平潭海峽大橋深水淺覆蓋層樁基施工技術(shù)

平潭海峽大橋深水淺覆蓋層樁基施工技術(shù)中交集團(tuán)第二航務(wù)工程局四分公司孫立軍[摘要]本文著著重介紹了處處于水深超過(guò)過(guò)32m、覆蓋層只只有1m多厚的復(fù)雜雜海況條件下下的平潭海峽峽大橋引橋墩墩-15#墩的鉆孔樁樁基礎(chǔ)施工技技術(shù)，本工程程創(chuàng)新的采用用了步步為營(yíng)營(yíng)的懸臂推進(jìn)進(jìn)方式，低成成本的解決了了深水淺覆蓋蓋層處樁基施施工的難題。關(guān)鍵詞：平潭海海峽大橋深水淺覆蓋層鉆鉆孔樁施工平潭海峽大橋位位于福州市，橫橫跨海壇海峽峽，西起福清清側(cè)小山東，東東至平潭島娘娘宮，橋梁全全長(zhǎng)3510m，為漁溪至至平潭高速公公路的過(guò)海通通道。引橋標(biāo)準(zhǔn)跨距距50m；上部部結(jié)構(gòu)均為等等截面預(yù)應(yīng)力力混凝土連續(xù)續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，下下部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆墩身，帶帶圓端的矩形形承臺(tái)，鉆孔孔灌注樁基礎(chǔ)礎(chǔ)。為了避免免惡劣海況環(huán)環(huán)境影響并且且減少設(shè)備的的投入，采用用了全棧橋施施工。棧橋?qū)拰?.0m，底部為鋼鋼管樁基礎(chǔ)、上上部結(jié)構(gòu)為橫橫梁、貝雷架架和分配梁、次次梁及面層結(jié)結(jié)構(gòu)。引橋部部位的15#墩采用的6根直徑2.5m的鉆孔樁。具具體如圖1所示。圖115#墩墩總體結(jié)構(gòu)圖圖平潭海峽大橋所所處海域自然然條件復(fù)雜、惡惡劣。實(shí)測(cè)最最高潮位+4.233m，實(shí)測(cè)最低低潮位-3.677m，潮差很大大。橋區(qū)季風(fēng)風(fēng)比較明顯，風(fēng)風(fēng)力可達(dá)10級(jí)，7~8級(jí)風(fēng)居多，可可施工天數(shù)不不足1/2。橋位區(qū)每每年6-9月臺(tái)風(fēng)多發(fā)發(fā)，年平均臺(tái)臺(tái)風(fēng)影響次數(shù)數(shù)：3.5次，實(shí)測(cè)最最大風(fēng)速：39.0mm/s。橋區(qū)的海浪浪影響也很大大。15#墩附近地質(zhì)質(zhì)情況非常特特殊，最大水水深超過(guò)32m。覆蓋層淺淺，只有1米多厚，下下部為碎塊狀狀凝灰熔巖以以及弱風(fēng)化凝凝灰?guī)r，巖面面傾斜角度近近20°，鉆孔樁施施工平臺(tái)的鋼鋼管樁以及鋼鋼護(hù)筒等無(wú)法法直接打入并并穩(wěn)固。與其其相鄰的14#、16#橋墩所處位位置，地質(zhì)情情況相對(duì)較好好。平潭海峽峽大橋深水淺淺覆蓋層樁基基施工技術(shù)就就是為了解決決這一施工難難題而創(chuàng)新出出來(lái)的。1.類(lèi)似工程程的施工方法法目前，在處于水水中且基巖裸裸露的地質(zhì)部部位進(jìn)行橋墩墩基礎(chǔ)施工，國(guó)國(guó)內(nèi)已有類(lèi)似似工程實(shí)例。主主要采用的方方法有兩種：：一種是海上上可升降施工工平臺(tái)施工法法（如圖2所示），另另一種是整體體式鋼管架施施工法（如圖圖3所示）。