淺談中型跨河橋梁土石圍堰施工方案

鄭 華

（福建恒通路橋工程有限公司，南平 353015 ）

1 工程概況

A 橋梁工程上跨上洞江, 為4 跨35m 預制砼小箱梁橋,采用樁基礎、柱式墩,墩柱高約8 米,橋面單幅寬度為16.5m。 地質立面如圖1 所示：

圖1 A 橋地質立面圖

2 工程地自然情況

工程地處南亞熱帶海洋性季風氣候區, 日照充足,雨量充沛,常年氣候溫和,溫熱濕潤,冬無嚴寒,夏少酷暑,干濕分明,但降水分布不均,易遭旱澇災害,季風明顯,濱海風大,易遭臺風襲擊。 年降水量大致在1200～1700mm,平均雨量1382.3mm,具有季節性分布特點。 每年5～6 月為雨季, 降水量占全年降水的25%～34%；10 月至次年1 月為干季,降水量占全年降水的10%～15%；8-9 月隨著臺風登陸,往往帶來每日大于50mm 的大暴雨。 施工期間上洞江水深約1.50～3.00m。 根據現場實際測量,常水位為1.53m,最高水位為2.50m,河床最低地面線標高：-1.5m。 該段上洞江地質情況大致由粉質粘土、淤泥、碎塊狀強風化凝灰巖、中-微風化凝灰巖組成。

3 圍堰施工方案

3.1 總體施工方案

A 橋跨上洞江, 橋墩處隨季節降水變化水面標高變化較大,為充分保障橋梁水上施工順利、可靠和安全進行,尤其是滿足橋梁水上下部構造施工的需要, 計劃采用筑島圍堰施工的方法。 具體施工方案如下。

(1)在上洞江北岸進行填土圍堰,進行A 橋1# 墩、2#墩施工。 上游占用河道16m,下游占用河道30m。 圍堰后河道流水寬度為上游56m(原寬度58m)、下游36m(原寬度52m)。上洞江北岸圍堰部分橋梁工程完成后,對圍堰部分進行挖除,并按照規劃對河道進行拓寬。

(2)對上洞江南岸填土圍堰,進行A 橋3# 墩施工。 圍堰后河道流水寬度為上游90m (原寬度58m)、 下游90m(原寬度52m)。 上洞江南岸圍堰部分橋梁工程完成后,對圍堰部分進行挖除,并按照規劃對河道進行拓寬。

3.2 材料準備

(1)料石：料石中石塊強度大于30Mpa,含泥量小于5%,水面以下的最大粒徑不大于50cm,水面以上的最大粒徑不大于30cm。

(2)粘性土：按照工程施工要求準備。

3.3 機械設備準備(表1)

表1 擬投入施工機械設備

3.4 筑島施工方法

(1)施工流程

現場勘察→材料準備→測量放樣→土袋毛石碼堆投放→筑土壓實→圍堰加固。

(2)施工方法

①進行現場勘察,查看現場水文、地質情況與河道產權,與相關部門溝通協調并取得其同意后,準備合適材料。

②根據圖紙、筑島設計等進行施工放樣、確定圍堰位置,填筑范圍,迎水面及流水面坡度按1∶1.5 放坡,用土袋或毛石碼面。

③筑島施工采用常規方法：機械運輸,推土機配合推平,壓路機碾壓。筑島結構形式見圖2。從河岸一側上游開始填筑,用自卸汽車將石塊運至拋投現場河岸邊緣,先用挖掘機進行分選拋投, 即由挖掘機將大粒徑的片石均勻分層拋投,直至片石露出淤泥面或水面,然后由推土機將小粒徑的片石推平嵌縫； 再從河岸上游一側逐漸向下游一側填筑粘性土,采用推土機和挖掘機配合進行,方法為進占法。 出水面后用20T 以上的振動壓路機振壓密實,然后繼續卸料, 向前推進填筑, 每層填筑厚度不能超過40cm,粒徑不大于層厚的2/3,逐層按要求填筑,壓路機振動碾壓；最后在筑島頂面層鋪設50cm 厚石渣、20cm 砂礫墊層,壓路機振動碾壓灌縫,碾壓至密實、無輪跡為止。 經車輛行走后, 如仍有空隙重復上述操作至道路無明顯輪跡、平坦、不影響通行為止,以方便施工機械和車輛進出場地施工。 島面以下0.5m 范圍內用硬塑性粘土填筑,以提高島面承載力,為鉆孔樁施工提供較好的場地環境。 水面上的填土要分層夯實。 待圍堰圍至預定位置并合攏成型后,用土袋或毛石將圍堰外圍進行加固防護,避免泥土被水沖刷流失,并按設計高程填平壓實,筑島完成。

