賴以良 童長(zhǎng)坤

（中交一公局廈門工程有限公司，廈門 361000）

0 引言

目前跨江跨海橋梁建設(shè)項(xiàng)目較多，鋼棧橋及鋼平臺(tái)應(yīng)用廣泛。水深、流速急的水域地段且覆蓋層較淺或無(wú)覆蓋層的河床，鋼管樁無(wú)法深入河床，不能滿足管樁貫入度的要求。對(duì)于該類型復(fù)雜的地質(zhì)條件，不僅需要保證棧橋的整體穩(wěn)定，確保使用安全，還要解決基礎(chǔ)施工不穩(wěn)，易于晃動(dòng)的弊端，因而是棧橋及鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)施工中需要重點(diǎn)解決的問題。為此，本文結(jié)合觀音峽嘉陵江特大橋搭設(shè)鋼棧橋的實(shí)例，對(duì)引孔栽樁錨固樁、沖孔錨固樁、錨桿錨固樁等3 種鋼管樁生根方式進(jìn)行了分析。

1 工程概況

觀音峽嘉陵江特大橋位于嘉陵江下游觀音峽出口處，上距草街航電樞紐壩址約17.4km，距嘉陵江河口里程約52.1km，跨越Ⅲ級(jí)航道嘉陵江；橋位處水面寬枯水期最窄135m，洪水期可達(dá)255m；嘉陵江通航最高水位201m（56 高程），設(shè)計(jì)最低通航水位172.7m；橋位與水流方向夾角15.4°，成橋后通航孔凈寬150m。

觀音峽嘉陵江特大橋左線橋長(zhǎng)1070.5m，右線橋長(zhǎng)1260.5m，主橋?yàn)椋?24+235+124）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。主墩高94m，墩身為雙肢薄壁空心墩，下部29m 為三箱薄壁結(jié)構(gòu)，上部65m 為薄壁結(jié)構(gòu)；承臺(tái)高5m，每個(gè)主墩樁基9 根，直徑為3m，樁長(zhǎng)30m。

觀音峽嘉陵江特大橋主墩位置嘉陵江水位在173～175m 左右；左幅9#墩枯水期位于岸邊裸巖上，地面標(biāo)高為180m 左右，樁頂標(biāo)高177.3m；右幅14#墩枯水期位于水中裸巖中，河床面標(biāo)高為166m～175m，水下裸巖為傾斜面裸巖，角度為43.2°，樁基頂標(biāo)高為168.9m。

通過歷年的橋位軸段面流速進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得知，20 年一遇洪水時(shí)段最大流速可達(dá)到5.43m/s，歷史記錄最大遇洪水位214.00m（黃海高程），20 年一遇最高洪水位199.32m（黃海高程），10 年一遇最高洪水位196.73m（黃海高程），5 年一遇最高洪水位194.09m（黃海高程）；常年水位174.2m（黃海高程）。嘉陵江洪水主要發(fā)生在汛期5～10 月。

觀音峽嘉陵江特大橋施工期間需搭設(shè)鋼棧橋進(jìn)行施工，由于地處河床淺覆蓋層或裸露基巖區(qū)域，鋼管樁無(wú)法深入河床，嵌巖難度大，鋼管樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，無(wú)法滿足棧橋鋼管樁承載及抗傾覆的要求。此外，受地形地質(zhì)等自然條件影響，嘉陵江汛期水位高，受漂浮物影響大，對(duì)棧橋鋼管樁生根技術(shù)要求更高。因此項(xiàng)目開工前，需對(duì)鋼管樁生根的方法進(jìn)行調(diào)查和分析，以尋找適用于本項(xiàng)目的最佳生根方法。

2 鋼管樁生根的技術(shù)

2.1 引孔栽樁錨固樁

結(jié)合其他工程相似地質(zhì)施工經(jīng)驗(yàn)，可采用引孔栽樁灌砼法加固。灌砼法的原理為對(duì)鋼管樁無(wú)法打入的巖層進(jìn)行水中引孔，引孔深度不小于設(shè)計(jì)值，然后插入鋼管樁至孔底，并與巖層面完全接觸，對(duì)插入完成的孔進(jìn)行水下灌砼，并滿足鋼管樁的承載力及抗傾覆要求。

