深水施工钻孔平台设计方案比选

彭杨品

中铁十一局集团第五工程有限公司

1 引言

在跨河大桥施工中，水工建筑物的施工主要以采用的围堰方案为基础，采用土石方填筑临时道路和水上作业平台或钢栈桥、钢平台等措施，为结构施工提供足够的工作面。根据漯河市解放路沙河大桥的结构设计特点、工程环境特点、安全经济的原则，结合公司实际情况，提出了利用钢栈桥和钢平台为结构施工提供工作面的措施。本文根据不同工况下的受力情况，采用Midas建模方法，分析了该工况下栈桥和平台的变形和结构强度。

2 设计概况

彭溪河多线特大桥共14跨，其中10-12跨为（96+200+96）连续钢构-拱组合结构，桥梁全长741.6m。

承台两侧设置支栈桥，结构形式与主栈桥一致，主要作用围堰钢板吊装及辅助桩基施工，墩位上方设置钻孔平台，平台尺寸36m×39m，支栈桥在钻孔平台的横桥向承台前后各布置1座，顺桥向宽度8.5m，横桥向支栈桥长度36m，支栈桥及钻孔平台顶标高同主栈桥。桩基钢护筒为18mm厚度直径2800mm，长度60m。钢护筒相邻钢护筒之间采用Φ630×10mm 钢管相互连接并作为钻孔平台的部分支撑体系，钢护筒上焊接支撑梁牛腿，贝雷梁安放在牛腿上，上面再铺设5.75mm 厚度的防滑钢板（预留出桩基护筒口位置），全部钻孔平台由支栈桥与钢护筒共同参与受力。

3 钻孔平台方案比选

3.1 浮动工作平台

优点：投入施工较快。

缺点：（1）需使用较多水上作业专用船舶、浮吊等设备，设备管理经验不足费用高；（2）受下游103省道双江拱桥结构尺寸限制，大型设备不能通航；（3）拟建桥位周边大型水上设备资源空缺，远距离调遣设备费用高；（4）占水域面积较多，不满足Ⅲ级通航宽度要求；（5）平台受过往船只水浪影响较大，定位较困难；（6）水位大幅变化，要设置锚碇系统且经常调整，桩基平面位置精度很难保证；（7）涉水施工大型设备需要在海事处报备手续，协调费用高。

3.2 固定钻孔工作平台方案

优点：（1）不受船舶浪影响，施工精度和施工安全有保证；（2）设备费用较低；（3）设备选型资源较多，调遣费较低；（4）满足Ⅲ级通航宽度要求；（5）不受水位变化而制约工期。

缺点：用钢量较多。

比选结果：从可行、安全、工期、经济的角度考虑，同时考虑通航及度洪要求，采用固定式钻孔工作平台

4 钻孔平台设计

承台两侧设置支栈桥，结构形式与主栈桥一致，主要作用围堰钢板吊装及辅助桩基施工，墩位上方设置钻孔平台，平台尺寸36m×39m，支栈桥在钻孔平台的横桥向承台前后各布置1座，顺桥向宽度8.5m，横桥向支栈桥长度36m，支栈桥及钻孔平台顶标高同主栈桥。桩基钢护筒为18mm厚度直径2800mm，长度60m。钢护筒相邻钢护筒之间采用Φ630×10mm 钢管相互连接并作为钻孔平台的部分支撑体系，钢护筒上焊接支撑梁牛腿，贝雷梁安放在牛腿上，上面再铺设5.75mm 厚度的防滑钢板（预留出桩基护筒口位置），全部钻孔平台由支栈桥与钢护筒共同参与受力。

钻孔平台主要用于安置冲击锤桩基成孔施工，辅助搭设护筒，下放钢筋笼，浇筑混凝土，其自下而上采用钢管桩、工字钢横梁、贝雷架及工字钢分配梁搭设平台作为桩基的钻孔工作平台。

