马鞍山长江公路大桥左汊主桥中塔墩基础施工技术

郎绿原

【摘 要】介绍安徽马鞍山长江公路大桥左汊主桥中塔墩基础的施工技术,包括大型围堰浮运及精确定位、大直径超长钻孔桩施工技术.

【期刊名称】《安徽建筑》

【年(卷),期】2010(017)003

【总页数】3页(P86-87,101)

【关键词】公路桥;钢围堰;钻孔桩;施工技术

【作 者】郎绿原

【作者单位】中铁大桥局股份有限公司,湖北,武汉,471000

【正文语种】中 文

【中图分类】U443.22

1 工程概况

马鞍山长江公路大桥位于安徽省东部，起自巢湖市和县姥桥镇206省道，接规划中的马鞍山至合肥高速公路，跨江后进入马鞍山市，终点止于马鞍山市当涂县牛路口(皖苏界)，与规划中的马鞍山至溧水公路(江苏段)相接，路线全长约36.14km。其中桥梁工程长11km，南岸接线长19.49km，北岸接线长5.65km。

马鞍山长江公路大桥左汊主桥桥型方案为2×1080m三塔两跨悬索桥，桥跨布置为360m+1080m+1080m+360m，主桥净宽33m，设计车速100km/h。主桥总体布置见图1。

中塔墩基础采用69根Φ3.0m钻孔灌注桩，桩基呈行列式布置：行距6.3m、列距7.5m；桩底标高-80.0m；桩底持力层为微风化砂质泥岩、微风化砂岩。

钻孔桩钢护筒内径3.2m，壁厚24mm；长45m，护筒底标高-35.0m，作为永久结构的钢护筒长35.2m，材质Q345c

承台为带切角的矩形，平面尺寸为80.2×43m，厚7m，顶标高+7.0m，底标高0.0m，承台顶设3m高塔座。

中塔墩位于长江主航道，距和江大堤约1180m，墩位处水下地形较为平缓，高程-12.09m～-10.54m。地表覆盖层厚36m～39m，表部为松散状粉细砂，厚约20m，其下为厚约10m～13m的中密状中粗砂，底部为厚约5m的中密状圆砾土，下伏基岩为泥质粉砂岩、砂质泥岩夹砂层，岩面高程在-47.50m～-50.00m，基岩中近垂向裂隙较发育，局部裂隙间充填方解石，少量岩石呈碎裂状，局部后期有胶结。

图1 安徽马鞍山公路大桥左汊主桥桥式布置

2 基础施工安排及施工流程

双壁钢吊箱围堰在岸边制造组拼成整体，浮运至墩位，采用重型锚碇系统精确定位。插打钢护筒后，围堰挂桩，围堰平台与护筒固结，形成稳定渡洪体系及建立钻孔施工平台。钻孔桩完成后进行围堰的清基封底，施工承台。具体施工流程如下。

3 基础施工技术

3.1 钢吊箱围堰施工

中塔钢围堰采用双壁钢吊箱结构，内轮廓尺寸为承台尺寸周边各外扩50mm，壁板厚1.8m，吊箱长83.9m、宽46.7m。吊箱围堰双壁部分壁板高11.3m，总重2150t。由于受水深流急，潮汐影响水流变化频繁等不利因素，钢围堰定位采用前定位船重锚碇方案。

3.1.1 锚锭系统施工

锚碇系统是围堰定位精度的关键因素，需综合考虑水流阻力、风力、绳缆的弹性变形等综合作用，根据墩位处河床标高及水流情况，采用前定位船锚碇方案。

定位船采用1艘400t铁驳；主锚采用8t霍尔铁锚4个，锚链直径Ф72mm，锚绳直径Ф56mm；尾锚采用8t霍耳铁锚2个，锚链直径Ф62mm，锚绳直径Ф56mm；定位船边锚抛设3t、5t霍尔铁锚各2个，锚链直径Ф43mm，锚绳直径Ф36.5mm；围堰

和定位船间采用拉缆连接，拉缆共4根φ56mm钢丝绳，围堰两侧各设置4个8t霍尔铁锚作为边锚，锚链直径Ф62mm,锚绳直径Ф56mm。

定位船400t铁驳平面尺寸为：41.0×9.5m，定位船上布置有马口、将军柱、绞罐、固定座、卷扬机、发电机等设备，通过这些设备可调整锚绳及拉缆，定位船起到确定、调整钢围堰的位置，并对钢围堰具有安全防护作用。在围堰顶面（内支撑架）布置边锚、尾锚绞锚平台。锚锭具体布置见图2。

图2 锚锭系统布置图

采用抛锚船来进行锚碇抛设施工。施工时要求抛锚位置误差±5m以内。抛锚顺序按先主后边，先上游后下游的原则进行。考虑到锚抓牢受力时会有一定的位移，抛锚时要设一定的预偏量，各锚预偏量见表1。

定位船、围堰抛锚参数 表1编号 规格 预偏量(m) 预偏方向 使用部位1#～4# 8t 15 上游 定位船主锚5#、6# 3t/5t 14 抛锚方向 定位船前边锚7#、8# 3t/5t 10 抛锚方向 定位船后边锚9#～16# 8t 10 抛锚方向 钢围堰边锚17#、18# 8t 不设预偏量 钢围堰尾锚

