平潭海峡大桥深水浅覆盖层桩基施工技术

平潭海峡大桥深水浅覆盖层桩基施工技术中交集团第二航务工程局四分公司孙立军[摘要]本文着着重介绍了处处于水深超过过32m、覆盖层只只有1m多厚的复杂杂海况条件下下的平潭海峡峡大桥引桥墩墩-15#墩的钻孔桩桩基础施工技技术，本工程程创新的采用用了步步为营营的悬臂推进进方式，低成成本的解决了了深水浅覆盖盖层处桩基施施工的难题。关键词：平潭海海峡大桥深水浅覆盖层钻钻孔桩施工平潭海峡大桥位位于福州市，横横跨海坛海峡峡，西起福清清侧小山东，东东至平潭岛娘娘宫，桥梁全全长3510m，为渔溪至至平潭高速公公路的过海通通道。引桥标准跨距距50m；上部部结构均为等等截面预应力力混凝土连续续箱梁结构，下下部结构为现浇墩身，带带圆端的矩形形承台，钻孔孔灌注桩基础础。为了避免免恶劣海况环环境影响并且且减少设备的的投入，采用用了全栈桥施施工。栈桥宽宽7.0m，底部为钢钢管桩基础、上上部结构为横横梁、贝雷架架和分配梁、次次梁及面层结结构。引桥部部位的15#墩采用的6根直径2.5m的钻孔桩。具具体如图1所示。图115#墩墩总体结构图图平潭海峡大桥所所处海域自然然条件复杂、恶恶劣。实测最最高潮位+4.233m，实测最低低潮位-3.677m，潮差很大大。桥区季风风比较明显，风风力可达10级，7~8级风居多，可可施工天数不不足1/2。桥位区每每年6-9月台风多发发，年平均台台风影响次数数：3.5次，实测最最大风速：39.0mm/s。桥区的海浪浪影响也很大大。15#墩附近地质质情况非常特特殊，最大水水深超过32m。覆盖层浅浅，只有1米多厚，下下部为碎块状状凝灰熔岩以以及弱风化凝凝灰岩，岩面面倾斜角度近近20°，钻孔桩施施工平台的钢钢管桩以及钢钢护筒等无法法直接打入并并稳固。与其其相邻的14#、16#桥墩所处位位置，地质情情况相对较好好。平潭海峡峡大桥深水浅浅覆盖层桩基基施工技术就就是为了解决决这一施工难难题而创新出出来的。1.类似工程程的施工方法法目前，在处于水水中且基岩裸裸露的地质部部位进行桥墩墩基础施工，国国内已有类似似工程实例。主主要采用的方方法有两种：：一种是海上上可升降施工工平台施工法法（如图2所示），另另一种是整体体式钢管架施施工法（如图图3所示）。封底混凝土围板封底混凝土围板图2海上可可升降施工平平台图3整体导管架架施工法第一种施工方法法即采用海上上可升降施工工平台的方法法，是目前针针对水中且基基岩裸露的部部位进行桥墩墩基础施工的的比较快捷有有效的一种施施工方法。此此种施工方法法在浙江省嵊嵊泗列岛的三礁港大桥桥成功应用。海海上可升降施施工平台具有有四个液压支支腿，可以在在完成定位以以后，将支腿腿插入海底覆覆盖层，并顶顶起船体，形形成施工平台台。然后，以以海上升降平平台为基础搭搭建桥墩钻孔孔施工平台。但但是，海上可可升降施工平平台最大施工工水深不能超超过26m，而且对施施工现场的风风浪有要求。只只对于这一个个桥墩施工进进行改造，成成本太大，不不太现实。另另外，设备需需调遣以及使使用费用也很很高高。此施施工方法不可可行。第二种施工方法法即整体式钢钢管架施工法法，是将搭建建施工平台所所需的钢管桩桩、钢护筒以以及平连等材材料在岸上采采用焊接的方方式进行整体体预制。