高速公路深水区钻孔桩作业平台施工技术探索

王东明

摘要：桥梁作为上跨建筑，深水区施工作业往往是不可回避的技术难点，而钻孔桩作为桥梁基础，是桥梁施工过程中最重要的环节之一。深水区钻孔桩作业平台施工的设计和施工的质量和水平，决定着桥梁施工的安全、质量和进度，而作为桥梁临建的重要组成部分，其设计和施工的有效和经济性也决定了一个项目的成本管理、技术管理和现场管理水平。本文以实际施工的谷竹高速公路03标潭口水库大桥为例，就钻孔桩作业平台的施工技术进行探索和应用解析。

关键词：高速公路;桥梁施工;钻孔桩作业平台

1工程概況

谷竹高速公路03标位于谷城县石花镇境内，线路全长4.736km，其中潭口水库大桥左线桥长604.75m，右线桥长408.5m，上部为单跨40m预应力T梁125片，先简支后结构连续，单幅桥跨共计25孔，其中左线全桥4联：3×40m+4×40m+4×40m+4×40m，

右线3联：3×40m+4×40m+3×40m;下部桥墩采用桩基础62根，圆柱式墩和矩形薄壁墩，墩台采用桩基础，桩基为嵌岩桩，桩径分别为1800mm、2000mm、2200mm，最小嵌岩深度不小于3.0倍桩径。

2工程重要性和难点分析

本工程上跨潭口水库，属深水区作业，钻孔桩施工需用钻机、起重机、混凝土罐车等多种大型、重型机械设备作业，施工平台的设计和施工，是钻孔桩施工安全和质量的重要保障;

潭口水库大桥作为本项目的控制性工程和重难点工程之一，其水上钻孔桩施工决定着项目整体进度，而钻孔桩作业平台一方面作为钻孔桩施工本身的一道重要工序，是钻孔桩施工进度的保证，另一方面作为桥梁施工的重要临建，其对桥梁整个下部结构施工都有重要作用。钻孔桩平台的设计和施工决定着整个桥梁的施工进度，是深水区桥梁尽快出水施工以及转入上部施工的重要保证。

钻孔桩作业平台设计的有效性、质量和耐用性、经济性，决定着临建投入的多少，并直接影响项目的成本控制，决定整个项目的成本管理、技术管理和现场管理水平。

深水区钻孔桩作业平台的施工难点主要有：受力计算和材料选用有效和经济，深水作业安全保障、深水区测量定位控制、钢管桩插打安全质量控制、施工平台整体稳定和刚度控制等。

3深水区钻孔桩施工平台施工技术要点和应用

（1）施工浮桥搭设

浮桥均采用钢桶，梁部选用贝雷片，浮桥宽4m，两侧用钢筋固定，一侧固定在码头上，一侧固定在施工平台上，浮桥两侧护栏安装牢固，保证施工人员安全，同时保证施工设备的正常运转。

（2）钢管桩钻孔平台施工

钻孔桩施工采用钢管桩加型钢平台的施工方法。钢管桩直径为Ф609mm，壁厚10mm。钢管桩的打人要求保证其垂直度，并嵌入岩层一定深度。测量放样，利用全站仪定出定位架位置，定位架四角用锚固定。先用船只运至指定位置，吊车逐根起吊插桩，下放依靠自重自动下沉，然后用90t震动锤配合进行打人，震动过程中需随时碎石观察钢管桩的垂直度并及时纠偏，以利其稳定受力，钢管桩嵌岩深度视具体情况而定。

钢管桩分根下沉完毕后及时进行桩间横向连接件焊接与固接，采用角钢与型钢进行连接，组成剪刀撑排架形式。由于钢管桩采用单根下沉后连接形式，所以钢管桩底部和中部连接主要采用铰接，上部采用固结形式，为增加整体稳定性，在其上部横向再采用固结加强。

（3）平台面的搭设

①钢管桩下部联系结构焊接完成后，根据设计桩顶标高，测量放样，切割钢管桩，使钢管桩桩顶位于同一水平面，并与设计桩顶标高一致;

②钢管桩切割完成后，在桩顶焊接一块500×500×10mm钢板，防止在钢管桩发生局部应力而导致钢管桩损坏。

③钢板焊接完成后开始搭设平台面，平台面由纵横两向工字钢焊接完成，底层横向工字钢为2×140b工字钢，上层纵向工字钢为10×140b工字钢，上层再铺5×140b工字钢，形成井子结构，层间工字钢及钢围笼之间全部采用满焊连接。

钢管桩定标高以施工水位（5年一遇）标高+1.5m控制，作业平台顶标高以施工水位（5年一遇）标高+3.5m控制。具体结构布置参见图1。

（4）钢护筒的埋设

钢管桩围笼全部施工完毕后，进行钻孔桩钢护筒的埋设。用全站仪进行桩位放样，放样后即进行钢护筒埋设、打入，护筒下放顺序为：先下大护筒（Ф3.8m），再下小护筒（Ф3.3m）。

