跨江深水硬巖層鋼棧橋基礎(chǔ)引孔栽樁施工工法

1、跨江深水硬巖層鋼棧橋基礎(chǔ)引孔栽樁施工工法中鐵十六局集團(tuán)第四工程有限公司徐開洲陳偉強(qiáng) 刁元森姚冠華1前言隨著中國經(jīng)濟(jì)水平的逐漸增強(qiáng)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(chǔ)施工也日漸普遍。為了水中墩施工及材料運(yùn) 輸和施工人員通行，在橋梁上游搭設(shè)主棧橋和墩位處搭設(shè)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(zhì)除少量覆土層外，均為粉質(zhì)硬巖層。在這種深水硬巖層的環(huán)境下進(jìn)行鋼棧橋基礎(chǔ)施工，因巖層強(qiáng)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(dá)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(jīng)總結(jié)形成此工法。2工法特點(diǎn)2.1縮短工期：本工法能夠?qū)崿F(xiàn)深水硬巖層鋼棧橋基礎(chǔ)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(jìn)行一些簡單的技術(shù)、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(jìn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定：施工過程中鋼管樁結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單、受力明確，具有足夠的承載力、 強(qiáng)

3、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(chǔ)引孔栽樁施工的 工程建設(shè)。4工藝原理結(jié)合地質(zhì)條件和水文狀況，先測量放樣出鋼管樁位置，下放引孔鋼護(hù)筒，然后進(jìn) 行沖擊鉆引孔至要求入巖深度，引孔施工結(jié)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?yán)盟禄炷翆摴軜杜c河床有 效連接形成整體，使棧橋基礎(chǔ)的鋼管樁形成群樁效應(yīng)，以提高基礎(chǔ)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(diǎn)施工準(zhǔn)備及橋臺施工測量放樣沖擊鉆成孔灌注混凝土鋼構(gòu)件加工制作匚= Q-沉樁及接長做聯(lián)接系、上橫梁架設(shè)貝雷梁鋪設(shè)橋面板、做護(hù)欄耳 一做下一跨直

4、至整橋施工完成圖5.1.1施工順序圖5.1施工準(zhǔn)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(jìn)行橋臺施工。首先，對棧橋橋臺位 置進(jìn)行準(zhǔn)確放樣；再次，對橋臺基礎(chǔ)進(jìn)行平整及壓實(shí)處理，以達(dá)到設(shè)計要求；5.2測量放樣根據(jù)主棧橋及支棧橋平面布置圖和施工技術(shù)交底，準(zhǔn)確無誤的算出每根鋼管樁的坐 標(biāo)位置，現(xiàn)場合理布置控制點(diǎn)開展外業(yè)。鋼管樁定位采用全站儀坐標(biāo)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(zhì)量。在鋼管樁安裝達(dá)到質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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

5、 樁基中心，樁基處于軸心受壓狀態(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(yīng)在樁的前后左右距中心2m處分別設(shè)置護(hù)樁，護(hù)筒埋設(shè)好 后再引到護(hù)筒上。采用沖擊鉆鉆孔進(jìn)行栽樁，栽樁深度為8m。鉆機(jī)安裝就位后，保持底 座和頂端平穩(wěn)，不得產(chǎn)生移動和沉陷，鉆頭中心與鋼護(hù)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(hù)筒內(nèi)沉渣進(jìn)行清理；清理完成后，安裝好導(dǎo)管、漏斗，進(jìn) 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，確保混凝土滿灌。圖5.4.1灌注混凝土5.5管樁

6、沉放混凝土澆筑完成，棧橋采釣魚法的作業(yè)方式施工，鋼管樁為6 630X 12mm鋼管，根 據(jù)地質(zhì)情況及試樁結(jié)果，采用80t履帶吊吊裝鋼管樁，迅速插打、安裝到設(shè)計位置。鋼管樁位置、垂直度經(jīng)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(diào)整。圖5.5.1管樁沉放5.6管樁切割或接長至設(shè)計標(biāo)高根據(jù)每根鋼管樁的設(shè)計標(biāo)高，用鋼筋在每根鋼管樁的側(cè)壁掛爬梯，在距鋼管樁設(shè) 計管頂標(biāo)高下1.2m左右用角鋼和鋼筋焊一個施工平臺。再依據(jù)設(shè)計鋼管樁頂標(biāo)高切割 或接長鋼管樁。鋼管樁切

