五峰山長江大橋4號墩承臺施工關鍵技術

張家倫 黃旺明 中鐵大橋局集團第四工程有限公司

1 工程概況

新建連鎮鐵路五峰山長江大橋為連淮揚鎮鐵路上一座跨越長江的公鐵兩用懸索橋，主橋跨徑布置為（2×84+1 092+2×84）m，主纜跨徑布置為（350+1 092+350）m，全長 1 428 m。橋型布置如圖1所示。

圖1 五峰山長江大橋橋型立面布置圖（m）

4#墩位于鎮江側岸邊，承臺為圓啞鈴型，由兩個圓形承臺和中間系梁組成，結構尺寸95.94×40×9.5 m。圓形承臺直徑40 m，厚9.5 m，中間系梁寬20 m，厚9.4 m，底面與圓形承臺平齊。承臺底標高-2.5 m，頂標高+7 m，采用C35砼澆筑成型，總方量2.72萬方。承臺結構如圖2所示。

圖2 4#墩主塔承臺結構圖（m）

2 圍堰設計與施工

2.1 圍堰設計

表1 圍堰設計工況對比表

圖3透水工況鋼板樁圍堰布置圖（mm）

圖4 不透水工況鋼板樁圍堰布置圖（mm）

4#墩承臺處地面標高為+6.5 m，基坑開挖采用拉森Ⅵ型鋼板樁圍堰支護，外型與承臺保持一致，呈圓啞鈴型，平面輪廓尺寸為100.22×44.28 m，中心線由承臺邊線外擴2.14 m形成，以滿足承臺施工作業空間要求。鋼板樁單根長24 m，頂面高出地表0.5 m，底面伸入承臺底以下14.5 m。

圍堰按基底土層是否透水分兩種工況進行設計，兩種工況的區別如表1所示，對應圍堰布置如圖3、4所示。

鉆孔樁施工期間對承臺周邊布孔進行補勘，以驗證鋼板樁插打范圍內土層的透水性，各土層的透水性評價如表2所示。

表2 土層透水性評價表

經分析鋼板樁底基本位于②-4軟塑～可塑和③-1可塑～硬塑粉質粘土中，判定為微/不透水層，圍堰施工按不透水工況進行組織。

因上、下游鉆孔樁施工進度差約3.5個月，為便于施工組織，按上、下游分步開挖的方案對鋼板樁圍堰進行設計優化，為保證分步開挖圈梁及內支撐水平力的有效傳遞，在系梁中間增設臨時鋼板樁。臨時鋼板樁采用拉森Ⅳ型，單根長12 m，通長焊貼I32a型鋼進行加強。優化后的鋼板樁圍堰布置如圖5所示。

圖5 鋼板樁圍堰優化后布置圖（mm）

2.2 圍堰施工

（1）鋼板樁插打

鋼板樁插打根據鉆孔樁施工進度先插打下游側，再插打上游側。插打前在20 cm砼鉆孔平臺上放樣出圍堰中心線，然后切除中線兩側各40 cm范圍內的砼地坪，挖機順槽清理地表以下5 m～7 m范圍內建筑垃圾和碼頭拋填防護用的片石（粒徑30 m～50 cm）。安裝可移動式導向架，采用YZ180液壓振動錘配合75 t履帶吊機在導向架的導向作用下一次將24 m鋼板樁插打到位。導向架每插打8片鋼板樁順圍堰中心線移動一次，導向架布置如圖6所示。

圖6 鋼板樁插打導向架布置圖

下游靠岸側半圓周范圍內鋼板樁底位于硬塑性粉質粘土中（基底承載力300 KPa），板樁在振動錘作用下無法順利插打到位，采用鉆頭直徑為300 mm的長螺旋鉆機進行引孔，孔位為沿鋼板樁中心線每60 cm間距布置一個。為避免鉆頭破壞樁底持力層，引孔深度位于鋼板樁底以上1 m，同時為避免基底土層由于鉆孔而無法提供有效的被動土壓力，引孔后在孔內灌砂處理。

