跨江深水硬巖層鋼棧橋基礎引孔栽樁施工工法[蒼松文書]

1、跨江深水硬巖層鋼棧橋基礎引孔栽樁施工工法中鐵十六局集團第四工程有限公司 徐開洲 陳偉強 刁元森 姚冠華 1 前言隨著中國經濟水平的逐漸增強和橋梁理論的不斷發(fā)展跟完善，在城市中跨水域橋梁的修建日益增多，跨江深水硬巖層水中基礎施工也日漸普遍。為了水中墩施工及材料運輸和施工人員通行，在橋梁上游搭設主棧橋和墩位處搭設支棧橋作為水中墩鉆孔樁、承臺施工的主要通道和工作平臺。余信貴大道象山大橋橫跨信江，信江為江西五大河流之一，橋址處水流由南向北，河寬約400m，水深7-11m；信江水域工程地質除少量覆土層外，均為粉質硬巖層。在這種深水硬巖層的環(huán)境下進行鋼棧橋基礎施工，因巖層強度較高，采用傳統(tǒng)履帶吊配合振動錘

2、振打施工，鋼管樁無法達到要求入巖深度、樁位偏移、樁身易破損，且施工困難。施工過程中，通過沖擊鉆引孔栽樁，從而保證入巖深度，成功的解決了深水硬巖層鋼棧橋的施工難題，經總結形成此工法。2 工法特點2.1 縮短工期：本工法能夠實現(xiàn)深水硬巖層鋼棧橋基礎的施工、要求入巖深度，節(jié)省工期；2.2 簡單易行：施工過程簡單易行，對現(xiàn)場施工人員進行一些簡單的技術、安全交底，即可順利完成施；2.3 安全可靠：施工過程中不需要人工進行水下作業(yè)等危險作業(yè)，確保了施工人員的人身安全； 2.4 文明環(huán)保：引孔過程中鉆渣少許外漏，減少對水體造成污染；2.5 結構穩(wěn)定：施工過程中鋼管樁結構構造簡單、受力明確，具有足夠的承載力、

3、強度和整體穩(wěn)定性；3 適用范圍本工法適用于各種類型跨河流、湖、江中等水域硬巖層鋼棧橋基礎引孔栽樁施工的工程建設。4 工藝原理 結合地質條件和水文狀況，先測量放樣出鋼管樁位置，下放引孔鋼護筒，然后進行沖擊鉆引孔至要求入巖深度，引孔施工結束后，灌注水下混凝土并及時沉放鋼管樁，從而完成深水硬巖層條件下鋼管樁入巖工藝。本工藝利用水下混凝土將鋼管樁與河床有效連接形成整體，使棧橋基礎的鋼管樁形成群樁效應，以提高基礎的承載力和全橋的橫向穩(wěn)定性。5 施工工藝流程及操作要點施工準備及橋臺施工測量放樣沉樁及接長做聯(lián)接系、上橫梁架設貝雷梁鋪設橋面板、做護欄做下一跨直至整橋施工完成沖擊鉆成孔灌注混凝土鋼構件加工制作圖

4、5.1.1 施工順序圖5.1 施工準備及橋臺施工在主棧橋及支棧橋施工前，在棧橋開始端岸邊進行橋臺施工。首先，對棧橋橋臺位置進行準確放樣；再次，對橋臺基礎進行平整及壓實處理，以達到設計要求；5.2 測量放樣根據主棧橋及支棧橋平面布置圖和施工技術交底，準確無誤的算出每根鋼管樁的坐標位置，現(xiàn)場合理布置控制點開展外業(yè)。鋼管樁定位采用全站儀坐標定位法控制鋼管樁位，在安裝過程中，測量適時監(jiān)控鋼管樁的垂直度、入土深度和貫入度，保證成樁質量。在鋼管樁安裝達到質量控制標準后，聯(lián)接鋼管樁間橫向支撐和斜向支撐，然后在管頂開槽，在精確放線定位，準確放置鋼板后才能將鋼板與樁基焊接固定，保證鋼橫梁安裝在樁基中心，樁基處于

