既有跨河公路橋上新建高架橋的基礎施工

祝新順，卓鑫

（中交二公局第一工程公司，浙江 溫嶺 317500）

1 引言

隨著我國道路交通建設的快速發展，新建橋梁施工中經常會遇到與既有公路、鐵路、橋梁等線路交叉重合的情況發生，在建設過程中，既有線路相對壓縮了新建橋梁的施工場地與空間，增加了施工的困難【1】。如何在有限空間內完成新建橋梁的建設，并保證施工質量，也是橋梁建設發展亟待解決的問題。

本文針對新建橋梁與既有跨河公路橋線路重合的問題，以跨金清港新建高架為例，對上跨既有跨河麻車大橋的基礎施工工藝予以介紹，為類似工程提供參考【2～5】。

2 工程概況

跨金清港河段新建高架橋與原有麻車大橋線路重合，其中444#～446#墩為水中墩，整體橋型與金清港河道呈70°夾角，交叉處徑向河道寬度83～93m，橋墩處最大水深約為6m，河段航道等級為Ⅶ級，且需保持通航，大型浮吊船只無法進入施工區域。橋側有高壓輸電電線，與444#墩距離較近，限制了施工空間。施工現場空間布置如圖1 所示。

3 工程難點分析

在新建高架橋施工過程中存在以下重點及難點：

圖1 施工現場空間布置圖

1）金清港航道有通航要求，橋墩距離航道近，橋型與河道斜交，橋梁施工受既有麻車大橋、通航船只以及高壓電線線路的影響，施工場地有限，空間限制大；

2）基礎橋墩采用直徑為3.2m 灌注樁，樁長在65～83m，最大成孔深度約為88m，采用沖擊成孔工藝施工時需驗算對既有橋梁的影響；

3）鋼筋籠最大質量約為50t，質量大，分節較多，對接接頭多，現場吊裝應合理設計，并在制作與施工階段嚴格控制鋼筋籠變形；

4）橋址處地質條件復雜，巖層標高變化大，強度高。

4 施工工藝流程

在高架橋基礎鉆孔灌注樁施工過程中，涉及鋼護筒、鋼筋籠等大質量體吊裝。因施工現場無法使用浮吊，采用有限元軟件驗算，現有麻車大橋的承載力也無法滿足大型機械吊裝的要求，特設計“鋼平臺+起重支架”進行橋梁吊裝施工。采用DZJ-300 式沉樁錘打設鋼護筒，CK-16 沖擊鉆配合PHP 循環護壁泥漿采用氣舉反循環法成孔、清孔，鋼筋籠在后場按照“長線法”預制為標準節段，在現場安裝時接長，水下混凝土采用直徑為0.3m 的導管灌注。整體施工工藝流程如圖2 所示。

5 施工階段關鍵工藝

5.1 吊裝施工控制

圖2 灌注樁工藝流程圖

由于施工場地限制無法采用大型浮吊，且原有麻車大橋無法提供足夠的承載力以滿足大型機械進行吊裝作業。故選用一種“鋼平臺+起重支架”的吊裝工藝。這一工藝在樁基施工過程中，將鉆孔平臺設置于樁位處，樁基四周的4 根鋼管樁延伸加高后，在樁頂安裝布置起重支架作為施工階段的起重吊裝設備。“鋼平臺+起重支架”示意圖如圖3 所示。這一方案不影響金清港航道通航，解決了鉆孔平臺施工時料斗高度問題，也減少了施工過程對麻車大橋的影響。

圖3 “鋼平臺+起重支架”示意圖

5.2 鋼護筒施工控制

鋼護筒采用20mm 后鋼板，并按標準節段長度6m 加工，采用平板車運輸至現場后拼裝，拼裝鋼護筒最大長度達24m，質量達43t。現場對接施工時在四周設8 塊15cm×30cm、厚12mm 的鋼板加強。采用導向架引導鋼護筒下沉，導向架的安置可以保證鋼管樁下沉時的垂直度，使得鋼管樁下沉位置準確，接長焊接精度高。導向架設置2 層，一層位于頂層平臺上，一層位于底層平臺上，導向架采用型鋼加工成井字形，其內口尺寸比鋼護筒外徑大6～10cm，導向架框架四角焊接型鋼，并安裝千斤頂，通過千斤頂實現鋼護筒平面位置微調。在麻車大橋上布置50t 履帶吊進行鋼護筒節段的吊裝。50t 履帶吊起吊鋼護筒并放入導向架、調整好平面位置后，吊起第二節護筒焊接接長，使鋼護筒依靠自重下沉至河床，之后采用沉樁錘剛接于鋼護筒頂端，采用履帶吊輔助糾偏，施打鋼護筒直至設計標高，若未至設計標高，則繼續按以上方法接高鋼護筒，直至施打到準確位置。