圖2 筑島結構形式

3.5 施工順序

為保證施工安全及落實防洪渡汛工作要求, 確保河道行洪需求, 一般在下半年枯水期實施橋梁下部土便道圍堰填筑,采取分步填筑、分步清除圍堰的方式,集中力量先完成一側河岸位置樁基及墩身蓋梁, 并在來年雨季來臨前,清除一期圍堰,確保河道行洪斷面,保障行洪安全。

橋梁施工及圍堰清除順序為： 填筑土石圍堰→北岸填筑樁基平臺→A 橋1#、2# 臺樁基施工→A 橋1#、2# 臺系梁、墩柱、蓋梁施工→挖除北岸圍堰→南岸圍堰填筑→A 橋1# 臺樁基施工→A 橋1# 臺系梁、墩柱、蓋梁施工→清除南岸圍堰。

3.6 安全防護

為了保證車輛及行人安全, 尤其是夜間的通行安全,特在便道兩側增加硬性防護, 防護采用φ48.3×3.5mm 鋼管,扣件式連接,搭設高度2m,設置橫桿3 道,立桿每2m 一道并加斜撐固定,并要求立桿打入混凝土路內20cm,硬性防護內側滿掛安全綠網,并在縱向每15m 設爆閃燈一個。

3.7 主要保證措施

本工程的重點是保證上洞江泄洪要求及保護環境防止污染河道,針對這兩點,主要做好以下措施。

(1)針對圍堰施工占用河道問題,主要做好施工安排,選擇在秋冬季枯水期進行施工,此時河水較少,水位較淺,圍堰施工對河道流水影響較小。

(2)時刻關注天氣預報,現場備足挖機等施工機械,一旦有臺風、暴雨天氣,隨時準備挖開圍堰,擴大泄洪通道。

(3)增加人員、機械,一旦圍堰完成,迅速進行橋梁施工,盡量縮短施工工期,以縮短圍堰時間。

(4)針對環境保護問題,圍堰周邊采用土袋圍堰,減少泥土沖刷,避免污染河道。

4 圍堰頂標高計算

圍堰將河床束窄,破壞了河流原來的水流狀態,因而在束窄河床段前產生水位雍高,其雍高值

可由下式估算：

式中：z 為雍高(m)；φ 為流速系數,隨圍堰的布置形式而定。 平面布置為為梯形時,φ=0.80～0.85, 本次計算按0.80；v0為行近流速(m/s),假定1m/s；g 為重力加速度,等于9.81(m/s2)； vc為束窄河床段的平均流速(m/s)；Q 為導流設計流量(m3/s)；ε 為側收縮系數,一側收縮時取0.95。

本工程一期圍堰截斷河流寬度最大, 為節省篇幅,僅對北岸一期圍堰圍堰處雍高水位舉例計算A 橋跨位置河道常水位 (標高1.53m) 時的河道平均過流面積為175.74m2(58×3.03),北岸堰體截面積約48.48m2(16×3.03)。經計算北岸常水位時圍堰處雍高水位Z=0.09m,總水位高度1.53+0.09=1.62m。

河道最高水位(標高2.50m)時的河道平均過流面積為232m2(58×4),北岸堰體截面積約64m2(16×4)。 經計算北岸常水位時圍堰處雍高水位Z=0.070m,總水位高度2.50+0.09=2.59m。圍堰高度必須高出最高水位0.7m 以上,故圍堰頂標高為2.59+0.70=3.29m。

5 輔助措施

有時施工現場不具備跨河通道條件, 如沒有跨越道路或橋梁,或者有限載要求。 為確保橋梁工程施工持續有效進行,必要時可搭設跨河鋼便橋。 常見鋼便橋采用上承式鋼管樁貝雷片結構形式,單跨跨徑12m 內,橋面寬度為6.0m,采用DZJ-35 型振動錘配合吊車進行安裝。 鋼管尺寸和埋置深度根據地質情況和荷載要求進行受力驗算,鋼棧橋實施前應進行專項論證。

6 結語

土石圍堰主要適用于水深≤3m、流速≤1.5m/s,河床較為平坦的中小型河道,本文所介紹的施工方案可為同類型河道施工提供參考,但施工時仍要結合當地的地質水文情況。 為保證施工安全,盡可能選擇在枯水季節實施,做好防汛應急預案,出現特殊水情時及時撤離人員和設備。