5、軸心受壓狀態(tài)，最后用全站儀精確定位放置樁頂橫梁、縱向主梁及橋面系等。圖5.2.1 測量放樣5.3 沖擊鉆成孔測量人員放出樁位后，應在樁的前后左右距中心2m處分別設置護樁，護筒埋設好后再引到護筒上。采用沖擊鉆鉆孔進行栽樁，栽樁深度為8m。鉆機安裝就位后，保持底座和頂端平穩(wěn)，不得產生移動和沉陷，鉆頭中心與鋼護筒中心位置偏差不超過1cm。圖5.3.1 沖擊鉆引孔 圖5.3.2 沖擊鉆引孔5.4 灌注混凝土沖擊鉆沖孔完成后，對護筒內沉渣進行清理；清理完成后，安裝好導管、漏斗，進行灌注混凝土?；炷烈淮窝杆傩斗诺娇椎?，然后測量混凝土面深度，確?；炷翝M灌。 圖5.4.1 灌注混凝土5.5 管樁沉放混凝土

6、澆筑完成，棧橋采釣魚法的作業(yè)方式施工，鋼管樁為63012mm鋼管，根據地質情況及試樁結果，采用80t履帶吊吊裝鋼管樁，迅速插打、安裝到設計位置。鋼管樁位置、垂直度經測量無誤后開始固定。然后吊裝振樁錘和夾具與樁頂連接牢固, 開動振動錘使樁下沉。每根樁的下沉一氣呵成，不可中途間歇時間過長，施打過程中要及時測量鋼管樁的位置和垂直度，發(fā)現(xiàn)跑位或傾斜要立即調整。圖5.5.1 管樁沉放5.6 管樁切割或接長至設計標高根據每根鋼管樁的設計標高，用鋼筋在每根鋼管樁的側壁掛爬梯，在距鋼管樁設計管頂標高下1.2m左右用角鋼和鋼筋焊一個施工平臺。再依據設計鋼管樁頂標高切割或接長鋼管樁。鋼管樁切割頂面一定要水平，鋼管

7、樁接長一定要直順。鋼管樁接長采用對接，接口圓周滿焊，焊縫高度不小于6mm。鋼管樁焊接方法為對接焊接，在鋼管四周設置六塊加勁板，與鋼管樁四周滿焊，以保證鋼管樁對接強度。焊接接樁后，焊縫必須冷卻后才能沉入水中；接樁時要嚴格控制鋼管樁的順直度。鋼管樁加長及切割注意以下幾點：鋼管樁接長位置，鋼管切坡口并焊接，接口處補強加勁板焊接。鋼管樁切割后，焊接20cm寬10mm厚環(huán)形加勁板，加強位置為管頂處。其平面焊接及立面焊接示意圖如下：圖5.6.1 平面焊、立面焊5.7 管樁間橫聯(lián)、斜聯(lián)焊接安裝鋼管樁間橫向平撐、斜撐采用25槽鋼，在制動墩處縱向平撐和斜撐連接采用25槽鋼聯(lián)接，增加鋼管樁間的剛度，使之受力均勻。

8、每排鋼管插打完成并經檢查合格后，應及時焊好樁間聯(lián)接。橫聯(lián)、斜聯(lián)提前根據鋼管樁間橫距、斜距在加工棚內下好料，再利用平板運輸車和25T汽車吊吊運到對應的位置進行焊接安裝鋼管之間槽鋼的焊接采用角焊，焊縫高度不小于6mm。管樁間槽鋼連接采用500*200*10mm的節(jié)點板進行連接，以加強連接系的強度。鋼棧橋鋼管群樁根據所需材料布設，其施工方法與普通橋墩排架樁相同。5.8 樁頂橫梁2 I45c工字鋼架設根據設計標高，把鋼管樁切割平整后，在其上面按設計放線位置安裝上245c工字鋼樁頂橫梁，鋼管與橫梁工字鋼間接觸面周邊均要焊接，焊接采用角焊，焊縫高度不小于6mm。鋼管樁下橫梁腹桿處焊接加勁鋼板150*150

9、*10mm，并且橫梁需焊接限位鋼板連接于橫梁腹桿處，以固定連接橫梁與管樁形成整體結構。5.9 321貝雷梁架設貝雷片先與已拼裝完成的貝雷梁連接，再安裝支撐架完成兩組間拼接。桁架組拼裝時，貝雷片與貝雷片間，順橋向采用銷栓銷接，橫橋向支撐花架或剪刀撐連接。貝雷銷栓安裝完成后，必須安裝保險插銷，防止貝雷銷栓脫落。支撐花架和貝雷片之間用螺栓固定。貝雷梁架設時，先在下部結構頂橫梁上進行測量放樣，定出貝雷架準確位置并安裝好減震橡膠片，然后用履帶式起重機吊裝一個安裝單元貝雷梁與已建成的棧橋貝雷梁相連，并焊接限位器。一個安裝單元貝雷梁完成后，安裝另一個安裝單元貝雷梁，同時與安裝好的貝雷梁用斜支撐進行連接。依此

