曹志強 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230022）

1 引言

在橋梁施工中，鋼棧橋起到至關(guān)重要的作用，主要優(yōu)點體現(xiàn)在施工簡便、速度快、穩(wěn)定性高，一般建造在具有一定厚度覆蓋層的江、河、海上。但是針對復(fù)雜環(huán)境中無覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風力大等工況條件，鋼管樁無法直接插打。傳統(tǒng)的做法是先采用水下爆破，然后進行棧橋錨固樁施工，但無法有效實現(xiàn)鋼管樁封底，且爆破成孔超、欠挖等難以控制，在復(fù)雜環(huán)境的斜裸巖地質(zhì)條件下尤為突出。因此研究復(fù)雜環(huán)境斜裸巖棧橋錨固樁施工技術(shù)對橋梁建設(shè)意義重大。

2 工程概況

依托工程嵊山一號橋，橋位區(qū)地形為深度隘口，較為特殊，受風浪因素影響較大。按二級公路標準設(shè)計，設(shè)計車速40 km/h，路基寬度10 m，橋梁寬度12 m。全線橋梁628 m/4 座（其中大橋510 m/3 座，中橋44 m/1 座），圓管涵4道，普通服務(wù)站1 處。橋臺采用U 型重力式橋臺，墩身采用柱式墩。根據(jù)海底探測及實際施工情況，由于樁位坡面陡峭、大坡度斜裸面花崗巖地質(zhì)、硬度高、著力面不均衡，因此存在棧橋、樁基精準定位難控制、成孔效率低等問題；深海海島特殊性，自然環(huán)境惡劣，防臺和抗臺壓力大；防臺（季）風應(yīng)急管理要求高；深海海洋環(huán)境特殊地形下大坡度裸巖大直徑樁基施工難度較大。橋位區(qū)地質(zhì)情況表如表1所示。

表1 橋位區(qū)地質(zhì)情況

圖1 現(xiàn)場施工圖

3 工法特點

①棧橋鋼管樁錨固樁施工技術(shù)與類似工法相比，縮短了工期，為后續(xù)施工期間防洪、防浪、防風等不利因素的預(yù)防措施減少了大量的人力及物力投入；

②相比于常規(guī)水下開挖或爆破土中的成孔法，不僅不能高效完成鋼管樁斗門，而且爆破成孔超、欠挖等情況無法控制，鋼管錨固樁技術(shù)可有效克服上述施工困難，從而減少了安全危害；

③采用臨時裝配式棧橋錨固樁作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)平臺前方水下巖面設(shè)置臨時鋼管支撐及平臺，與后方的錨固樁平聯(lián)形成整體，類似于“板凳”結(jié)構(gòu)，待鋼棧橋永久錨樁及鋼棧橋施工拆除臨時鋼管支撐及平聯(lián)進行下一跨施工，施工效率提升、節(jié)約成本；

④相較于棧橋樁基釣魚法施工，其穩(wěn)定性、安全性顯著提升，適應(yīng)海洋、江、河等浪高風急、地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域，適用范圍廣；

⑤裝配式臨時平臺周轉(zhuǎn)次數(shù)多，減少耗材。

4 適用范圍

棧橋鋼管錨固樁施工適用于復(fù)雜環(huán)境中無覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風力大等工況條件下。

5 工藝原理

通過定位鋼管樁沉樁樁帽法固定鋼管樁，使用工鋼焊接成整體，形成裝配式臨時平臺，采用沖擊鉆機使用大直徑錘頭對傾斜巖面進行沖擊找平及預(yù)沖孔，預(yù)沖孔直徑大于錨固樁直徑10 cm 以內(nèi)，深度不小于50 cm；再更換沖擊鉆錘頭進行引孔，引孔深度根據(jù)不同流速、波浪力、風力的條件進行設(shè)計，但不宜小于1.5 m；最后進行錨固樁混凝土施工，能有效解決斜裸巖地質(zhì)鋼管樁無法著床、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的施工難題。

6 施工工藝流程及操作要點

6.1 工藝流程

安裝鋼管樁沉樁樁帽裝置→裝配式平臺框架安裝→施工護筒下放→沖擊鉆機就位→預(yù)沖孔→鋼管樁下放→引孔（鋼管樁跟進沉樁）→安裝鋼筋籠→錨固樁混凝土澆筑→沖擊鉆機移位。

