新南寧邕江四線特大橋深水基礎施工技術研究

何江偉

（南昆鐵路南百段增建二線工程建設指揮部，工程師，廣西 南寧 530001）

隨著我國鐵路建設的迅猛發展，在大江大河和跨海地區修建的大跨度鐵路橋梁也越來越多。如何在各種復雜水域條件下又快又好地修建橋梁深水基礎成為困擾廣大鐵路橋梁建設者的難題之一。在鋼圍堰下沉著床、圍堰封底、大體積水下混凝土施工技術等方面還存在許多尚未解決的問題。為此，如何解決好這些難題將會對整座橋梁的質量和安全起到至關重要的影響。就此，筆者結合參與對新南寧邕江四線特大橋深水基礎施工技術研究的實踐談點認識和建議。

1 工程概況

云桂鐵路新南寧邕江四線特大橋位于廣西壯族自治區南寧市境內，是廣西范圍內首個獨墩四線特大橋，起于西鄉塘區，橫跨邕江至江南區，橋梁全長1723.68m。該橋為四聯連續梁，依次跨越江北大道、邕江、江南大道、五一大道，直跨邕江的連續梁為72m+跨江128mm+128m+72m的四聯連續梁。整個橋梁由于跨度大、結構形式復雜、線型控制困難，成為影響云桂鐵路南寧鐵路樞紐貫通的控制性重、難點工程。而跨越邕江的深水基礎施工則是大橋的關鍵控制性節點工程，標志著大橋進入水下承臺施工的新階段。

該大橋跨越邕江（72+2×128+72）m連續梁20～22#橋墩基礎位于邕江水中，均為直徑1.5m的鉆孔樁基礎。邕江為通航河流，正常水位江面寬300m至400m，每年4月開始進入汛期，洪水期最大流速2.1m/s，最大水深23m，且河床覆蓋層較厚，30m內地質大致情況是第一層覆蓋層粘土厚1.5m，第二層細圓礫土厚10m，第三層泥巖夾泥質粉砂巖夾褐煤20m。21#墩處土層主要是由粘性土，細圓礫石（主要成分是石英巖、硅質巖），軟粘土（主要成分為粘粒、粉粒）組成。

2 方案比選

新南寧邕江四線特大橋工期較緊，且21#主墩的施工又是控制工期的關鍵，若采用鋼板樁圍堰修建深水基礎，因施工時受水位控制，施工周期長，一般均需要經過兩個枯水期，至少需要1年半左右時間。且鋼板樁圍堰能承受的抽水水頭差有限，也就是抽水水位不能太高。同時，當鋼板樁長度超過30m，吊插都有一定困難。

而雙壁鋼圍堰有強度更高的雙壁結構，可承受更大的圍堰內外水頭差。不受施工水位限制，任何季節都能施工。且雙壁鋼圍堰工序單一，施工簡便。圍堰內無支撐體系，工作面開闊，吸泥下沉、清基鉆孔、灌注水下混凝土均很方便。

經過上述方案的比較，新南寧邕江四線特大橋21號墩采用雙壁鋼圍堰鉆孔樁基礎。21#墩雙壁鋼圍堰如圖1所示。

圖1 21#墩雙壁鋼圍堰示意圖

3 具體實施方案

3.1 清理河床并施工樁基礎對圍堰范圍內的河床要事先進行清理，使河床面達到圍堰腳底設計標高以下1m，并施工樁基礎。

3.2 第一節圍堰拼裝下水先將第一節圍堰在拼裝平臺上組裝完成，通過吊裝機械使第一節圍堰平穩下水。

3.3 圍堰定位將第一節圍堰準確定位，以鉆孔樁鋼護筒為導向，通過導向裝置，使圍堰可以沿導向裝置下沉。

3.4 圍堰接高在第一節圍堰上，對稱地依次裝第二節、第三節圍堰的各分塊，通過向圍堰艙內注水使圍堰適當下沉，調整各艙內水位，使圍堰始終保持平衡，防止圍堰受力不均傾斜。各分塊之間、每節圍堰之間通過焊接連接，要求焊接要保證質量，滿縫施焊，無傷痕、無漏焊、無砂眼，拼接口表面平整，內外壁板及隔艙板要求水密。

3.5 圍堰下沉向圍堰艙內對稱注水，使圍堰下沉。通過導向裝置控制鋼圍堰扭轉，確保實現鋼圍堰精準定位；同時靠圍堰自重及均勻灌水，實現圍堰刃腳著床。

3.6 圍堰封底圍堰下沉至設計標高后繼續清理圍堰內河床，使河床達到設計標高。采用平面網格測量圍堰內河床面都在設計標高后，向圍堰內灌注水下混凝土封底，封底厚度按計算決定。封底混凝土采用導管灌注，導管間距應保證水下混凝土灌注表面的平整。

3.7 承臺施工封底混凝土等強達到強度后開始抽水，當抽水達到第一層鋼支撐標高以下0.5m，安裝第一層鋼管支撐，然后再抽水，依次安裝第二、三層鋼管支撐。圍堰內水抽干后，清干積水進行樁基檢測、樁頭混凝土鑿除及綁扎鋼筋。第一層承臺混凝土不立模，滿倉灌注?；炷吝_到強度后，拆除底層鋼管支撐。再進行第二層承臺綁鋼筋和混凝土灌注。第二層承臺混凝土立模、澆筑混凝土達到強度后，圍堰與承臺間空間采用木支撐連接，即可拆除第二、一層鋼支撐，進行墩身施工。鋼圍堰拼裝及下沉施工工藝流程如圖2所示，