10、類推完成整跨貝雷梁的安裝。 鋼棧橋縱梁采用321貝雷梁架設而成，貝雷梁在場地拼裝好后用平板車拉至施工現(xiàn)場，然后用25T汽車吊按照事先定位的位置架設，貝雷梁架設至橫梁后，用限位槽鋼10#卡住并焊接至2I45c工字鋼上，同時將10#槽鋼開孔并用螺栓聯(lián)接7排貝雷梁，保證其整體的穩(wěn)定性。貝雷梁的安裝要求如下：a、樁頂承重梁上設置貝雷梁限位件，以防貝雷梁橫豎向位移。b、貝雷片必須使用完好貝雷桁片；貝雷銷子必須穿插到位，端頭必須使用保險插銷。c、每一組貝雷梁端頭設置花架一片，4顆支撐架螺栓必須固定牢靠。d、每根墩頂橫梁位置設置限位器固定貝雷片。制動墩處貝雷梁接頭處應預留伸縮縫，以備溫度變化時梁的變形。制動

11、墩支承樁縱向橫向同時設置剪刀撐。e、棧橋制動墩鋼管樁、橫向承重梁及與貝雷梁上弦桿或下弦桿應聯(lián)接牢固，以承受汽車牽引力或制動力。5.10 I20工字鋼橫向分配梁、橋面系等鋪設雷梁縱向主梁上橫鋪I20工字鋼橫向分配梁，間距25cm，相鄰橫向分配梁的接頭應錯開。工鋼與貝雷梁頂定位槽鋼10#滿焊牢固連接，共同形成剛性橋面系，分布、分配橋上車輛活載到貝雷梁縱向主梁上。分配梁搭設結束后在上面鋪設12mm厚鋼板，橋面板焊接鋼筋防滑條來防滑。并與I20工字鋼焊接牢固。最后，在鋼棧橋兩側設置防護欄桿，防護欄桿立柱與扶手鋼管焊接而成，防護欄桿采用48鋼管，高度1.2m。防護欄桿上涂上紅白相間的油漆，每根欄桿上端還

12、要貼上反光標志，以便在夜間引導車輛，預防事故發(fā)生。在防護欄桿外側規(guī)范排布電纜、電線、夜間照明燈以及其他管線，照明燈采用單臂鋼桿路燈，燈具為IP65截光型燈具（帶PLC單燈控制器），路燈高度10m，間距30m單側布置。鋼棧橋施工和使用過程中，在防護欄桿內75cm內不宜集中堆碼各種重型材料和機械設備，重型車輛不得在其范圍內通行，保證鋼棧橋安全施工和使用。支棧橋與主棧橋進行同步搭設，采用9m18m的浮箱配合吊車及振動錘進行施工，其設計結構工藝與主棧橋一致，在此不再贅述。6 材料與設備6.1主要材料本工法涉及使用的主要材料有混凝土外，需要的主要材料如表6.1.1所示。表6.1.1主要材料表序號材料名稱

13、 規(guī)格或型號材質鋼棧橋基礎引孔栽樁主要機械設備1鋼管樁630mm*12mmQ235B2剪力撐槽鋼25Q235B2橫向分配梁雙拼45c工字鋼Q235B3貝雷架標準片片4頂面橫向分配梁20工字鋼Q235B4面板12mm鋼板Q235B5欄桿48鋼管Q235B6其他90支撐架片7螺栓個8銷子個9限位槽鋼10Q235B6.2主要設備本工法除混凝土澆注設備及測量儀器外，需要的主要機械設備如表6.2.1所示。表6.2.1主要機械設備表序號機械設備名稱 規(guī)格或型號單位數(shù)量備注鋼棧橋基礎引孔栽樁主要機械設備1履帶吊QUY80T臺12汽車吊XZJ5290JQZ25X臺22打樁機CK1000臺43洛陽錘頭4t、80