封底混凝土圍板封底混凝土圍板圖2海上可可升降施工平平臺(tái)圖3整體導(dǎo)管架架施工法第一種施工方法法即采用海上上可升降施工工平臺(tái)的方法法，是目前針針對(duì)水中且基基巖裸露的部部位進(jìn)行橋墩墩基礎(chǔ)施工的的比較快捷有有效的一種施施工方法。此此種施工方法法在浙江省嵊嵊泗列島的三礁港大橋橋成功應(yīng)用。海海上可升降施施工平臺(tái)具有有四個(gè)液壓支支腿，可以在在完成定位以以后，將支腿腿插入海底覆覆蓋層，并頂頂起船體，形形成施工平臺(tái)臺(tái)。然后，以以海上升降平平臺(tái)為基礎(chǔ)搭搭建橋墩鉆孔孔施工平臺(tái)。但但是，海上可可升降施工平平臺(tái)最大施工工水深不能超超過(guò)26m，而且對(duì)施施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)風(fēng)浪有要求。只只對(duì)于這一個(gè)個(gè)橋墩施工進(jìn)進(jìn)行改造，成成本太大，不不太現(xiàn)實(shí)。另另外，設(shè)備需需調(diào)遣以及使使用費(fèi)用也很很高高。此施施工方法不可可行。第二種施工方法法即整體式鋼鋼管架施工法法，是將搭建建施工平臺(tái)所所需的鋼管樁樁、鋼護(hù)筒以以及平連等材材料在岸上采采用焊接的方方式進(jìn)行整體體預(yù)制。按照照測(cè)量的橋墩墩處海底高程程，在鋼管架架底部設(shè)置一一定高度的封封底混凝土圍圍板。然后將將鋼管架整體體吊裝就位，再再利用水下混混凝土對(duì)整體體鋼管架底部部進(jìn)行封底，從從而達(dá)到穩(wěn)固固鋼管架的目目的。穩(wěn)固完完成后，在鋼鋼管架頂部架架設(shè)鉆機(jī)進(jìn)行行鉆孔施工。此此種施工方法法在金塘跨海海大橋成功應(yīng)用用。由于15#墩基巖傾斜斜度很大（近近20°），且橋墩墩平面面積相相對(duì)于水深來(lái)來(lái)講很小，整整體式鋼管架架抗傾覆能力力不能保證，難難以滿足惡劣劣海況條件下下的長(zhǎng)期鉆孔孔樁施工。整整體鋼管架自自重很重，需需采用500噸以上的大大型浮吊，同同樣存在單次次成本過(guò)高問(wèn)問(wèn)題。水下封封底混凝土施施工，不易控控制。故此，此此種方法不適適合本工程。2.工藝創(chuàng)新新：步步為營(yíng)營(yíng)、懸臂推進(jìn)進(jìn)施工法根據(jù)本工程的地地質(zhì)、海況以以及全橋的總總體施工工藝藝，最后決定定以橋墩北側(cè)側(cè)棧橋（如圖圖4所示）為依依托進(jìn)行鉆孔孔平臺(tái)的搭建建施工。但是是處于15號(hào)墩范圍的的棧橋樁基，也也同樣存在不不能打入并穩(wěn)穩(wěn)定的施工難難題。解決了了棧橋樁基的的施工難題，采采用同樣的方方法也就可以以解決橋墩的的基礎(chǔ)的施工工難題。為此此，我們進(jìn)行行工藝創(chuàng)新。采采取減小鋼管管樁間距，先先懸臂，再簡(jiǎn)簡(jiǎn)支沖孔錨固固工藝，簡(jiǎn)稱稱：步步為營(yíng)營(yíng)、懸臂推進(jìn)進(jìn)施工法。也也就是說(shuō)以14#、16#平臺(tái)為起始始端向15#墩逐步推進(jìn)進(jìn)直至棧橋合合攏。再以棧棧橋?yàn)槠鹗计狡脚_(tái)，懸臂搭搭建15#鉆孔平臺(tái)。圖4棧橋及及鉆孔平臺(tái)設(shè)設(shè)計(jì)布置圖在巖面裸露的水水中實(shí)現(xiàn)鋼管管樁的錨固，只只有采取沖孔孔、灌注混凝凝土的方式。