跨海大桥浅覆盖层斜岩面深水桩基础施工技术
2017-05-15
1 国内外研究发展概况
我国沿海交通发展较快，我国建设者同时越多参与国内外跨海大桥的建设，针出现的浅覆盖层、斜岩面、深水潮流等地质和水文情况，进行研究，创造科学的造桥技术，确保施工质量和安全。
2 工程概况
2.1 项目简介
八尺门大桥位于福鼎市沙埕港八尺门内湾，全长526.959m，主桥桥跨布置为（33+67+200）米独塔斜拉桥。主墩基础采用12根φ2.5m嵌岩桩基础，高桩承台。本项目桩基工程包含：钻孔灌注钻孔桩、钢管桩、钢护筒等。
2.2气候条件
福鼎市受亚热带季风影响明显。桥址区域潮流正规半日潮，属半日潮性质，每天潮涨潮落2次，每月的农历初三、初十八涨潮落潮最为剧烈。历史最高潮位4.63m，最低潮位-3.5m。最深处海水深度一般为16.0～22.5m之间。
2.3工程地质情况
主墩海床基岩硬度高，且呈斜岩分部，从上之下依次为①含碎石淤泥；② 碎石；③碎块状强风化凝灰熔岩；④中风化凝灰熔岩；⑤微风化凝灰熔岩。
3 浅覆盖层倾斜岩面钢栈桥施工技术
3.1 钢栈桥布置
八尺门跨海栈桥全长342m。一般宽度6.4m，局部加宽为12.8m。栈桥与平台之间设置支栈桥。栈桥采用φ720×10mm、φ820×10mm钢管桩排架基础。桩间设2[20型钢平联。桩顶横梁为2I45，纵梁采用贝雷桁架，铺640×200×20cm的钢筋混凝土预制桥面板，临边设置安全防护栏。
3.2 浅覆盖层斜岩面海中钢管桩安装方案比选
本地区覆盖层较浅，岩面倾斜且坚硬，海下地形复杂，钢管桩插设达不到设计嵌入深度，为确保稳定性，根据实际的情况，须采取加固措施，并通过比选，确定最佳方案。（如表3-1）
3.3 钢管桩施工安装
采用履带吊+振动沉桩锤插打，测量定位，通过导向架进行插打限位。振动下沉。针对倾斜岩面，采取钻小孔钢管桩锚固法对钢管桩桩底加固，确保稳定。钢管桩插打完成后，立即进行桩间剪刀撑、平联、桩顶横梁施工。
4 浅覆盖层斜岩面主墩钻孔平台施工技术
4.1 主墩钻孔平台结构设计
2#主墩钻孔平台尺寸为24m×34.4m。钻孔平台采用φ720×10mm钢管桩和φ2800δ20mm钢护筒联合组成受力结构。由于处于浅覆盖层倾斜海床，钢护筒安装须采取加固措施。
4.2 浅覆盖层斜岩面海中钢护筒安装方案比选
主墩海床覆盖层较浅，岩面倾斜且坚硬，钢护筒一侧与倾斜岩面呈点接触，另一侧钢护筒边口悬空于倾斜岩面的上方，会导致：钻孔漏浆，护筒易偏位、主墩桩基缺陷。经比选，采用二次跟进技术安装钢护筒。
4.3 钢护筒加工及防腐
钢护筒受海水浸泡的部位须进行防腐处理，防腐采用普通型单层环氧粉末涂层（≥300μm）。外涂层钢管的型式检验项目按复合三层进行。外表面涂敷之前，清除表面的油、油脂、杂质干净。
4.4 钢护筒安装及二次跟进技术
初次安装时，利用50t履带吊配合DZJ150型打桩锤振动下沉，设置导向架引导钢护筒下沉。保证护筒下沉过程中的垂直度。护筒遇到倾斜岩层后，无法继续下沉，停止插打，将护筒与平台联成整体后，开始初次钻孔。
将冲击钻头加焊锤牙，使钻锤直径加大到比钢护筒直径小8cm，开始钻扩孔施工，钻进到岩面最低侧以下1m后，停止钻进，移走钻头和钻机。安装导向架，接高钢护筒，内外连续满焊，并焊加劲板。
二次插打钢护筒，插进扩孔后的孔中，沉插到位后，向内回填片石和黄泥。防止钢护筒产生向孔内卷边和变形，利用冲击压力将变形挤正。回填黄泥的作用是填塞护筒和扩孔岩壁间的缝隙。反复回填复冲2～3次后，护筒稳定且达到设计的安全深度后，开始正常钻进。
5 浅覆盖层斜岩面深水桩基础钻孔灌注施工技术
5.1 冲击钻孔
本桥选用JL-15冲击钻，根据本工程地质特点及具体情况，采用正循环冲击钻孔工艺。
5.3 钻孔检查及清孔
钻孔深度达到设计标高后，采用探孔器检测孔径、孔壁形状和垂直度，合格后，进行清孔作业。本项目采用抽浆法清孔：终孔后，以导管作为吸泥管，清孔完毕后，将弯管拆除即可开始灌注水下混凝土。
5.4 钢筋制作与安装
钢筋笼分段匹配加工，吊放时接长。声测管与钢筋笼同步安装，固定牢靠。吊放时接长，钢筋笼顶面与护筒之间焊限位架，防止钢筋笼偏位及上浮。
5.5 导管安装及水密性实验
导管使用前要进行水密承压试验，检查合格后下放导管。导管安装时应逐节量取导管实际长度，做好记录，砼灌注过程中，控制好埋管深度。
5.6 二次清孔
导管下放到位后，进行孔底沉渣检测，若沉渣厚度偏大，采用气举反循环二次清孔，合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇注水下混凝土。
5.7 混凝土灌注
桩基混凝土灌注采用垂直提升导管法施工，灌注设备主要由导管、混凝土储料斗、溜槽、漏斗等组成。一般情况下导管埋深控制在2～6m。
5.8 基桩检验
采用超声波测试仪，检测桩体砼的内在质量。
6 结语
跨海大桥浅覆盖层倾斜岩面深水基础情况复杂，须综合勘测和研究地形、地质、水文、通航、台风、汛情等资料，结合设计图纸及现场实际，对不同的桩基采取合理有效的施工技术，本项目研究采用缩短跨径、钻小孔钢管桩锚固等方法，解决了斜岩面钢管桩稳定性难题；研究采取护筒二次跟进的施工技术，解决了斜岩面护筒漏浆、稳定性差的难题。
