■陳華南 ■中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司，江西 九江 332001

1 工程概況

港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域，大橋東接香港特別行政區(qū)，西接廣東省珠海市和澳門特別行政區(qū)，主體工程采用橋隧組合方案，其中隧道長約6.7km，橋梁長約22.9km［1］。該橋CB05 標(biāo)非通航孔橋采用85m 連續(xù)組合梁橋形式，全長5440m，共62 個橋墩。每橋墩基礎(chǔ)采用6根鋼管復(fù)合樁，共有鋼管復(fù)合樁372 根。其中低墩區(qū)樁徑Ф2.0m 共計(jì)294 根、高墩區(qū)樁徑Ф2.2m 共計(jì)78 根。除190#墩設(shè)計(jì)為摩擦樁外，其余均為嵌巖樁。低墩區(qū)鋼管長度4.5～35.5m，樁長12～85m;高墩區(qū)鋼管長度15～25m，樁長27～78m。主線橋梁跨度布置見圖1。本項(xiàng)目北靠亞洲大陸，南臨熱帶海洋，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，受海洋風(fēng)、浪、流、潮、霧、雨等環(huán)境因素的影響較大;橋址區(qū)處于熱帶氣旋路徑上，登陸和影響橋位的熱帶氣旋十分頻繁，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，平均每年2 個左右，最多時每年可達(dá)6 個，主要集中在6～10 月。橋址區(qū)潮汐屬不規(guī)則半日潮混合潮型，具有高潮位由外海向珠江口內(nèi)逐漸增大，低潮位由外海向珠江口逐漸降低的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)平均水位0.54m，潮差1.5～2.0m。

圖1 主線橋梁跨度布置

橋址區(qū)覆蓋層淺，部分墩位覆蓋層僅有淤泥?；鶐r為晚侏羅世燕山第三期花崗巖(γ52(3))，巖面起伏大，基巖全強(qiáng)風(fēng)化發(fā)育，風(fēng)化差異顯著，全強(qiáng)風(fēng)化基巖中常夾有中微風(fēng)化殘留體，中微風(fēng)化巖面起伏大，局部地段基巖受構(gòu)造擠壓影響，裂隙發(fā)育，巖體軟硬不均。同一墩位采用等長樁布置，設(shè)計(jì)嵌巖深度最淺4m，最深達(dá)32.81m，巖性強(qiáng)度較硬達(dá)到100Mpa，鋼管復(fù)合樁施工難度大。

2 鋼管復(fù)合樁基礎(chǔ)施工

依據(jù)橋址水文、地質(zhì)條件及環(huán)保要求。鋼管復(fù)合樁施工方案采用“小天鵝”號運(yùn)架一體船運(yùn)輸導(dǎo)向架就位，浮吊起吊APE400B 型打樁錘插打定位樁完成后，“小天鵝”退出。浮吊起吊打樁錘逐根插打完成6根復(fù)合樁鋼管及鉆孔平臺支撐樁，吊裝整體桁架式鉆孔平臺安裝就位。鉆孔平臺上安裝3 臺沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)成孔后澆筑水下混凝土，達(dá)到強(qiáng)度后對樁基進(jìn)行檢測，待樁基檢測合格后對檢測管壓漿，完成樁基施工，拆除鉆孔平臺。

2.1 復(fù)合樁鋼管樁插打

鋼管復(fù)合樁中的鋼管作為參與受力的主體結(jié)構(gòu)，其打設(shè)精度要求非常高(傾斜度1/250，平面偏位50mm［2］)。復(fù)合樁鋼管最長達(dá)58.5m，重382.45t。作業(yè)海域水文、氣象條件復(fù)雜，無法采用打樁船懸吊打樁。為滿足復(fù)合樁鋼管施工精度要求，特設(shè)計(jì)制作可調(diào)整體式導(dǎo)向架提高復(fù)合樁鋼管的打設(shè)精度。整體式導(dǎo)向架由導(dǎo)向架架體和上、下導(dǎo)向裝置組成，整體式導(dǎo)向架結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 整體式導(dǎo)向架結(jié)構(gòu)示意