6.2 操作要點

6.2.1 安裝鋼管樁沉樁樁帽裝置

鋼管樁沉樁樁帽裝置采用方形鋼制作，其后端使用貝雷桁架梁結(jié)構(gòu)組和已捆扎完成的棧橋貝雷桁架梁結(jié)構(gòu)組銷進行連接，前端利用型鋼形成高度不小于2 m 的兩層限位的框架結(jié)構(gòu)，采用“釣魚法”施工。

6.2.2 裝配式平臺制作安裝

選用不小于22#工鋼（可根據(jù)棧橋設(shè)計圖中，分配梁型號確定，確保棧橋橋面的標高的統(tǒng)一性）焊接成橋面寬度及縱向合理的框架結(jié)構(gòu)，與鋼管樁沉樁樁帽裝置焊接形成裝配式臨時平臺。

裝配式平臺安裝則是錨固樁導(dǎo)向架間距根據(jù)貝雷、樁間距綜合考慮。平臺安裝完成后，使用卡扣與貝雷連接，嚴禁在貝雷上焊接，造成貝雷架損傷。

臨時樁安裝則是通過臨時樁導(dǎo)向架，將臨時樁安裝在穩(wěn)固的巖面上，同時保證垂直度偏差≤1%。

臨時主梁安裝時，設(shè)置的臨時主梁焊接加固措施應(yīng)符合設(shè)計圖中棧橋的成品主梁焊接加固要求，確保施工安全。

成品面板鋪設(shè)時，面板鋪設(shè)應(yīng)與平臺框架焊接牢固，并加鋪樁機端頭區(qū)域，作為澆筑樁基臨時平臺。同時面板需設(shè)置透水孔20 cm×20 cm，防止海上風浪沖掀面板。

6.2.3 施工護筒下放

施工護筒加工直徑應(yīng)略大于鋼管錨固樁樁徑，且不宜大于10 cm；

將施工護筒樁運至現(xiàn)場，再用履帶車吊起吊鋼護筒，主鉤掛樁頂端，副鉤則用鐵鉤吊掛樁尖端，再慢慢將樁豎直放下；

將鋼管樁慢慢放進鋼管樁沉樁樁帽裝置里，沉放至巖面，測量人員復(fù)核樁位以及傾斜度；

復(fù)測合格后在導(dǎo)向架內(nèi)側(cè)，十字型焊接施工鋼護筒定位裝置。

6.2.4 預(yù)沖孔

沖擊式鉆機安放就地后，進行預(yù)沖磨安裝，撞擊型鉆頭須指向護筒的中部，要求誤差不超過±20 mm；用小錘子密擊，錘深約0.4～0.6 m，并適時用片石和黏土防治斜裸巖的沖擊鉆頭磨損滑動現(xiàn)象。

鉆孔過程中，根據(jù)地質(zhì)情況，在強風化層應(yīng)適當增加沖程，提高施工速度，而在中風化層應(yīng)適當提高泥漿比重，確保殘渣懸浮。

預(yù)沖孔深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計錨固樁的長度做適當調(diào)整，一般不宜小于50 cm。

6.2.5 鋼管樁下放、沖擊引孔

鋼管樁錨固樁使用履帶吊沉放至支撐面后將其與鋼護筒連接固定。

沖擊鉆引孔的沖擊鉆頭磨損的重量，按其沖孔徑100 mm 通常取100～140 kg 為宜，與巖石層的一般正常懸距則可取1.5～2.0 m；斜裸巖采用中沖程、高頻率的方式進行鉆孔，沖擊行程通常在1.0～2.0 m 為宜，沖擊頻次通常為在15～20次/min為宜。

在沖孔時應(yīng)隨時測量并調(diào)節(jié)水泥密度，每沖擊1～2 m 應(yīng)排查一遍，并定期補漿，直到設(shè)計深度，排渣的方式采取泥漿循環(huán)方式。

6.2.6 鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠制作嚴格按照圖紙實施，成品應(yīng)做好下墊上蓋。為減少腐蝕，鋼筋原材需做好防銹處理，成品不應(yīng)長期擱置。

一般情況下，棧橋錨固樁混凝土錨固段較短，導(dǎo)致鋼筋籠頂面與棧橋面相差較大。為節(jié)省吊環(huán)鋼筋量，根據(jù)樁深，合理設(shè)置吊繩長度，應(yīng)用一種調(diào)節(jié)鋼筋籠縱向間距的定位裝置，有效的控制錨固樁的保護層厚度，確保安裝質(zhì)量。