5.3 鉆孔過程控制

采用CK-16 型沖擊鉆進行樁基鉆孔。鉆孔過程中，泥漿制備在鋼護筒內進行，鉆孔施工前首先在鋼護筒內直接投入黏土，用沖擊錘以小沖程反復沖擊造漿。淤泥層采用小沖程鉆進，當鉆到護筒底口時，減緩鉆進速度，必要時適當回填，反復沖擊，保證護筒底角處孔壁完整。在通過巖層時，遇表面不平整，先投入黏土、小片石，將表面墊平，再用鉆錐進行沖擊鉆進，以防止發生斜孔、坍孔事故。鉆孔過程中采用正、反循環交替或同步的方法清孔，在覆蓋層內，采用正循環清孔，在孔口將泥漿抽至橋面，經泥漿池調漿后再抽回。當進行至巖層時，對顆粒狀物采用反循環法出渣，制作φ180mm 鋼管，每節9m，將空壓機氣管接在管底部，連接處設三通，通過空壓機送氣將孔底沉渣抽至設置于橋墩側面的渣箱和泥漿箱，形成泥漿循環線路，經電動篩過濾后再回到孔內，對泥漿濃度的調配仍采用正循環法。

5.4 泥漿控制

泥漿是鉆孔施工的重點，對覆蓋層地段尤為重要。PHP 泥漿具有不分散、低固相、高黏度的優點，對護壁、攜砂排土、切土潤滑、冷卻鉆頭等有促進作用，因此，施工中采用這一工藝進行泥漿作業。選用不同產地的膨潤土和不同比例的水、膨潤土、堿、PHP 等進行試配，確定泥漿的最優配合比，施工中以此作為指標對泥漿性能進行定期檢測。造漿過程中，在樁位邊麻車大橋上放置1 個泥漿箱作為中轉，樁位孔口處設置1 個浮箱，浮箱與鋼護筒聯通設置，浮箱內安裝泥漿泵。由岸上泥漿池向孔內進行補漿，沖孔過程中出渣在中轉區完成，通過浮箱內泥漿泵將漿液抽至泥沙分離器，鉆渣遺留在渣箱內進行清理轉運，泥漿回流至泥漿箱，再通過管道回流至孔內。這一過程能保證造漿質量，使其一直滿足使用性能指標。現場施工過程中，泥漿控制指標如表1 所示。終孔后采用純堿、羥甲基纖維（2kg、1kg，用水調配）加入孔內，循環 24h，增加泥漿浮力，減慢沉淀速度。

表1 泥漿控制指標

5.5 鋼筋籠制作與吊裝控制

鋼筋籠為后場預制完成，采用“長線法”制作，提前按要求預制好支架便于鋼筋籠成型，鋼筋籠標準節段長9m，主筋采用機械連接，在現場安裝時接長。鋼筋籠制作過程中，在1 根通長鋼筋上做好標記，便于現場下放時鋼筋籠對位。現場鋼筋籠采用50t 履帶吊配合起重支架進行吊裝，起重支架吊裝鋼筋籠頂端，履帶吊掛住底部，使鋼筋籠垂直，解開下吊鉤，進行鋼筋籠的下放。下放采用平臺支架法，在鋼平臺頂上安裝孔口鋼筋籠專用平臺支架，其在4 個角點和4 條邊共設置8 根挑梁，分節安裝鋼筋籠。骨架吊正后檢查確認吊點垂線、樁軸線、骨架中軸線吻合后，由操作人員扶持緩慢下放，防止骨架碰撞孔壁造成塌孔。利用8 根挑梁控制固定分節鋼筋籠，以進行鋼筋籠的接長。

5.6 混凝土灌注控制

樁基混凝土灌注應連續、快速、一氣呵成。跨金清港新建高架橋最長樁基長度為83m，據此計算首封混凝土量為16.1m3。樁基封底采用2.5m×2.5m×2.8m 大料斗，雙吊車作業，在側面橋面上安裝2 個溜槽，一端接到罐車出料口，另一端接到料斗中心位置，兩端高差約1.5m，溜槽安裝在X 型支撐上，并能快速安拆溜槽。先用1 臺罐車將料斗里料加滿，再準備2臺15m3罐車，罐車經溜槽向料斗里輸送混凝土，保證混凝土不間斷輸送。首批混凝土封底成功后，連續灌注，當埋深超過6m 后及時拆除一節導管。在整個澆筑過程中，及時量測導管埋深、拆除導管，控制導管埋深，導管在混凝土中的埋深控制在2～6m。埋深大時，應及時拆除導管，保證導管有足夠的安全埋管深度。墩身鋼筋籠需伸入樁基2m，混凝土頂面比設計樁頂標高低0.5m 控制。澆筑完成后，繼續沖洗頂面濃漿，人工清理超澆混凝土，用吊桶轉出，直至設計樁頂面以下1.6～1.7m。

在樁基混凝土澆筑前進行2 次清孔，以確保混凝土澆筑質量。鉆孔結束后進行第一次清孔，采用氣舉反循環法，即通過循環泥漿清洗鋼護筒內壁，并清除孔底的鉆渣與泥沙。在鋼筋籠下放完畢，導管安裝到位后，進行孔底沉渣檢測，若沉渣厚度不滿足設計要求時，采用氣舉反循環二次清孔，以確保護壁效果，保證混凝土灌注質量。

6 結語

1）對既有麻車大橋上新建高架橋的吊裝進行合理設計與布置，提出了新的吊裝解決方案，使施工作業空間得以合理利用，并提高了吊裝過程的可靠性，對既有線路的影響也可降到最低。

2）利用原有跨河橋梁，設置中轉泥箱，提高了新建高架橋梁基礎的護壁質量，為樁基混凝土灌注提供了良好基礎，在實際工程中成功應用。橋梁基礎單樁施工時間控制在61d 內，最短樁基施工時間僅為31d。