余擁華　吳強(qiáng)

摘要：在當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的推動(dòng)下，我國橋梁施工技術(shù)在理論方面和技術(shù)方面都取得了一定的成果。但是在復(fù)雜水文地質(zhì)條件下，橋梁結(jié)構(gòu)的水上基礎(chǔ)部分以其獨(dú)特的隱蔽構(gòu)型使得我國在橋梁水上的施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)一些難以預(yù)料的情況，并給該橋梁工程帶來一定的影響。故而我國橋梁水上基礎(chǔ)施工技術(shù)仍有很大的改善空間。本文平潭海峽公鐵兩用大橋?yàn)槔?，討論?fù)雜水文地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)施工技術(shù)。

Abstract： Under the impetus of the contemporary economy and society， China's bridge construction technology has achieved certain results in both theoretical and technical aspects. However， under complex hydrogeological conditions， the water-based part of the bridge structure， with its unique concealed configuration， often causes some unpredictable conditions in the construction process of bridge water in China， and brings certain impact to the bridge project. Therefore， there is still much room for improvement in the construction technology of bridge foundations in China. Pingtan Strait Rail-Road Bridge is used as an example to discuss the basic construction techniques under complex hydrogeological conditions.

關(guān)鍵詞：橋梁水上基礎(chǔ);施工技術(shù);復(fù)雜水文地質(zhì)

Key words： bridge water foundation;construction technology;complex hydrogeology

中圖分類號(hào)：U442.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0164-03

1 ?工程概況

平潭海峽公鐵兩用大橋全長16.34km，基礎(chǔ)采用Φ3.0m、Φ4.0m、Φ4.5m大直徑鉆孔樁，位于元洪航道橋主墩、輔助墩、邊墩（里程DK63+685.200～DK64+875.250）及鼓嶼門水道橋Z01#邊墩（里程DK65+355.750），共計(jì)7個(gè)墩位94根樁基。元洪航道橋跨布置見圖1，鼓嶼門水道橋跨布置見圖2。

基礎(chǔ)中的鉆孔灌注樁鉆孔是重要工程，本工程采用KTY4000型全液壓動(dòng)力頭鉆機(jī)成孔，導(dǎo)管法灌注水下混凝土施工方法施工，導(dǎo)管采用直徑φ外426mm、壁厚12mm的無縫鋼管。導(dǎo)管的連接采用絲口狀快速接口連接。并在接口之間墊有4～5mm厚的橡膠止水墊圈。在下導(dǎo)管前，采用水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，檢查其是否損壞，密封圈、卡口是否完好，內(nèi)壁是否光滑圓順，接頭是否嚴(yán)密。進(jìn)行水密試驗(yàn)的水壓以不小于孔內(nèi)水深1.3倍的壓力，且不小于導(dǎo)管壁和焊縫可能承受灌注混凝土?xí)r最大壓力的1.3倍。以實(shí)際孔底標(biāo)高和孔口架之間的距離來配置需要導(dǎo)管長度，并預(yù)留40cm的懸空高度。拼裝時(shí)要嚴(yán)格檢查導(dǎo)管內(nèi)壁和快速接口表面，確保干凈無雜物，變形和磨損嚴(yán)重的導(dǎo)管嚴(yán)禁使用，導(dǎo)管的吊放用130t履帶，要確保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡掛鋼筋籠骨架。

2 ?水文地質(zhì)情況

2.1 地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)報(bào)復(fù)，施工區(qū)域地下均為第四系人工填土，主要為第四系坡積層，地質(zhì)不良，需要采用深基礎(chǔ)。同時(shí)，基巖主要是火山巖和花崗巖，由于構(gòu)造的影響，有些基巖轉(zhuǎn)化成角礫巖，這種基巖有一定的承載力，對(duì)于橋梁的建筑有一定的好處。

2.2 水文情況

海壇海峽呈近南北向狹長狀，海峽南北兩頭窄中間寬。根據(jù)對(duì)平潭海峽大橋工程海域附近4個(gè)潮位站及橋位補(bǔ)充測點(diǎn)的實(shí)測資料進(jìn)行分析，表明該海域潮型屬正規(guī)半日潮，海峽內(nèi)海流呈往復(fù)流形態(tài)。根據(jù)平潭水文站提供的水文資料，工程海域平均高潮為2.39m，最低的潮位是-1.89m，一年中的平均潮位是4.28m.再根據(jù)相關(guān)規(guī)范中的公式計(jì)算得出，橋梁建設(shè)地址的設(shè)計(jì)潮位最低為-3.79m，最高為4.65m，最大的潮差為6.62m。利用潮流實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算分析：2年一遇流速2.69m/s，10年一遇流速2.89m/s，20年一遇流速2.95m/s，流向?yàn)?1°和231°。

