湘江裸露岩面钢栈桥及钢平台管桩加固施工工艺

(长沙市公路桥梁建设有限公司 湖南 长沙 410005)

一、工程概况

长沙市岳麓区禾洲大桥施工项目，跨越河流为湘江支流，无通航要求。在上世纪末，该河道遭到非法采砂现象严重。现场实际施工情况发现拟钢栈桥及钢平台在河中近80米的跨径范围内水下地质条件大部分为裸露岩床。根据地勘报告显示，岩石层自上而下分为两层：①强风化砂质泥岩：棕红色，风化强烈，岩体结构风化破坏，岩芯呈土状、碎块状，易碎，遇水易软化，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。厚度：1.2m；钻孔桩桩侧土摩阻力qik=90Pa，地基土承载力[fa0]=300kPa。②中风化砂质泥岩：红褐色，中等风化，岩体结构较完整，岩芯呈柱状，遇水易软化，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。天然状态下单轴抗压强度1.36～6.88MPa，平均4.81MPa。厚度4.97m；

本工程钢栈桥及作业平台主要由1座272m长×6m宽的钢栈桥和5个15m×13m宽的平台及相关配套设施组成。支承钢管桩按照摩擦桩设计，设计承重70T,管桩直径Φ630mm，桩长15m，整个钢栈桥及钢平台共有157根钢管桩，其中钢栈桥管桩97根，钢平台管桩60根。

二、裸露河床段施工

在岩层裸露河段继续往前推进钢栈桥及钢平台的施工。在该段河床施工钢管桩基础时，必须将钢管桩施打到位，杜绝管桩底部脱空现象发生，同时严格控制好导向架及管桩的平面位置，防止施打过程中管桩触岩弹跳导致平面位置变化，管桩立好后，及时与周围管桩焊接横向支撑，适当的增加横向支撑的道数，确保该根管桩的稳定性。

施工过程中需要密切关注施工河道水位及流速的变化，遇到水位急速上涨或者流速变化加大时应立即停止作业，将人员机械及时撤离，确保施工安全。考虑到施工作业面的重叠影响，加固施工以一个平台为作业段。当施工过一个平台后，将加固作业的机械、材料调运至该平台进行加固作业，原钢栈桥作业人员继续往前推进栈桥施工。

三、加固原理

通过浇筑混凝土进行钢栈桥加固的原理是利用混凝土在水中的重力(扣除混凝土浮力)、岩面摩擦力及钢栈桥及平台的重力来抵抗上游水流、漂浮物冲击力及风荷载对钢管桩的倾覆力。

四、加固混凝土浇筑要求

(1)经主管部门审核，加固方案需要考虑到在该非通航河道可能存在的旅游船通行影响，钢管桩底部混凝土高度不宜超过2米。若混凝土计算高度超过2米，则采取降低混凝土浇筑高度，增大底部面积的办法加固；

(2)计算钢管桩及钢平台底部加固的混凝土高度对地系梁顶标高的影响，需要与设计单位沟通是否能相应调整地系梁顶标高；

(3)及时清理钢管桩底部淤泥层至岩层面，钢栈桥清理一组(两根桩基为一组)，浇筑混凝土一组,考虑加固混凝土与岩面的摩擦力，精准计算加固混凝土的摩擦力对钢管桩及钢平台承载能力的影响；

五、钢栈桥及钢平台加固施工流程

(一)加固混凝土浇筑前准备

1.清除基础淤泥及薄层覆盖物。施工前先用长臂挖机将围堰内松散的覆盖层清理干净，薄弱覆盖层采用吸泥机结合潜水员下水作业方式进行清除，其作用是清除薄层的覆盖物，增大混凝土加固体与河床岩面的摩阻力。采取清除一组，加固一组的方式逐一进行。

2.水下安装模板。按照浇筑混凝土设计尺寸，选取好模板规格，按照1.5×1.8m标准模板进行拼接。安装前先在岸上进行试拼，确保各部位连接到位。然后在需要浇筑的管桩位置焊接牛腿，将模板吊装到牛腿上进行拼装。将拼装好的模板通过吊车或者卷扬机进行下放到河床位置。并在模板对向设置对拉螺杆固结，模板下放到位后，将模板与加固的钢管桩用Φ16钢筋固定象。

(二)浇筑加固混凝土

1.概述。禾洲大桥钢栈桥及平台管桩基础加固通过下放导管形式浇筑水下混凝土。经计算，考虑到+35.0米水深水流冲击的安全性影响。钢栈桥沿桥向，单排加固墩浇筑深度为2米，加固长度8.47米，宽度3.63米。钢平台加固深度为2米，加固长度15.63米，宽度14.63米。采用一次性浇筑成型的方式进行。

2.设备场地平整，及混凝土运输。根据现场实际情况，先对栈桥管桩进行加固。对于已经架设好桥面板的栈桥加固位置，采取先撤除桥面板加固后安装桥面板的形式进行，平台加固采取同样的方式进行。混凝土浇筑前通知好拌合站做好材料的准备工作，在混凝土浇筑期间协调砼运输车安全通行，确保混凝土连续浇筑。

3.导管安装。为保证加固砼质量，加固砼导管采用直径31cm钢管(灌桩用导管)，采用多管多点同时浇筑的方法。在安装导管前首先测量模板内基底至平台顶的实际距离，以实际尺寸进行配管。安装前导管应严格按水封砼施工要求进行水密试验。并在平台口设置平台卡口保证导管距河床岩面底悬空10～15cm，导管间距对应钢管桩间距，混凝土扩散半径取4米(按桥规及以往经验取值)。

4.混凝土浇筑。由于钢平台加固模板下沉施工时间较长，钢模板可能会有沉淀河泥或其他施工杂物，为保证混凝土质量，在模板封堵之前需潜水员利用高压水枪进行清理。采用导管压水浇筑加固混凝土。

使用测锤作为浇筑过程中测量的主要工具。混凝土浇筑前，沿侧模附近导管逐根测出初始深度，随后测出该点标高，标高测量数据应实时记录，同时汇报给现场浇筑指挥人员。

六、施工中应注意的问题

因钢护筒接触泥岩后施打过程中会弹跳，为防止钢管桩在施打过程中发生位置偏离或倾斜，需经常检查钢管桩的位置和垂直度，确保桩位偏差和垂直度满足设计或规范要求。及时对岩面的管桩进行横向型钢加固，防止管桩基础走位。清理干净岩面，保障加固混凝土的浇筑效果。浇筑前用测锤确认加固范围内的河床面情况，确保收盘混凝土浇筑时，导管处在该加固范围内最低位置开始，尽量减少浇筑的混凝土遭水洗。

七、结语

本工程钢管桩桩为整个钢栈桥及钢平台的施工基础，是施工进度计划的第一主线任务。通过以上方法，成功的解决了本工程中钢管桩在裸岩面稳定难题，还相应的缩短了钢栈桥及钢平台的施工工期，保证了钢栈桥及平台的整体质量。但上述方法对潜水员依赖性很大，在施工成本控制方面需要做周详考虑。

钢栈桥作为近代或未来几十甚是上百年不可或缺的临时施工平台，也在随着时代科技的进步和发展而不断被改进和变革着。作为未来的建设者，应该不断的学习新的施工技术完善自己，并在此基础上创造更先进的施工工艺，以上施工方法只为抛砖引玉，作为以后类似地质条件下水中基础加固的参考经验。