按照照测量的桥墩墩处海底高程程，在钢管架架底部设置一一定高度的封封底混凝土围围板。然后将将钢管架整体体吊装就位，再再利用水下混混凝土对整体体钢管架底部部进行封底，从从而达到稳固固钢管架的目目的。稳固完完成后，在钢钢管架顶部架架设钻机进行行钻孔施工。此此种施工方法法在金塘跨海海大桥成功应用用。由于15#墩基岩倾斜斜度很大（近近20°），且桥墩墩平面面积相相对于水深来来讲很小，整整体式钢管架架抗倾覆能力力不能保证，难难以满足恶劣劣海况条件下下的长期钻孔孔桩施工。整整体钢管架自自重很重，需需采用500吨以上的大大型浮吊，同同样存在单次次成本过高问问题。水下封封底混凝土施施工，不易控控制。故此，此此种方法不适适合本工程。2.工艺创新新：步步为营营、悬臂推进进施工法根据本工程的地地质、海况以以及全桥的总总体施工工艺艺，最后决定定以桥墩北侧侧栈桥（如图图4所示）为依依托进行钻孔孔平台的搭建建施工。但是是处于15号墩范围的的栈桥桩基，也也同样存在不不能打入并稳稳定的施工难难题。解决了了栈桥桩基的的施工难题，采采用同样的方方法也就可以以解决桥墩的的基础的施工工难题。为此此，我们进行行工艺创新。采采取减小钢管管桩间距，先先悬臂，再简简支冲孔锚固固工艺，简称称：步步为营营、悬臂推进进施工法。也也就是说以14#、16#平台为起始始端向15#墩逐步推进进直至栈桥合合拢。再以栈栈桥为起始平平台，悬臂搭搭建15#钻孔平台。图4栈桥及及钻孔平台设设计布置图在岩面裸露的水水中实现钢管管桩的锚固，只只有采取冲孔孔、灌注混凝凝土的方式。首首先固定好钢钢管桩，在钢钢管桩上面架架设轻型冲击击钻机，在钢钢管桩内冲孔孔。然后在孔孔内下放钢筋筋笼并灌注水水下混凝土达达到将钢管桩桩锚固于海底底岩层的目的的。此过程与与钻孔灌注桩桩工艺基本相相同。其锚固固深度按照边边界条件计算算决定。本工工程锚固深度度按照不小于于3倍桩径控制制（钢管桩直直径1.5m）。给钢管管桩提供稳桩桩支撑以及为为冲孔钻机提提供施工平台台就要靠架设设悬臂梁来实实现，即以已已有稳固平台台为基础架设设悬臂梁。因因为悬臂梁的的稳定性比较较差，特别是是采用贝雷架架悬臂梁，更更易产生水平平摇摆的现象象。故此，需需要对悬臂梁梁进行水平联联系加强以及及尽可能的缩缩短悬臂长度度。尽可能的的降低悬臂梁梁上的荷载。例例如：选择重重量很轻的小小型冲击钻进进行钻孔施工工。为此，在在原设计的基基础上增加了了钢管桩的数数量（如图5所示）。增增加了22~255#四根钢管桩桩桩，去掉了了11#钢管桩。图5变更后的桩桩基布置图3.创新工艺施施工步骤3.11~~4#、5~8#钢管桩锚固固施工根据地质报告显显示，图5中所示的钢钢管桩1~4#、5~8#钢管桩可以以满足单桩稳稳定要求。但但是栈桥形成成后，不能抵抵抗台风等大大的风浪。其其它钢管桩均均不能满足单单桩稳定要求求。故此，1~4#、5~8#钢管桩采用用打桩船进行行沉桩作业。完完成后立即进进行夹桩，使使钢管桩稳定定。然后，焊焊接钢管平连连。在1~4#钢管桩以及14#墩平台上，架架设贝雷梁（如如图6所示）。