余延龙
身份证号：44058319880517****
跨海大型桥梁由于桥位处水深流急，冲刷严重，工程地质条件复杂，桥梁基础工程更加浩大，技术更加复杂，施工难度进一步提高，以某特大桥为依托，系统的进行水流及无覆盖层斜岩的研究，合理地进行设备选型、优化平台基础结构、选择合理的施工工艺，达到既要保证工程质量和施工安全，又要控制施工成本的目的，将基础施工平台搭设作为一个专题项目来研究是必要的。
1、依托工程情况
本施工桥梁，长1150m，桥型布置为4×30+2×（4×50）+（115+200+115）+4×50，共分为5联，主桥为主跨200m的矮塔斜拉桥，采用挂篮悬浇施工，第一、五联引桥为支架现浇预应力箱梁，第二、三联引桥采用移动模架箱梁施工。
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2、国内外研究现状分析与评价
目前国内外在水深达20m深的无覆盖层斜岩复杂水域、地质进行基础施工仍处于空白阶段，本课题是针对强涌潮水域平台设计，其成果为今后大跨径桥梁及港口等施工有较高的参考、指导价值，将对国内大型桥梁的发展产生积极的影响。本项目钻孔平台拟利用部分有覆盖层区域已搭设的平台为基础，逐跨对无覆盖层斜岩区域进行处理，最后使无覆盖层平台与有覆盖层平台形成一个受力整体，施工不需要大型起重设备，施工安全可靠、经济性好。
3、主要研究内容
3.1 、研究内容
（1）强潮水域桩基施工平台基础结构设计
（2）强潮水域桩基施工平台施工技术研究
3.1.1 、关键技术
关键技术包括：强潮水域桩基施工平台基础结构设计。
3.1.2 、水文条件
工程所处海区潮汐属半日潮，一昼夜两潮，潮高不等现象较明显，落潮历时大于涨潮历时，潮差大。
3.1.3、地质情况
桥址区主跨桥梁水面狭窄，呈“V”字型沟谷，水流湍急，海底最低标高近-40.0m，高差变化大，地形复杂。桥址水域区上部为厚度变化较大的软土，下部为残坡层，底部为基岩。桥位所在地工程地质从上至下依次为：淤泥、淤泥质粘土、强风化凝灰岩、中风化凝灰岩、微风化凝灰岩。中风化凝灰岩部分强度达到2.5MPa，微风化承载力均大于2.5MPa，可以作为持力层。
低丘表部残坡积层厚度较薄，下伏基岩。基岩岩性为晶屑熔结凝灰岩及花岗岩。桥头出露的基岩观察判断，其岩性破碎，节理发育，节理光滑平整。桥中间为深海峡，带宽约30-50米，推断为一北东向断裂构造，断裂产状335°∠78°。断裂带两侧基岩较完整，断裂基本稳定。
3.2、强潮水域无覆盖层倾斜岩面大型施工平台施工技术研究
3.2.1、结构设计
3.2.1.1、功能要求
施工平台考虑半挂车、8混凝土罐车、25T汽车吊、70T履带吊车的施工和通行以及回旋钻机的施工，主墩平台的主要起重设备为一台QUY70履带吊和一台80T龙门吊。设计荷载按70T履带吊满载施工100T控制，并且考虑海湾风、浪的作用，保证其满足正常使用以及抗台期间的安全要求。
3.2.1.2、上部结构设计
平台由辅助平台区和钻孔平台区两部分组成，平台面标高+6.5m。平台面板为[28#槽钢，栏杆高1.2m，每隔2m设竖向杆，材料采用Φ48×δ3.5mm钢管。平台垫梁走向为横桥向的双拼HM588型钢，龙门吊2条轨道处垫梁为三拼HM588型钢，各组主梁的间距为9m+9m+9m+6m，垫梁同时作为平联上横梁。承重梁均为双拼HM588型钢，间距为3m，平台分布梁为I25a工字钢，间距为0.75m；并根据需要在桩基处对分配梁具体位置进行调整。
3.2.1.3、下部结构设计
平台由27根Φ1000×δ12mm钢管桩支承，设置斜桩3根加强平台侧向稳定性。钢管桩间用Φ426×δ6mm和Φ325×δ6mm钢管焊成的桁片焊接连接，水平向桁管采用Φ426×δ6mm钢管，水平向桁管之间采用2根斜桁管和1根竖向管连接，材料为Φ325×δ6mm钢管，桁片底面标高为-1.0m。
根据现场地质勘察资料，平台钢管桩大致按两种地质类型设计。靠北侧的钢管桩覆盖层厚度大于12.35m，满足嵌固要求，采用弹性桩设计。靠南侧的11根钢管桩位于浅覆盖层与裸岩的交界区域，采用嵌岩桩设计。
钢护筒下放完成后，钢护筒之间焊接Φ630×8mm钢管作为加劲管。钢护筒与平台钢管之间采用Φ426×δ6mm钢管连接，使平台与桩基钢护筒形成整体，通过平台桩对钢护筒进一步稳固。
根据钢管桩范围的地质情况以及管桩的设计形式，采用两种施工方法分期搭设平台。先利用打桩船对Ⅰ期平台的钢管桩进行插打及上部搭设施工，再利用已搭设好的Ⅰ期平台生根，安装悬臂导向架，然后用履带吊进行剩余钢管桩的插打及上部搭设施工，分两期进行，
3.2.2、 下部构造施工
3.2.2.1、打桩船插打钢管桩施工工艺