導(dǎo)向架架體分為上、中、下三層，各層均由型鋼焊接而成。上、中兩層四個角處設(shè)導(dǎo)向架套管，用于定位樁插打時導(dǎo)向。架體上、下兩層分別設(shè)置由導(dǎo)環(huán)和液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置與架體采用栓接。中層架體向外延伸出兩翼，可放置在“小天鵝”號甲板上的滑道梁上并滑動。

整體式導(dǎo)向架法施工的優(yōu)點(diǎn):通過絞錨將“小天鵝”調(diào)整至縱橫向±20cm 范圍，完成一次定位;再依次通過導(dǎo)向架調(diào)位系統(tǒng)的縱、橫向液壓系統(tǒng)將導(dǎo)向架平面位置調(diào)整到位，采用鋼楔塊將調(diào)整好的導(dǎo)向架鎖定，完成二次定位。完成定位樁的插打并將導(dǎo)向架套管固定在定位樁上。然后在插打復(fù)合樁鋼管時利用導(dǎo)向架上的液壓導(dǎo)向裝置將導(dǎo)向4個方向的纖維輪頂推調(diào)整復(fù)合樁鋼管的平面位置及垂直度，使平面誤差精確至±5mm 內(nèi)，垂直度調(diào)整至小于1/250，三次精確定位完成。并使用APE400B 型打樁錘將復(fù)合樁鋼管依次插打完成。

2.2 鉆孔平臺搭設(shè)

鉆孔平臺采用桁架結(jié)構(gòu)。平面尺寸橫向×縱向:36m ×21.1m。平臺弦桿主要由HN500 ×200 型鋼組成，腹桿由HW200 ×200 的型鋼組成，腹桿與弦桿之間均采用破口熔透焊焊接。橋面板鋪槽14 +4mm 花紋鋼板。平臺基礎(chǔ)由6 根復(fù)合樁鋼管和4 根支撐樁共同組成。施工平臺結(jié)構(gòu)圖見圖3。

完成復(fù)合樁鋼管及支撐樁打設(shè)施工后，在復(fù)合樁鋼管及支撐樁樁身焊接牛腿作為支座。采用“雪浪”號浮吊，將桁架式鉆孔平臺整體吊裝至支座牛腿上，完成安裝。桁架式鉆孔平臺整體安裝見圖4。

圖3 施工平臺結(jié)構(gòu)圖

圖4 整體裝備桁架式鉆孔平臺

2.3 鉆孔施工

鉆孔施工采用正循環(huán)沖擊成孔施工。正循環(huán)沖擊成孔是通過沖擊式裝置或卷揚(yáng)機(jī)懸掛沖擊鉆頭上下反復(fù)沖擊，將硬質(zhì)土或巖層破碎成孔，部分碎渣及泥漿擠入孔壁中，大部分鉆渣由泥漿正循環(huán)帶出孔外，或用撈渣筒撈出孔外，這樣循環(huán)往復(fù)，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。

根據(jù)海上鉆孔樁耐久性要求，鉆孔樁施工需采用淡水拌制泥漿。因橋址區(qū)覆蓋層多為淤泥、粉質(zhì)粘土。在開孔前，先將孔內(nèi)的海水抽干，注入淡水。開孔后，利用覆蓋層內(nèi)的海泥并投放粘土造漿，按照抽檢頻率檢查泥漿指標(biāo)情況，及時補(bǔ)充淡水及粘土，確保泥漿質(zhì)量。鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意觀察地質(zhì)情況并做好原始記錄，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與地質(zhì)勘探報告不一致，及時報告，以便采取相應(yīng)的措施。