（2）基坑開挖及墊層施工

下游側鋼板樁及臨時鋼板樁插打完成后進行基坑分區開挖，開挖順序由下游圓弧頂端向系梁區推進，開挖過程中同步進行鋼護筒割除。開挖總體分兩次，第一次開挖至+1.5 m后安裝下游側圈梁及內支撐，繼續向下開挖至設計標高，澆筑50 cm厚墊層砼，并沿墊層周圈留設排水溝和集水井。

上游開挖順序和方法同下游，但在上游開挖至+1.5 m后，需將被系梁區臨時鋼板樁割斷的圈梁及內支撐對接成整體后方可繼續向下開挖。開挖至設計標高后，澆筑墊層，拔除系梁中間臨時鋼板樁。

3 大體積承臺施工

3.1 承臺溫控設計

施工前根據砼原材料、澆筑工藝對承臺理論配合比進行優化，并采用有限元對承臺超大體積砼進行有限元仿真計算，試驗確定的承臺配合比如表3所示，承臺分層澆筑方式如表4所示。

表3 承臺砼理論配合比

表4 承臺分層澆筑表

根據溫控計算制定了承臺在施工期不產生溫度裂紋的標準為：承臺砼最大水化熱溫升≤51.4℃；最大內表溫差≤20℃；砼表面溫度與氣溫之差≤20℃，砼表面養護水溫度與砼表面溫度之差≤15℃；允許砼最大降溫速率≤2℃/d。

另在承臺砼內共布設八層冷卻水管，冷卻水管采用Φ42×2.5 mm薄壁鋼管，豎向層距1.0 m，水平間距0.9 m。

3.2 鋼筋綁扎

鋼筋在后場鋼筋加工車間內預下料成型，平板車運輸至墩位處人工綁扎，承臺分三次澆筑，鋼筋亦分三次進行綁扎。

3.3 模板制作及安裝

模板在專業廠家內加工制造，預拼合格后運至現場安裝。模板在高度上分成3+1.5+1.5 m三節，平面按每3 m弧長為一塊。第一次4 m高砼施工時安裝3+1.5 m高模板，第二次施工時將6 m高模板一次安裝到位。模板安裝前涂刷脫模劑，分塊之間采用螺栓連接，連接完成后在模板背面和鋼板樁圍堰之間設鋼管腳手架支撐以抵抗砼側壓力。

3.4 砼澆筑

為保證承臺砼在初凝時間內澆筑完成,結合現場澆筑能力，對澆筑工藝進行提前規劃。承臺每層澆筑時在系梁中線位置分上、下游兩個澆筑區，先將下游側分區內澆筑完成后，汽車泵移位至上游側繼續進行上游分區內砼澆筑。每個澆筑區內采用斜向分層，由圓弧頂端向中間系梁推進的方法進行澆筑，分層厚度為30 cm。承臺砼澆筑配備5臺汽車泵、5臺攪拌站、12臺9 m3砼罐車。

承臺第一次砼澆筑、養護完成后，抽除圍堰和模板之間的養護水，吹砂回填至+0.9 m，澆筑50 cm厚C25素砼圈梁，砼強度達到50%后拆除鋼圈梁和內支撐，進行承臺第二、三次施工。

3.5 砼養護

砼覆蓋冷卻水管后，開通該部位的冷卻水管進行通水降溫。每次砼澆筑完成后，頂面采用冷卻水管循環流出的溫水進行蓄水養護，蓄水深度保持在20 cm以上，側面在鋼模和圍堰內蓄水進行保溫養護。

3.6 溫控效果

承臺在三次砼澆筑期間，砼入倉溫度分別為（11.06～18.25）℃、（9.12～15.0）℃和（14.5～15.0）℃，三次斷面平均最高溫度為45.91℃、46.12℃、45.35℃。其余各項溫控指標均滿足溫控設計和規范要求，未出現溫度裂紋。

4 結束語

本文重點介紹了五峰山長江大橋南塔4#墩承臺施工關鍵技術，包括圍堰設計及施工、超大體積承臺施工。圍堰自2016年8月3日開始下游側第1根鋼板樁插打，于2016年12月24日順利完成圍堰施工。2017年1月16日開始承臺第一次砼澆筑，于2017年3月17日完成承臺施工。承臺施工過程順利，質量滿足業主要求，關鍵技術的成功實施為超大體積承臺施工提供了寶貴經驗，為類似工程施工提供了一定借鑒作用。