摘要：平潭海峡公铁两用大桥施工区域为地质情况较复杂的海域，栈桥钢管桩基础施工缺乏可以利用的资料，受风浪、水流、地质条件的影响，栈桥施工难度大，施工现场采用一些措施，顺利完成了栈桥施工，本文通过对栈桥施工的关键点叙述，可为类似环境下栈桥施工提供参考依据和借鉴。
关键词：施工栈桥钢管桩 连接系 锚固桩 结论
图1.1-1全桥覆盖层、全风化及强风化分布概图
1概述
1.1工程概况
平潭海峡公铁两用大桥起于长乐市松下镇，经人屿岛，跨越元洪航道和鼓屿门水道，再依次通过长屿岛和小练岛、 跨越大小练岛水道抵达大练岛，再跨越北东口水道上平潭岛，大桥全长约16.338km。平潭海峡公铁两用大桥栈桥施工海域地质情况复杂，通过地质调查结合钻孔揭示，桥址区域地形起伏大、覆盖层薄甚至岩石裸露、基岩强度高，施工环境恶劣（风大、浪高、涌急等）。除覆盖层外，岩层从上往下依次为厚度不等的全风化岩（基本承载力350kPa）、砂砾状或碎块状强 化岩（基本承载力450-600kPa）和微风化岩。全桥覆盖层、全风化及强风化分布概图见图1.1-1。
2.2 施工环境
（1）波浪
据平潭海洋站2001～2003年波浪观测资料统计，平潭海洋站波浪常浪向为ESE向；强浪向亦为ESE向。根据计算，桥位处20年一遇高潮位H1/5=4.33m，长屿岛以北20年一遇波高为H5%=6.22m，长屿岛以南20年一遇波高为H5%=2.95m。
（2）气像
风向季节性变化明显，且稳定，桥址工程区域百年重现期十分钟平均最大风速44.8m/s。大风日数主要集中在10月～次年2月，占全年的50％左右。通过福建省气候中心统计分析汇总，桥位处的极大风天数见表1-1。
表1-1 桥址处出现极大风的天数统计
2 栈桥结构简介
平潭海峡公铁两用大桥1#栈桥全长约3.4km，其中栈桥（贝雷梁段）长2189m，栈桥（大桥Ⅰ号梁段）长1245m；
为保证栈桥能满足100t履带吊通行或两辆混凝土运输车错车，栈桥总宽度为8.5m=8m（桥宽）+0.5m（水管、泵管区），墩位处支栈桥和材料堆放小平台可以临时错车。为满足100t履带吊通行或偏吊18t荷载，贝雷梁及大桥I#桁梁横桥向两侧各集中布置4片，中间分散布置4片，共12片,间距为3×0.45+5×0.9+3×0.45=7.2m。贝雷梁及大桥I#桁梁每片端部及下弦均采用支撑架横向连接。栈桥断面图见图2.1-1。
图2.1-1 栈桥断面图
连续墩桩顶横桥向间距为9m，桩顶横向设由两根HN900×300型钢组焊而成的横向分配梁；过渡墩纵向设由两根HN900×300型钢组焊而成的纵向分配梁，再在其上横向布置由两根HN900×300型钢组焊而成的横向分配梁。
钢管桩及连接系型式：h≤14m 时，直桩均采用φ1000×20mm，连接系采用φ600×8mm；14≤h≤18m 时，直桩均采用φ1500×18mm，连接系采用φ800×8mm；水深h＞18m 时，直桩均采用φ2400×25mm，连接系采用φ1000×10mm。全桥的栈桥钢管桩均采用开口桩，为防止桩底部在施打时卷口，钢管桩加工时在底部1.2m 范围内用14mm 的钢板贴厚加强，2.4m 钢管桩底部2.0m 范围内用14mm 的钢板贴厚加强。
3施工难点
（1）施工区域风浪大、水流急、地质复杂，因此钢管桩的插打困难，插打精度不易控制，部分区域插打深度不满足设计要求；
（2）海上作业风险大、钢管桩插打精度差，因此导致钢管桩的位置与设计相差较大，导致连接系的下料长度控制难度大，需要采取一定的措施进行施工；
（3）海床部分区域属于光板岩，钢管桩的入岩深度浅，栈桥的整体抗风浪能力弱，因此需要采用锚桩施工。
4主要施工控制措施
4.1 钢管桩插打及桩头焊接
为了满足在复杂海况下钢管桩的插打，项目部选用了国内最先进的“海力801”打桩船，现场施工见图4.1-1，待钢管桩插打完成之后，才钢管桩之间搭设施工平台，平台采用的结构形式为：两层HN500型钢+工14+脚手板，上层平台与管桩之间采用倒链连接。
由测量人员测量桩顶标高，再根据桩顶标高确定桩头的长度，桩头的标准长度为1.0m，当插打钢管桩的桩顶标高距桩头设计标高低于1.0m时，需加工厂根据实际桩头高度进行加工；施工作业人员根据测量数据放样钢管桩的切割线，切割钢管，之后待焊接成整体的桩头运输至现场后，与钢管桩焊接牢固。焊接完成后，在焊缝位置处需要涂刷防腐油漆。