首首先固定好鋼鋼管樁，在鋼鋼管樁上面架架設(shè)輕型沖擊擊鉆機(jī)，在鋼鋼管樁內(nèi)沖孔孔。然后在孔孔內(nèi)下放鋼筋筋籠并灌注水水下混凝土達(dá)達(dá)到將鋼管樁樁錨固于海底底巖層的目的的。此過(guò)程與與鉆孔灌注樁樁工藝基本相相同。其錨固固深度按照邊邊界條件計(jì)算算決定。本工工程錨固深度度按照不小于于3倍樁徑控制制（鋼管樁直直徑1.5m）。給鋼管管樁提供穩(wěn)樁樁支撐以及為為沖孔鉆機(jī)提提供施工平臺(tái)臺(tái)就要靠架設(shè)設(shè)懸臂梁來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)，即以已已有穩(wěn)固平臺(tái)臺(tái)為基礎(chǔ)架設(shè)設(shè)懸臂梁。因因?yàn)閼冶哿旱牡姆€(wěn)定性比較較差，特別是是采用貝雷架架懸臂梁，更更易產(chǎn)生水平平搖擺的現(xiàn)象象。故此，需需要對(duì)懸臂梁梁進(jìn)行水平聯(lián)聯(lián)系加強(qiáng)以及及盡可能的縮縮短懸臂長(zhǎng)度度。盡可能的的降低懸臂梁梁上的荷載。例例如：選擇重重量很輕的小小型沖擊鉆進(jìn)進(jìn)行鉆孔施工工。為此，在在原設(shè)計(jì)的基基礎(chǔ)上增加了了鋼管樁的數(shù)數(shù)量（如圖5所示）。增增加了22~255#四根鋼管樁樁樁，去掉了了11#鋼管樁。圖5變更后的樁樁基布置圖3.創(chuàng)新工藝施施工步驟3.11~~4#、5~8#鋼管樁錨固固施工根據(jù)地質(zhì)報(bào)告顯顯示，圖5中所示的鋼鋼管樁1~4#、5~8#鋼管樁可以以滿足單樁穩(wěn)穩(wěn)定要求。但但是棧橋形成成后，不能抵抵抗臺(tái)風(fēng)等大大的風(fēng)浪。其其它鋼管樁均均不能滿足單單樁穩(wěn)定要求求。故此，1~4#、5~8#鋼管樁采用用打樁船進(jìn)行行沉樁作業(yè)。完完成后立即進(jìn)進(jìn)行夾樁，使使鋼管樁穩(wěn)定定。然后，焊焊接鋼管平連連。在1~4#鋼管樁以及14#墩平臺(tái)上，架架設(shè)貝雷梁（如如圖6所示）。在在貝雷架上架架設(shè)沖擊鉆，依依次對(duì)1~4#進(jìn)行沖孔施施工。架設(shè)貝貝雷梁時(shí)，要要注意原設(shè)置置在鋼管樁頂頂部的承重橫橫梁以及貝雷雷梁均要避開(kāi)開(kāi)鋼管樁頂部部，以免影響響鉆頭的下放放?？梢圆捎糜迷阡摴軜秱?cè)側(cè)面焊接牛腿腿，在牛腿上上放置橫梁的的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)（如圖7所示）。另另外在鉆孔時(shí)時(shí)一定要注意意，不能連續(xù)續(xù)鉆孔施工。因因?yàn)闆_擊鉆的的震動(dòng)力比較較大，會(huì)帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)晃動(dòng)，從從而影響其它它樁基。故此此，當(dāng)完成一一根樁的澆注注混凝土錨固固施工后，應(yīng)應(yīng)等待48小時(shí)后，再再進(jìn)行下一根根鋼管樁的鉆鉆孔施工。特特別是第一根根和第二根鋼鋼管樁施工必必須嚴(yán)格控制制間隔時(shí)間。5~8#鋼管樁錨固固施工與1~4#鋼管樁錨固固施工相同。