2.4 清 孔

依設(shè)計(jì)要求終孔后，開始一次清孔。清孔過程中對鋼管復(fù)合樁孔內(nèi)壁進(jìn)行掃孔，掃除鉆孔施工中形成的過厚泥皮。提高復(fù)合樁鋼管與成樁混凝土的粘結(jié);減少鋼筋籠安裝過程中，因鋼筋籠晃動刮落孔壁上過厚的泥皮，致使泥皮沉入孔底或包裹在鋼筋籠上，給二次清孔造成困難，影響成樁質(zhì)量。待泥漿質(zhì)量及孔底沉渣均合符規(guī)范要求后，采用超聲波檢孔儀對孔徑、孔型及傾斜度等進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果上報監(jiān)理工程師復(fù)查并存檔。

2.5 鋼筋籠施工

鋼筋籠生產(chǎn)采用車間工廠標(biāo)準(zhǔn)化制作，制作完成后利用船舶海運(yùn)至樁位處，采用浮吊安裝鋼筋籠施工。潮汐、風(fēng)浪對其穩(wěn)定性影響很大，鋼筋籠直螺紋套筒連接安裝質(zhì)量及安全難以控制。為確保質(zhì)量及安全，特設(shè)計(jì)了鋼筋籠安裝支架。鋼筋籠安裝支架由鋼筋籠安裝支架架體及4 個5t 手拉葫蘆組成，鋼筋籠安裝支架見圖5。

鋼筋籠安裝支架的優(yōu)點(diǎn):浮吊將鋼筋籠喂入支架后，由手拉葫蘆受力并調(diào)整對接安裝鋼筋籠，浮吊不受力，受風(fēng)浪影響較小，能確保鋼筋籠安裝施工的質(zhì)量及安全。

圖5 鋼筋籠安裝支架進(jìn)行鋼筋安裝施工圖

圖6 水下混凝土灌注示意

2.6 樁基混凝土施工

該橋混凝土均采用大型海上混凝土工廠船舶供應(yīng)，風(fēng)浪對混凝土船體及布料桿的穩(wěn)定性影響極大。為克服風(fēng)浪影響并加快混凝土灌注速度，樁基混凝土灌注設(shè)備采用灌注架、料斗、導(dǎo)管架等協(xié)同接力灌注。樁基混凝土灌注示意見圖6。

其優(yōu)點(diǎn)在于:(1)因儲料斗口徑大，布料桿可直接伸入儲料斗內(nèi)澆筑，可減小風(fēng)浪的影響;(2)利用儲料斗可確保首盤混凝土料滿足導(dǎo)管底端首次埋深大于1m 的要求;(3)利用儲料斗澆筑，在拆除導(dǎo)管時，不必將布料桿擺出灌注孔位，且能繼續(xù)往儲料斗泵送混凝土，待拆完導(dǎo)管后，打開閥門放料，有效節(jié)省混凝土灌注時間，確保成樁混凝土質(zhì)量。

3 關(guān)鍵工序質(zhì)量控制措施

3.1 鉆孔質(zhì)量控制措施

(1)施工過程中根據(jù)潮位變化及時調(diào)整孔內(nèi)水位，始終保持孔內(nèi)水位高出海水位2.0—3.0m，確保孔壁任何部位靜水壓力不小于0.02MPa。

(2)根據(jù)土層條件及現(xiàn)場特點(diǎn)，采用正循環(huán)鉆孔、清孔工藝，選擇合適的鉆孔進(jìn)尺速度，控制好泥漿比重等各項(xiàng)泥漿指標(biāo)，防止出現(xiàn)粘錘、埋鉆、梅花孔等現(xiàn)象。

(3)進(jìn)入護(hù)筒底口后，調(diào)整鉆頭位置，確保鉆頭在鉆孔及提鉆過程中不碰撞護(hù)筒，以免破壞護(hù)筒底口護(hù)壁。如覆蓋層過淺，護(hù)筒底口處于淤泥層與風(fēng)化巖交界處，則鉆進(jìn)至護(hù)筒底口時，向孔內(nèi)投入一定數(shù)量的粘土和片石進(jìn)行造壁，必要的時候加入鋸末、麻布、棉絮、膨潤土或水泥等造壁材料，并且減小沖程鉆進(jìn)，以免發(fā)生穿孔漏漿、偏孔等事故，待通過護(hù)筒底口3—5m 后恢復(fù)正常鉆進(jìn)。

