靈江特大橋基礎施工關鍵技術

馮輝

摘要：針對金臺鐵路靈江特大橋的水文地質(zhì)環(huán)境條件和具體工程特點，在結合相關工程經(jīng)驗基礎上，進行綜合分析，制定了靈江特大橋深水基礎施工方案。并對樁基、圍堰、承臺等關鍵施工技術進行了論述，提出了施工注意事項，可為同類工程提供參考。

Abstract： According to the hydrological，geological conditions and environmental requirements of the Lingjiang bridge， the construction scheme of the main foundation is proposed. The technology of drilling pile construction， ?cofferdam installation and concreting pile cap is discussed. The construction technology provides reference to similar foundation construction.

關鍵詞：基礎;圍堰;承臺;施工技術

Key words： foundation;cofferdam;pile cap;construction technology

中圖分類號：U445.551 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）14-0099-03

1 ?工程概況

金華-臺州鐵路靈江特大橋位于浙江省臺州市，起訖里程TDK4+174.120～TDK8+472.935，橋梁全長4298.815m，在TDK6+501.08～TDK7+143.08處以（92+3×152+92）m連續(xù)梁-拱跨越靈江，橋位處靈江寬度為740m，61#墩～67#墩位于江中，其中63#、64#、65#、66#墩為主墩，基礎為樁基加雙層承臺。主墩墩身為坡比60：1圓端形實心墩，梁部施工采用先成連續(xù)梁后搭設拱肋、安裝吊桿的方法。主墩基礎結構參數(shù)表見表1。

64#、65#墩承臺面積最大、埋深最深的主墩承臺。如圖1所示，64#墩承臺基礎為22根直徑為2.0m的鉆孔樁，樁基設計長度79m，承臺設計為雙層結構，下層設計為對稱八邊形結構，設計厚度4.0m，外部輪廓尺寸順橋向為19.1m，橫橋向為28.2m，倒角為3.33×5.72m。上層為矩形結構，設計厚度3.0m，順橋向為11.6m，橫橋向為15.9m。承臺頂面標高為-4.845m，承臺底面標高為-11.845m。

2 ?靈江特大橋基礎施工總體安排

靈江特大橋基礎采用“先平臺后圍堰”的施工順序。施工順序如圖2所示，具體為：①首先利用臨時棧橋打入平臺樁，形成鉆孔平臺，插打鋼護筒，澆筑樁基混凝土;②在平臺上插打鎖扣鋼管樁圍堰，然后自下向上安裝鋼支撐;③圍堰內(nèi)鋪設片石墊層后，進行封底混凝土作業(yè);④抽水，割除剩余鋼護筒，鑿除樁頂，找平封底混凝土后施工承臺。

3 ?樁基施工技術

靈江特大橋主跨3×152m連續(xù)梁位于主墩臺63#～66#墩之間。主墩樁直徑為2m，最大樁長加上空樁為98m。地質(zhì)條件為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和粗圓礫土。靈江橋主墩樁基施工主要工序為先搭設鉆孔平臺，后打設鋼護筒，然后采用氣舉反循環(huán)鉆機鉆孔，最后下鋼筋籠澆筑混凝土。

3.1 鉆孔平臺搭設

平臺采用？準800mm鋼管樁基礎，樁頂設置2I45a、2I56a、2HW588型鋼工字鋼分配梁，分配梁上設置貝雷梁，橋面系采用型鋼及花紋鋼板（I22a@150cm工字鋼分配梁安裝+I12.6@20cm工字鋼墊梁安裝+10mm厚花紋鋼板）。

鉆孔平臺搭設如圖3所示。利用支棧橋打設施工鋼管樁，焊接鋼管樁間連接系，鋪設兩側(cè)分配梁，架設貝雷片作為中間鋼管樁定位導向架，鋪設橋面。最后在平臺上測量出鋼護筒位置，將鋼護筒處的鋼板及工字鋼割除，留出打設鋼護筒位置。

