浅析库区高水位落差条件下桩基钻孔平台施工技术

浅析库区高水位落差条件下桩基钻孔平
台施工技术
摘要：修建钻孔平台是目前施工水中桩基础的常用方法，钻孔平台其结构简单，受力明确，被广泛应用于工程建设中。

虽然目前钻孔平台施工工艺成熟，特别是在水深相对较浅的
河道、沿海滩涂等环境条件中，但在水位落差较大的深水中利用水上浮平台修建钻孔平台仍
需考虑诸多影响因素，本文以南流嘉陵江大桥水中钻孔平台施工为例，介绍了库区高桩钻孔
平台的设计思路和施工工艺，旨在为类似工程提供借鉴。

关键词：钻孔平台，浮平台，高水位落差
1工程概况
南流嘉陵江大桥位于四川省广元市，桥梁全长954m，其中主桥为
（81+3×150+81）m预应力混凝土连续刚构箱梁桥，引桥为40m预制T梁，大桥
5#至13#墩位于水中，其中8#至11#主墩均有4根桩基，桩径3m，最大桩长
99.7m，其余水中墩各墩位均有桩基2根，桩基直径2.5m，最大桩长80m。

2工程环境特点
大桥横跨嘉陵江亭子口水库，所处库区每年5月至10月为枯水期，枯水期
水位最低标高为438m，主桥桥位处水深约40m；每年12月至次年2月为库区蓄
水期，蓄水期库区水位最大标高为458m，主桥桥位处水深约60m；其余时段为库
区的常水位期，常水位期间库区的防洪限制水位标高为447m；库区日水位落差
0~1.5m，最大流速约为1.5m/s。

位于水中的大桥桥址区域原为采砂淘金区，区域内的河床上无淤泥质覆盖层，典型河床断面地质情况为：卵石粉质土层，层度0~5m；卵石层，层厚5~14m，层
间砂粒含量不均，胶结程度弱；粉砂质泥岩层，呈强风化，层厚14~20m，以下为
中风化泡砂岩、细砂岩。

3钻孔平台设计思路
为降低施工成本、缩短施工工期，本单位采用修建水上简易浮桥和水中高桩
钻孔平台的方案对大桥各水中墩桩基础进行施工，其中钻孔平台采用常规结构形式，自下而上结构形式为：螺旋钢管基础、型钢承重梁、贝雷梁、型钢面板，针
对工程施工环境特点和钻孔平台结构形式，考虑以下因素对钻孔平台具体方案的
设计思路影响。

影响因素一：钻孔平台标高的确定。

1.钻孔平台标高若高于蓄水期期间最高
水位，则钻孔平台的螺旋钢管桩自河床以上悬臂高度约60m，除需要在钻孔平台
钢管桩桩顶部位设置横向连接外，还需在低水位期间于较低标高位置增加钻孔平
台钢管桩之间的横向连接，提高平台整体稳定性，此时要考虑钻孔平台在施工期
间库区水位是否满足钻孔平台在较低标高处增设螺旋钢管桩之间横向连接的条件。

2.钻孔平台标高若处于最低水位标高以上，钻孔平台将有一段时间处于淹没状态，需考虑平台修建时间与平台修建完成后可进行桩基正常施工的有效时长。

3.钻孔
平台标高若处于常水位期间防洪限制水位标高以上，在满足钻孔平台结构不需要
在较低标高位置增设螺旋钢管桩之间的横向连接时，还需要考虑水上吊装设备在
低水位期间紧靠钻孔平台侧面时，设备在吊装桩基钢筋笼等材料时吊臂所能达到
的最大起吊高度对钻孔平台顶最低高度的要求。

影响因素二：钻孔平台平面尺寸确定。

1.根据既有水上吊装设备，应考虑在
库区最低水位期间，水上吊装设备在紧靠钻孔平台时，吊装一节桩基钢筋笼至桩
孔位置时，钻孔平台平面尺寸是否满足吊臂所能达到的最远吊装距离要求，依此
确定钻孔平台可设计的最大平面尺寸。

2.考虑钻孔平台上需布置的钻机尺寸和数量、泥浆箱尺寸、导管、料斗以及其他材料设备等摆放所需要的最小面积，依此
确定钻孔平台可设置的最小平面尺寸。

影响因素三：钻孔平台受力情况的确定。

1.钻孔平台所受荷载应考虑包含2
台含钻头的冲击钻的重量（54t）、一个满载的泥浆箱重量（25t）、混凝土灌注
料斗重量（10t）、人员机具荷载（1.5kN/m2）、桩基钢筋笼下放时临时悬挂于钻孔平台上的重量（90t）、施工船舶水平碰撞荷载（5t）、以及船舶行驶过程对
平台的波浪力、风载和水流冲击力，合理的进行荷载组合。

