曹志強(qiáng) （安徽省路港工程有限責(zé)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(diǎn)體現(xiàn)在施工簡(jiǎn)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(duì)復(fù)雜環(huán)境中無(wú)覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風(fēng)力大等工況條件，鋼管樁無(wú)法直接插打。傳統(tǒng)的做法是先采用水下爆破，然后進(jìn)行棧橋錨固樁施工，但無(wú)法有效實(shí)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(duì)橋梁建設(shè)意義重大。

2 工程概況

依托工程嵊山一號(hào)橋，橋位區(qū)地形為深度隘口，較為特殊，受風(fēng)浪因素影響較大。按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車(chē)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(tái)采用U 型重力式橋臺(tái)，墩身采用柱式墩。根據(jù)海底探測(cè)及實(shí)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(zhǔn)定位難控制、成孔效率低等問(wèn)題；深海海島特殊性，自然環(huán)境惡劣，防臺(tái)和抗臺(tái)壓力大；防臺(tái)（季）風(fēng)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(chǎng)施工圖

3 工法特點(diǎn)

①棧橋鋼管樁錨固樁施工技術(shù)與類(lèi)似工法相比，縮短了工期，為后續(xù)施工期間防洪、防浪、防風(fēng)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(kāi)挖或爆破土中的成孔法，不僅不能高效完成鋼管樁斗門(mén)，而且爆破成孔超、欠挖等情況無(wú)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(shí)裝配式棧橋錨固樁作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)平臺(tái)前方水下巖面設(shè)置臨時(shí)鋼管支撐及平臺(tái)，與后方的錨固樁平聯(lián)形成整體，類(lèi)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(shí)鋼管支撐及平聯(lián)進(jìn)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(yú)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(fēng)急、地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域，適用范圍廣；

⑤裝配式臨時(shí)平臺(tái)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(wú)覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風(fēng)力大等工況條件下。

5 工藝原理

通過(guò)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(shí)平臺(tái)，采用沖擊鉆機(jī)使用大直徑錘頭對(duì)傾斜巖面進(jìn)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?xún)?nèi)，深度不小于50 cm；再更換沖擊鉆錘頭進(jìn)行引孔，引孔深度根據(jù)不同流速、波浪力、風(fēng)力的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，但不宜小于1.5 m；最后進(jìn)行錨固樁混凝土施工，能有效解決斜裸巖地質(zhì)鋼管樁無(wú)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(diǎn)

6.1 工藝流程

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

6.2 操作要點(diǎn)

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(xiāo)進(jìn)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(yú)法”施工。

6.2.2 裝配式平臺(tái)制作安裝

選用不小于22#工鋼（可根據(jù)棧橋設(shè)計(jì)圖中，分配梁型號(hào)確定，確保棧橋橋面的標(biāo)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(shí)平臺(tái)。

裝配式平臺(tái)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(tái)安裝完成后，使用卡扣與貝雷連接，嚴(yán)禁在貝雷上焊接，造成貝雷架損傷。

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

臨時(shí)主梁安裝時(shí)，設(shè)置的臨時(shí)主梁焊接加固措施應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(shí)，面板鋪設(shè)應(yīng)與平臺(tái)框架焊接牢固，并加鋪樁機(jī)端頭區(qū)域，作為澆筑樁基臨時(shí)平臺(tái)。同時(shí)面板需設(shè)置透水孔20 cm×20 cm，防止海上風(fēng)浪沖掀面板。

6.2.3 施工護(hù)筒下放

施工護(hù)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(hù)筒樁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，再用履帶車(chē)吊起吊鋼護(hù)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(jìn)鋼管樁沉樁樁帽裝置里，沉放至巖面，測(cè)量人員復(fù)核樁位以及傾斜度；

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

6.2.4 預(yù)沖孔

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

鉆孔過(guò)程中，根據(jù)地質(zhì)情況，在強(qiáng)風(fēng)化層應(yīng)適當(dāng)增加沖程，提高施工速度，而在中風(fēng)化層應(yīng)適當(dāng)提高泥漿比重，確保殘?jiān)鼞腋　?/p>

預(yù)沖孔深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)錨固樁的長(zhǎng)度做適當(dāng)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(hù)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(jìn)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(shí)應(yīng)隨時(shí)測(cè)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(bǔ)漿，直到設(shè)計(jì)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(yán)格按照?qǐng)D紙實(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)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(hù)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(shí)際孔底標(biāo)高和孔口架之間的距離來(lái)配置需要的導(dǎo)管長(zhǎng)度，并預(yù)留20～40 cm的懸空高度。

導(dǎo)管放置后，檢驗(yàn)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(jìn)行第二次清孔。使用導(dǎo)管泵吸清孔除渣，清孔工藝后檢測(cè)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(dòng)的現(xiàn)象，從而影響成樁質(zhì)量。

6.2.8 臨時(shí)平臺(tái)拆除、棧橋搭設(shè)

臨時(shí)平臺(tái)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(shí)平臺(tái)拆除過(guò)程不得擾動(dòng)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(guò)程應(yīng)及時(shí)復(fù)測(cè)橋梁樁位與棧橋及平臺(tái)平面位置數(shù)據(jù)，防止出現(xiàn)干擾。

6.2.9 平臺(tái)監(jiān)測(cè)

基準(zhǔn)點(diǎn)布置：在施工場(chǎng)地周邊的不同方向選取四個(gè)固定點(diǎn)作為形變監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。

監(jiān)測(cè)周期：各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在建設(shè)完畢及使用前應(yīng)測(cè)得穩(wěn)定初始值，且不少于2 次；棧橋、平臺(tái)施工時(shí)，每1 周監(jiān)測(cè)1次；特殊臺(tái)風(fēng)、暴雨氣候后，棧橋、施工平臺(tái)使用前，應(yīng)觀測(cè)1次。

監(jiān)測(cè)報(bào)警：棧橋、平臺(tái)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(tái)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(biāo)準(zhǔn)

《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(jì)文件等。

8.2 質(zhì)量控制

8.2.1 鋼管樁

鋼管樁制作時(shí)，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(guò)2 條。當(dāng)有兩條焊縫時(shí)，縱縫的間距應(yīng)大于300 mm。

管節(jié)制作不能過(guò)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(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸條件、起吊能力等因素綜合決定。

卷制鋼管時(shí)可根據(jù)需要，在板端開(kāi)好坡口，卷制時(shí)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(jiàn)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(jì)圖和施工標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。

鋼筋長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)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(yùn)輸、搬運(yùn)和加工時(shí)，應(yīng)防止銹蝕、污染，并且避免壓彎；裝卸鋼筋時(shí)，嚴(yán)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(yùn)、吊裝時(shí)應(yīng)注意不要碰撞、變形。

9 結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜環(huán)境斜裸巖棧橋裝配式平臺(tái)錨固樁施工技術(shù)，是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工總結(jié)形成的一套適合無(wú)覆蓋層（裸巖）、較大傾斜巖面、流速高、風(fēng)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(yú)法施工跨徑短、覆蓋層要求高、安全穩(wěn)定性不足等缺點(diǎn)有著更為顯著的優(yōu)勢(shì)。錨固樁采用沖擊鉆配合鋼管樁沉樁樁帽專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行預(yù)沖孔的方式，控制錨固樁成孔的技術(shù)成果。經(jīng)實(shí)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(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約施工成本。