3.2 鋼護筒打設

鋼護筒加工時最下口3m鋼護筒進行包邊，包邊鋼板厚度 20mm 左右。為保證鋼護筒沉放的質(zhì)量及施工過程中的安全，保證護筒在正確位置不被水流沖偏，在孔口設護筒導向架。然后利用起重設備慢慢放下鋼護筒，使鋼護筒沿導向架下沉至江底并入土，起重設備脫鉤，待鋼護筒自重下沉穩(wěn)定后，用APE200-6振動錘配合夾具進行振動下沉，如圖4所示。

3.3 樁基施工

樁基施工過程如圖5所示。鋼護筒沉放完成后，采用氣舉反循環(huán)鉆機鉆孔、清孔。吊放鋼筋籠后進行二次清孔。最后灌注樁基混凝土。

4 ?圍堰施工技術

4.1 圍堰方案比選

靈江特大橋64#主墩承臺尺寸為19.1×28.24m。現(xiàn)階段國內(nèi)常用的水中圍堰有三種。分別是拉森鋼板樁圍堰，鎖扣鋼管樁圍堰和雙壁鋼圍堰。

拉森鋼板質(zhì)量輕，方便施工。但拉森鋼板柔性大，側(cè)向抗剛度小，側(cè)向變形較大，所以在圍堰內(nèi)需要加強支撐。而且拉森鋼板施工難度高：振動力如果小，則插打困難，入土深度有限;如果用重型振動錘，因側(cè)向抗剛度小，鋼板樁易彎曲。

雙壁鋼圍堰施工成本高，施工周期長，而河床以下地質(zhì)情況較為復雜，下沉過程中是否傾斜、能否均勻下沉到位是該方案的隱患。

鎖扣鋼管樁圍堰利用較大直徑的鋼管，市場容易采購;該橋位處軟土覆蓋層較厚，容易插打鋼管樁，現(xiàn)場加工工作量小，單根管抗彎剛度大，獨立性較好;采用振動錘逐根振動沉樁，插打快捷方便，樁樁相扣形成圍堰，安全可靠，又可滿足防水要求，施工進度較快。

因此，靈江特大橋主墩采用鎖扣鋼管樁圍堰。圍堰立面圖如圖6所示。鋼管樁采用？準820mm螺旋鋼管，圍堰平面尺寸22.6×30.4m。鋼管樁鎖扣采用C-O型，C型陰鎖扣采用？準152×8mm鋼管，開口寬度60mm，O型陽鎖扣采用？準133mm鋼管，大鋼管套小鋼管，抗圍堰內(nèi)外水頭差的能力強。鋼管樁圍堰設計水位按20年一遇水位加1.0m計算，圍堰頂面高程取+5.51m，圍堰底高程為-36.49m，鋼管長42m。

4.2 圍堰施工

圍堰施工是先打入預先加工好的鋼管樁。鎖扣管樁在打設過程中如果發(fā)現(xiàn)管樁發(fā)生傾斜，要立即進行調(diào)整。調(diào)整的方法有2種：如果打設管樁數(shù)量不多就全部拔出重新打;如果管樁打設數(shù)量較多，就加工一根異形樁，校直后繼續(xù)打設剩余管樁。合攏后依次放入第三層圍檁、支撐，第二層圍檁、支撐，首層圍檁支撐。而后采用抓斗，長臂挖機，伸縮臂挖機進行大面積清淤。機械清理不到的部位，潛水員和吸泥機配合進行清理作業(yè)。為監(jiān)測圍堰的穩(wěn)定性，要在四周鎖扣鋼管樁頂部設置監(jiān)測點，監(jiān)測水平位移和豎向位移。

