急流河道傾斜巖層（塊石區(qū)域）水中承臺施工方案

趙志鋼 王山坡

摘要：本文以神木至府谷高速公路重點控制性工程之一——神府黃河大橋主橋2#墩承臺施工為例，介紹了在急流河道傾斜巖層（存在大量片石及塊石）區(qū)域的水中承臺施工方案，為今后類似工程提供參考。

關鍵詞：急流河道 ?傾斜巖層 ?塊石區(qū)域 ?水中承臺

1 工程概況

神木至府谷高速公路是陜西省規(guī)劃建設的“三縱四橫五輻射”高速公路網(wǎng)中榆林至商州線的重要組成路段，起點接榆林至神木高速公路，終點跨黃河與山西省忻州至保德高速公路銜接。

神府黃河大橋全長817.11m，共12孔，跨越黃河主河道。第二聯(lián)采用多跨預應力混凝土變截面連續(xù)剛構梁，左右幅分離，灌注樁基礎，矩形承臺，空心薄壁高墩，最大墩身高度80m。

1.1 設計形式 2#墩為第二聯(lián)主墩之一，空心薄壁結構，高78m，雙幅分離式承臺，單幅6×φ2.2m鉆孔灌注樁基礎。單個承臺順橋向長12.4m，寬9.9m，高4m，兩幅間凈距6.1m。承臺底標高于地面以下9m。

1.2 水文情況 2#墩位于黃河主河槽西部，常年水深8m左右，相鄰主河槽最大水深12m。墩位處水流湍急，常年平均流速3m/s左右，本承臺施工期為黃河豐水季節(jié)，橋址區(qū)域最大瞬時流量900m3/s，對應流速5m/s。

1.3 地質資料 該區(qū)域筑島面+0m至地下-2m為人工回填卵石，粒徑2-10cm;地下-2m至-7m為塊石、片石，為常年山體落石及筑島平臺填筑所用材料，石塊平均直徑80cm;地下-7m至-12m為大型塊石及斜巖層，塊石直徑達到2m左右，傾斜巖石成片狀整體性分布，且?guī)r層在遠離河道側深入承臺范圍內。

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2 施工方案

2.1 修筑平臺，樁基施工 利用相鄰路標開挖棄方，在沿河岸陡坡上修筑了一條傾斜便道，連通2#墩。在2#墩墩位處回填片石及塊石，形成了40×25m的筑島作業(yè)平臺，利用該平臺進行樁基施工。樁基施工采用適合山區(qū)巖石地質作業(yè)的重型沖擊鉆成孔，水下灌注法施工。

針對水位較深，水流過快，土方填筑的平臺容易形成水毀問題，筑島時采用較大塊石及片石進行水面以下填筑，采用土方及礫石進行水面以上填筑，該方案加快了平臺填筑效率，節(jié)約了平臺填筑時間，為樁基施工的快速完成提供作業(yè)環(huán)境。

2.2 插打鋼管樁圍堰 樁基施工完畢后，將基坑開挖范圍內的場地進行平整，清理圍堰范圍內的塊石、混凝土塊及其他雜物。使用全站儀測放出圍堰內輪廓線及高程控制點，使用白灰、木樁等進行標識。

鋼管樁插打采用50T履帶吊機，DZ90振動打樁機及液壓夾持器配合進行，插打順序：上游側→東、西兩側→下游側。

安裝插打導向：圍堰插打導向以壁厚δ=12mm，直徑φ2.2m，長3m的鋼護筒作為支撐。在圍堰內輪廓線內采用壓重下沉的方式埋設鋼護筒。在護筒上用2[20焊接臨時橫撐，用以安放導向圈梁。導向內外圈梁直接利用內支撐圈梁材料，與臨時橫撐焊接。

鋼管樁插打前應對板樁質量進行檢查，鋼管樁插打之前在內導向架上畫分樁位，以便在插打鋼管樁過程中逐塊核對尺寸。在插樁過程中，應做到“插樁正直、分散偏差、有偏即糾、調整合攏”的要點。

由于2#墩緊靠陡峭的巖壁，經(jīng)過多年沖刷，許多大塊巖石墜落到河中后沉積下來，同時在填筑施工平臺時，填筑了大量塊石，使得鋼管樁插打十分困難。這在施工中得到證實：筑島底部塊石的密集度及體積較大，大量鋼管樁平均進尺約6m，與設計深度11m相差甚遠，無法滿足施工需要。