3.2 清孔質(zhì)量控制措施

(1)確?？妆谏蠜]有過厚泥皮。清孔前必須掃孔，掃孔的標(biāo)準(zhǔn)以鋼絲刷上再無泥塊為準(zhǔn)，一般清孔時間超過三天，則需再次掃孔，直至清孔完成。

(2)嚴(yán)格控制清孔泥漿指標(biāo)。采用正循環(huán)清孔時，泥漿密度及粘度不宜過小，否則影響孔壁穩(wěn)定，并影響泥漿懸浮鉆渣的能力，降低清孔效果。為確保下完鋼筋籠后的清孔質(zhì)量。一次清孔至下鋼筋籠前，泥漿指標(biāo)控制為:相對密度1.08～1.15t/m3;粘度18～22;含砂率不大于2%。下完鋼筋籠后二次清孔，應(yīng)在孔底取泥漿進(jìn)行性能指標(biāo)檢測，泥漿達(dá)下列指標(biāo)后方可終止清孔:相對密度1.03～1.10t/m3;粘度17～20;含砂率＜2%。

3.3 樁基混凝土灌注質(zhì)量控制措施

(1)確保首批混凝土澆筑量。首批混凝土的數(shù)量對確保水下混凝土澆筑質(zhì)量十分關(guān)鍵，混凝土初澆筑量應(yīng)滿足導(dǎo)管底端首次埋置深度不小于1.0m。

(2)保證混凝土灌注使用的導(dǎo)管壁厚。由于海水的腐蝕以及海工耐久混凝土的摩擦力對導(dǎo)管內(nèi)壁的損壞較大，對于50m 以上的深長樁必須使用壁厚大于6mm 的導(dǎo)管，并且絲扣為平絲。

(3)控制導(dǎo)管埋置深度?；炷翝仓^程中，經(jīng)常探測樁孔內(nèi)混凝土面位置，及時調(diào)整導(dǎo)管埋置深度，控制導(dǎo)管埋置深度在2～6m 之間。

(4)控制混凝土性能?；炷亮蠎?yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比來控制，其坍落度應(yīng)控制在180～220mm 范圍內(nèi)，坍落度過小，則易堵管且一樁身混凝土易出現(xiàn)“蜂窩、狗洞”;坍落度過大，則樁頂浮漿過多，且易離析。

4 結(jié)束語

目前，該橋CB05 標(biāo)非通航孔橋段鋼管復(fù)合樁基礎(chǔ)已全部施工完成。其復(fù)合樁鋼管打設(shè)精度最小平面位置偏差為±2mm，傾斜度為1/4000;最大平面位置偏差為±46mm，傾斜度為1/276，鉆孔灌注樁I 類樁的比例高達(dá)95.2%。在鋼管復(fù)合樁的施工過程中，追求零傷害、零污染、零事故，在健康、安全與環(huán)境管理方面達(dá)到國際同行業(yè)先進(jìn)水平，為實(shí)現(xiàn)港珠澳大橋建設(shè)管理目標(biāo)提供保障。其施工技術(shù)可供以后海上鋼管復(fù)合樁基礎(chǔ)施工借鑒。

［1］羅扣，王東暉，張強(qiáng).港珠澳大橋淺水區(qū)非通航孔橋組合梁設(shè)計(jì)［J］.橋梁建設(shè)，2013，43(3):99 -102.

［2］中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，合樂集團(tuán)有限公司聯(lián)合體.港珠澳大橋主體工程橋梁工程CB05 標(biāo)專用技術(shù)規(guī)范［Z］.珠海:2011.