全年總降雨量的52%;7～9月份為臺(tái)風(fēng)季節(jié)，在臺(tái)風(fēng)影響下，常有大雨、暴雨，降雨量約占全年總降雨量的20% ～30%。

2.2 方案的比選

2.2.1 鋼管樁平臺(tái)方案

鋼管樁平臺(tái)，施工工藝簡(jiǎn)單，投入少，施工速度快。但由于河床中粗砂覆蓋層較薄，河床基巖表面崎嶇不平，基巖強(qiáng)度高，致使鋼管無(wú)法插打進(jìn)入巖層，不能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

2.2.2 雙壁鋼圍堰施工方案

采用大型雙壁鋼圍堰，可充分利用鋼圍堰本身的自重，便于結(jié)構(gòu)自身下沉過(guò)程中的穩(wěn)定。但由于鋼圍堰結(jié)構(gòu)尺寸較大，且河床基巖表面崎嶇不平，鋼圍堰下沉至基巖時(shí)不穩(wěn)定。同時(shí)，雙壁鋼圍堰施工難度大、周期長(zhǎng)、造價(jià)高。

2.2.3 浮式龍門法鉆孔樁施工方案

在施工區(qū)域拼裝浮式平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置龍門。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于:① 施工平臺(tái)不受水位變化的影響，在水位變化時(shí)仍可進(jìn)行施工，保證施工工期;② 自身攜帶的龍門吊解決了施工時(shí)的吊裝難題;③平臺(tái)拼裝可在碼頭進(jìn)行，定位可在幾小時(shí)之內(nèi)完成，且錨及錨繩范圍較小，不影響通航，施工安全可以得到保證;④ 浮式龍門的組成材料可循環(huán)利用，工程造價(jià)低。

經(jīng)過(guò)以上三種方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，工程最終決定采用浮式龍門法鉆孔樁施工方案進(jìn)行施工。

3 浮式龍門鉆孔樁施工工藝

3.1 浮式龍門的組拼

用四艘同規(guī)格平駁船停在碼頭，兩兩用桁架縱向連成整體，然后將連接好的駁船用桁架橫向連成整體。考慮到承臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，兩組駁船橫向凈間距確定為17 m，桁架形成28 m×80 m的矩形結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為便于給施工平臺(tái)喂料，在平駁下游設(shè)計(jì)預(yù)留14.0 m長(zhǎng)的喂料口。在連接好的駁船桁架上，鋪設(shè)龍門軌道，并按照龍門設(shè)計(jì)圖拼裝龍門和水中作業(yè)平臺(tái)，龍門凈高16.0 m，凈跨26 m，凈吊重500 kN。為防止鉆孔時(shí)內(nèi)側(cè)荷載過(guò)大，而形成船體向內(nèi)傾斜的情況，在龍門外側(cè)船舷上壓載。浮式龍門如圖2所示。

圖2 浮式龍門布置(單位:cm)

3.2 拋錨定位及浮式龍門的就位

首先用全站儀配合，在施工區(qū)域上下游設(shè)計(jì)位置拋投錨碇。然后用兩艘拖輪將浮式龍門拖出碼頭，移至施工區(qū)。在浮式龍門拖運(yùn)前，申請(qǐng)水上交管部門配合。拖運(yùn)時(shí)，對(duì)施工區(qū)上下游200 m范圍內(nèi)實(shí)行水上交通管制，進(jìn)行短時(shí)封航。浮式龍門拖運(yùn)就位后，應(yīng)立即與設(shè)置好的錨碇連接收緊。然后，在測(cè)量人員的精密控制下，通過(guò)導(dǎo)鏈微調(diào)船位，使其與設(shè)計(jì)的位置偏差不大于5 cm。利用浮式龍門起吊制作好的鋼護(hù)筒，在定位導(dǎo)向裝置的疏導(dǎo)下，準(zhǔn)確下沉。繼而，用振動(dòng)錘振打鋼護(hù)筒，直至與巖層穩(wěn)定咬合。用四臺(tái)沖擊鉆對(duì)承臺(tái)周邊的八根邊樁鉆孔，部分入巖后，澆注混凝土，形成水上平臺(tái)臨時(shí)錨固樁，使整個(gè)浮式平臺(tái)只能沿錨固樁上下浮動(dòng)，不再出現(xiàn)水平位移。然后施工剩余十六根鉆孔樁，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)高程后，采用高壓混凝土輸送泵澆注樁基混凝土，全部成樁后，用鉆機(jī)清除八根臨時(shí)錨樁，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)高程，并澆注混凝土。

4 施工難點(diǎn)及控制重點(diǎn)