施工平臺(tái)一般由兩艘平板舶拼裝在一起，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)施工，如圖1 所示。旋挖鉆搭設(shè)在平板舶上，并行駛至指定位置。平板舶上共設(shè)置4 個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，每個(gè)平板舶共設(shè)置2 個(gè)，互成90°夾角進(jìn)行布置。通過運(yùn)輸船舶來(lái)下霍爾錨，用霍爾錨固定4 根鋼絲繩的末端，然后經(jīng)4 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)位置穩(wěn)定和克服旋挖機(jī)工作時(shí)對(duì)船舶產(chǎn)生的扭矩。卷?yè)P(yáng)機(jī)的電源由船上發(fā)電機(jī)提供。

圖1 引孔工作施工平臺(tái)

采用旋挖鉆進(jìn)行引孔，孔徑大小為120cm，入巖不小于5m，然后灌注混凝土，灌至河床頂以上。引孔施工過程中，需仔細(xì)核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)并觀察引孔入巖的情況，確保引孔長(zhǎng)度為入巖層后的深度，入巖不小于5m，如圖2 所示。旋挖鉆鉆頭下放至河床頂后開始鉆進(jìn)，根據(jù)鉆取的渣樣和鉆孔的功效，判定是否有覆蓋層和入巖深度，并記錄旋挖鉆鉆頭下放的深度。

圖2 引孔栽樁示意圖

根據(jù)實(shí)際地形地質(zhì)情況，覆蓋層厚度如果小于2m，可直接引孔施工，引孔深度應(yīng)確保入巖5m 的要求。引孔完成后，直接利用履帶吊將鋼管樁插入孔內(nèi)，利用履帶吊和汽車泵對(duì)鋼管樁灌注水下混凝土。將料斗調(diào)運(yùn)至鋼護(hù)筒頂口，用導(dǎo)管將砼灌至鋼護(hù)筒內(nèi)，需將砼灌至河床頂以上，灌砼方量根據(jù)引孔深度及覆蓋層厚度確定。灌砼完成后，采用履帶吊配合DZL-90 振動(dòng)打樁錘將鋼管樁夾起，緩緩提高2m，此時(shí)鋼管樁內(nèi)的砼落入引孔的孔內(nèi)，振動(dòng)插打、下沉鋼管樁。在插打過程中應(yīng)注意調(diào)整鋼管樁的垂直度，直至將鋼管樁底口落入巖層，引孔灌砼法如圖3 所示。

圖3 引孔栽樁無(wú)覆蓋層灌砼法施工

2.2 沖孔錨固樁

棧橋?yàn)榘宓蕵缎问剑稍跅蛏舷掠蝺蓚?cè)各增加一根Φ1000mm 的鋼管樁，采用沖孔錨固。在鋼管樁內(nèi)沖孔，然后再進(jìn)行鋼筋混凝土錨樁施工，并使鋼管樁與基巖形成一體，確保整體的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)錨樁與棧橋、平臺(tái)的牢固聯(lián)接。

在棧橋橋面板安裝完成后，在橋面板上放置沖擊鉆，采用沖擊鉆進(jìn)行管內(nèi)鉆孔，利用Φ800mm 鉆頭進(jìn)行管內(nèi)鉆進(jìn)，進(jìn)入巖層5m 以上，安裝鋼筋籠，然后灌注混凝土。鋼管內(nèi)混凝土高度4m（即混凝土灌注高度至少為9 米），鋼筋籠直徑為0.8m，鋼筋籠凈保護(hù)層為5cm，鋼筋籠長(zhǎng)為9 米。沖擊鉆鉆孔施工平臺(tái)如圖4 所示，淸孔后下放鋼筋籠如圖5 所示，沖孔錨固樁及孔內(nèi)鋼筋籠如圖6 所示。

圖4 沖擊鉆鉆孔施工平臺(tái)

圖5 淸孔后下放鋼筋籠

圖6 沖孔錨固樁及孔內(nèi)鋼筋籠示意圖

2.3 錨桿錨固樁

在河床薄覆蓋層或裸露基巖區(qū)域，鋼管樁無(wú)法深入河床，嵌巖難度大，鋼管樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，可采用直接插打鋼管樁+錨桿錨固的方案。鋼管樁通過錨桿與河床進(jìn)行固結(jié)，以抵抗水平力及傾覆對(duì)樁產(chǎn)生的上拔力。