插打钢管桩前，应充分了解打桩区域的海床冲刷、流速和潮汐变化情况，认真复核钢管桩位坐标，确认无误后按管桩打设顺序填写交给负责定位人员。另外每次钢管桩插打开工前一天，必须充分了解本海域的海洋天气情况。
根据GPS测量定位系统提供的数据，移动打桩船，使其到达指定位置，将打桩船的定位桩放下，稳定船体。
打桩船吊起钢管桩，桩进抱桩器及桩帽后，根据GPS定位系统显示的数据调整桩架方位及姿态，使桩中心对正设计中心位置，并根据潮流、风向等作适当的抢位，确认数据无误和GPS卫星信号的稳定性后下桩。在沉桩过程中，注意观察，如有移位，应作出适当的调整，保证沉桩质量。
（1）步骤一：插打钢管桩
利用悬臂导向架进行钢管桩的定位插打，导向架采用18m长双拼588型钢作为主梁，在前端焊接导向装置，导向装置的限位槽钢用销固定，便于导向架的定位。履带吊吊住主梁，选定参考物大概垂直进行初定位，再用GPS定位系统进行精确调整，把垂直于导向架方向的管桩位置测量定位好，然后固定主梁，最后利用导向架前端的定位桁架进行顺导向架方向的精确定位。
悬臂导向架安装好后，利用履带吊配合振动锤插打位于浅覆盖层的Ⅱ期平台钢管桩，以控制贯入度5cm/min为停锤标准；钢管桩桩底加工成锯齿状，力求管桩能插打进入强风化岩，尽可能深的嵌入岩层。
注意：根据地质资料，个别管桩位于岩面裸露且倾斜的区域，插打钢管桩前，在桩位上先下放定位砣，然后潜水员下水探摸，确定桩位裸岩面倾斜较大时，利用冲锤冲击、整平岩面，然后再插立、振打钢管桩。
（2）步骤二：钢管桩变形检验
为避免钢管桩打设至坚硬岩层时底部容易变形而影响承载力，钢管桩打设到位后，需要在管桩内下放笼式检孔器检测钢管变形程度，检测时将探孔器吊起，管的中心与起吊钢丝绳保持一致，缓慢放入至管底，上下通畅无阻表明管径变形程度在合理范围内，即可进入冲孔施工工序。
注意：浅覆盖层区域桩位的钢管桩在冲孔穿过覆盖层至坚硬岩层时，需再检验一次钢管桩的变形程度。检验合格方可继续冲孔至设计深度，否则需要做拔桩更换重打处理。
（3）步骤三：冲孔
钢管桩插打到位并且经钢筋探笼检测管桩的变形合格后，即可割平管桩至导向架顶面，然后安装5t冲桩机，以钢管桩为护筒进行冲孔施工。
（4）步骤四：清渣
发现冲钻进尺缓慢时，暂停冲孔，使用砂砾泵将桩孔内冲孔钻渣吸出，经由砂砾分离槽分离出钻渣，泥水回流至桩孔内，保持孔内水位。
（5）步骤五：检孔
为避免出现缩孔或倾斜的现象，需要在桩基成孔后下放钢筋笼前根据桩径制作笼式检孔器入孔检测，上下通畅无阻表明孔径及垂直度符合要求，即可进行钢筋笼下放施工。
（6）步骤六：下放钢筋笼、导管
桩孔检验合格后，下放钢筋笼以及导管至桩孔底。
（7）步骤七：灌注水下砼
灌注C35水下砼，保证砼在岩层内嵌入3m并且在钢管桩内有3m高钢管混凝土结合段。灌注完成后进入等强阶段，减少此阶段的对钢管桩的扰动。
（8）步骤八：安装平联
管桩砼等强过程中，利用履带吊安装平联，与相邻管桩连接成整体。
（9）步骤九：搭设上构
管桩砼等强7天并达到75%强度后，拆除悬臂导向架，移至下一桩位，重复上述步骤继续管桩施工，即可搭设Ⅱ期平台上部构造。
Ⅱ期平台搭设好后，采用同样工序施工Ⅲ期平台直至整个平台搭设完成。
3.2.2.2、钢管桩横联桁架安装
钢管桩插打后，钢管桩横联桁架必须快速及时安装、焊接，使已打入的钢管桩形成群桩增强水平稳定性。
3.2.2.3、垫梁安装
钢管桩横联完成后，测量顶面标高，切割抄平在同一标高，然后在钢管桩按设计标高开槽口，由履带吊吊装焊接垫梁，垫梁接长处必须用钢板加劲，且要求满焊。
3.2.3、上部构造施工
3.2.3.1、承重梁安装
垫梁完毕后，在垫梁上测量放样定出承重梁位置，在垫梁上焊接承重梁，承重梁按3m布置原则，根据桩位做适当调整。承重梁HM588用平驳船或挂车运到位后，再用起重船或70T履带吊安装就位。
3.2.3.2、工字钢分配梁安装
承重梁安装完毕，在其上布置分配梁，其上再铺设I25a分配梁，间距0.75m。分配梁I25工字钢跟承重梁HM588焊牢。
3.2.3.3、面板及栏杆施工
平台面铺设[28#槽钢，槽钢焊接在25a工字钢上，面板施工完成后，焊接栏杆，并按要求涂装红白相间的警示反光油漆，安装照明灯、警示装置等。
4、结论
依据项目特殊的环境，深入、系统地展开强潮水域无覆盖层倾斜岩面桩基施工技术研究，总结了一套对今后强潮无覆盖层倾斜岩面水域大跨径桥梁、港口施工具有参考价值的强潮水域无覆盖层倾斜岩面桩基施工平台技术文件。可为同类工程提供系统和成熟的设计理论、施工经验，将会取得良好的经济和社会效益。
参考文献
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