7、割頂面一定要水平，鋼管樁接長一定要直順。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(shè)置六塊加勁板，與鋼管樁四周滿焊，以保證鋼管樁對接強(qiáng)度。焊接接樁后，焊縫必須 冷卻后才能沉入水中；接樁時要嚴(yán)格控制鋼管樁的順直度。鋼管樁加長及切割注意以下幾點(diǎn)：鋼管樁接長位置，鋼管切坡口并焊接，接口處補(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)位置為管頂處。其平面焊接及立面焊接示意圖如下:干而按K方向7群掐韌皆- !*/：干而按K方向7群掐韌皆- !*/：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

8、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。每排鋼管插打完成并經(jīng)檢查合格后， 應(yīng)及時焊好樁間聯(lián)接。橫聯(lián)、斜聯(lián)提前根據(jù)鋼管樁間橫距、斜距在加工棚內(nèi)下好料，再 利用平板運(yùn)輸車和25T汽車吊吊運(yùn)到對應(yīng)的位置進(jìn)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(diǎn)板進(jìn)行連接，以 加強(qiáng)連接系的強(qiáng)度。鋼棧橋鋼管群樁根據(jù)所需材料布設(shè)，其施工方法與普通橋墩排架樁相同。5.8樁頂橫梁2 I45cT字鋼架設(shè)根據(jù)設(shè)計標(biāo)高，把鋼管樁切割平整后，在其上面按設(shè)計放線位置安裝上2 145c工 字鋼樁頂橫梁，鋼管與橫梁工

9、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*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(jié)構(gòu)。5.9 321貝雷梁架設(shè)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(shè)時，先在下部結(jié)構(gòu)頂橫梁上進(jìn)行測量放樣，定出貝雷架準(zhǔn)確位置并安裝 好減震橡膠片，然后用履帶式起重機(jī)吊裝一個安裝單元貝雷梁與已建成的棧橋貝

10、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(jìn)行連接。依此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(shè)而成，貝雷梁在場地拼裝好后用平板車?yán)潦┕がF(xiàn) 場，然后用25T汽車吊按照事先定位的位置架設(shè)，貝雷梁架設(shè)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(shè)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(shè)置花架一片，4顆

11、支撐架螺栓必須固定牢靠。d、每根墩頂橫梁位置設(shè)置限位器固定貝雷片。制動墩處貝雷梁接頭處應(yīng)預(yù)留伸縮 縫，以備溫度變化時梁的變形。制動墩支承樁縱向橫向同時設(shè)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(yīng)聯(lián)接牢固，以承 受汽車牽引力或制動力。5.10 I20T字鋼橫向分配梁、橋面系等鋪設(shè)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(yīng) 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(shè)結(jié)束后在上面鋪設(shè)12mm厚鋼板，橋面 板焊接鋼筋防滑條來防滑。并與I20X字鋼焊接牢固。最后，

12、在鋼棧橋兩側(cè)設(shè)置防護(hù)欄桿，防護(hù)欄桿立柱與扶手鋼管焊接而成，防護(hù)欄桿 采用648鋼管，高度1.2m。防護(hù)欄桿上涂上紅白相間的油漆，每根欄桿上端還要貼上 反光標(biāo)志，以便在夜間引導(dǎo)車輛，預(yù)防事故發(fā)生。在防護(hù)欄桿外側(cè)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(cè)布置。鋼棧橋施工和使用過程中，在防護(hù)欄桿內(nèi)75cm內(nèi)不宜集中堆碼各種重型材料和機(jī) 械設(shè)備，重型車輛不得在其范圍內(nèi)通行，保證鋼棧橋安全施工和使用。支棧橋與主棧橋進(jìn)行同步搭設(shè)，采用9mX 18m的浮箱配合吊車及振動錘進(jìn)行施工， 其設(shè)計結(jié)構(gòu)工藝與主

13、棧橋一致，在此不再贅述。6材料與設(shè)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。路燈欄桿一“12 mm鋼板20工子鋼分配梁25cm321貝雷片雙拼45 c工子鋼給槽鋼連接撐路燈欄桿l一12 mm鋼板路燈欄桿l一12 mm鋼板20工字鋼分配梁25cm321貝雷片雙拼45c工字鋼25槽鋼連接撐630*12鋼管樁10#槽鋼底部限位祖10 0祖10 0鉆孔樁/C30水下砼灌注鋼棧橋縱斷面圖祖100鉆孔樁/C30水下砼灌注鋼棧橋橫斷面圖表6.1.1主要材料表序號材料名稱規(guī)格或型號材質(zhì)鋼棧橋基礎(chǔ)引孔栽樁主要機(jī)械設(shè)備1鋼管樁中630mm*12mmQ235B2剪力撐槽鋼

