摘要 為克服傳統(tǒng)鋼管樁支架承載力、穩(wěn)定性不足的工程難題，文章以某公路橋梁項(xiàng)目為例，研究了鋼管復(fù)合樁支架在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用，論述了邊跨支架設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，分析和總結(jié)了鋼管樁復(fù)合支架的施工技術(shù)要點(diǎn)。研究結(jié)果顯示，將鋼管樁改為鋼管復(fù)合樁，可顯著提升鋼管樁的承載力，且工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，工程和經(jīng)濟(jì)效益顯著，可為同類(lèi)工程施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 鋼管復(fù)合樁；設(shè)計(jì)施工；地基承載力；穩(wěn)定性

中圖分類(lèi)號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）03-0108-03

0 引言

隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的鋼管樁越來(lái)越難以滿(mǎn)足公路橋梁對(duì)基礎(chǔ)承載力和穩(wěn)定性的要求。鋼管復(fù)合樁通過(guò)鋼管樁與混凝土協(xié)同形成復(fù)合樁體，可有效減少鋼管樁的數(shù)量和深度，滿(mǎn)足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在復(fù)雜地質(zhì)條件下的重載要求，且具有抗腐蝕性好、抗壓性能強(qiáng)、施工便捷和經(jīng)濟(jì)性好等技術(shù)優(yōu)勢(shì)[1]?；诖?，該文依托某公路橋梁項(xiàng)目實(shí)體案例，對(duì)鋼管復(fù)合樁支架施工技術(shù)展開(kāi)研究，具有十分重要的工程意義。

1 工程簡(jiǎn)介

某公路大橋起訖樁號(hào)為K15+369～K17+091，全長(zhǎng)1.72 km。大橋主橋長(zhǎng)500 m，跨徑組合為（70+2×180+70）m，橋型為中承飛燕式鋼桁架系桿拱橋，主跨2×180 m，主拱矢高36 m，矢跨比為1/5。主梁采用疊合梁結(jié)構(gòu)，橫橋向采用雙片鋼拱架，間距為34.1 m。

2 施工環(huán)境及水文地質(zhì)條件

該大橋橋址位于河流地貌為Ⅰ、Ⅱ級(jí)的階地，地勢(shì)平坦，地層穩(wěn)定，局部分布微丘地形。河床覆蓋層以粉質(zhì)黏土、黏土、卵石土、粉砂等為主，厚度不均，承載力較弱。項(xiàng)目所在流域每年4～6月為豐水期，近五年內(nèi)的最高水位為37.15 m，最低水位為26.73 m。暴雨多發(fā)生于每年4～7月，尤以5、6兩月為甚。暴雨歷時(shí)多為1 d；但兩次暴雨過(guò)程之間，間以大雨或中雨，這種雨型極易構(gòu)成大洪水。橋位處設(shè)計(jì)的施工水位為32 m。

3 邊跨支架設(shè)計(jì)

拱肋E36、E38節(jié)點(diǎn)下為四根φ820×9 mm鋼管立柱，基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，鉆孔樁直徑為1.5 m，長(zhǎng)8 m，鋼管立柱與鉆孔樁采用預(yù)埋件相連；節(jié)點(diǎn)下縱向分配梁為雙拼H900型鋼，樁頂橫向分配梁為雙拼H700型鋼。

拱肋E33節(jié)點(diǎn)下為四根φ1 220×16 mm鋼管立柱，基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，鉆孔樁直徑為2 m，長(zhǎng)9 m，φ1 220鋼管立柱與鉆孔樁采用預(yù)埋件相連，節(jié)點(diǎn)下縱向分配梁為高1.3 m、寬2 m的鋼箱梁，樁頂橫向分配梁為高1.2 m、寬1.2 m的鋼箱梁。邊跨支架設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖1～3，樁位引孔施工則采用搭設(shè)臨時(shí)鋼平臺(tái)。

4 鋼管復(fù)合樁支架施工工藝

4.1 施工平臺(tái)搭設(shè)

根據(jù)現(xiàn)有施工條件，利用已搭設(shè)的鋼棧橋，采用“釣魚(yú)法”插打鋼管樁工藝，搭設(shè)施工所需的施工鋼平臺(tái)；鋼平臺(tái)使用“321”裝配式鋼橋[2]。使用φ630×8 mm鋼管作為樁基礎(chǔ)，鋼管樁之間設(shè)橫聯(lián)剪刀撐。