4.1 電力問(wèn)題

由于施工區(qū)域位于主河道內(nèi)，電力問(wèn)題成了施工中的首要問(wèn)題。施工中通過(guò)設(shè)置水下電纜，與安置在岸邊的變壓器連接高壓電，為施工提供電力。在浮式平臺(tái)上安放了一臺(tái)250 kW的發(fā)電機(jī)，當(dāng)高壓電停電時(shí)，保證施工的正常進(jìn)行。

4.2 鋼護(hù)筒下沉調(diào)整

由于水流速度快，鋼護(hù)筒下沉?xí)r的位置調(diào)整是施工的難點(diǎn)之一。解決的方法為，在桁架上設(shè)置定位導(dǎo)向裝置;鋼護(hù)筒入水過(guò)程中，在護(hù)筒上游及兩側(cè)設(shè)置拉環(huán)，利用鋼絲繩牽引，用來(lái)抵抗水流的沖擊，調(diào)整護(hù)筒的垂直度，如圖3。

圖3 鋼護(hù)筒下沉調(diào)整示意

4.3 浮式平臺(tái)位置控制

由于風(fēng)力和洪水漲落的波動(dòng)，導(dǎo)致浮式平臺(tái)位置發(fā)生變化是施工的另一難點(diǎn)。為確保其位置偏差不超出施工和規(guī)范要求。工程中采取以下措施:

1)在浮式平臺(tái)上下游各拋設(shè)兩個(gè)八字錨，保證浮式平臺(tái)的位置。

2)首先完成外圍的八根錨樁，確保浮式平臺(tái)的相對(duì)位置。

3)考慮到洪水的影響，水位每升降1 m，錨繩長(zhǎng)度變化10 cm。根據(jù)歷史水位可知，施作錨樁時(shí)水位高程變化在3 m左右，其變化可由錨繩的伸縮來(lái)調(diào)節(jié)，不需要其它處理。錨樁完成后，浮式平臺(tái)主要靠已成群樁來(lái)錨固，錨碇已不起主要作用。

4)通過(guò)計(jì)算及觀察水中浮式平臺(tái)的位置變化，并及時(shí)調(diào)整，作相應(yīng)的施工記錄，以確保施工質(zhì)量和施工安全。

4.4 刃口處被壓穿的問(wèn)題

由于粗砂覆蓋層較薄，河床基巖表面不平，基巖強(qiáng)度高，鋼護(hù)筒無(wú)法深入巖層，刃口外側(cè)無(wú)覆蓋，鉆孔及灌注混凝土?xí)r很容易造成刃口處被壓穿。為防止上述情況，用樁錘反復(fù)振打加以處理，即在鉆孔樁混凝土澆注前，再次用振動(dòng)樁錘振動(dòng)，使其咬合緊密，并在護(hù)筒高出水面0.5 m處切割一孔洞，使內(nèi)外水壓差保持大致相同。如圖4。

圖4 防止刃口處被壓穿工程措施示意

4.5 其他工程措施

為保證施工環(huán)境，不污染贛江，在平臺(tái)上設(shè)置兩個(gè)泥漿循環(huán)池用于泥漿的沉淀。

橋位基巖中有泥質(zhì)粉砂巖軟化層，極易吸附鉆頭。工程中將廢舊鋼絲繩截成1 m一段，投入孔中，即可正常鉆孔。

為保證清孔質(zhì)量并加快清孔進(jìn)度，減少清孔中產(chǎn)生漏渣等現(xiàn)象，工程中采用氣舉反循環(huán)進(jìn)行清孔。

5 結(jié)束語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，采用浮式龍門平臺(tái)方案，施工平臺(tái)不受水位變化的影響，不影響通航;自身攜帶的龍門吊解決了施工中的吊裝難題，且材料可以循環(huán)利用，工程造價(jià)低。同時(shí)，對(duì)供電問(wèn)題、鋼護(hù)筒下沉調(diào)整、浮式平臺(tái)位置控制、刃口處被壓穿等問(wèn)題，采取的工程措施簡(jiǎn)便、實(shí)用，為覆蓋層較薄、河床基巖強(qiáng)度較高的深水大孔徑樁基施工提供了新的借鑒.

［1］鐘振云.深水基礎(chǔ)圍堰施工方案比選［J］.鐵道建筑，2009(2):6-8.

［2］李春廷.海中鉆孔樁基礎(chǔ)工作平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工［J］.鐵道建筑，2009(5):17-19.

［3］李少棟.水中長(zhǎng)大鉆孔樁施工技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2009，52(10):45-48.

［4］林宗元.巖土工程治理手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)建筑出版社，2005.