浅谈潮强流急河流水上钻孔平台搭设

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【摘 要】 嘉绍大桥北岸水中区引桥，考虑工程规模及复杂的水文地质条件，选用搭设钢结构施工平台辅助施工。施工平台搭设主要施工流程为：支撑桩插打；桩帽安装；承重梁安装；贝雷梁铺设；桥面工钢背肋安装；桥面花纹钢板铺设。施工中面对钱塘江潮强流和24小时内江面水位高程差较大对施工精度及进度的影响，采取了支撑桩快速定位联运方法和施工平台分块预制安装两项新的施工工艺。目前施工平台已顺利搭设完毕，实践证明了该两项施工工艺的可行性和实用性。

【关键词】 水上施工平台 承载力 支撑桩定位插打 分块安装 施工方法

1 工程概况

嘉绍大桥是嘉兴至绍兴公路通道跨越天然屏障钱塘江的控制性工程，北起海宁尖山围垦区，跨越杭州湾水域，直达上虞96丘围垦区，采用双向八车道高速公路标准，总长10.137km。

其中北岸水中区引桥需要搭设施工平台65个。施工平台由支撑桩、桩间连接系、承重梁、贝雷梁、桥面背肋、桥面板及栏杆组成。平台面积为1062～1507m2，单个平台用钢量为725～1100T，施工工期为12个月。

1.1 地质条件

桥址区地层上部为较厚的沉积物地层，泥质粉砂岩、砂砾岩风化层，自上而下为：（1）主要为亚砂土、粉砂，松散～中密。厚度10.90～26.50m，水域厚度较小，向两岸厚度逐渐变大。（2）该层为淤泥质亚粘土、软塑状亚粘土，具层理，夹粉砂、亚砂土。桥址区普遍分布，厚度16.20～23.00m。（3）该层为冲海积、海积物，岩性为灰黄色粉砂、细砂夹亚粘土、亚砂土。分布普遍，厚度4.50～17.20m。

1.2 水文特征

桥址位于钱塘江河口尖山河段，受潮流和径流共同作用，潮流动力条件强，且比较复杂，河床冲淤剧烈，主要水文特征如下。

（1）水域涨落潮流路分歧，河床底质颗粒较细，起动流速低，易冲易淤，加上上游来水丰、枯变化，河床变化剧烈。钱塘江洪水主要有6月下旬梅雨引起的复峰型及7～9月台风暴雨引起历时较短的尖廋单峰型洪水。（2）尖山河段潮流为非正规半日浅海潮流，水流属往复流，但不对称性较明显，涨潮流大于落潮流。据地质勘探报告桥址断面观测期实测最高潮位+5.45m，平均高潮位+4.02m；最低潮位-3.15m，平均低潮位-2.41m；最大潮差8.59m，平均潮差6.44m；落潮历时显著长于涨潮历时，平均涨潮历时3小时34分，平均落潮历时8小时51分。最大垂线平均流速涨潮为4.78m/s，落潮为3.80m/s。桥址断面流速的平面分布总体上以涨潮流北强南弱、落潮流南强北弱为特征。（3）100年一遇设计涌潮高度为3.0m，5年一遇设计涌潮高度为2.5m。20年一遇最高通航水位为7.36m。

1.3 气候条件

桥区属亚热带季风气候，气候特征为四季分明、雨量充沛、温暖湿润。年平均气温16℃左右，极端最低气温-12.4℃，最冷月1月平均气温3.8℃，最热月7月平均气温28.7℃。年平均降雨量1485mm，年降水日数158d，年平均暴雨日数3.5天，6～9月降水多。桥位区年平均相对湿度约80%。全年以西北风和东南风为主。年平均风速2.7m/s，最大风速19m/s.

2 施工方法

2.1 总体施工方案

综合考虑北岸水中区引桥所处的水文、地质、施工环境以及河床冲刷情况，同时，考虑工程进度、成本、安全等多方面因素，水上施工平台施工总体布置如下：

为保证北岸水中区引桥桩基础及墩身按期完成，考虑平台的使用周期，一次性投入20个施工平台材料。

因主栈桥宽度为8.3m，100吨履带吊宽度为6.35m，当100吨履带吊停在主栈桥工作时，桥面剩余宽度为1.95m，将堵塞主栈桥交通，因此先用50吨履带吊搭设一个15.1×6m的小平台（B区第一跨），用于100吨履带吊的站位，后面施工平台搭建均用100吨履带吊。

平台搭建完成后，进行钢护筒插打、钻孔、钢筋笼现场安装和桩基础混凝土灌注，此时拆除平台A区。再进行桩底压浆和墩身施工，最后拆除平台B区，将拆除的材料用于后面施工平台的搭设。

为加快平台的搭设速度，采用支撑桩快速定位联运方法和施工平台分块预制安装两项先进的施工工艺。

为使施工有效合理的进行，施工平台从小里程至大里程的顺序搭建，即从B13#墩至B82#墩的顺序。

2.2 主要机械设备

100吨履带吊，履带结构尺寸，7780mm×63500mm×1200mm，使用主臂长度45m，作业半径在9～22m范围内，吊重为41.2～15.3吨。

50吨履带吊，履带结构尺寸，5270mm×3300mm×962mm，使用主臂长度34米，作业半径在8～9m范围内，吊重为16.58～14.08吨。

DZJ180振动打桩锤，自重12.8吨，激振力55吨，最高振动频率50HZ。

普通交流式电焊机6台，氧气丙烷割刀6套。

2.3 主要材料规格

2.4 平台搭设施工流程

在平潮的时候，使用50吨履带吊插打施工平台B区第一、二排的六根支撑桩；安装桩帽，将桩帽与钢管支撑桩焊接固定，安装桩顶承重梁，桩顶承重梁与桩帽牢牢固定；将后场分块拼装好的贝雷梁和桥面背肋在前场安装，贝雷梁共计48片，分为5组，在前场进行安装，并用90和45的标准支撑架连接成整体，桥面背肋根据施工平台的跨度预制；铺设桥面花纹钢板。6m×15.1m的小平台就搭设完毕。

