淺談廬銅鐵路郭公河特大橋水中基礎

崔偉賓

摘 要：本文結合廬銅鐵路郭公河特大橋施工實踐，就鐵路單線特大橋水中基礎施工的關鍵環節和技術控制要點進行了簡要闡述。

關鍵詞：鐵路特大橋；水中基礎；關鍵工序；技術控制

中鐵十九局集團六公司施工的廬銅鐵路郭公河特大橋為單線特大橋，起迄里程DK46+007.01～DK53+207.79，全橋長7200.78m，共222孔。本橋兩側橋臺均采用矩形橋臺，橋墩采用圓端形實體墩。全橋均采用鉆孔樁基礎，根據跨度及地質條件不同，樁徑分別為 Ф1.0m、Ф1.25m 、Ф1.5m 。根據鹽類環境及化學環境的不同，樁基礎及承臺分別采用C30、C35、C40混凝土，墩臺身分別采用C35、C40混凝土，梁部結構采用C50混凝土。現就水中基礎施工進行詳細介紹。

郭公河特大橋中部分橋梁基礎位于淺水區。其中32、32號墩位于鶴毛河，112、113、114號墩位于楊塘河，202、203號墩位于郭公河。根據設計要求采用修筑施工棧橋設路，砌筑圍堰和鋼板樁圍堰兩種方法施工。

1 自然特征

1.1 地形地貌

本橋位于安徽省無為縣，橋址所在位置為丘陵、三級階地（崗地）和長江沖積平原交集帶，河網水系發育，多為蟹塘和水田。本橋跨越的主要河流為郭公河、鶴毛河及楊塘河等。

1.2 水文特征

橋址區地表水為郭公河、溝渠及密集的養殖塘水體，主要受大氣降水補給，并以蒸發、人工灌溉匯往長江的方式排泄。

區內地下水主要為第四系孔隙水，賦存于第四系底層中，其中可以分為上部黏性土、粉砂中的潛水和中部-下部粉細砂、圓礫土中的微承壓-承壓水。其中、圓礫土層為主要含水層，具有埋深大、透水性強、水量豐富的特征，受大氣降水及地表水補給，以蒸發或垂直滲入基巖裂隙中形式進行排泄。實測水位埋深0.2～8.98m。據氯離子含量判定，環境水無氯鹽侵蝕性。

1.3 不良地質和特殊地質

橋址區地層不均勻現象嚴重，強風化層、弱風化層中含有較多不均勻風化巖塊，且弱風化界面起伏較大。

橋址區內特殊巖土主要為淤泥質粉質粘土，深灰色，流塑，夾薄層粉土、粉細砂。該層于橋址區廣泛分布，層面埋深0～9.4m，層厚0.9～28.3m，平均厚近12.1m。該層具有高壓縮性、高靈敏度及低強度等特性，工程性質差。

2 施工棧橋

棧橋分別由兩岸引出，按要求留出航道。棧橋承載力應滿足履帶吊在橋面行走及起重和10m3混凝土罐車錯車要求。棧橋寬度為6米，在樁基施工部位預留平臺，平臺位置滿足鉆孔樁施工及承臺施工。具體內容見棧橋施工專項方案。

施工時，在棧橋前端安裝導向架，起吊鋼管樁，順導向架插入河中，在樁頂安裝振動打樁機，錘打下沉鋼管樁，直到入土深度和貫入度達到設計要求。安裝樁間聯結系和樁頂桿件，懸拼棧橋主梁。棧橋用萬能桿件拼成，每樁位處有單排間距2米三根直徑φ63厘米，δ=10毫米的鋼管樁，上設分配梁，橫向設聯結系聯結，棧橋頂面設運輸通道，棧橋從兩端向中間施工。

3 鉆孔平臺

鉆孔平臺結構見下圖。

鉆孔平臺主要由支撐鋼管樁、鋼管平聯、斜撐、上下分配梁、次梁、木跳板組成，鉆孔平臺由Φ800mm、10mm厚支撐鋼管樁支撐，采用Φ600mm、8mm厚鋼管作平聯，以提高平臺整體穩定，增加鋼護筒下沉時導向長度；鉆孔平臺采用主、次梁結構，從下至上依次為下層分配梁I56a、上層分配梁I32a、I12.6次梁。在次梁上鋪設木跳板。為確保施工人員安全，在平臺四周設置安全防護欄桿，欄桿高1.2m，采用Φ48mm鋼管焊接而成。平臺上布置鉆機、泥漿泵、配電柜及小型材料、設備堆放處等。