3.1.2 钢吊箱围堰定位施工

围堰锚碇系统形成后，利用锚碇系统对围堰位置进行调整、定位。围堰定位时遵循先调整围堰顶面标高，后调整平面位置和扭角的原则。

首先在底隔舱及双壁隔舱中灌水，使围堰底标高达到设计要求，同时，使围堰垂直度

满足不大于1/1000的要求，并测量围堰的平面位置及扭角；根据测量结果调整围堰，使其平面位置及扭角偏差均不大于100mm；均匀收紧后拉缆，使整个尾锚系统对围堰施加50t的预拉力，同时，均匀收紧围堰边锚，使每侧边锚对围堰施加25t的预拉力；然后测量围堰的垂直度、平面位置及扭角，并根据测量结果调整围堰位置达到精度要求。

不同地层泥浆性能表 表2泥皮厚度(mm)粉细砂层 19～25 1.10～1.20 ≤4 8～10 ≥95 ≤20 ≤3弱风化砂岩层 18～20 1.02～1.06 ≤4 8～10 ≥95 ≤20 ≤3微风化砂岩层 19～22 1.05～1.10 ≤4 8～10 ≥95 ≤20 ≤3微风化砂砾岩层 19～22 1.10～1.15 ≤4 8～10 ≥95 ≤20 ≤3地层 粘度(Pa·S)容重(g/cm3)含砂率(%) PH值 胶体率（%）失水量(ml/30min)

3.2 大直径钻孔桩施工

中塔墩基础钻孔桩直径为3.0m、桩长80m，单桩桩尖嵌入微风化岩石约17m。钻孔桩直径大、孔深，桥位处岩层不均、强度高，裂隙发育严重，对钻孔桩施工不利。

3.2.1 桩基施工机具选择

采 用 KPG3000A、KTY3000、KTY4000型全液压动力头回转钻机成孔，在覆盖层中采用刮刀钻头钻进，根据地质情况在岩层中钻孔配备锲齿滚刀钻头和球齿滚刀钻头钻进。使用ZX-500型泥浆分离器，泥浆净化能力为500m3/h，分筛粒度≤74μm。采用超声波大孔径检测仪用于成孔质量检测，检测孔径、孔斜率、孔底沉碴。

3.2.2 成孔工艺

3.2.2.1 钻孔泥浆

选用回转钻机气举反循环排渣钻进成孔，成孔泥浆采用低固相聚丙烯酰胺优质泥浆，根据不同地层，需选用相应性能的泥浆。不同地层泥浆性能见表2。

3.2.2.2 钻进成孔

钻进主要分3个阶段：护筒内钻进、护筒以下覆盖层钻进和基岩层钻进。

①护筒内钻进成孔。由于护筒底口位于砂层内，为避免出现翻砂采用泥浆循环。钻孔泥浆在岸边泥浆池中集中拌制，船运至墩位。护筒内钻进采用低压中档转速的方法钻进。当钻进到护筒底口部位时（底口上下各2m左右）采用小气量、轻压、慢转钻进成孔，如钻进过程中发现钻头磨擦护筒，不得强行钻进，可根据护筒倾斜情况适当调整钻机位置。待钻头整体钻出护筒2m左右后，才允许继续正常钻进成孔。

②护筒以下覆盖层钻进成孔。钻头钻出护筒后，根据地层情况选择钻进参数。特别是各地层交接层对变层部位要注意控制进尺，小气量、轻压、慢转钻进成孔，并且每钻进一层钻杆要注意扫孔，以保证钻孔直径满足要求；要随时检测和控制泥浆性能指标，以确保孔壁的安全。

③基岩层钻进成孔。利用滚刀钻头大气量、低压慢转钻进，控制进尺。对于地层强度差异较大而造成地层软硬不均的部位，钻进时要防止斜孔、台阶孔，要加大扫孔频度。在-47.0m处更换钻头前，对孔深做出确认。

3.2.2.3 终孔验收

为了保证孔底干净，钻至设计标高后，把钻头提离孔底0.5m～0.8m，开慢转速，不停泵继续慢慢往下清孔至设计标高即可。如果一次清孔未净，可反复几次。清孔完毕后，报请验收。终孔验收后，即可进行下钢筋笼作业；下入钢筋笼后，再进行第二次清孔。第二次清孔后泥浆性能指标应满足混凝土灌注前泥浆性能要求。

3.2.2.4 钢筋笼制作与安装

钢筋笼分节制造安装，由于中塔墩钻孔桩钢筋笼的全长约80m，按照单根钢筋9m～12m的定尺长度，结合运输条件，可分为3节吊装入孔对接，每根钢筋笼在长线台座上制造，钢筋笼的制造必须有胎具，运输吊装均要设计专用吊具设备。严禁吊装运输时损坏和变形，必要时加焊临时加强钢筋和十字内支撑，在吊装入孔下放时及时解除。

3.2.2.5 水下混凝土灌注

混凝土由水上混凝土拌合站（布料机）直接泵送混凝土至孔口，经导管灌入孔内。灌注时采用单根垂直导管浇注，导管内径φ350mm。根据初灌时导管埋深不得小于1.50m的要求确定储料斗的容积为25m3。混凝土初灌成功后，即可在导管口上安装漏斗，进入正常灌注，灌注应连续进行，为确保桩顶质量，需在桩顶设计标高以上加灌1.0m高度的混凝土。

4 结束语

马鞍山长江大桥左汊主桥采用2×1080m三塔两跨悬索桥，主跨跨度在世界同类桥梁中位居第一，首次实现了三塔两跨悬索桥跨径由百米向千米的重大突破。中塔墩是全桥的控制工程，目前工程进展顺利，钻孔桩施工已结束正在准备承台施工。