6.2.7 混凝土錨固樁澆筑

根據(jù)實際孔底標高和孔口架之間的距離來配置需要的導(dǎo)管長度，并預(yù)留20～40 cm的懸空高度。

導(dǎo)管放置后，檢驗孔徑的大小、沉渣厚薄及漿液性質(zhì)，如不能滿足使用條件應(yīng)進行第二次清孔。使用導(dǎo)管泵吸清孔除渣，清孔工藝后檢測孔底的沉渣厚度，符合要求后即可澆注水下混凝土。

澆筑完成后，應(yīng)盡快施工鋼管錨固樁間的縱橫向平聯(lián)，防止波浪力沖刷導(dǎo)致產(chǎn)生鋼管錨固樁晃動的現(xiàn)象，從而影響成樁質(zhì)量。

6.2.8 臨時平臺拆除、棧橋搭設(shè)

臨時平臺拆除遵循“先搭后拆”原則。拆除前，本跨錨固樁需與前一跨錨固樁平聯(lián)固結(jié)，確保其穩(wěn)定性。同時平臺拆除過程不得擾動錨固樁，防止因齡期不足、沖擊、海浪等因素，造成錨固樁失穩(wěn)、失效。

棧橋搭設(shè)過程應(yīng)及時復(fù)測橋梁樁位與棧橋及平臺平面位置數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)干擾。

6.2.9 平臺監(jiān)測

基準點布置：在施工場地周邊的不同方向選取四個固定點作為形變監(jiān)測的基準點。

監(jiān)測周期：各監(jiān)測項目在建設(shè)完畢及使用前應(yīng)測得穩(wěn)定初始值，且不少于2 次；棧橋、平臺施工時，每1 周監(jiān)測1次；特殊臺風、暴雨氣候后，棧橋、施工平臺使用前，應(yīng)觀測1次。

監(jiān)測報警：棧橋、平臺沉降位移預(yù)警值取5 mm，沉降位移容許值為8 mm；棧橋、施工平臺水平位移預(yù)警值取3 mm，水平位移容許值為5 mm。

8 質(zhì)量控制

8.1 執(zhí)行標準

《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG 3650-2020）、《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》（GB 50661-2011）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》（GB 50755-2012）、《海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTS 153-3-2007）及設(shè)計文件等。

8.2 質(zhì)量控制

8.2.1 鋼管樁

鋼管樁制作時，縱向焊縫在任何一橫截面內(nèi)宜采用1 條焊縫，最多不得超過2 條。當有兩條焊縫時，縱縫的間距應(yīng)大于300 mm。

管節(jié)制作不能過短，一般不得低于1.5 m，以控制環(huán)縫的數(shù)量。

鋼管樁的分段長度應(yīng)根據(jù)運輸條件、起吊能力等因素綜合決定。

卷制鋼管時可根據(jù)需要，在板端開好坡口，卷制時中注意管端與鋼管軸線需垂直。

管節(jié)外形尺寸的最大容許誤差見表2。

8.2.2 鋼筋籠制安裝

鋼筋籠的尺寸設(shè)定要按設(shè)計圖和施工標準要求進行。

鋼筋長度應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙下料，允許偏差范圍為±10 mm；螺旋主筋排距允許偏差范圍為±5 mm；縱向分配鋼筋間距允許偏差范圍為±20 mm。

鋼筋在運輸、搬運和加工時，應(yīng)防止銹蝕、污染，并且避免壓彎；裝卸鋼筋時，嚴禁從高處拋擲。

表2 管節(jié)外形尺寸的允許偏差

加工前必須將鋼筋表面污漬清理干凈。

鋼筋籠搬運、吊裝時應(yīng)注意不要碰撞、變形。

9 結(jié)語

復(fù)雜環(huán)境斜裸巖棧橋裝配式平臺錨固樁施工技術(shù)，是通過現(xiàn)場施工總結(jié)形成的一套適合無覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風力大等復(fù)雜工況條件下棧橋錨固樁的施工工法。該工法相較于釣魚法施工跨徑短、覆蓋層要求高、安全穩(wěn)定性不足等缺點有著更為顯著的優(yōu)勢。錨固樁采用沖擊鉆配合鋼管樁沉樁樁帽專利技術(shù)進行預(yù)沖孔的方式，控制錨固樁成孔的技術(shù)成果。經(jīng)實踐證明，這種工藝顯著提高建筑跨徑、增加施工工效、減少施工困難、提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、降低安全風險、節(jié)約施工成本。