大橋深水墩施工技術(shù)的實例研究

蘇駿，穆飛軍

大橋深水墩施工技術(shù)的實例研究

蘇駿，穆飛軍

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068）

在大橋深水主墩的施工設(shè)計中，通過采用雙臂鋼圍堰能夠有效保證整體施工安全可靠、方便快捷，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益及社會效益。研究通過以靈江特大橋深水橋墩基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工為例，分析該工程所在的主要地質(zhì)條件及施工環(huán)境，介紹所選用的雙臂鋼圍堰主要方案成因。發(fā)現(xiàn)此類施工技術(shù)能夠有效解決該大橋工程深水承臺施工的關(guān)鍵難題，旨在為其他類似工程提供參考。

大橋深水墩；雙臂鋼圍堰；施工技術(shù)；平臺

在開展大橋深水墩的施工過程中，主要采用的施工技術(shù)作為對橋梁整體施工水平加以衡量的關(guān)鍵標志，不僅受到環(huán)境及水流等作用的影響，同時施工過程及具體的地質(zhì)類施工條件同樣會對其造成一定程度的影響[1-2]。本次研究針對靈江特大橋39#～44#深水橋墩的施工技術(shù)，展開施工方案對比優(yōu)選。

1 工程概況

1.1 橋型和結(jié)構(gòu)

本次研究主要選取的靈江特大橋全里程為2 183.19 m，為雙線特大橋。主橋體包括32 m簡支箱梁，作為橋體單箱單室后張法預(yù)應(yīng)力砼箱梁，橋梁變高度變截面預(yù)應(yīng)力為混凝土連續(xù)箱梁。

1.2 水文資料

該特大橋處于三江口上游河段，易受到潮汐及逕流的影響，多為感潮河段，在平時的主要潮位達1.20 m，潮差數(shù)值最大為6.19 m，每天存在2次漲潮漲落。主河槽通常的沖刷深度及局部沖刷深度分別達到25.16 m、33.2 m。根據(jù)該特大橋的防洪規(guī)劃文書，確定該橋段的主要防洪堤規(guī)劃高度為5.90 m。

1.3 工程地質(zhì)

該大橋為鉆孔樁基礎(chǔ)，深水墩的鉆孔樁在經(jīng)過地層中，主要的地質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣，以淤泥質(zhì)粘土粉質(zhì)黏土、細圓礫土、凝灰?guī)r為主。其中40#～45#橋墩為主橋70 m+3×120+70 m橋墩。37#～45#基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式如表1所示。

表1 37#～45#基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式表

序號橋墩號橋基承臺標高 樁數(shù)/個樁徑/m樁長/m長/m寬/m高/m河床/m承臺底/m施工水位/m平均潮位/m 13782.571.52014.43-3-4.6465.881.2 23882.5732014.44-5.5-5.6445.881.2 33982.5752014.44-5.7-6.1445.881.2 44082.5802014.44-6.2-6.5785.881.2 541122.58123.216.85-5.27-5.7635.881.2 642122.58123.216.85-5.72-5.7635.881.2 743122.589.523.216.85-5.75-6.7635.881.2 844122.562.520.216.85-5.8-6.7635.881.2 94582.544.51614.44-1.9-2.6685.881.2

2 施工方案對比優(yōu)選

2.1 先圍堰后平臺

鋼圍堰主要是矩形鋼套箱無底圍堰，在施工中不設(shè)定錨碇系統(tǒng)，通過借助鋼護筒完成圍堰平臺搭設(shè)拼裝下放平臺，實現(xiàn)鋼圍堰逐步下放至錨固槽內(nèi)部，混凝土澆筑于槽內(nèi)，實現(xiàn)在河床上固定鋼圍堰錨。具體的施工順序為[4]：根據(jù)現(xiàn)有的棧橋完成銑槽平臺的安裝，旋挖鉆機設(shè)備于具體設(shè)定位置，針對具體的指定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)最終的銑槽施工，根據(jù)具體的打分鋼護筒插打，進而形成了鋼圍堰平臺的拼裝、下放。鋼圍堰實現(xiàn)分塊制造后共同運送至現(xiàn)場完成既定高度的拼裝。下放至錨固槽內(nèi)部后完成混凝土澆筑，直至清理鋼圍堰的河床達到設(shè)計高度，在污水狀態(tài)下實現(xiàn)承臺施工。

2.2 先平臺后圍堰

根據(jù)37#～45#該段的主墩處于江中心地區(qū)，河床表層的水文情況主要為角礫層、圓礫，且水流速度較快，對此，設(shè)計該工程為先平臺、后圍堰的施工方案。

具體的施工順序為[5]：通過插打平臺樁以及鋼護筒，形成鉆孔平臺，之后拼裝雙壁鋼圍堰的內(nèi)支撐構(gòu)造，將周圍的鋼護筒割除之后，雙壁鋼圍堰加工運輸通過指定的平臺樁位以及針對性地分配梁吊點，在墩位平臺上鋼圍堰下放水，以內(nèi)支撐為主要導(dǎo)向，完成鋼管樁的插打。在鋼圍堰的內(nèi)部圍清基、圍堰內(nèi)水下混凝土封底后抽水，將剩余的鋼護筒割除鑿除樁頂。

2.3 對比優(yōu)選結(jié)果

依據(jù)靈江特大橋的本身所在區(qū)域內(nèi)水流特點，在37#～45#墩圍堰借助雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰施工。考慮到江中心所在的主墩處整體水流速度相對較快，經(jīng)測量最快時可達3.5 m/s，深度在漲潮時可達12 m，同時還具備較大的通航量。因此決定在39#～44#墩施工中，施工方案確定為雙壁鋼圍堰技術(shù)，如圖1所示，并且該施工技術(shù)方案還在很大程度保障了整體的結(jié)構(gòu)剛性，避免圍堰發(fā)生下沉翻砂。