100吨履带吊停在小平台上，插打平台A区靠近主栈桥的4跟支撑桩，安装桩帽、桩顶分配梁、贝雷梁及预制C30桥面板（1.99m×4.7m）；将100吨履带吊转入平台A区。

此时，按照插打支撑桩、安装桩帽及桩顶分配梁、安装分块拼装好的贝雷梁组和桥面18工字钢、铺设桥面花纹钢板（平台A区直接采用贝雷梁上面铺设预制的混凝土面板）的流程，平台A区与B区平台共同向前推进，直至，平台搭设完毕。详细步骤如图3。

3 主要施工工艺与操作技术要点

3.1 支撑桩承载力计算

根据施工总体部署，平台A区主要是用来行走160吨履带吊，吊重85吨，施工平台B区主要是用来行走100吨履带吊、50吨履带吊和摆放钻具及相关机械。所有荷载均靠支撑桩来承受。钢管桩材料为Q235A、壁厚10mm、内径Φ1.0m，结合地质报告，考虑施工期间钢管桩周边的冲刷达到9.5m，则单根钢管桩承载力计算如下：

支撑桩自重计算：

4 支撑桩的定位与插打

通过计算，支撑桩的承载力富余量并不大，因此我们必须控制好支撑桩平面位置和倾斜度，加之，在钱塘江上涨潮落潮时水流速度都比较快，要控制好支撑桩的平面位置和倾斜度必须避开涨落潮的时间段，在这种施工条件下，传统的十字交汇定位方法已不能满足目前的施工精度要求，我们必须寻找一种准确给支撑桩定位及插打的方法——支撑桩快速定位联运方法，其施工步骤如下：

（1）在施工后场加工区，将φ400mm的桩间连接系钢管桩与φ1200mm的支撑桩套筒焊接牢固，然后在套筒内焊接R9cm、厚度为1cm的圆弧钢板8块，分为上下两层（控制钢管支撑桩的倾斜度）。

（2）采用钓鱼法，用100T履带吊吊起支撑桩和DZJ180振动锤，并在测量组的监控下插打第一根支撑桩。然后在标高+2.9m的位置安装抱箍。

（3）用100T履带吊吊起连接系套筒，将一根套筒套在刚打好的支撑桩上，套筒下口与抱箍密贴。根据测量组在主栈桥上放的5个参考点，用等距离的方法，确定好整个连接系套筒的位置后，将套在支撑桩上的套筒用铁板与支撑桩焊接牢固。

（4）用100T履带吊机，将钢管支撑桩通过套筒插入河床，振动到位，并在套筒下口安装抱箍。

（5）用砂石将套筒和支撑桩之间的空隙填充密实。

（6）完成第一跨上部结构以后，将第三排桩的连接系套筒焊接在第二排支撑桩的套筒上，用等距离的法方，调整好连接系套筒的位置，焊接牢固。

（7）揷打第三排的两根支撑桩。安装抱箍。

（8）用砂石将第三排套筒和支撑桩之间的空隙填充密实。

（9）插打后面的支撑桩时，循环上面（1）、（2）、（6）、（7）、（8）。

目前，65座施工平台已全部搭设完毕，实践证明，在钱塘江这种潮强流水域中，运用该工艺具有突出性的优势，具体体现在以下两点，首先，克服了水流对支撑桩平面位置及垂直度的影响；其次，水上桩间连接系焊接改为陆上焊接。为工程的质量控制奠定了技术基础，为加快工程进度做出了巨大贡献。

5 施工平台分块预制安装

为了缩短前场的施工时间，在钱塘江附近设置一个钢结构加工场地，将贝雷梁拼装成块。施工平台和分栈桥第一跨贝雷梁均采用整体分块安装，施工平台A区横断面贝雷梁为19片，第一跨长度为6米，分为3组，施工平台B区第一跨长度为6米，横断面贝雷梁为24片，分为5组。将分块拼装好的贝雷梁组在现场用支撑架连接成一个整体。其余贝雷梁均拼装成单片长度为9米或者12米，运至现在对接，并安装支撑架。

施工平台A区预制C30混凝土面板，为了节约钢材和缩短施工周期，在后场设置一个小型的混凝土预制场地。由于分栈桥宽度为9.4，因此在后场预制4700×1990×200的钢筋混凝土预制板。此预制面板的优点有：方便安装及倒用；抗压性能好；耐久性好，便于长期使用。

桥面18背肋预拼成块，桥面18工字钢间距为0.3米，数量庞大，为加快施工进度，减少现场工作量，在后场根据平台的结构尺寸，将工字钢连接成不同类型的整块，运至现场，分块安装，焊接花纹钢板，使分块的工钢和花纹板连成一个整体。

该项施工工艺，最大的特点就是扩大了施工的工作面，将大量的江上施工改为陆上施工，减少了工程的安全隐患，加快了江上施工进度。

嘉绍大桥北岸水中区引桥施工平台搭建，施工条件恶劣、难度大、技术复杂。在施工过程中，经过不断的摸索和研究，不断的发现和解决问题，制定许多科学性的创新工艺，为我们在水流较强的江海里搭设施工平台积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]汪一骏，顾泰昌，冯东，等.钢结构设计手册.中国建筑工业出版社，2010年6月.

[2]叶见曙，李国平.结构设计原理.人民交通出版社，2006年9月.

[3]周水兴，何兆益，皱毅松，等.桥梁施工计算手册，2009年5月.