吕书庆　（铁道战备舟桥处，山东　齐河　251100）

栽桩法嵌岩钢管桩在栈桥施工中的应用

吕书庆（铁道战备舟桥处，山东齐河251100）

以吉水赣江特大桥钢栈桥施工为例，介绍了栽桩法嵌岩钢管桩在深水急流裸露基岩条件下栈桥施工中的应用，有效解决了钢管桩的锚固与稳定问题，确保了栈桥的结构安全。

深水；裸露基岩；栽桩；钢管桩

1　工程概况

昌赣客专吉水赣江特大桥位于吉水县，地处吉泰盆地中心、赣江中游，其中1#～12#墩位于赣江水中，小里程为北岸。施工常水位43.0m，桥址处平均水深9.0m，地质勘探显示该区域河床为破碎状石英砂岩，降雨量大且雨量集中是本区域降雨的显著特征。北岸公路至3#墩搭设钢栈桥，桥长288m，3#～4#墩为赣江临时通航孔，4#～12#墩为吹砂筑岛便道。

2　钢栈桥结构形式

北岸栈桥宽度8.0m，其中行车道宽6.3m，人行道1.7m，栈桥顶面标高49.0m。钢栈桥采用钢管贝雷结构，栈桥设计跨度为12m、15m，3跨1联设置制动墩（双排4根钢管桩），其余采用标准墩（单排2根钢管桩）。

钢管桩采用Φ529mm螺旋钢管，钢管桩上设置双拼I40a横梁；横梁上设置3组双排单层贝雷梁作为栈桥主梁，分配梁采用I28b工字钢（间距75cm）；面板采用126×600cm组合面板，面板下部采用5根I14工字钢，最大间距33.5cm，上部为8mm花纹板。

3　钢栈桥桩基施工

栈桥起点至1#墩附近长度约30m与3#墩附近约60m有覆盖层，采用“钓鱼法”进行钢管桩施工。1～2#墩之间河床有少量的砂卵石覆盖，随着大里程吹砂筑岛导致施工阻水面积增加，此区域冲刷程度逐渐增大覆盖层基本全部被冲刷完，2#墩～3#墩之间覆盖层逐渐变厚。无覆盖层区自DK185+825起，至DK186+ 025全长约200m，“钓鱼法”施工无法解决钢管桩桩底的锚固问题。

无覆盖层区域栈桥桩基均为深水基础，主要面临以下难点：①水深，常水位施工时平均水深9.0m，受降雨影响，水位最大涨幅4.8m；②流急，受上下游泄洪影响，施工期间最大流速达2.5m/s；③裸露基岩，此区域河床基岩裸露，船舶锚锭、下沉钢护筒与钻井的开孔比较困难。

3.1裸露基岩桩基方案选定

根据国内外无覆盖层或浅覆盖层栈桥桩基施工经验，现场对钻岩复打桩自身锚固、钢格笼锚固、钢锚杆锚固、嵌岩灌注桩锚固等施工技术进行研究，结合本工程的实际特点，经过方案比选，采用栽桩法施工嵌岩钢管桩来加强桩底锚固。

针对施工难点及现场实际情况，栈桥钢管桩施工利用浮式作业平台完成，通过在已形成的孔内浇注孔底混凝土、振打钢管桩等工序形成嵌岩钢管桩，最后焊接桩间连接系。

3.2桩底锚固深度计算

渡洪期间桥上无车辆荷载，取一个标准墩（2根钢管桩）为计算模型，主梁跨度取15m。永久荷载为结构自重，可变荷载为水流对桥跨结构与栈桥墩的水平力，洪水位取49.0m。

可变荷载引起的倾覆力矩M1=P×H，结构自重引起的抵抗力矩M2=G×L，桩底锚固需提供的稳定力矩为M=M1-M2。P为桥跨结构与栈桥桩所受的流速压力，按照P=KA计算，其中：γ为水的重力密度；V为流速（取3.0m/s）；A为阻水面积，钢管桩与桥跨结构取外轮廓面积；gn为重力加速度；K为桥墩形状系数；H为流水压力合力作用点至桩底的垂直距离；G为结构自重；L为结构重心至下游钢管桩中心的水平距离。

所需桩底锚固力为，钢管桩与水下混凝土之间的粘结力取，则桩底有效锚固深度。该栈桥钢管桩嵌岩深度取2.0m，施工时确保桩底有效锚固深度不少于1.0m。

图1　桩底结构图

3.3嵌岩钢管桩施工工艺

浮式作业平台由3组浮体组成，平台平面尺寸为18m×12m，每组浮体由2个六七式标准舟节拼组而成。平台上放置2台冲击钻与1台发电机组，使用浮吊、振动锤等设备辅助冲孔、栽桩，一个循环可完成单排2根桩施工。平台上安装导向架并固定2根Φ1400×12mm钢护筒，使用直径1.3m锤头进行钻孔，钢护筒底口随锤头钻进逐渐嵌入孔内，孔深达到2.0m后通过导管法在钢护筒内灌注水下速凝混凝土，然后将钢管桩振动插打至孔底，最后拔出钢护筒、扶正钢管桩、焊接连接系，完成钢管桩嵌岩施工。

主要施工工艺流程为：打桩船就位→埋设钢护筒→冲击钻冲孔、清孔→灌注水下混凝土→打设钢管桩→拔除钢护筒→焊接桩间连接系。

3.4嵌岩钢管桩施工

3.4.1浮式作业平台的锚锭布置

作业平台设置2个迎水主锚、2个边侧锚、2个尾锚，主锚与尾锚呈“八”字结构。由于该段河床无覆盖层，铁锚难以确保有效锚锭，施工时采用混凝土重力锚。

3.4.2桩基定位

浮式作业平台上按照横向桩间距布置2台冲击钻，通过调整平台的锚锭系统，完成单排桩的精确定位后，埋设钢护筒。

3.4.3冲击成孔

钻孔过程中，采用红土掺拌水泥造浆，成孔后，采用导管法在钢护筒内灌注水下速凝混凝土（混凝土方量按照孔深3.0m控制）。

3.4.4栽桩并焊接连接系

混凝土灌注完毕后立即进行栽桩，使用浮吊与振动锤将钢管桩沉入孔底，钢护筒拔除后，安装钢管桩限位器，调整钢管桩的垂直度，安装桩间连接系、修整桩头，移动浮式作业平台至下一排桩施工。

4　总结

①利用六七式标准舟节拼装浮式作业平台，有效克服了水位与流速变化的不利影响。使用浮吊、振动锤等设备辅助冲孔、栽桩，平均48h内可以完成一个循环即单排2根桩施工，施工工艺相对简单，操作方便，作业效率高。

②钢护筒通过浮式作业平台锚锭系统及导向架进行定位固定，可保证钢护筒在深水急流中作业时的桩位精度与垂直度。护筒拔除后，通过在护筒导向架上安装钢管桩限位器，可保证水下混凝土终凝前钢管桩在深水急流中的稳定性。

③栈桥施工过程中与投入使用后，施工河段遭遇多次洪水（最高水位达到47.8m），安全度过了2015年的冬汛与2016年的主汛期。

采用栽桩法进行嵌岩钢管桩施工，成功解决了深水急流、裸露基岩等特殊水文地质条件下钢管桩的锚固与栈桥的稳定问题，确保了汛期栈桥的安全，为类似地质条件下平台与栈桥的设计与施工提供了经验。

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U448.18

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1007-7359（2016）04-0165-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.065

吕书庆（1986-），男，河南新乡人，毕业于石家庄铁道学院，学士，工程师。