3 ?復(fù)雜水文地質(zhì)上的基礎(chǔ)施工難點(diǎn)分析

我國階梯狀的地形使得自西向東的江河在流入過程中產(chǎn)生巨大的湍流，同時(shí)地區(qū)受氣候影響，其降雨量、巖層，河床構(gòu)型等方面都存在很大差異，這也就使得我國水文地質(zhì)呈現(xiàn)出復(fù)雜的特異性。故而關(guān)于橋梁水上基礎(chǔ)施工建設(shè)的設(shè)計(jì)方案也存在很大的區(qū)別，給橋梁施工帶來了不小的挑戰(zhàn)。

3.1 搭建橋梁基礎(chǔ)施工平臺(tái)過程中存在難點(diǎn)

橋梁水上基礎(chǔ)施工是一個(gè)及其復(fù)雜的過程，該過程需要利用多種大型機(jī)械設(shè)備來輔助施工，又因?yàn)樗匣A(chǔ)的隱蔽性、地質(zhì)環(huán)境的特殊性以及橋梁施工的復(fù)雜性，故而在進(jìn)行水上基礎(chǔ)建設(shè)時(shí)容易產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)設(shè)施崩塌等問題，解決難度也比較大。導(dǎo)致施工人員在搭建橋梁平臺(tái)時(shí)需要就以上因素進(jìn)行綜合考量，以確定平臺(tái)搭建的位置、規(guī)模以及相關(guān)設(shè)備的存放，這在一定程度上增加了橋梁水上基礎(chǔ)建設(shè)的復(fù)雜度。

3.2 水上基礎(chǔ)施工易被內(nèi)外部因素干擾

外界天氣、氣候等自然因素的變化以及施工過程中各類非自然因素如機(jī)器受損、財(cái)務(wù)撥款不及時(shí)、施工過程偏離工程設(shè)計(jì)圖等問題都會(huì)影響橋梁水上基礎(chǔ)施工。特別是在一年中河水顯著上漲的時(shí)期，此時(shí)南方降雨量增多，水流量、流速受此影響會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)，導(dǎo)致河流面積不斷擴(kuò)展。而且橋梁水上基礎(chǔ)施工大多是在地下施工，所以安全隱患很容易被忽略，這些都嚴(yán)重地沖擊了施工過程中的水上基礎(chǔ)建設(shè)，降低了橋梁的穩(wěn)定指數(shù)，給橋梁施工帶來很大的挑戰(zhàn)，影響整個(gè)施工進(jìn)度。

4 ?復(fù)雜水文地質(zhì)條件下鉆孔平臺(tái)施工工藝技術(shù)

4.1 鉆孔平臺(tái)平面規(guī)劃

主墩鉆孔平臺(tái)橫橋向長114m，縱橋向?qū)?0m，總面積7980m2，分為鉆孔區(qū)和輔助平臺(tái)區(qū)。鉆孔區(qū)位于門吊吊重覆蓋范圍內(nèi)，上面布置鉆機(jī)、風(fēng)壓機(jī)、泵房、泥漿分離器等設(shè)備。輔助平臺(tái)分為A、B、C三個(gè)區(qū)，A區(qū)、C區(qū)和B區(qū)兩端為施工通道，130t履帶吊機(jī)可在施工通道內(nèi)空載走行，A區(qū)、C區(qū)為130t履帶吊機(jī)作業(yè)區(qū)，履帶吊機(jī)在進(jìn)入平臺(tái)所劃定的吊裝作業(yè)區(qū)域后方可進(jìn)行吊裝作業(yè)。B區(qū)啞鈴型承臺(tái)中間的輔助平臺(tái)為材料及設(shè)備堆放區(qū)，生產(chǎn)設(shè)施布置在輔助平臺(tái)C區(qū)，該側(cè)不考慮船舶?？?，主要布置發(fā)電機(jī)房、物資倉庫、現(xiàn)場值班室及工具存放區(qū)等，不布置生活設(shè)施。孔平臺(tái)功能區(qū)域劃分示意見圖3主墩鉆孔平臺(tái)功能區(qū)域劃分示意。