钢护筒由16mm厚钢板卷制而成，大钢护筒直径Ф3.8m。钢护筒分节制作，单节长1.5m，为了确保钢护筒在起吊时不发生变形，在护筒内部用Ф60mm钢管形成十字横撑，横撑上下错开，1m一层布置;单节卷制后进行节与节的焊接，焊条采用Ф50mm焊条，采用双面焊，确保焊缝密实不漏水;由4节钢护筒焊接成6m的钢护筒串，用运输船逐串运至施工现场，利用已加工完成的吊环用浮吊起吊，先将第一节钢护筒下放，下放到合适深度后逐节接长，直至钢护筒下至河床面。接长时需注意接头严密，利用加劲钢板进行接头加劲及方便接头连接，焊接时要注意钢护筒垂直度的控制。钢护筒下放至河床面后利用60t震动锤震动钢护筒人岩，直至钢护筒震动无明显进尺为止，钢护筒水面以上部分利用角钢将钢护筒相互间及其与钢管桩之间焊接成井字架连成整体。

小护筒制作方法与大护筒相同，为了更好的确保小护筒垂直度，制作小护筒时在护筒周边对称焊接4个比大护筒小40cm的槽钢片，大护筒下放完成后，去除内撑，由于内外水压力一样，所以护筒不会发生变形，将小护筒（Ф3.3m）利用运输船运输至施工现场，利用已加工完成的吊环用浮吊起吊，先将第一节钢护筒下放，下放到合适深度后逐节接长，直至钢护筒下至河床面。接长时需注意接头严密，利用加劲钢板进行接头加劲及方便接头连接，焊接时要注意钢护筒垂直度的控制。钢护筒下放至河床面后利用60t震动锤震动钢护筒人岩，直至钢护筒震动无明显进尺为止，钢护筒水面以上部分利用角钢将钢护筒相互间及其与钢管桩之间焊接成井字架连成整体。小钢护筒应高出工作平台0.5m，护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于4cm，倾斜度不大于1%。为保证钻孔平台及钢护筒的稳定性，同时为了防止孔桩开钻时发生塌孔，在围笼钢管桩及钢护筒四周先抛填沙袋或部分块石护脚进行封堵，然后采用吸泥机进行围笼清基，清基的目的是为了水下封底混凝土与基岩面结合紧密。钢围笼清基检查合格后，即可进行水下封底混凝土的施工。钢围笼通过浇筑封底混凝土，增大了自重及稳定性，使埋设的钢护筒与岩面密贴，能有效防止漏水，给桩基施工创造有利条件。

钢围笼封底混凝土厚度为1.0m，施工时考虑0.2m后的浮浆层，即总浇筑厚度为1.2m，施工时按混凝土浇筑面积及混凝土供应速度，决定导管数量，导管灌注混凝土必须连续，考虑到巖面的不平，灌注时要保证岩面最高处的封底混凝土厚度达到1m。钻孔平台从栈桥旁接出，由钢管作为承重桩，钢管驳接处采用单面焊并加补强钢板，钢管之间用槽钢连接，钢管顶部用工字钢作分配梁。钻机在钻孔平台就位固定后按照常规方法完成桩基施工。

4钻孔桩作业平台的关键设计技术要点

（1）钻孔平台计算时应考虑钻机自重、钻头自重、其他施工荷载、钻机工作时的冲击荷载，本工程中由于水库水基本没有流速，可不考虑水流冲击力，如在江河中作业，需考虑水流冲击力。按同时有2台钻机工作，对上下两层型钢分别按简支梁和连续梁进行计算，同时还应对钢管桩进行轴心受压稳定性计算。

（2）振动沉桩的停锤控制标准

①钢管桩打入深度根据地质情况而定，主要以贯入度及人土深度控制，以达到设计承载力;用45kw震动锤震动沉桩，当震动到贯入度很小（下沉量很少）时，桩顶承载力可达450KN，设计桩尖处为中密以上的砂土或微风化岩层，根据贯入度变化并对照地质资料，确认桩尖已沉入设计岩层，贯入度达到控制贯入度时，即可停锤。

②当贯入度已达到控制贯入度，而桩尖标高未达到设计标高时，应继续锤入3分钟左右，如无异常变化时，即可停锤;若桩尖标高比设计规定标高高得多时，须研究确定。

③设计桩尖标高处为一般粘性土或其他较松软土层时，应以贯入度控制，标高作为校核;当桩尖已达设计标高，而贯入度仍较大时，应继续锤击，使其贯入度接近控制贯入度。

④同一群桩基础中，各桩的最大贯入度应大致接近，而沉入深度不宜相差过大，避免基础产生不均匀沉降。

5结语

综上所述，在高速公路桥梁施工中，深水区钻孔桩作业平台施工技术是桥梁施工的关键，是保证桥梁施工安全、质量、进度和成本的重要技术。因此，应加强对深水区钻孔桩作业平台施工技术的研究，不断探索其施工技术中存在的问题，在形成成熟有效的技术方案和控制措施的同时，不断寻求更为优化的技术要点和措施，在现场采取更行之有效的管理方法，以降低桥梁施工的各种风险，提高桥梁施工的整体技术水平，为桥梁建设事业长期健康发展保驾护航。