（1.中國葛洲壩集團(tuán)路橋工程有限公司，湖北 宜昌 443002；2.防災(zāi)減災(zāi)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（三峽大學(xué)），湖北 宜昌 443002；3.三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖北 宜昌 443002）

0 引言

大直徑鉆孔灌注樁基礎(chǔ)在大跨度橋梁建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，成為眾多大型橋梁基礎(chǔ)的首選，但在庫區(qū)深水裸巖河床上進(jìn)行樁基施工依然是一項(xiàng)技術(shù)難題[1]。樁基施工平臺可以為水中橋墩鉆孔樁基礎(chǔ)施工提供施工活動、安全操作、機(jī)具材料堆放的水上場地。結(jié)合漁家咀渠江特大橋[2]、馬王黔江特大橋[3]、童莊河大橋[4]等施工經(jīng)驗(yàn)看，目前深水鉆孔樁基施工平臺主要的結(jié)構(gòu)形式有浮式施工平臺（駁船或浮箱拼裝）、固定施工平臺（鋼管樁支架）和鋼圍堰施工平臺。對于深水裸巖河床，選擇合適的樁基施工平臺設(shè)計(jì)仍是保證施工安全和施工效率的技術(shù)難題。

1 工程概述及背景

龍巖市棉花灘水庫是一座以發(fā)電、防洪為主要功能的大型水庫，屬于不完全年調(diào)節(jié)水庫。龍湖大橋位于棉花灘水庫蓄水形成的大型人工湖泊龍湖景區(qū)，橋梁全長454m，橋面寬23m。主橋橋跨組合為70m+120m+70m 預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，主梁為單箱三室預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁，引橋?yàn)?×30m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T 梁。主橋?yàn)殂@孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，高樁承臺。

橋梁基礎(chǔ)位于庫區(qū)V 型河床上，河床坡度達(dá)45 度以上（圖1）。主墩（4#墩、5#墩）單墩為12 根樁徑2.0m 的嵌巖樁，樁長55m～60m。過渡墩（3#墩、6#墩）每個(gè)墩為8 根樁徑1.8m 的嵌巖樁，樁長23m。橋樁位置河床大部分為裸露花崗巖，局部有0.3～0.7m 覆蓋層?；◢弾r單軸飽和抗壓強(qiáng)度高達(dá)120MPa。橋梁樁基礎(chǔ)布置如圖1所示。

圖1 橋梁樁基礎(chǔ)布置圖

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及設(shè)計(jì)資料，施工期主橋2#-7#樁基均處在常水位167.5m以下，河道寬度為340m。主橋3#，6#過渡墩水深約30m，距岸邊約60m，4#，5#主墩水深約為70m，距岸邊均為130m。庫區(qū)水位受降水量控制，常水位為167.5m，在干旱季節(jié)水位可以低至150.0m，但雨季水位暴漲，洪水位為173.0m。前期水位監(jiān)測資料表明，一次暴雨周期可導(dǎo)致水位變化10m 以上。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2014 至2015年庫區(qū)水位變化曲線如圖2所示。

圖22014 ～2015年庫區(qū)水位變化曲線圖

庫區(qū)與外界不通航，大型水上設(shè)備無法進(jìn)入現(xiàn)場，內(nèi)部有小型輪渡班船及幾艘小型撈沙船。龍湖大橋施工水深超70m,單根護(hù)筒重量達(dá)80t，庫區(qū)無大型船舶，大型浮式起吊設(shè)備無法進(jìn)場，河床傾斜角度45 度，覆蓋層薄甚至裸露，必須考慮工程地理環(huán)境、地形地貌和地質(zhì)條件，確定合理的鉆孔平臺方案，在平臺上搭設(shè)起吊設(shè)備，滿足護(hù)筒起吊和下放需要。

2 方案比較與確定

深水樁基施工平臺是服務(wù)于施工過程的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建合適的施工平臺方案不但受到可行性、使用周期、施工工藝以及經(jīng)濟(jì)效益等諸多因素制約，更要考慮大型設(shè)備工作條件、橋墩位水文條件、河床巖面地形和覆蓋層厚度等地質(zhì)條件來進(jìn)行綜合分析。

2.1 施工平臺預(yù)選方案

根據(jù)庫區(qū)的地理環(huán)境、地形地貌和地質(zhì)條件以及龍湖大橋的現(xiàn)場施工資料，將浮式平臺，樁基固定平臺與鋼圍堰平臺作為深水樁基施工平臺的三種預(yù)選方案。下面簡單介紹一下這三種預(yù)選方案。

（1）浮式平臺

自制浮箱、船或者標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)拼裝形成浮體，上部鋪設(shè)縱橫梁形成鉆孔平臺。浮式平臺利用水的浮力承載，浮體之間采用型鋼或鋼管連接。平臺通過錨碇來克服水流力和風(fēng)力，利用調(diào)節(jié)錨繩長度來適應(yīng)水位漲落引起的位置變化。

（2）樁基固定平臺

利用樁基礎(chǔ)（鋼管樁[5]、樁基護(hù)筒、鉆孔樁以及鋼護(hù)筒與鋼管樁組合）承載，樁基礎(chǔ)之間采用型鋼或鋼管連接，樁基上鋪設(shè)縱橫梁形成鉆孔平臺。