4.2 鋼護(hù)筒施工

在支架鉆孔樁施工平臺(tái)搭設(shè)完成后，測(cè)量人員應(yīng)首先按照?qǐng)D紙計(jì)算各鋼護(hù)筒的中心坐標(biāo)，然后測(cè)定東西岸所有鋼護(hù)筒中心和縱橫向十字線(xiàn)，精確定位后在施工平臺(tái)上安裝鋼護(hù)筒，下放導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用雙層導(dǎo)向架，分別在平臺(tái)、水面以上的剪刀撐處各安裝一層。

鋼護(hù)筒采用鋼板卷制拼焊而成，鋼護(hù)筒對(duì)接時(shí)需要對(duì)接頭進(jìn)行處理，包括增加校圓對(duì)接、開(kāi)坡口、預(yù)熱、增加加強(qiáng)板等工序；采用寬20 cm、厚14 mm的加強(qiáng)板。為了防止鋼護(hù)筒在運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生變形，在護(hù)筒內(nèi)部增設(shè)“×”形支撐。

4.3 旋挖機(jī)鉆孔施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，邊跨支架的水中樁基采用旋挖鉆機(jī)成孔，樁徑分別為1.5 m和2 m。1.8 m的鋼護(hù)筒對(duì)應(yīng)采用1.5 m的鉆頭，2.3 m的鋼護(hù)筒對(duì)應(yīng)采用2 m的鉆頭。

旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)的工作循環(huán)：對(duì)孔—落鉆—鉆進(jìn)—提鉆—反轉(zhuǎn)解鎖—提升鉆機(jī)回轉(zhuǎn)卸土—再對(duì)孔。每次鉆孔時(shí)均應(yīng)在深度表上對(duì)零，以檢查鉆進(jìn)情況[3]。

旋挖鉆機(jī)通過(guò)履帶自行就位，就位后的鉆頭中心點(diǎn)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁位中心，同時(shí)調(diào)整鉆桅垂直，鉆孔前應(yīng)對(duì)鉆孔的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查，滿(mǎn)足要求后方可開(kāi)鉆。開(kāi)鉆前，應(yīng)通過(guò)工藝試驗(yàn)熟悉該樁位的地質(zhì)、水文資料，針對(duì)不同地質(zhì)層合理選用不同的鉆頭、鉆進(jìn)壓力和鉆進(jìn)速度。

在鉆進(jìn)工程中，保持孔內(nèi)的水頭高度，使孔內(nèi)水位高出孔外水位1.5～2 m，且不低于護(hù)筒底口0.3 m以上。鉆孔施工完成后應(yīng)進(jìn)行清孔，清孔的目的是使孔底的沉渣厚度、鉆渣量和孔壁泥垢厚度符合設(shè)計(jì)要求。

4.4 下放鋼筋籠

鋼筋籠在鋼筋加工廠(chǎng)加工制作，制作完畢后東岸側(cè)可通過(guò)棧橋運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，西岸側(cè)則通過(guò)駁船運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)。鋼筋籠下放前，應(yīng)進(jìn)行一次測(cè)量定位，鋼筋籠的下放采用吊車(chē)吊入鋼護(hù)筒中；在鋼筋籠下放過(guò)程中應(yīng)采用定位導(dǎo)向架進(jìn)行精確定位。

下放至孔底后，采用空壓機(jī)氣舉反循環(huán)形式再次清孔，清孔過(guò)程中應(yīng)確保有足夠的清孔時(shí)間，并經(jīng)過(guò)多次循環(huán)，將孔內(nèi)的沉淀、懸浮的鉆渣完全清除，清孔后的各項(xiàng)性能指標(biāo)和樁底沉淀厚度必須滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙的要求。

4.5 鋼管樁下放

邊跨支架鋼管樁A38、A36、A38'、A36'處采用φ820 mm鋼管樁共32根，A33、A33'處采用φ1 220 mm鋼管樁共16根。

鋼管樁下放采用吊裝下放，第一節(jié)下放的鋼管樁頂標(biāo)高應(yīng)為平臺(tái)以上0.5 m即+39.5 m，底標(biāo)高為+17.5 m。吊裝前應(yīng)將鋼管樁底部預(yù)埋件與鋼管樁焊接牢固，在鋼管樁下放后應(yīng)先用全站儀進(jìn)行測(cè)量放樣以確定鋼管樁位置；再通過(guò)手拉葫蘆和千斤頂調(diào)整鋼管樁至設(shè)計(jì)位置，之后在鋼護(hù)筒上開(kāi)孔，并通過(guò)十字架（[20槽鋼）將鋼管樁的水平位置固定；固定位置分兩層，第一層在平臺(tái)位置處，第二層在水面以上50 cm處。

4.6 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用罐車(chē)配合導(dǎo)管、料斗進(jìn)行水下混凝土澆筑的形式進(jìn)行澆筑。導(dǎo)管直徑為φ219 mm，導(dǎo)管應(yīng)從鋼管樁內(nèi)插入，上部使用稍大的料斗，以方便混凝土罐車(chē)灌注。