2.因水中3.3m直径
桩基钢护筒设计要求打设至粉砂质泥岩层，该岩层受反复震动易变软液化，依以往施工经验，钢护筒在冲击钻对桩基冲孔过程中会产生下沉，因此，桩基钢护筒不与钻孔平台结构连接，不作为钻孔平台承重结构的一部分。

通过对以上三个影响钻孔平台设计因素的分析，以主墩为例本单位确定钻孔平台平面尺寸为18m×16m，平台标高为451m，满足常水位期间最高水位时在钻孔平台钢管桩顶部安装钢管桩之间横联的要求，也满足钻孔平台成型后大桥各墩位水中桩基正常施工的要求，同时也保证了各墩桩基础全年有8个月的有效连续施工时长。

4钻孔平台施工工艺
本项目钻孔平台主要利用水上浮平台进行施工，浮平台由3艘40m×7m的运输船组拼成型，浮平台上配备120t履带吊与XR460D型旋挖钻机各一辆，以及120型双夹振动锤一台。

钻孔平台自下至上结构形式为：
表1钻孔平台结构组成
具体施工工艺：
（1）螺旋钢管桩施工。

首先测量定位，“粗略”的将浮平台移动至钢管桩待打设的位置，通过在指定位置抛设设计数量和重量的霍尔锚将浮平台锚固；其次通过调整位于浮平台上与霍尔锚连接的卷扬机把浮平台“较精确”的牵引至桩位；测量并调整浮平台上的导向架至桩位处，利用浮平台上的履带吊和振动锤起吊第一节钢管桩并于导向架中下放，下放到位后临时把该节钢管桩固定在导向架上，再起吊第二节钢管桩并与第一节钢管桩焊接牢固，重复以上工作直至钢管桩逐节对接完毕并下放至钢管桩底口接近河床约10~20cm位置；因库区水流流速较慢且水下无急流、暗流，经监测钢管桩在自重作用下呈竖直状态，通过“精确”测量，调整钢管桩平面位置，使偏差控制在允许范围内，随后启动履带吊下放钢管桩直至钢管桩底口接触河床，开启振动锤震动打设钢管桩，期间每打设1~2m 通过测量利用导向架调整钢管桩竖直度一次，并使用浮平台上配备的旋挖钻机在钢管桩内部引孔，重复该工作直至将螺旋钢管桩打设至设计标高。

完成后通过卷扬机对霍尔锚的牵引移动浮平台至其他待打设钢管桩位置，以同样的施工方法依次完成剩余钢管桩的打设。

（2）钻孔平台钢管桩打设完成后，焊接安装钢管桩之间的20#槽钢横联；在每排钢管桩顶部的同一标高处开槽，槽口内安装双拼45#工字钢承重梁；贝雷梁作为钻孔平台的纵向分配梁，应在岸上加工区域组拼成型后整体运输、吊装至浮平台上，由浮平台上的履带吊起吊安装于承重梁指定位置上并设置限位板；最后安装32#槽钢面板与平台防护系统。

5钻孔平台施工和使用过程注意事项
钻孔平台施工和使用过程中应注意以下几点事项：1.钢管桩在引孔过程中应
及时提取渣样，分析并确认入岩情况；2.钻孔平台成型后，可采取在钻孔平台两
侧增设防撞桩，避免施工船舶碰撞平台；3.钻孔平台上各设备、材料的平面位置
应严格按设计位置布置，严禁偏载、超载；4.钻孔平台在使用过程中要定期对其
进行监控，确保在使用过程中安全可靠；5.在钻孔平台被淹没前应在其四周设置
浮标，确保平台在淹没期间位置可见，避免与过往船舶发生碰撞。

6结语
本文以南流嘉陵江大桥水中桩基钻孔平台的施工为工程背景，详细分析和探
讨了库区钻孔平台的设计思路与施工工艺，目前该大桥水中桩基已全部顺利施工
完成，验证了本项目深水域、高水位落差情况下高桩钻孔平台的稳定性和安全性，达到了预期效果，相信可以为其他类似施工环境下的桩基钻孔平台的施工提供一
定的借鉴和启迪作用。

参考文献：
[1]周朝伟.台风、裸岩区跨海桥梁钻孔平台建造结构研究[J].施工技术，2016(17).
[2]胡名良.三峡库区深水复杂地质钻孔平台施工技术[J].现代交通技术，2018(06).。