嚴(yán)中英

(中鐵大橋局集團第二工程有限公司)

1 工程概況

1.1 概述

大橋新建復(fù)線橋位于福州市倉山區(qū)境內(nèi)兩山隘口之間，為324國道跨越烏龍江而復(fù)設(shè)。大橋全長598 m，采用六跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)組合體系，橋跨布置為(31+49+3×144+86)m。主橋4#墩位于烏龍江主航道的右側(cè)，離江堤約250 m?；A(chǔ)為6根φ2.5～φ2.8 m變截面鉆孔灌注樁，承臺橫橋向?qū)?18 m，順橋向?qū)?11.5 m，厚 5 m，承臺頂標(biāo)高+2.0 m，承臺底標(biāo)高 -3.0 m。

1.2 水文地質(zhì)條件

墩位處所在河段為強潮陸相河段，潮型為正規(guī)半日潮型，每天兩漲兩落，最高潮水位約+6.0 m，最低潮水位約+1.0 m，日最大潮差約5 m。

墩位處流速較急，設(shè)計流速2.0 m/s。洪水期落潮流速最大為3.0 m/s并有回流和紊流。

墩位處河床面高程-35～-38 m，上部覆蓋層為厚5.10～8.3 m的中砂，下伏微風(fēng)化基巖。墩位處平均水深約42 m。

2 平臺施工的整體方案

由于墩位處水深、流急、覆蓋層淺、潮差大，該平臺施工有如下難點。

(1)浮吊駁船等機械設(shè)備?？坷щy，日有效作業(yè)時間短。(2)定位樁插打時，由于錨固深度淺自由長度大，無法保證單樁自穩(wěn)。

(3)平臺形成后，由于定位樁錨固深度過淺，抗拔能力不足，平臺整體穩(wěn)定性較差。

基于上述原因，施工時將4#墩平臺定為“定位樁+貝雷梁+錨碇系統(tǒng)+錨樁”相結(jié)合的方案。施工時，先沿墩位上下游方向拋設(shè)混凝土錨作為浮吊等機械設(shè)備的定位設(shè)施，然后進行定位樁插打，將插打后的定位樁及時連成整體，同時施工平臺四個角上錨樁，再鋪設(shè)平臺系，最后將錨碇系統(tǒng)過至平臺，確保平臺的整體穩(wěn)定性。

3 施工平臺設(shè)計

3.1 平臺結(jié)構(gòu)

施工平臺結(jié)構(gòu)主要由定位樁、分配梁、貝雷梁、橋面板、錨碇系統(tǒng)、錨樁等組成，平臺施工布置圖見圖1。

圖1 平臺施工布置圖

(1)水上錨碇系統(tǒng)

水上錨碇系統(tǒng)主要由4個30 t混凝土錨和配套錨繩、錨鏈及絞錨設(shè)備等組成，其主要作用之一是給浮吊及鐵駁等船只提供定位;二是在平臺形成后，輔助平臺平衡水流沖擊力，提高平臺的整體穩(wěn)定性。

(2)定位樁及樁間連接系

定位樁由22根Φ1.2 m、δ=12 mm鋼管樁組成，鋼管樁頂端與樁頂分配梁固結(jié)，下端為十字樁尖結(jié)構(gòu)，以便于盡可能插入到巖面，并通過錨桿與河床巖層固結(jié)。每側(cè)的樁間連接系采用Φ820 mm螺旋管，設(shè)置雙層及層間斜桿，鋼管之間用2［20型鋼焊接為桁架結(jié)構(gòu)，同時定位樁與鋼護筒間亦采用Φ630 mm鋼管連接，盡可能的將平臺連成整體。

(3)基礎(chǔ)施工平臺梁

平臺梁為標(biāo)準(zhǔn)貝雷桁，平面尺寸21 m×19 m，共6組貝雷梁，每組用支撐架及連接系連成整體;貝雷梁底部在樁頂分配梁處設(shè)置限位裝置。頂部擺放混凝土橋面板。平臺頂標(biāo)高+7 m。

3.2 平臺施工步驟

(1)依次拋設(shè)4個錨碇，利用連接錨碇的漂浮鋼桶臨時系結(jié)錨繩。

(2)利用錨碇定位80 t浮吊，在浮吊上安裝導(dǎo)向架，于平潮時從北到南、從外到內(nèi)、從上到下依次插打定位樁。

(3)單根定位樁插打完畢后，用鋼絲繩將定位樁捆綁在浮吊船上。捆綁時注意設(shè)置活扣，并由專人看守，隨潮漲潮落調(diào)整捆綁高度，保持捆綁高度與浮吊船基本水平。

