平潭海峡大桥超大直径钻孔桩钢筋笼安装技术

摘 要：本文通过对平潭海峡公铁两用大桥鼓屿门水道桥Z04～Z05#墩直径4.16m～4.56m超大直径变截面钻孔桩钢筋笼安装技术的研究与实施，分析在复杂海峡气候环境下，于水上钻孔平台吊装、拼接、定位大吨位钻孔桩钢筋笼存在的各种困难和实施方案。根据现场实际情况，采用吊机抬吊使钢筋笼竖立、吊具转换、钢筋笼悬挂环承载实现钢筋笼对接以及悬挂吊桶竖向定位的技术，最终使钢筋笼安全快速安装到位。同时，也提出了一些注意事项，希望对今后的同类型施工能提供一些借鉴作用。

关键词：超大直径；海峡气候环境；悬挂环；悬挂吊桶；定位

1、概述

平潭海峡公铁两用大桥起于长乐市松下镇，跨越鼓屿门水道抵达大练岛，大桥全长约11.15km。其中鼓屿门水道桥为桥跨布置（见图1）128+154+364+154+128m的钢桁混合梁斜拉桥。

Z04、Z05分别为鼓屿门水道桥主辅助墩。设计直径4.5m/4.9m变截面钻孔桩， C45水下混凝土，桩长从40～77m不等，设计桩顶标高均为-4m，海床标高从-27.0～-19.0m变化。基础施工平台采用打入钢管桩，其上架设桁架形成，顶部标高为+11.27m，平台上布置一台200t门式吊机，主要配合完成KTY5000型动力头钻机的拼装和移位。

桩基钢筋笼按变截面设计，标准截面设计外径4.16m，双层三根一束φ40主筋；护筒内钢筋笼截面外径4.56m，双层三根一束φ40主筋，保护层厚度为17cm，最大重量125t。钢筋笼结构设计见图2。

2、作业环境

桥位处平均海平面为+0.25m，设计高潮位+4.65m， 设计低潮位-3.79m，属于正规半日潮。10年一遇流速2.46m/s，H5%波高5.44m，周期7.8s，基本与桥轴线垂直。风向季节性变化明显，主要集中在10 月～次年2 月，全年7级以上大风天数大于238天。可见复杂的气象及水文环境不利于钢筋笼的吊装和对接。

3、钢筋笼安装的难点

3.1、浮吊受风浪影响严重，不能满足钢筋笼节段精准对接。200t门式吊机（单钩）不具备三点起吊使钢筋笼竖立的能力。

3.2、节段钢筋笼对接后重量逐步加大，若在孔口钢筋笼内穿插分配梁承载已经不能满足受力要求。且主筋净距19cm，限制了分配梁的选择。

3.3、设计桩顶标高为-4.0m，而平台顶标高为11.27m，钢筋笼底部距离孔底设计要求悬空15cm。钢筋笼竖向定位是现场施工的一大难点。

4、钢筋笼安装的总体思路

钢筋笼利用平台上的200t门式吊机逐节从孔口护筒内下放悬挂、对接（见图3）。对接时，下节钢筋笼重量通过孔口安放的悬挂环配置的十六个悬臂卡板承受。竖向定位钢筋采用与设计主筋相同的φ40钢筋，下端用φ40绳卡与钢筋笼快速连接，上端固定在悬挂吊筒顶部。最后将悬挂吊筒安放在悬挂环卡板上完成钢筋笼安装。

5、钢筋笼安装定位

5.1、钢筋笼竖立

钢筋笼节段竖立，必须确保起吊过程安全可靠，且不发生塑性变形。

（1）钢筋笼安装前检查确认内支撑、吊耳焊接满足吊装要求。内支撑采用[20按米字型焊接在钢筋笼加劲环上；吊耳（图5）焊接在加劲环直径线上（图4），对应焊接点必须采用钢板与主筋加固。吊耳设计满足单节钢筋笼最大吊重承载能力，结构满足卸扣穿过后钢筋笼从水平至竖立状态时钢丝绳不与主筋相碰。

（2）钢筋笼竖立由200t门式吊机和130t履带吊机配合按三点抬吊完成。顶部两个吊点与门式吊机上的“一”字型扁担吊具连接，底部吊点与130t履带吊机吊钩连接。两台吊机将钢筋笼水平起升一定高度后，门式吊机升钩，履带吊机落钩，相互配合再将钢筋笼竖立。

5.2、钢筋笼吊具转换

随着钢筋笼对接后重量加大，竖立过程中使用的“一”字形扁担吊具两个吊点已不能满足受力要求，因此必须在钢筋笼竖立后转换多点受力吊具。

（1）将竖立的钢筋笼插入其他未施工的钢护筒，顶部利用吊耳作用在护筒顶口。单节钢筋笼最大长度不超过20m，因此钢筋笼底部不会触碰海床而产生变形。

（2）利用悬挂吊筒（图6、图7）作为起吊吊具，上部通过钢丝绳挂在门式吊机吊钩上，下部12根φ40吊筋采用绳卡与主筋快速连接。两个φ40绳卡连接的两根钢筋经试验确定抗拉力不小于30t，满足设计要求（设计值为11t）。

（3）门式吊机缓慢起升钢筋笼，走行至安装位置与下节钢筋笼对接。

5.3、钢筋笼定位

钢筋笼定位包括平面定位和竖向定位。

（1）钢筋笼平面定位通过确定孔位设计中心，在护筒内沿钢筋笼顶部四周焊接定位钢筋，护筒外部分主要通过混凝土保护层垫块实现。

（2）钢筋笼底部按照设计悬空15cm，安装时，根据平台标高计算出吊筋长度，将吊筋下端与钢筋笼主筋通过绳卡快速连接，顶端固定在吊筒顶面。钢筋笼继续下放直至悬挂吊筒作用在悬挂吊环卡板上，完成钢筋笼安装工作。

5.4、注意事项

（1）钢筋笼悬挂环设计必须满足强度、刚度、稳定性要求，尤其是悬挂环卡板大悬臂受力状态下，悬挂环结构应具备抗扭稳定能力。

（2）悬挂吊筒截面设计必须满足其作用在悬挂环卡板上时，顶面标高应低于悬挂环顶面标高，目的是在后续施工安装灌注平台不会将荷载通过吊桶传递至悬臂卡板上。

6、结语

平潭海峡公铁两用大桥鼓屿门水道桥直径4.16～4.86m变截面双层钻孔桩钢筋笼具有直径大、重量重和结构复杂等特点。安装时受海上作业环境、起重设备，孔口对接扁担分配梁等制约，给施工带来极大困难。采用200t门式吊机作为起重设备，利用钢筋笼悬挂吊筒和悬挂环配合，完成钢筋笼对接下放定位的方案，经实践证明是可行的，目前项目已经成功施工完成多根直径4.5/4.9m大直径桩基的灌注工作。

参考文献

[1]《结构力学》作者：李廉锟 高等教育出版社 2002年9月.

[2]《钢结构》作者：魏明钟 武汉工业大学出版社 2000年8月.

[3]《平潭海峡公铁两用大桥-Z03、Z04号墩承台提高》 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 2015年7月.