在灌注過(guò)程中，注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位的升降情況，及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除[4]。

導(dǎo)管提升時(shí)應(yīng)保持軸線(xiàn)豎直和位置居中，逐步提升。當(dāng)混凝土灌注到接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)計(jì)算還需要的混凝土數(shù)量，通知拌和站按需拌制，以免造成浪費(fèi)。

4.7 鋼管樁間橫聯(lián)施工

安裝樁間橫聯(lián)前，應(yīng)先解除鋼護(hù)筒與施工平臺(tái)的連接，將鋼護(hù)筒拔除或切割至臨近水面處，再安裝第二層平聯(lián)。平聯(lián)連接時(shí)應(yīng)先在一側(cè)預(yù)留3～5 cm距離，以方便平聯(lián)與鋼管樁的焊接；在一側(cè)焊接牢固后，通過(guò)在鋼管樁上貼鋼板的形式將另一側(cè)焊接牢固。

焊接采用氣體保護(hù)焊，焊接工藝為對(duì)接焊，焊高不小于8 mm。平聯(lián)采用φ630 mm鋼管，斜撐采用φ426 mm鋼管，平聯(lián)和斜撐均采用焊高不小于8 mm的周圈角焊縫，并與鋼管樁連接。所有結(jié)構(gòu)的焊縫均要求金屬表面飽滿(mǎn)、平整、連續(xù)，焊縫等級(jí)為三級(jí)。

4.8 鋼管樁接長(zhǎng)

下部第二層橫聯(lián)施工完后對(duì)鋼管樁進(jìn)行接長(zhǎng)，接長(zhǎng)后鋼管樁頂標(biāo)高φ1 220的鋼管樁為+47.52 m，φ820的鋼管樁為48.41～48.54 m。鋼管樁接長(zhǎng)的焊接采用氣體保護(hù)焊，焊接方法為對(duì)接焊，焊接處打坡口，坡口處預(yù)留5 mm的寬度。

接長(zhǎng)完成后需對(duì)鋼管樁垂直度進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保鋼管樁垂直滿(mǎn)足設(shè)計(jì)與規(guī)范的要求。在φ820鋼管樁樁頂偏下位置安裝第一層橫聯(lián)，在φ1 220鋼管樁樁頂偏下位置安裝第一層橫聯(lián)，橫聯(lián)安裝方法與第二層相同。

4.9 鋼管樁樁頂橫梁、縱梁施工

為提升鋼管樁承載性能，通過(guò)焊接Q235B鋼板對(duì)其實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)。鋼管在加勁板處開(kāi)槽，開(kāi)槽時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制開(kāi)槽尺寸、位置，為后續(xù)焊接處理提供有利基礎(chǔ)。頂蓋板與豎板，先采用坡口焊進(jìn)行連接固定，檢查無(wú)誤后再與鋼管進(jìn)行焊接固定[5]。

在φ820 mm鋼管樁的樁頂處，橫梁結(jié)構(gòu)采用雙拼H700型鋼，其上縱梁結(jié)構(gòu)采用雙拼H900型鋼。

φ1 220 mm鋼管樁橫梁施工完成后，現(xiàn)場(chǎng)采用鋼板焊接成1 300 mm高箱梁，將其作為橫梁上部的縱梁。

縱梁上墊設(shè)尺寸不小于750 mm×750 mm的墊塊，為防止墊塊發(fā)生層間滑移，中間應(yīng)設(shè)置石棉網(wǎng)以增加層間阻力，同時(shí)在墊塊頂設(shè)2 mm的鋼板，以適應(yīng)梁底縱坡。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文以實(shí)體工程為依托，對(duì)公路橋梁鋼管復(fù)合樁支架施工技術(shù)展開(kāi)了系統(tǒng)性研究。在橋梁建設(shè)階段，鋼管樁支架方案設(shè)計(jì)的合理性、支架的施工質(zhì)量是影響橋梁建設(shè)質(zhì)量的重要因素。在實(shí)際施工階段，施工單位必須根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文情況及基礎(chǔ)承載需求等，加強(qiáng)鋼管樁支架方案的設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工質(zhì)量，切實(shí)提升鋼管樁支架的承載力和穩(wěn)定性。案例工程基于實(shí)際情況，采用鋼管復(fù)合樁支架取得了良好的工程效益，可為同類(lèi)工程的設(shè)計(jì)和施工提供有益借鑒。

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收稿日期：2024-08-30

作者簡(jiǎn)介：張向前（1990—），男，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事道橋設(shè)計(jì)工作。