(4)插打第二根定位樁，插打完畢后立即用Φ426 mm鋼管與第一根定位樁連接牢固，同時亦捆綁于浮吊船上。

(5)北側(cè)上游角點4根定位樁插打完畢形成整體后，在其上搭設(shè)簡易平臺，利用錨桿鉆機在4根Φ1.2m定位樁內(nèi)，每樁鉆4個孔徑Φ110 mm、嵌入巖層2.5 m左右的錨孔，插入錨桿(鋼軌)并壓力注漿錨固，盡量平潮時在鋼管樁內(nèi)灌注2.5 m以上早強型水下混凝土，將鋼管樁底端與巖層形成錨固。

(6)依次插打北側(cè)剩余定位樁及施工北側(cè)下游角點4根錨樁。及時安裝樁帽，樁間連接系及樁頂分配梁。

(7)按同樣的要求施工南側(cè)定位樁及樁頂分配梁。

(8)安裝貝雷梁及新制連接系，在樁頂分配梁上設(shè)置限位裝置，在貝雷梁上安置絞錨裝置。

(9)將插打定位樁時用于定位的錨繩過度到樁頂分配梁上，利用絞錨裝置收緊錨繩，增強平臺整體穩(wěn)定性。

(10)根據(jù)實測河床情況結(jié)合定位樁插打情況，優(yōu)先插打覆蓋層較深處鋼護筒，每根鋼護筒插打到位后，立即用Φ630 mm鋼管與定位樁連接牢固，然后插打其余鋼護筒，所有鋼護筒除與定位樁連接外，護筒間亦利用Φ630 mm鋼管連接牢固。

(11)鋪設(shè)橋面板，擺放3臺鉆機首先施工南側(cè)上下游及北側(cè)中間鉆孔樁，成樁后再施工其余鉆孔樁，鉆孔樁均施工完畢并達到一定強度，拆除錨碇系統(tǒng)。

3.3 平臺設(shè)計計算

(1)設(shè)計條件

根據(jù)設(shè)計圖紙水文資料，施工高潮位為+6.0 m，低潮位為+1.0 m，設(shè)計流速為+2.0 m/s，一天兩潮，施工時考慮3臺鉆機同時作業(yè)。

(2)荷載及主要技術(shù)參數(shù)

荷載包括平臺結(jié)構(gòu)及施工設(shè)備自重，平臺受到的水流沖擊力、波浪力、風(fēng)荷載及靠船力等其他荷載。

平臺結(jié)構(gòu)鋼管樁及護筒所受到的水流沖擊力計算按照《港口工程技術(shù)規(guī)范》，作用點位于距水面1/3水深處，后排鋼管樁及鋼護筒所受的水流沖擊力，根據(jù)凈距與直徑的比值按規(guī)范取值計算;工程船舶所受的水流作用力，平臺結(jié)構(gòu)及船舶所受到的風(fēng)荷載及波浪力按照橋涵設(shè)計基本規(guī)范取值計算。

錨碇系統(tǒng)混凝土錨選擇設(shè)計錨繩拉力的1.0倍，錨鏈規(guī)格、長度按規(guī)范計算選取。

(3)主要工況及計算模式

工況一：定位樁平臺形成后，每插放一根鋼護筒，假定前期插放的鋼護筒底部與河床面鉸接，頂部與平臺定位樁連接，新插護筒還未著河床，頂部與貝雷梁通過支撐結(jié)構(gòu)掛于平臺上，計算護筒水流力、風(fēng)力、波浪力等水平荷載及自重荷載作用整體平臺空間結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性。

工況二：定位樁支撐平臺形成后，6根鋼護筒全部插打完畢，假定6根鋼護筒底部與河床面鉸接，頂部與平臺定位樁鉸接，三臺鉆機施工，計算平臺和護筒水流力、風(fēng)力、波浪力等水平荷載及自重荷載、鉆機施工荷載作用整體平臺空間結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性。

(4)計算

鉆孔平臺主要計算過程為：為保證相互復(fù)核，分別利用midas及sap2000程序作出平臺結(jié)構(gòu)的空間模型，在不同的工況下分別添加邊界條件、構(gòu)件特性、荷載、每種工況下分別按順?biāo)鞣较蚣按怪彼鞣较騼煞N情況分析平臺結(jié)構(gòu)受力及穩(wěn)定性，垂直水流方向的水流力效應(yīng)取順?biāo)鞣较蛩髁π?yīng)的1/2，各種情況計算完畢，把每個鋼構(gòu)件進行工況組合，分別取得每個根桿件單元的3個局部坐標(biāo)方向最大內(nèi)力，進而得到組合后控制應(yīng)力。通過以上計算得出平臺的各工況下所有構(gòu)件滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

該項目4#墩鉆孔樁已施工完畢，施工平臺經(jīng)受了臺風(fēng)、洪水的考驗。采用定位樁+貝雷梁+錨碇系統(tǒng)+錨樁組成的水上施工平臺方案，具有一定創(chuàng)新，節(jié)省了臨時結(jié)構(gòu)設(shè)施投入，縮短了工期，克服了潮汛的影響，施工快速簡潔，對于類似基礎(chǔ)施工有一定參考價值。