圖1 主墩底節(jié)雙壁鋼圍堰下放技術(shù)

3 主墩圍堰結(jié)構(gòu)施工

3.1 圍堰制造及拼裝

鋼圍堰的所有塊均在制作時完成分段加工，37#～45#墩圍堰選擇在江中心堤岸旁的一碼頭處，作為主要底節(jié)的圍堰拼裝下河場地[6]。確保完成圍堰分塊制造加工且拼接檢驗符合標準后，裝車運送圍堰分塊至臨時碼頭中，之后經(jīng)由碼頭內(nèi)部裝船輸送至主墩的拼裝現(xiàn)場。

本次工程發(fā)現(xiàn)江面有浮起50 t的起重能力，根據(jù)圍堰高度劃分為5.2 m、5.6 m、5.8 m三節(jié)，每節(jié)劃分4塊隔艙，確保每一塊之間的質(zhì)量都低于10 t。之后完成圍堰鋼塊的工作平臺拼裝，放大樣下料之后焊接骨架，及時針對滲水部位加以處理，確保鋼圍堰的嚴密性。

3.2 圍堰下水

受到圍堰分塊制造、移動下放至具體場地、施工技術(shù)、施工安全性等多方面條件的限制，主要圍堰的下水方法借助在雙壁圍堰側(cè)壁上焊牢帶有豎直孔眼的牛腿，牛腿與堰壁的連接抗剪能力達到30 t。

考慮到圍堰的底部主要是刃腳結(jié)構(gòu)，如果將托架置于刃腳下，可能會直接對支撐體造成影響。在鋼護筒上設(shè)置內(nèi)側(cè)，在鋼管樁或鋼管柱上設(shè)置外側(cè)，內(nèi)外側(cè)組成橫擔梁設(shè)置具備懸出的扁擔梁體，由千斤頂設(shè)備及φ32直徑的精軋螺紋粗鋼筋上兩個特螺帽之間交替作用，實現(xiàn)圍堰下水。

3.3 圍堰浮運、定位

本次施工中的圍堰內(nèi)壁面與四只角鋼護彤的主要位置相對應(yīng)，在上側(cè)及下側(cè)分別實現(xiàn)鋼套箱的下沉定位系統(tǒng)安裝，確保該系統(tǒng)可以對圍堰浮運下沉起到定位導(dǎo)向作用。為確保圍堰位置適當，將在兩處補水孔的部位設(shè)置長度為1.7 m的鋼管，穿過圍堰壁后保證周邊可以焊接牢固。套鉆孔眼位的鋼板對實現(xiàn)最終的鋼圍堰著床尤為關(guān)鍵，在施工中鋼圍堰的最終著床具體位置及傾斜率，會對整體施工效果造成很大影響。通過選擇在江水平潮的情況下，選擇流速并未較大變化時圍堰著床，在圍堰接高逐步呈下沉趨勢，下沉降至刃尖，與河床距離為0.5 m左右時，需要停止繼續(xù)灌水下沉，在反復(fù)糾正之后保證圍堰的定位精準，持續(xù)灌水均勻吸泥下沉使圍堰下沉到位。

3.4 圍堰封底

經(jīng)計算，本次工程的圍堰各項系數(shù)指標均能夠有效滿足本工程的封底需求。完成混凝土澆筑封底，由于所需封底的混凝土數(shù)量較大，通過采用30 h緩凝時間的混凝土，有效保證提升混凝土澆筑的整體流動性，同時還有效實現(xiàn)了混凝土初凝時間的有效延長。此外在水下封底過程中，應(yīng)當重視澆筑水下混凝土?xí)r，使用測深錘每間隔既定時間段，記錄混凝土的標高資料，從而為現(xiàn)場施工指導(dǎo)人員提供指導(dǎo)依據(jù)，避免出現(xiàn)混凝土的表面高度存在較大誤差，盡量調(diào)平混凝土表面平整度。在承臺底設(shè)計標高以上鋼護筒割除，將封底混凝土表面找平。

3.5 圍堰內(nèi)部抽水及承臺施工

在完成圍堰封底之后開展鉆孔樁施工，確保全部完成鉆孔樁施工，將鉆孔平臺等拆除后圍堰內(nèi)抽水，保證抽水工作的開展一次性到位，派多名施工人員對圍堰的壁板有無出現(xiàn)變形情況、圍堰周圍是否發(fā)生滲漏、圍堰是否出現(xiàn)上浮等多種異常情況加以觀察記錄。之后完成圍堰內(nèi)部抽水實施承臺施工。將剩余的鋼護筒割除之后，清除圍堰內(nèi)剩余殘渣，立模完成鋼筋綁扎，承臺混凝土澆筑完成。

4 結(jié)語

本次研究通過對靈江特大橋39#～44#深水橋墩基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工方案對比優(yōu)選，發(fā)現(xiàn)采用雙臂鋼圍堰能夠有效保證整體施工安全可靠，同時還有效保證了整體施工的方便快捷，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益及社會效益。

［1］張雄.蒙華鐵路洞庭湖特大橋主橋5#主塔墩深水基礎(chǔ)施工技術(shù)研究［D］.蘭州：蘭州交通大學(xué)，2015.

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［5］游中建，王武海.深水裸巖河床雙壁鋼圍堰施工技術(shù)研究［J］.工程技術(shù)（引文版），2016（3）：179-181.

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〔編輯：嚴麗琴〕

2095－6835（2018）19－0076－02

U445.55

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.076