圖61~44#鋼管樁施工工平面布置圖圖圖7承重橫梁的的放置方式3.2222#~25##鋼管樁錨固固施工將施工工1~4#鋼管樁的貝貝雷梁接長(zhǎng)。在在懸臂的貝雷雷梁下方設(shè)置置兩根導(dǎo)向定定位梁，用于于沉放22#、23#鋼管樁的定定位。鋼管樁樁采用振動(dòng)錘錘施振。由于于覆蓋層很薄薄，加之巖面面傾斜很大，故故此必須控制制振動(dòng)錘的力力度。防止鋼鋼管樁下端卷卷邊以及滑移移。然后在22#、23#鋼管樁的側(cè)側(cè)面，導(dǎo)向定定位梁的下面面焊接牛腿，形形成與圖7所示承重梁梁相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)。當(dāng)沖孔錨錨固施工完成成后，導(dǎo)向梁梁就完全轉(zhuǎn)變變成了承重梁梁。將貝雷梁梁恢復(fù)至設(shè)計(jì)計(jì)狀態(tài)（見(jiàn)圖圖9）。24#、25#鋼管樁的施施工完全相同同。圖822、233#鋼管樁施工工平面布置圖圖3.39##~13#鋼管樁錨固固施工22##~25#鋼管樁錨固固施工完成后后，棧橋中間間的跨距只剩剩下了30m寬的空當(dāng)。為為了節(jié)省時(shí)間間，改用簡(jiǎn)支支梁作為鋼管管樁的穩(wěn)定支支撐以及鉆機(jī)機(jī)的工作平臺(tái)臺(tái)。簡(jiǎn)支梁采采用33m加強(qiáng)型貝雷雷梁制作。以以簡(jiǎn)支貝雷梁梁為基礎(chǔ)施工工9~13#鋼管樁。其其定位、下沉沉、錨固工藝藝同22#樁。圖99~13##鋼管樁施工工平面布置圖圖3.4155#墩鋼平臺(tái)搭搭建施工15#墩鋼平平臺(tái)搭建施工工主要分為鋼鋼管樁錨固施施工以及鋼護(hù)護(hù)筒錨固施工工。鋼管樁錨錨固施工采用用已搭建好的的棧橋?yàn)槠鹗际计脚_(tái)，架設(shè)設(shè)懸臂梁進(jìn)行行施工。施工工完的鋼管樁樁立即用平連連與棧橋鋼管管樁相連形成成穩(wěn)固的平臺(tái)臺(tái)。這樣逐步步懸臂推進(jìn)完完成整個(gè)平臺(tái)臺(tái)鋼管樁的錨錨固施工。利利用錨固好的的鋼管樁，搭搭建鉆孔施工工平臺(tái)。以鉆鉆孔施工平臺(tái)臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行行鋼護(hù)筒沉放放。架設(shè)大型型沖擊鉆機(jī)，進(jìn)進(jìn)行樁孔樁施施工。因?yàn)殇撲撟o(hù)筒的入土土深度非常有有限，故此，當(dāng)當(dāng)鉆孔深度超超過(guò)鋼護(hù)筒底底口6m以上后，將將鋼護(hù)筒接長(zhǎng)長(zhǎng)，利用振動(dòng)動(dòng)錘將鋼護(hù)筒筒跟進(jìn)下沉。鋼鋼護(hù)筒與周?chē)鷩鶐r的縫隙隙采用水下灌灌注水泥砂漿漿的方式填充充，以確保鉆鉆孔樁順利完完成。4.小結(jié)利用步步為營(yíng)、懸懸臂推進(jìn)施工工法非常順利利的解決了平平潭海峽大橋橋15＃墩深水淺淺覆蓋層基礎(chǔ)礎(chǔ)施工的難題題。避開(kāi)了大大潮差、大風(fēng)風(fēng)浪等不利自自然條件的影影響。低成本本的完成了棧棧橋以及鉆孔孔平臺(tái)的搭建建任務(wù)。棧橋橋以及15#墩平臺(tái)完成成后，還沒(méi)有有進(jìn)行鉆孔樁樁施工時(shí)，就就經(jīng)受了一次次臺(tái)風(fēng)正面襲襲擊，棧橋以以及平臺(tái)沒(méi)有有受到任何損損傷。作者：孫立軍（19773年3