图4.1-1钢管桩插打图
4.2连接系施工
由于钢管桩插打精度拆，因此将连接系分为散件现场焊接型及整体套入型两种，并在连接系的一端增设连接套筒，用于调整连接系的长度，其具体结构见图4.2-1、图4.2-2。
图4.2-1 散件现场焊接入图 图4.2-2 整体型连接系
其主要步骤：在钢管桩上进行平联位置的测量放样，技术员实测各桩的空间相对位置，并将实际数据反馈给加工厂，加工厂根据现场实际数据下料、割相贯线，并在连接系的一端增设直径略大一点的连接套筒；待连接系运输至施工现场后，采用履带吊将其吊装到位，将套筒伸出，与钢管桩进行无隙连接，若有空隙，则采用又钢管分割而成的钢板进行贴板焊；待焊缝均焊接完成后，现场技术员及时检查焊缝质量。
4.3 锚桩施工
当跨度小于16.5m时，栈桥承重结构为贝雷梁。贝雷梁及支撑架采用4榀一组，在栈桥已建成桥面上进行组拼或在驳船上组拼成整体，通过100t履带吊机整体吊装架设。贝雷梁吊装示意图见图4.3-1所示。
图4.3-1履带吊机吊装作业示意图
当跨度大于30m时，栈桥承重结构为大桥I#桁梁。大桥I#桁梁及其支撑架采用4榀一组连接成整体。通过驳船运输至栈桥施工位置，浮吊整体吊装架设，具体详见图4.3-2。
图4.3-2浮吊整体吊装大桥I#桁梁示意图(尺寸单位：cm)
4.4 锚桩施工
由于1#栈桥施工区域覆盖层浅薄甚至岩石裸露、基岩强度高，钢管桩插打非常困难。因此需对不同的地质和水文条件下浅水区栈桥的钢管桩基础满足以下三种型式之一时，可不采用锚桩施工，否则需要采用锚桩施工。
（1）光板岩区域:沉桩过程中以贯入度为主，可以保证桩身竖向承载力满足要求；当h水深≤13.5m，且钢管桩入岩深度不小于1.0m时，可以保证栈桥的抗倾覆、抗滑移稳定性及横向刚度满足要求，可以不施工锚桩。
（2）光板岩区域：沉桩过程中以贯入度为主，可以保证桩身竖向承载力满足要求；当13.5＜h水深≤18.0m，且钢管桩入岩深度不小于2.7m时，按《港口工程桩基规范》和《公路地基与基础设计规范》进行计算，桩底可按固接考虑；可以保证栈桥的抗倾覆、抗滑移稳定性及横向刚度满足要求，可以不施工锚桩。
（3）浅覆盖层区域：沉桩过程中以贯入度为主，可以保证桩身竖向承载力满足要求；当13.5＜h水深≤18.0m，且冲刷后钢管桩入岩深度不小于2.2m时，桩底可按固接考虑；可以保证栈桥的抗倾覆、抗滑移稳定性及横向刚度满足要求，可以不施工锚桩。
根据以上要求，因此在插打钢管桩时，认真做好钢管桩插打记录，结合施工区域的地质勘测报告，确定不满足以上要求的桩位，并进行锚桩施工。考虑不影响施工进度，针对锚桩桩位，先安装特制的锚桩桩头（结构形式见图4.4-1），将栈桥先贯通，之后再施工锚桩，但是对于未施工锚桩位置，严禁重型车辆及履带吊行驶。
为便于栈桥通行，在锚桩施工过程中，应尽量少占用栈桥的空间，因此在栈桥边上设置施工平台，其布置见图4.4-2。
锚桩主要施工流程：施工准备→施工平台建设→钻机就位→钻进施工（含泥浆配置）→检孔、终孔、清孔→钢筋笼制作、吊放→导管安装→二次清孔→二次清孔、检查签证→灌注水下砼→施工平台拆除（如有）→完成锚桩施工。由于其施工与钻孔桩施工工艺类似，在此不详述说明。
图4.4-2 锚桩施工布置图
5 总结
在复杂海况下， 受自然环境的影响，栈桥施工比之一般情况更为困难，所采用的钢管桩、连接系、分配梁等结构尺寸更大，施工过程的控制、吊装等要求高。通过现场的不断改善及优化施工措施，有效地完成了栈桥施工，特别是通过设置锚桩桩头，既保证了结构的安全，又缩短了栈桥的施工工期，提高了施工效率。
参考文献：
[1]《新建福州至平潭铁路平潭海峡公铁两用大桥工程施工图纸》
[2]《新建福州至平潭铁路平潭海峡公铁两用大桥工程栈桥设计图》
[3] 路桥集团第一公路工程局.公路桥涵施工技术规范. JTG/F50-2011.北京：人民交通出版社，2011
[4] 桥梁施工专项技术手册.桂业昆 邱式中编.人民交通出版社，2005
论文作者:李正飞
论文发表刊物:《基层建设》2016年24期8月下
论文发表时间:2016/12/7
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