根據(jù)棧橋標(biāo)高，在臨時(shí)鋼管樁上安裝下橫梁，拆除導(dǎo)向架，接長(zhǎng)導(dǎo)向貝雷，進(jìn)行臨時(shí)沖孔平臺(tái)搭設(shè)。臨時(shí)平臺(tái)的貝雷必須與已安裝的上一跨貝雷連接，至少安裝兩組。錨桿錨固樁施工平臺(tái)如圖7 所示。利用型鋼定位架定位，利用振動(dòng)錘進(jìn)行鋼管樁振動(dòng)插打，記錄鋼管樁每分鐘振動(dòng)插打的貫入度，當(dāng)每分鐘的貫入度少于5cm 時(shí)停止振動(dòng)插打。考慮到斜坡地形的不穩(wěn)定性以及斜坡上沖孔容易偏孔，沖孔過程中外側(cè)可能會(huì)塌孔，因此采用埋植鋼筋的方法進(jìn)行樁底錨固，同時(shí)設(shè)置雙排樁以增強(qiáng)穩(wěn)定性。鋼管樁振動(dòng)插打完成后進(jìn)行平聯(lián)施工，然后搭設(shè)臨時(shí)鉆孔平臺(tái)鉆孔，鉆孔深度為河床基巖以下5m，鉆孔直徑為Φ11cm。鉆孔完成后，將一根9m 的Φ32 鋼筋栽植入基巖5m 內(nèi)，然后對(duì)小鋼管進(jìn)行孔內(nèi)注漿，再在鋼管樁內(nèi)澆筑C30 水下混凝土，灌注深度為4m，使外露的鋼筋與鋼管連接成整體。錨固樁施工如圖8 所示，錨桿錨固樁如圖9 所示。

圖7 錨桿錨固樁施工平臺(tái)

圖8 錨固樁施工

圖9 錨桿錨固樁

該方法解決了水下基巖面上鋼管樁基礎(chǔ)很難打入巖層足夠的深度以及斜坡上沖擊鉆難以鉆進(jìn)的難題，通過相對(duì)較小的施工量將復(fù)雜的水下基巖面上鋼管樁基礎(chǔ)施工相對(duì)簡(jiǎn)單化，保證了鋼管樁基礎(chǔ)的質(zhì)量。

3 鋼管樁生根技術(shù)的選定

引孔栽樁錨固樁、沖孔錨固樁、錨桿錨固樁三種施工方法均有效解決了斜坡地段沖孔困難、河床裸露鋼管樁難以生根錨固、鋼管樁穩(wěn)定性難以保證的難題，但鋼管樁基礎(chǔ)錨固深度需根據(jù)地層巖性進(jìn)行計(jì)算，縱橋向單根鋼管樁的制動(dòng)力，橫橋向單根鋼管樁的最大水平推力為流水壓力+貝雷梁及橋面系風(fēng)阻力，采用等值梁法對(duì)橫橋向錨固深度簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算出適用于本項(xiàng)目的錨固深度。

由于受嘉陵江汛期的影響，觀音峽嘉陵江特大橋需在5 月前完成墩柱出水任務(wù)。此外，墩柱施工標(biāo)高需高于汛期時(shí)水位標(biāo)高，因此工期非常緊。綜上分析，考慮到引孔栽樁錨固樁方法能快速搭設(shè)棧橋，因此該項(xiàng)目最終決定選用引孔栽樁錨固樁方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，觀音峽嘉陵江特大橋施工期間需搭設(shè)鋼棧橋進(jìn)行施工，由于地處河床淺覆蓋層或裸露基巖區(qū)域，鋼管樁無(wú)法深入河床，嵌巖難度大，鋼管樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性差，無(wú)法滿足棧橋鋼管樁承載及抗傾覆的要求。經(jīng)過對(duì)引孔栽樁錨固樁、沖孔錨固樁、錨桿錨固樁等3種方法進(jìn)行比較分析，結(jié)合觀音峽嘉陵江特大橋施工任務(wù)方面的要求，最終決定選用引孔栽樁錨固樁方法，并對(duì)在深水、急流、裸露基巖等復(fù)雜地質(zhì)條件下搭設(shè)棧橋及鉆孔平臺(tái)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。