在在贝雷架上架架设冲击钻，依依次对1~4#进行冲孔施施工。架设贝贝雷梁时，要要注意原设置置在钢管桩顶顶部的承重横横梁以及贝雷雷梁均要避开开钢管桩顶部部，以免影响响钻头的下放放。可以采用用在钢管桩侧侧面焊接牛腿腿，在牛腿上上放置横梁的的方式来实现现（如图7所示）。另另外在钻孔时时一定要注意意，不能连续续钻孔施工。因因为冲击钻的的震动力比较较大，会带动动平台晃动，从从而影响其它它桩基。故此此，当完成一一根桩的浇注注混凝土锚固固施工后，应应等待48小时后，再再进行下一根根钢管桩的钻钻孔施工。特特别是第一根根和第二根钢钢管桩施工必必须严格控制制间隔时间。5~8#钢管桩锚固固施工与1~4#钢管桩锚固固施工相同。图61~44#钢管桩施工工平面布置图图图7承重横梁的的放置方式3.2222#~25##钢管桩锚固固施工将施工工1~4#钢管桩的贝贝雷梁接长。在在悬臂的贝雷雷梁下方设置置两根导向定定位梁，用于于沉放22#、23#钢管桩的定定位。钢管桩桩采用振动锤锤施振。由于于覆盖层很薄薄，加之岩面面倾斜很大，故故此必须控制制振动锤的力力度。防止钢钢管桩下端卷卷边以及滑移移。然后在22#、23#钢管桩的侧侧面，导向定定位梁的下面面焊接牛腿，形形成与图7所示承重梁梁相同的结构构。当冲孔锚锚固施工完成成后，导向梁梁就完全转变变成了承重梁梁。将贝雷梁梁恢复至设计计状态（见图图9）。24#、25#钢管桩的施施工完全相同同。图822、233#钢管桩施工工平面布置图图3.39##~13#钢管桩锚固固施工22##~25#钢管桩锚固固施工完成后后，栈桥中间间的跨距只剩剩下了30m宽的空当。为为了节省时间间，改用简支支梁作为钢管管桩的稳定支支撑以及钻机机的工作平台台。简支梁采采用33m加强型贝雷雷梁制作。以以简支贝雷梁梁为基础施工工9~13#钢管桩。其其定位、下沉沉、锚固工艺艺同22#桩。图99~13##钢管桩施工工平面布置图图3.4155#墩钢平台搭搭建施工15#墩钢平平台搭建施工工主要分为钢钢管桩锚固施施工以及钢护护筒锚固施工工。钢管桩锚锚固施工采用用已搭建好的的栈桥为起始始平台，架设设悬臂梁进行行施工。施工工完的钢管桩桩立即用平连连与栈桥钢管管桩相连形成成稳固的平台台。这样逐步步悬臂推进完完成整个平台台钢管桩的锚锚固施工。利利用锚固好的的钢管桩，搭搭建钻孔施工工平台。以钻钻孔施工平台台为基础进行行钢护筒沉放放。架设大型型冲击钻机，进进行桩孔桩施施工。因为钢钢护筒的入土土深度非常有有限，故此，当当钻孔深度超超过钢护筒底底口6m以上后，将将钢护筒接长长，利用振动动锤将钢护筒筒跟进下沉。钢钢护筒与周围围基岩的缝隙隙采用水下灌灌注水泥砂浆浆的方式填充充，以确保钻钻孔桩顺利完完成。4.小结利用步步为营、悬悬臂推进施工工法非常顺利利的解决了平平潭海峡大桥桥15＃墩深水浅浅覆盖层基础础施工的难题题。避开了大大潮差、大风风浪等不利自自然条件的影影响。低成本本的完成了栈栈桥以及钻孔孔平台的搭建建任务。栈桥桥以及15#墩平台完成成后，还没有有进行钻孔桩桩施工时，就就经受了一次次台风正面袭袭击，栈桥以以及平台没有有受到任何损损伤。作者：孙立军（19773年3