鋼管樁在鋼結構加工場制作，用汽車運至施工現場。采用WD-50吊機配DZ-90振動錘下沉鋼管樁，用兩臺經緯儀前方交會，控制鋼管樁偏位及垂直度，采用一臺精密水準儀控制標高，沉樁以標高控制。鋼管樁下沉到位后，割去樁頭，焊接樁帽，利用WD-50吊機吊安下分配梁、上分配梁、次梁就位、焊接固定，鋪設木跳板形成鉆孔平臺。

4 圍堰砌筑

圍堰截面大小根據水深、流速等計算后確定，注意坡角與基坑上邊緣距離，根據河床土質及坡度而定，最近不得小于2～3m如環境許可應盡量遠離基坑。

⑴圍堰砌筑

用亞粘土或粘土裝袋，袋裝土量一般為2/3，袋口用麻線或鐵絲縫合。堆碼在水中的草袋，上下層和內外層應互相錯縫，堆碼密實整齊。如在水位低時，則在水上之草袋應碼一層加一薄層土，隨碼隨用腳踏實草袋。

⑵抽水

圍堰堆碼完成后，用抽水機抽干圍堰內的水。施工期間圍堰內挖積水坑，隨時將水抽干。 為防止發生管涌或流土現象，在堰外側坡腳向上加設防水的彩條布或薄膜。

抽水作業完成后，即可開挖至設計標高，澆注混凝土硬化墊層，鑿樁后進行承臺施工。

5 鋼板樁圍堰

水深在2m～5m的承臺采用鋼板樁圍堰施工，圍堰外形尺寸是根據承臺的水平幾何尺寸，各邊再加上不小于0.5m的操作寬度，高度依據水深，并考慮大于0.5m的超高和入土深度不小于0.5m來確定其幾何尺寸。

對鋼板樁圍堰所采用的鋼板樁要根據地質資料情況、水深、流速等受力情況，結合鋼板樁的特性、以及作業條件決定選用鋼板樁的類型，通過計算確定其長度。并進行圍堰的加固計算。

5.1 鋼板樁的打入

采用振動打樁機械設備。單樁逐片打入法施打鋼板樁。

①先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，可每隔一定距離設置導向樁，導向樁直接使用鋼板樁，然后掛繩線作為導線，打樁時利用導線控制鋼板樁的軸線。

②準備樁帽及送樁：打樁機吊起鋼板樁，人工扶正就位。

③單樁逐片連續施打：為保證鋼板樁在施工過程中能順利進尺，并增加鋼板樁在使用時防滲性能。在每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干膨潤土：干鋸末=5：5：3。打樁時注意樁頂高程不宜相差太大。打樁過程中如遇到大的塊石或其它不明障礙物，導致鋼板樁打入深度不夠，則采用轉角 樁或弧形樁繞過障礙物。

5.2 抽水

待鋼板樁施工完畢即可進行抽水，在抽水過程中要及時對圍堰支撐加固，同時對鋼板樁頂的位移進行觀測，發現樁頂向基坑內的偏移量穩定在2cm以內，說明堰體是穩定的。

基坑抽水時，在抽水的同時施行適當的堵漏措施。鋼板樁鎖口出現漏水現象，可在圍堰外撒大量細煤渣、木屑、谷糠等細物，借漏水的吸力附于鎖口內堵水，或者在圍堰內用板條、棉絮等楔入鎖口內嵌縫進行封堵。

在水抽干后，即可人工挖泥，或采用高壓水槍配合砂石泵吸泥至設計標高，之后回填片石，澆注混凝土硬化基底，鑿樁后進行承臺施工。承臺施工方法參見本章“5.4.1.2.承臺施工”相關內容。

5.3 拔樁

水下基礎施工完成后就可拔樁。先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

5.4 鋼板樁的施工中遇到的問題及處理

由于河床地質結構復雜，鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點辦法解決 ：

①鋼板樁擠進過程中受到石塊等側向擠壓作用力大小不同容易發生偏斜，采取以下措施進行糾偏：在發生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～2.0m，再往下錘進，如此上下 往復振拔數次，可使大的塊石被振碎或使其發生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

②鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大于或小于標準寬度的板樁，異形樁可根據據實際傾斜度進行焊接加工；傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。

③在基礎較軟處，有時發生施工當時將鄰樁帶入現象，采用的措施是把相鄰的數根樁焊接在一起，并且在施打當樁的連接鎖口上涂以黃油等潤滑濟減少阻力。

6.結語

通過對以上關鍵工序進行嚴格的技術控制，已經完工的廬銅鐵路郭公河特大橋水中基礎施工合格率100%，優良率98%，完全滿足設計要求，并為今后累計施工積累了經驗。