圖2 鋼圍堰拼裝及下沉施工工藝流程圖

4 施工中的重難點及解決措施

4.1 圍堰下沉阻力過大鋼圍堰下水是邕江四線橋施工的重點和難點，由于河床底砂礫層常年堆積，比較密實，鋼圍堰實際進入砂礫層后由于阻力過大，靠自重和加水均無法下沉。

為了解決這個難題，施工單位先采用三艘抓斗船把河床面的砂層與部分粗圓礫土清除，采用分層分塊進行開挖，從上游向下游逐塊開挖。每天組織技術人員對開挖區域進行測量，直至開挖至粗圓礫土層，該層地質較硬，抓斗船無法進行開挖，則先搭設鋼平臺進行樁基施工。

在樁基施工的同時采用兩臺鉆頭直徑為D2.5m沖擊鉆先把雙壁鋼圍堰下沉范圍進行直接沖擊，即圍堰的四條邊進行沖孔，把影響雙壁鋼圍堰下沉的河床范圍全部沖擊到設計標高，采取重疊的方式進行沖擊，沖擊完一孔位后前移2m再進行沖擊，沖擊到位后再往后移動1m進行沖擊，以以循環，確保滿足雙壁鋼圍堰的下沉范圍全部沖擊到位。

與此同時在底節尖部灌注0.5m高混凝土，增加尖部剛度，防止尖部破壞。圍堰進入河床一定深度后進一步調整圍堰平面位置。并隨時用GPS監控圍堰頂面4個點，發現偏位及時糾正。確認無誤后分艙灌注混凝土，并繼續下沉圍堰至設計標高。

4.2 圍堰漏水由于內外水頭差的原因，在圍堰內抽水時，發現部分焊縫處少量漏水。施工單位迅速在圍堰外撒大量細煤渣、木屑、谷糠等細物，借漏水的吸力附于漏水處堵水，并在圍堰內用板條、棉絮等楔入縫隙，撒煤渣等物堵漏。起到了很好的堵漏效果。

4.3 灌注封底混凝土封底混凝土的作用，一是防水滲漏，二是抵抗水浮力在圍堰底部形成的彎曲應力，三是作為承臺的底模。因此，封底混凝土是鋼圍堰施工的勝敗關鍵之一。

21#墩雙壁鋼圍堰水下混凝土封底厚度3.0m，封底混凝土總量為1586.6m3。由于鉆孔樁與鋼圍堰下沉施工時間較長，在鋼護筒外壁及鋼圍堰內壁上會存有其他雜物，為保證混凝土與鋼管（圍堰內壁）的握裹力，在封底前由潛水員用高壓水槍進行清理。由于封底體積較大，施工單位采用兩個料斗兩根導管進行封底混凝土灌注，封底時從承臺四周向中心封底。為提高封底混凝土塌落度及強度級別，塌落度控制在18～20cm，原設計C20混凝土按C 50配制，另摻加粉煤灰和高效減水劑。經過采取以上措施，封底混凝土得以在20小時內順利完成灌注。

4.4 大體積水下混凝土施工21#主墩一級承臺為33.45×18.95×4m，單個承臺混凝土方量為2434m3，屬大體積混凝土，易出現溫度應力裂縫，大體積混凝土之所以會出現溫度應力裂縫，是因為混凝土內部溫度和混凝土表面溫度之差大于25℃。因此，為防止大體積混凝土出現溫度應力裂縫，施工單位著重從降低混凝土內部溫度和提高混凝土表面溫度入手。

①選用低水化熱的普通硅酸鹽水泥；②在混凝土中摻入高效復合減水劑，改善混凝土和易性，降低水灰比，以達到減少水泥用量，降低水化熱的目的；③澆筑混凝土時，采用薄層連續澆筑法，使水化熱在澆筑時盡量多散發；④安裝循環冷卻水管，在距承臺底1m、2m、3m的高度處布置三層冷卻水管，冷卻水管采用有一定強度、導熱性能好、耐銹蝕的薄壁電焊鋁管制作；⑤加強混凝土溫度監控量測，為提供可靠的數據控制混凝土內外溫差，在承臺上布置溫度傳感器,用溫度測定儀采集數據。定期量測均做好記錄；⑥承臺混凝土初凝后立即使用保溫保濕的無紡土工布覆蓋，利用灑水養護，及時灑水，保證混凝土表面潮濕。冷卻系統及溫度傳感器布置如圖3所示。

圖3 冷卻系統及溫度傳感器布置圖

5 結束語

由于在施工前制定了詳細的施工方案和有效的施工措施，并嚴格按照方案和設計要求進行施工，利用雙壁鋼圍堰的防水功能，在深水中順利的完成了橋梁基礎的澆筑，新南寧邕江四線特大橋得以順利合龍，并為南昆客專南百段的順利開通創造了有利的條件。通過總結新南寧邕江四線特大橋21#主墩深水基礎施工的成功做法，為今后的橋梁施工積累了可以借鑒、可以復制的寶貴經驗。