14、25Q235B2橫向分配梁雙拼45c工字鋼Q235B3貝雷架標(biāo)準(zhǔn)片片4頂面橫向分配梁20工字鋼Q235B4面板12mm鋼板Q235B5欄桿中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(shè)備本工法除混凝土澆注設(shè)備及測量儀器外，需要的主要機(jī)械設(shè)備如表6.2.1所示。表6.2.1主要機(jī)械設(shè)備表序號機(jī)械設(shè)備名稱規(guī)格或型號單位數(shù)量備注鋼棧橋基礎(chǔ)引孔栽樁主要機(jī)械設(shè)備1履帶吊QUY80T臺12汽車吊XZJ5290JQZ25X臺22打樁機(jī)CK1000臺43洛陽錘頭4t、6 800mm個44振動錘DZ-60A個24發(fā)電機(jī)組350kw臺25浮箱3000*10000mm個1

15、06交流電焊機(jī)BX1-500A臺107平板拖車50T輛17質(zhì)量控制7.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)7.1.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50017-2003)；7.1.2公路橋涵施工技術(shù)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(shè)計；7.1.4地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場情況。7.2質(zhì)量控制措施7.2.1嚴(yán)格做好技術(shù)交底工作，強(qiáng)化全員質(zhì)量意識，堅(jiān)持崗前培訓(xùn)制度；7.2.2施工過程中，不定期進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)檢和測量進(jìn)行工序質(zhì)量檢查，對不合格地 方，及時整改，對完成品質(zhì)量嚴(yán)格把控好；7.2.3加強(qiáng)對原材料的質(zhì)量檢查，做到不合格成品不進(jìn)場；7.2.4嚴(yán)格控制鋼管樁定位精度、振打及焊接質(zhì)量，分配梁

16、與鋼管樁可靠連接；7.2.5現(xiàn)場技術(shù)員負(fù)責(zé)好技術(shù)要點(diǎn)、施工程序、操作要點(diǎn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，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(zhì)量自檢、互檢制度；7.2.7建立完善的質(zhì)量保障體系，責(zé)任到人，成立質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)，形成工程技術(shù)、 質(zhì)檢、試驗(yàn)、測量四位一體系的質(zhì)量保證體系，嚴(yán)格把控施工過程中的質(zhì)量控制。8安全措施施工時除嚴(yán)格按照設(shè)計施工圖紙和現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范施工外，還應(yīng)加強(qiáng)對所有參加施工 人員的安全教育和安全培訓(xùn)，成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組，健全安全制度體系，建立安全制度保 證措施；在施工中要切實(shí)做好安全防護(hù)工作，注重提高施工人員的安全意識，切實(shí)貫徹 落實(shí)“安全第一，預(yù)防

17、為主”的方針，把安全放在第一位。8.1進(jìn)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(shè)施；8.2建立健全安全管理機(jī)構(gòu)和安全生產(chǎn)規(guī)章制度，加強(qiáng)全員安全教育，樹立安全第 一思想；8.3做好安全技術(shù)交底制度，進(jìn)行安全考試制度，制定針對性的安全技術(shù)方案及措 施，使施工人員熟悉安全措施以增強(qiáng)自我保護(hù)意識；8.4對各工種人員須持證上崗，上崗前應(yīng)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(yīng)進(jìn)行專門的安全教育，嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工；8.5現(xiàn)場臨時用電必須按安全規(guī)定進(jìn)行布置，嚴(yán)禁亂拉亂拖；加強(qiáng)對施工現(xiàn)場的用 電設(shè)

18、備進(jìn)行安全檢查；8.6對氧氣瓶和乙炔瓶保管、存放、運(yùn)輸和使用嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行；8.7履帶吊及汽車吊吊運(yùn)范圍內(nèi)拉設(shè)警戒線、吊運(yùn)振動錘，禁止其他人員進(jìn)入作業(yè) 范圍；8.8做好現(xiàn)場的安全防護(hù)措施，對安全措施要愛護(hù)，勤加檢修；8.9制定好制訂切實(shí)可行的防臺風(fēng)、防暴雨、防潮汛安全應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)安全應(yīng)急 演練制度，成立突發(fā)事故領(lǐng)導(dǎo)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(qiáng)對施工燃油、材料、設(shè)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(chǎn)生的沉渣進(jìn)行運(yùn)輸、安放處理，多余的混凝土，由罐車?yán)匕韬险咎?理；9.3定時清理橋面垃圾和灑水避免揚(yáng)塵，橋頭處設(shè)置專門的洗車槽和洗車臺；9.4成立環(huán)境保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組，進(jìn)行定期檢查，對施工人員進(jìn)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(biāo)指示、加強(qiáng)綠化等措施，控制機(jī)動車噪聲 污染，確保其達(dá)到相應(yīng)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(chǔ)在深水硬巖層條件下的建 設(shè)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(yīng)力，大大降低了樁的入土阻力， 減少