4.2 鉆孔平臺(tái)技術(shù)參數(shù)

4.2.1 主力

①結(jié)構(gòu)自重：按實(shí)際自重取值。

②龍門吊機(jī)：N02#～N06#墩、Z01#～Z06#墩配備200t龍門吊機(jī)，主墩吊機(jī)跨度為44m，輔助墩及邊墩跨度均為36m，自重均為366t，最大吊重200t。N01#墩配備120t龍門吊機(jī)，吊機(jī)跨度36m，自重154t，最大吊重120t。

③履帶吊機(jī)：主墩配備130t 履帶吊機(jī)，130t 履帶吊機(jī)自重加配重共183t，接觸面積為2—7182×1100mm2。150t 履帶吊機(jī)正吊不超過50t 和側(cè)吊不超過30t，最大吊幅18m，履帶吊機(jī)僅限在兩側(cè)分棧橋上走行及工作。

輔助墩及邊墩配備100t 履帶吊機(jī)，100t 履帶吊機(jī)自重加配重共133t，接觸面積為2—6850×950mm2。100t 履帶吊機(jī)正吊不超過50t 和側(cè)吊不超過20t，最大吊幅18m，履帶吊機(jī)僅限在兩側(cè)分棧橋上走行及工作。

④鉆機(jī)荷載：鉆機(jī)荷載考慮沖擊系數(shù)為1.1，鉆機(jī)支撐在平臺(tái)桁架或鉆孔區(qū)貝雷梁上。

4.2.2 附加力

①欄桿荷載：按照人行道設(shè)計(jì)，欄桿的水平推力每米是0.75kN，豎向力每米是1kN。

②行人荷載：2.5kN/m。

③風(fēng)載：鉆孔平臺(tái)施工狀態(tài)、工作狀態(tài)、正常非工作狀態(tài)和極限非工作狀態(tài)的允許風(fēng)力分別為：7 級(jí)、20 年一遇風(fēng)荷載、100 年一遇風(fēng)荷載，相應(yīng)風(fēng)速分別為：17.1m/s、39.8m/s、45.4m/s。

④水流力：10 年一遇流速2.89m/s，20 年一遇流速2.95m/s，100 年一遇流速3.09m/s，流向?yàn)?1°和231°。水流力按《港口工程荷載規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。

⑤波浪力：本橋波浪要素由國家海洋局第三海洋研究所提供，鉆孔平臺(tái)工作狀態(tài)時(shí)波浪要素按10 年一遇取值;鉆孔平臺(tái)非工作狀態(tài)時(shí)波浪要素按20 年一遇取值，鉆孔平臺(tái)極限非工作狀態(tài)時(shí)波浪要素按100 年一遇取值。

⑥堆載：分棧橋堆載須小于1.2t/m2，鉆孔區(qū)域除沖擊鉆機(jī)外，嚴(yán)禁各類吊機(jī)和混凝土攪拌車駛?cè)耄┕ず奢d須小于0.15t/m2。

4.2.3 鉆孔平臺(tái)施工方法

打入樁鉆孔平臺(tái)以元洪航道橋N04#墩介紹其結(jié)構(gòu)形式。元洪航道橋N04#墩平均海床面標(biāo)高-16.5m，水深約20.7m左右，覆蓋層（中砂、粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部位置有細(xì)圓礫土）平均厚度26.6m，全風(fēng)化巖層平均厚度4.4m、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化巖平均厚度11.2m。鉆孔平臺(tái)下部結(jié)構(gòu)采用“鋼管打入樁”的施工方案，共布置52根？準(zhǔn)1500×18mm鋼管樁，其中包括4排橫橋向1：8斜樁，以減小平臺(tái)橫向位移。鋼管樁聯(lián)結(jié)系采用？準(zhǔn)600×10mm鋼管，上層聯(lián)結(jié)系高程為+7.26m，下層聯(lián)結(jié)系高程為-0.24m。鋼管樁頂部設(shè)有樁頂分配梁及門吊軌道梁。平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)布置分為兩類，輔助區(qū)平臺(tái)采用貝雷梁+混凝土橋面板方案;鉆孔區(qū)采用整體式平臺(tái)桁架+鋼橋面板方案，整體式平臺(tái)桁架平面尺寸為42.4×39.7m，桁高3m，采用HN450×200、[25b 、[36b及[40b型鋼焊接而成，整個(gè)N04#墩鉆孔平臺(tái)共設(shè)2個(gè)平臺(tái)桁架。