5 钻孔平台施工方案

水中桥墩平台尺寸分别为：10 号墩36m39m，11 号墩36m39m。在下一步钢围堰的施工中，平台边缘距承台的边缘为3.6m，钢管桩作为平台管基础，横梁采用双40B 工字钢，钢管桩焊接。分布纵梁采用18B 工字钢，站台板采用＝5.75mm 钢板。平台管基纵、横向采用630m×10mm 钢管作为连接系统，以增强其稳定性。为保证下一步钻孔灌注桩施工中中钢套管定位的准确性，在平台底部设置钢套管定位导向架。

5.1 支栈桥搭设

支栈桥搭设方式参照主栈桥进行施工，支栈桥第一跨钢管桩与主栈桥共用，10#支栈桥与主栈桥第2～3、6～7跨下游侧钢管桩共用。11#支栈桥与主栈桥第4～5、8～9 跨下游侧钢管桩共用，支栈桥里程位置详见附件11.3。当完成10#主栈桥第3跨，11#完成第5跨后，支栈桥与主栈桥开始同时作业。支栈桥与主栈桥共用一个桩帽，在桩帽上架设十字交叉的40b双拼工字钢，支栈桥修建完成后，进行钻孔平台搭设。

5.2 钻孔平台搭设

锚桩完成后，履带吊利用支栈桥稳定平台为依托进行桩基钢护筒插打施工，由于钢护筒重量太大，履带吊快速吊装联结系和支撑梁进行焊接加固。单墩支栈桥平台桩完成永久联结系安装后，开始搭设临时锚桩平台，进行锚固桩施工。履带吊插打钢护筒完成后，同理利用钢护筒结构为依托进行平台另一侧支栈桥施工，重复步骤进行另一侧支栈桥施工。单墩支栈桥平台桩完成永久联结系安装后，开始搭设临时锚桩平台，进行锚固桩施工。如图1所示。拆除锚桩临时联结系后，履带吊吊装桩帽、横梁、桁架、面板进行平台上部结构搭设施工。

图1 临时锚桩平台

5.3 桩顶连接及分配梁安装

钢管桩横梁为双拼40b工字钢，钢管桩横担经测量放线后，焊接封头钢板，钢管桩上焊接牛腿以保证其顶标高能满足设计要求。为保证钢管桩及平台的整体稳定性，要求横梁与桩整体，焊缝质量满足要求。桥面板采用5.75mm花纹钢板满铺，固定在平台纵向分配梁上。平台栏杆高1.5m，采用槽钢作为立杆焊接在平台钢面板上。

5.4 钻孔平台上其他结构设置施工技术措施

（1）打桩前，全面了解现有水文地质情况。钢管桩应进行质量检查，不得有弯曲、局部变形严重、错焊、漏焊等现象。桩的堆放、运输和吊装应按要求设置支点和吊点。（2）钢管桩一般由12m截面组成，延伸至施工平台后栈桥上的整桩。接桩时，每节桩轴线应尽量保持直线，最大挠度不大于3‰，每节挠度应反向错开。（3）使用履带起重机吊运、振动打桩机振打钢管桩时，起重机不应承受任何力，只能挂起起吊绳起到安全作用。为加快施工进度，钢管桩与振动沉桩机采用液压卡箍连接，取消桩顶法兰盘结构。振动打桩机的连续振动时间不超过3min，在振动过程中，当打桩机、桩帽和基桩之间的连接螺栓松动时，应立即停止振动，并且当打桩机的振幅异常或驱动导向架被歪斜时，停止振动，进行检查、分析和处理。（4）钢管桩入河床深度受设计高程和贯入度控制。（5）钢管桩插入打入后，及时设置桩与桩顶分布梁的连接系统。搭设脚手板、安全网、扶手、安全标志等设施。

6 结论

钻孔工作平台作为施工机械进行深水桥墩的钻孔工作面，其平台的稳定直接或间接的影响了桩基成孔的精度和作业的安全性。本文通过对浮动和固定两种方案比选，结合工程实际，确定了合理的平台方案为固定型。并对该方案的设计及关键工序进行了阐述，可指导类似项目的施工。