14、0mm個44振動錘DZ-60A個24發(fā)電機組350kw臺25浮箱3000*10000mm個106交流電焊機BX1-500A臺107平板拖車50T輛17 質量控制7.1 質量控制標準7.1.1鋼結構設計規(guī)范（GB 50017-2003）；7.1.2公路橋涵施工技術規(guī)范（JTG/F50-2011）；7.1.3跨信江特大橋（象山大橋）主橋工程施工圖設計；7.1.4地質勘察報告及現(xiàn)場情況。7.2 質量控制措施7.2.1嚴格做好技術交底工作，強化全員質量意識，堅持崗前培訓制度；7.2.2施工過程中，不定期進行現(xiàn)場質檢和測量進行工序質量檢查，對不合格地方，及時整改，對完成品質量嚴格把控好；7.2.3加強對

15、原材料的質量檢查，做到不合格成品不進場；7.2.4嚴格控制鋼管樁定位精度、振打及焊接質量，分配梁與鋼管樁可靠連接；7.2.5現(xiàn)場技術員負責好技術要點、施工程序、操作要點和質量標準，在鋼棧橋施工前、施工中、施工后對現(xiàn)場時時把控；7.2.6建立健全全班組間的工序交接及質量自檢、互檢制度；7.2.7建立完善的質量保障體系，責任到人，成立質量檢查機構，形成工程技術、質檢、試驗、測量四位一體系的質量保證體系，嚴格把控施工過程中的質量控制。8 安全措施施工時除嚴格按照設計施工圖紙和現(xiàn)行技術規(guī)范施工外，還應加強對所有參加施工人員的安全教育和安全培訓，成立安全領導小組，健全安全制度體系，建立安全制度保證措施；

16、在施工中要切實做好安全防護工作，注重提高施工人員的安全意識，切實貫徹落實“安全第一，預防為主”的方針，把安全放在第一位。8.1 進入施工現(xiàn)場人員，必須佩戴好安全帽；打樁架上施工人員必須系好安全帶、救生衣；水上作業(yè)施工人員，必須穿戴好救生衣，配好救生圈等設施；8.2 建立健全安全管理機構和安全生產規(guī)章制度，加強全員安全教育，樹立安全第一思想；8.3 做好安全技術交底制度，進行安全考試制度，制定針對性的安全技術方案及措施，使施工人員熟悉安全措施以增強自我保護意識；8.4 對各工種人員須持證上崗，上崗前應參加安全考核。對焊接、起重、潛水員、電工等特殊工種的施工人員應進行專門的安全教育，嚴格按照操作規(guī)

17、程施工；8.5 現(xiàn)場臨時用電必須按安全規(guī)定進行布置，嚴禁亂拉亂拖；加強對施工現(xiàn)場的用電設備進行安全檢查；8.6 對氧氣瓶和乙炔瓶保管、存放、運輸和使用嚴格按照操作規(guī)程執(zhí)行；8.7 履帶吊及汽車吊吊運范圍內拉設警戒線、吊運振動錘，禁止其他人員進入作業(yè)范圍；8.8 做好現(xiàn)場的安全防護措施，對安全措施要愛護，勤加檢修；8.9 制定好制訂切實可行的防臺風、防暴雨、防潮汛安全應急預案，落實安全應急演練制度，成立突發(fā)事故領導小組，確保人員生命安全。9 環(huán)保措施9.1 施工現(xiàn)場加強對施工燃油、材料、設備、生活垃圾的控制與治理，制定好合理安排，充分滿足各個工種作業(yè)施工；9.2 對鉆孔產生的沉渣進行運輸、安放處

18、理，多余的混凝土，由罐車拉回拌合站處理；9.3 定時清理橋面垃圾和灑水避免揚塵，橋頭處設置專門的洗車槽和洗車臺；9.4 成立環(huán)境保護領導小組，進行定期檢查，對施工人員進行環(huán)保法律、法規(guī)教育樹立環(huán)保意識，自覺地遵守環(huán)保規(guī)定；9.5 橋頭段處采取限制車速、禁鳴、路標指示、加強綠化等措施，控制機動車噪聲污染，確保其達到相應聲環(huán)境功能區(qū)的要求。10 效益分析10.1 利用先引孔后栽樁的施工工法，解決了鋼棧橋基礎在深水硬巖層條件下的建設問題，同時解決了水中施工安全問題，極大節(jié)省了施工工期；10.2 由于采用了引孔工藝，釋放了原土層的壓縮應力，大大降低了樁的入土阻力，減少了樁損壞，避免了因施工樁數(shù)增加，土壤被擠