（3）鋼圍堰平臺

利用鋼殼及數(shù)層環(huán)形水平桁架焊成的在圍堰內(nèi)部形成的一個(gè)封閉的無水作業(yè)區(qū)域。

2.2 方案比較

本項(xiàng)目橋墩所處最大水深大于70m，且為高樁承臺，鋼圍堰無論從安全性還是經(jīng)濟(jì)型上都存在很大問題，故不予以考慮。下面僅對浮式平臺和樁基固定平臺從方案的適用條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、水位影響、施工周期、施工工藝質(zhì)量控制以及經(jīng)濟(jì)性等方面來看進(jìn)行列表比較，詳見表1。

表1 浮式平臺和固定平臺比較表

由上表可以看出，浮式平臺和固定平臺各有優(yōu)缺點(diǎn)。如果只采取單一的施工平臺方案是無法同時(shí)滿足本工程的施工周期、質(zhì)量控制、經(jīng)濟(jì)性等要求的，而且單一的方案也不能完全適用棉花灘水庫的水文地質(zhì)條件。

2.3 方案確定

通過分析本工程施工特點(diǎn)、地質(zhì)條件、棉花灘水庫水位變化情況，最終確定用浮式平臺施工固定平臺，形成浮式平臺+固定平臺的組合與轉(zhuǎn)換施工方案。臨時(shí)樁基在平面位置以及垂直度方面的要求低于永久樁基，故前期利用浮式平臺來對樁基固定平臺的定位樁（臨時(shí)樁基）進(jìn)行施工，后期再利用施工完成的定位樁搭建固定平臺進(jìn)行永久樁基的施工。

該組合平臺施工方案考慮充分利用浮式平臺和固定平臺的各自優(yōu)勢，通過技術(shù)措施彌補(bǔ)和控制不同方法的缺點(diǎn)。固定平臺具有有效規(guī)避水位漲落帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)，確保樁基定位準(zhǔn)確的優(yōu)勢；而浮式平臺架設(shè)方便，平臺搭設(shè)周期短，加工并利用小型浮式平臺可以解決水中固定平臺定位樁施工不便的問題；此外，利用永久樁基鋼護(hù)筒和定位樁共同受力的結(jié)構(gòu)形式能夠有效解決固定平臺定位樁自由度較長，剛度較差的問題。

3 組合平臺設(shè)計(jì)與施工

3.1 浮式平臺設(shè)計(jì)與施工

每個(gè)主墩采用8 根Φ1800×18mm 的鋼管樁作為定位支撐樁，由于河床幾乎無覆蓋層，且傾斜，定位樁鋼管底部通過鋼筋混凝土錨樁與基巖進(jìn)行錨固，混凝土錨樁嵌入中風(fēng)化基巖不小于6m（沖擊轉(zhuǎn)成孔），錨樁伸入定位樁鋼管不小于5.5m。定位樁之間焊接。

浮式平臺由9m×2.7m×1.65m 的浮箱拼裝通過連接梁連接形成，并在浮體上安裝龍門架、墊梁、轉(zhuǎn)向馬口等組成（見圖3）。錨碇分為主錨、邊錨和抗臺風(fēng)備用錨碇，根據(jù)地形分別采用680KN 砼錨及地錨。

圖3 浮式平臺平面布置圖（半）

圖4 樁基固定鉆孔平臺設(shè)計(jì)圖

3.2 樁基固定平臺設(shè)計(jì)與施工

樁基固定平臺是在定位樁頂部搭設(shè)桁架結(jié)構(gòu)形成鉆孔平臺。鉆孔平臺主要采用桁架片連接成，桁架高度為2m，桁架片主要由I45、18#槽鋼在岸上加工場焊接而成，桁架頂部鋪設(shè)I20b 分配梁，在分配梁頂端鋪設(shè)4mm 厚花紋鋼板做面板。整個(gè)平臺尺寸為15.3m×19.8m，平臺頂部標(biāo)高171.0 米（見圖4）。定位樁施工后期，在浮體上將單個(gè)桁架片拼裝成鉆孔平臺，由駁船推送至定位樁中間，根據(jù)水位情況采用千斤頂頂升或提升將平臺與定位樁固結(jié)；并在平臺頂安裝120t 龍門吊，其軌道放置在定定位樁頂部。利用龍門吊、浮吊下放鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒穩(wěn)固后，在其頂端放置掛梁，將平臺放置在掛梁上，使鋼護(hù)筒和定位樁共同承受樁基鉆孔施工的壓力。定位樁和鋼護(hù)筒底部1.5m位置均采用δ=16mm 環(huán)板加強(qiáng)。

在施工鉆孔平臺前，需在龍湖大橋1#墩、8#墩岸邊修筑簡易碼頭吊裝平臺，平臺大小、位置根據(jù)現(xiàn)場地形確定，用于鋼管柱、鋼護(hù)筒、桁架片等物件的運(yùn)輸。

4 結(jié)論

龍湖大橋主墩深水樁基利用組合式平臺分兩個(gè)循環(huán)（一輪6 根）順利的完成主墩12 根樁基的施工，通過檢測，樁基偏位，豎直度以及樁身質(zhì)量都滿足規(guī)范要求。實(shí)踐證明，采用浮式+固定的組合施工平臺，很好地解決了無大型船舶、陡變水位河道（庫區(qū)）中，深水、傾斜、堅(jiān)硬裸巖河床條件下，橋梁深水樁基施工平臺構(gòu)建的技術(shù)難題，為類似橋梁深水鉆孔灌注樁基施工提供了成熟、系統(tǒng)的方法和經(jīng)驗(yàn)。