5 ?承臺施工技術

5.1 封底混凝土澆筑

清淤完成后，在圍堰內(nèi)鋪設片石墊層，片石直徑5cm～10cm左右，厚度20cm。封底前，必須讓潛水員將鋼護筒上，周邊鎖扣鋼管樁上淤泥清洗干凈，確保封底砼與鋼護筒和管樁上能夠有效粘結，形成握裹力抗浮。碎石墊層鋪設完成后，搭設封底砼澆筑平臺，布置封底砼導管，準備水下澆筑封底。混凝土封底砼采用水下封底，導管澆筑。承臺封底3.5m厚，方量約2000m3。

首批混凝土澆筑采用拔球法。首盤封底混凝土下放完后，要求導管埋深0.4～0.6m，在導管口附近的測點測量導管埋深及混凝土流動范圍。拔球后，在測量確認導管埋深在1.5m左右后進行下根導管的拔球。第二根導管拔球后，應對第一根導管灌注一次混凝土，然后再進行第三根導管的拔球;第三根導管拔球后，應對第一、二根導管灌注一次混凝土再進行第四根導管的拔球。依此類推，直到最后一根導管拔球結束。

首盤封底成功后，即進入正常澆筑階段，采用泵管插入導管澆筑混凝土。為保證導管口有一定的埋深，在混凝土澆筑順利時盡量不提升導管;需要提升導管時采用導鏈慢慢提升，提升高度控制在導管底口在混凝土面以下100cm，提升后繼續(xù)灌注混凝土。

由于封底混凝土頂面不平整，因此，在灌注時將封底混凝土頂面標高控制在設計標高以下20cm。承臺混凝土澆筑前，澆筑20cm混凝土找平層。

5.2 承臺混凝土澆筑

封底混凝土強度達到后，開始抽水，過程中對圍堰漏水處止水。圍堰內(nèi)抽水完成后，按照設計圖紙對鋼護筒進行切割。然后破樁頭，清淤，澆筑找平層，如圖7所示。

封底混凝土頂面處理工作完成后，綁扎承臺鋼筋，并預留好第一層承臺與第二層承臺的連接鋼筋，安裝第一層承臺模板。由于承臺體積大，屬于大體積混凝土施工，為防止混凝土水化熱引起承臺內(nèi)部裂紋，在承臺內(nèi)安裝冷卻水管，承臺內(nèi)部冷卻水管采用？準32mm鋼管，主排水和進水管采用？準80mm鋼管，冷卻水管安裝完成后進行密水試驗，試驗合格后方可開始混凝土澆筑。承臺施工完成后需對冷卻水管進行壓漿密封。利用混凝土泵車站位于支棧橋上澆筑第一層承臺，然后做好承臺養(yǎng)生工作。

承臺養(yǎng)生達到設計強度后拆除承臺模板，對第一層承臺頂面的混凝土進行鑿毛，綁扎第二層承臺鋼筋，并預留好墩身預埋鋼筋，安裝第二層承臺模板和冷卻水管，利用混凝土泵車站位于支棧橋上澆筑第二層承臺，然后做好承臺養(yǎng)生工作。

6 ?結語

靈江特大橋主墩基礎大，水文地質(zhì)環(huán)境復雜，軟土覆蓋層較厚，多方面影響基礎施工。綜合考慮各方因素，靈江特大橋基礎制定了“先平臺后圍堰”的施工方案，即先澆筑樁基混凝土，然后插打鎖扣鋼管樁形成圍堰，再進行封底混凝土作業(yè)，最后施工承臺。施工過程中，加工鎖扣鋼管樁與插打工作可以同時進行;在未形成整體圍堰之前，單根鋼管抗彎剛度大，獨立性較好;采用振動錘逐根振動沉樁，插打快捷方便;大鋼管套小鋼管，樁樁相扣形成圍堰，安全可靠，抗圍堰內(nèi)外水頭差的能力強，又可滿足防水要求。主墩承臺現(xiàn)已順利澆筑完成。經(jīng)檢測，主墩鉆孔樁為Ⅰ類樁，圍堰穩(wěn)定可靠，承臺的尺寸偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。該橋基礎施工經(jīng)驗可為類似工程提供借鑒和參考。

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