2.3 插打鋼管樁與內外開挖結合進行 平臺內部的大塊碎石，是導致鋼管樁進尺困難的根本原因。按照既定方案，在已插打的鋼管樁形成整體穩(wěn)定性后，采用圍堰內外開挖與管樁插打“交替進行”、管樁“反復插打”的方式，以減小樁尖、樁身阻力，保證管樁最終達到有效深度。另外將雙圍堰施工方案調整為單個大型圍堰，以達到減少鋼管樁插打數(shù)量的目的。

通過挖掘機、鑿石機等重型機械開挖，采用“反復插打”、“插打與開挖結合”的方式，完成了臨河側78根鋼管樁施工，但是插打深度普遍在9m左右，仍不能完全滿足圍堰的使用要求。在輔助開挖過程中，發(fā)現(xiàn)塊石直徑達到8-10m之巨，且圍堰的西側出現(xiàn)山體整巖。根據(jù)本階段施工情況，我部決定將施工方案調整為“1/2圍堰+1/2基坑護坡”方案，即：圍堰臨河側通過已成型的鋼管樁圍墻進行防水，圍堰西側通過開挖，最終以山體面作為防水阻體。

2.4 長臂挖機水下開挖 通過長臂挖機對圍堰范圍內土體、石體進行開挖，采用大功率潛水泵輔助（強排水法）降低圍堰內水位標高，擴大長臂挖機作業(yè)區(qū)域及減小作業(yè)難度，在鋼管樁附近盡量將片石、塊石清理完畢，直至承臺設計底標高以下2m;在山體側將片石、塊石基本清理完畢，露出山體整巖面為止。在此過程中，繼續(xù)插打鋼管樁，使部分管樁插打深度達到了設計深度11m，確保了臨河側筑島土體的穩(wěn)定性。

2.5 圍堰內水下封底 為了提供無水作業(yè)面，首先采用水下封底方案進行圍堰內封底，通過汽車泵澆筑水下混凝土，采用吊機布設下料點，封底厚度1m;其次對圍堰外側土體進行換填，將原土石換填為粘性紅土，達到封堵漏洞的目的。采購紅土運至施工現(xiàn)場，通過人工袋裝方式，換填至平臺內部。

由于黃河水位高、壓力大，塊石依然存在于筑島底部，圍堰壁的變形縫沒有消除，因此圍堰內外的過水通道較多。采用壓降法堵漏方案在圍堰處使用地質鉆機進行鉆孔壓漿。在出現(xiàn)管涌嚴重的部位加密鉆孔，進行二次壓漿。壓漿完畢3天后抽水，基坑內僅出現(xiàn)小股明水。該施工方案取得了明顯止水效果，為承臺施工的開展打下了基礎。

2.6 圍堰內抽水、斜巖鑿除、樁檢、承臺施工 現(xiàn)場采用大功率潛水泵進行強排水，完成圍堰內抽水。之后，對山體整巖進行機械破除及開挖，修整傾斜巖層符合承臺底設計標高;對圍堰封底砼表面進行測量，將其標高超過承臺底設計標高的位置全部鑿除，達不到標高位置的回填碎石或水泥砂漿抹平至承臺底標高。樁基檢測合格后，將樁超高部分砼鑿除（預留15cm深入承臺部分），將樁頂砼面鑿毛，清理干凈。在墊層面彈出鋼筋位置墨線，之后進行了承臺鋼筋綁扎、模板安裝及砼澆筑施工。

3 結語

本工程實施方案有效解決了三大施工難題：利用分層筑島法（下層塊石、上層礫石）解決了水流湍急條件下橋梁基礎施工難題;利用開挖與插打“交替進行”、“反復插打”的方式，解決了管樁進尺緩慢的問題;利用“1/2圍堰+1/2基坑護坡”方案，解決了鋼管樁在傾斜巖層及塊石區(qū)域的插打難題;利用圍堰外壓漿方法，解決了塊石區(qū)域水中圍堰嚴重漏水問題。

總之通過艱苦努力、科學組織，完成了2#墩承臺施工任務，擺脫了急流河道傾斜巖層（塊石區(qū)域）水中承臺工施工的困擾，橋梁現(xiàn)場進入快速施工階段。

參考文獻：

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