5 ?復(fù)雜水文地質(zhì)條件下鉆孔基礎(chǔ)施工的預(yù)防措施

5.1 斜孔、擴(kuò)孔、塌孔預(yù)防及處理措施

安裝鉆機(jī)時(shí)，底座必須堅(jiān)固，不能發(fā)生位移，并且在使用過程中，還需要定時(shí)的進(jìn)行檢查。本工程采用減壓鉆進(jìn)，鉆壓不得超過鉆具重量的一半，速度不宜過快，尤其是要保證鉆孔的垂直度。當(dāng)遇到斷層的時(shí)候，更需要放慢速度，并及時(shí)采用泥漿護(hù)臂，避免塌孔，不斷保持孔壁的穩(wěn)定。如果發(fā)現(xiàn)塌孔，需要停止工作，塌孔不嚴(yán)重的情況下可以采用改善的泥漿進(jìn)行護(hù)壁。塌孔嚴(yán)重就需要回填，并且超過塌孔的標(biāo)高，等到泥漿固化后，再提高泥漿比，用較快的速度超過改成，并且保持鉆孔的垂直度。

5.2 泥漿滲漏預(yù)防及處理措施

加大泥漿比重和粘度，鉆頭停止工作，補(bǔ)充泥漿保證漿面高度，觀察一段時(shí)間，如果漿面不再繼續(xù)下降，可以繼續(xù)運(yùn)作鉆頭。如果漏漿控制措施不明顯，則需要在漿液里加鋸末，經(jīng)過循環(huán)堵塞孔隙，或減小孔內(nèi)外水頭差，使?jié)B、漏漿得以控制。如果在鋼護(hù)筒底口漏漿，可以先嘗試采用上述措施，然后將鋼護(hù)筒接長跟進(jìn)。經(jīng)過以上一系列措施后仍然不能解決問題，則需要停止工作，用粘土回填，完全堵住漏漿孔，過一段時(shí)間后再進(jìn)行鉆孔。

5.3 卡鉆、埋鉆、掉鉆預(yù)防及處理措施

采用先進(jìn)的、適合本項(xiàng)目地質(zhì)條件的鉆孔施工設(shè)備。加強(qiáng)鉆桿、接頭連接質(zhì)量檢查，避免有裂紋或質(zhì)量不過關(guān)的鉆具用于本工程施工中，同時(shí)鉆進(jìn)施工時(shí)要中低壓中低速鉆進(jìn)，不得大鉆壓、高速鉆進(jìn)，減小扭矩。發(fā)生卡鉆和埋鉆時(shí)，最好采用沖、吸等方法，將鉆頭周圍土層松動(dòng)后提鉆，并采取必要的措施保持孔壁穩(wěn)定。

5.4 聲測管底堵塞預(yù)防措施

控制好焊接工藝的參數(shù)，不得燒傷聲測管，焊接接長后要仔細(xì)檢查。聲測管安裝在鋼筋籠上，要固定牢靠，下籠時(shí)管內(nèi)要灌清水，避免探測管底部會(huì)有沉淀物，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。聲測管接頭焊接要牢固，不得漏漿，頂、底口要封閉嚴(yán)實(shí)，嚴(yán)防異物吊入或漏水。

6 ?結(jié)論

綜上所述，在泥漿質(zhì)優(yōu)、濃度規(guī)范以及鉆孔技術(shù)高的前提下，鉆孔樁技術(shù)能夠滿足復(fù)雜水文條件下橋梁水上基礎(chǔ)施工技術(shù)的要求，從而使橋梁工程的質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還需每個(gè)施工人員都能明確自身任務(wù)指標(biāo)以及各類設(shè)計(jì)指標(biāo)，做到合理運(yùn)用理論知識(shí)來分析實(shí)際情況，并嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范，從而提高國內(nèi)橋梁水上基礎(chǔ)施工建設(shè)的總體水平。

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