温州七都大桥北汊桥主墩桩基施工关键技术研究

邓 文 武

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)

1 工程概况

温州市七都大桥北汊桥工程主墩承台设置29根φ2.5 m的钻孔灌注桩基础，桩长97.9 m，桩基持力层为⑥4卵石层。主墩桩基钢护筒直径2.8 m，长度42.3 m，壁厚20 mm，钢护筒材质为Q345C，钢护筒作为桩基受力的安全储备。钢筋笼纵向主筋为直径36 mm的HRB400钢筋，螺旋箍筋采用直径12 mm的HPB钢筋，顶部48 m范围采用双层钢筋布置，一套钢筋笼总重72 t。

2 自然条件

2.1 地质条件

七都大桥北汊桥跨越瓯江，上部为冲海积粉砂、细砂、中砂(②2层)，稍密～中密状，性质较差，局部夹淤泥质土。其下为海积淤泥、淤泥质粘土(②3层)，软塑，性质较差，总厚度6 m～23 m；中下部分布三层冲积卵砾石，间夹冲湖积、海积粘性土，其中④4层卵砾石呈中密～密实状，厚度15.0 m～17.0 m，该层局部下卧灰色软塑状粉质粘土；⑤4层卵砾石呈中密～密实状，层厚24.0 m～26.0 m；⑥4层卵砾石层层位稳定，密实状，厚度34.2 m～43.1 m，工程性质较好，为主墩桩基持力层，卵砾石夹粘性土透镜体。

2.2 水文条件

七都北汊大桥桥位处江面宽约950 m，其中滩涂宽约100 m，桥位处一般水深在4.0 m～10.0 m左右，水深大于5.0 m深槽宽约770 m，最大水深13.2 m左右，两岸桥头地形平坦。桥址断面实测的最大落潮测点流速2.01 m/s，最大涨潮测点流速2.10 m/s，最大潮差为5 m～6 m。

3 桩基施工中的关键技术环节

3.1 栈桥及钢平台搭设

本工程采用先搭设栈桥及钢平台，再进行钢护筒打设及桩基施工工艺[1]。栈桥及钢平台采用钢管(斜支撑)+主横梁+贝雷片+分配梁+面板的形式。栈桥宽8 m，选用φ800×10 mm钢管，纵桥向12 m一排，横向间距3 m共3根桩，桩长40 m～45 m，确保入土达到30 m。横梁采用双拼Ⅰ40a工字钢，贝雷片为321型贝雷片，位于履带行走位置各对称布置4片贝雷片，分配梁采用Ⅰ25a工字钢，桥面为Ⅰ10工字钢+1cm钢板，Ⅰ10工字钢间距25 cm均布，钢板防滑。

3.2 钢护筒打设

主墩钢护筒总长为42.3 m，永久段护筒长37.7 m，壁厚2 cm，措施段护筒为4.6 m，壁厚1.4 cm。制作过程将护筒分2节，下节为27 m，上节为15.3 m。钢护筒吊装至平台后，采用厚型轮胎作为翻转衬垫，护筒一侧两点起吊缓慢翻转，如图1所示。

钢护筒打设采用双层导向架作为辅助，每层布置4个千斤顶[2]。采用经纬仪测两个方向垂直度，千斤顶纠偏，确保上下口水平偏差在2 cm～3 cm后，履带吊带力下放护筒，如图2所示。

3.3 成孔设备比选

根据以往类似工程的桩基施工，采用回旋钻机成孔的施工案例较多[4,5]。本工程由于地质条件复杂、成孔深度大、工期紧张等因素，选取了三种成孔工艺进行了比选(见表1)：ZSD300回旋钻机成孔、SH36+ZSD300回旋钻机结合成孔、SH46旋挖机成孔(见图3)。

表1 桩基成孔设备比选

根据试桩及工程实际经验，本工程主墩工程桩采用了SH46旋挖机一次性成孔施工。实际施工过程中，SH46旋挖机单桩成孔时间为2.8 d，成孔检测的垂直度、孔径以及孔深都能满足设计要求。

3.4 泥浆制备及存储

旋挖机成孔工艺泥浆的性能以及孔壁质量是成桩的关键因素[6]。本工程泥浆采用优质膨润土人工造浆。泥浆比重控制在1.15～1.18之间，黏度为24 s～28 s。

泥浆存储主要为陆上泥浆池存储和未施工护筒存储[7]，由于施工过程中泥浆渗漏，现场泥浆存储量需达到1 000 m3以上(见表2)。

表2 膨润土泥浆配合比

3.5 钢筋笼加工及安装

主墩钢筋笼总重72 t，共9节，主筋直径为36 mm，顶部48 m范围采用双层钢筋布置，内层为40根，外层为80根，共120根。钢筋加工场内设置48 m半圆形胎架，每隔2 m定位加强箍[8]。钢筋笼吊点位置加强箍采用六角钢筋支撑，其余位置为三角支撑[9]，如图4所示。

钢筋笼下放使用2 m×2 m的方形吊具，如图5所示。钢筋笼固定采用定制圆形笼固定架，每节钢筋笼安放到位时利用8块插板将钢筋笼固定在孔口，如图6所示。

4 施工过程中出现的问题及解决措施

4.1 钢护筒打设遇到卵石层，难以下沉

钢护筒打设遇卵石层难以下沉，将高出平台的钢护筒进行割除，采用旋挖钻进行引孔施工到位后，再次焊接原切割的钢护筒，振动锤打设到位。

4.2 钻孔过程卵石层难钻进，易出现严重漏浆

旋挖机成孔至卵石层后，为避免出现漏浆现象，需时时关注泥浆液面，一旦出现浆面下降，立即停止钻孔。同时往护筒内补浆，绝不能出现护筒内泥浆渗漏完。

4.3 钢筋笼吊筋的固定端设计

钢筋笼下放到位后，需要采用吊筋固定。1套钢筋笼由4套吊筋系统受力固定。结构形式为钢板两侧焊接2个短钢管，吊筋从钢管内穿出后由套筒拧紧固定，由钢筋、钢板及短钢管形成的类似于吊耳的结构倒挂在固定架的插销上，形成钢筋笼的固定，如图7所示。

5 结语

水中大直径桩基施工过程中，栈桥及钢平台搭设、钢护筒打设、旋挖钻成孔、泥浆护壁、钢筋笼下放都是关键的技术环节。栈桥及钢平台必须满足履带吊吊装钢筋笼，旋挖机成孔站位等重负载工况。钢护筒打设必须满足垂直度要求，本工程钢护筒垂直度控制于5‰以内。采用大型旋挖钻运用于此类大直径水中桩基，不仅提高了施工效率和机械化程度，更好地保证了桩基质量。钢筋笼采用长线法胎架制作，保证钢筋笼垂直度及对接精度。自行设计加工的吊具、固定架以及吊筋系统等设备，保证钢筋笼下放的效率及安全。