跨江橋梁建設(shè)中的水中墩下結(jié)構(gòu)施工工藝

跨江橋梁建設(shè)中的水中墩下結(jié)構(gòu)施工工藝有著很強(qiáng)的特殊性。傳統(tǒng)技術(shù)主要以沉江和沉井為主。隨著技術(shù)進(jìn)步，一些新型的施工技術(shù)逐漸得到推廣，這對(duì)提高跨江橋梁的質(zhì)量起到了積極促進(jìn)作用。

1 案例概況

某大橋橋長(zhǎng)1315.28米，為單線橋，地層主要以漂石和卵石為主，5、6號(hào)墩為該橋梁的主跨主墩，水中根基76根，承臺(tái)22個(gè)、墩柱18個(gè)、現(xiàn)澆箱梁8聯(lián)；橋臺(tái)和橋墩采用單線T臺(tái)和單線圓形。鉆孔樁承臺(tái)是水中墩下結(jié)構(gòu)施工基礎(chǔ)，主跨和主墩是整個(gè)跨江橋梁建設(shè)的重難點(diǎn)部分。

2 跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工存在的問(wèn)題

2.1 施工設(shè)備缺乏

在跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工中，受環(huán)境、氣候等客觀因素影響，存在許多亟待解決的問(wèn)題，其中最主要的是施工設(shè)備的缺乏。雖然一些鐵路舟橋器材可以作為水中墩下結(jié)構(gòu)施工設(shè)備，但由于其自身的局限性，抵御大風(fēng)大浪的能力相對(duì)薄弱，不適于深水橋梁施工。施工設(shè)備的缺乏成為跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工中的一個(gè)重難點(diǎn)問(wèn)題。

2.2 大直徑孔樁技術(shù)落后

在跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工中，大直徑孔樁技術(shù)的應(yīng)用空間與需求較大，是保證施工質(zhì)量和提升效率的關(guān)鍵。但在當(dāng)前的跨江橋梁建設(shè)中，這一技術(shù)還比較落后，間接地影響了水中墩下結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量與效率。

2.3 缺乏科學(xué)有效管理

在跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工中，還要注重對(duì)施工設(shè)備科學(xué)化的管理。很多施工單位在水中墩下結(jié)構(gòu)施工設(shè)備管理中始終不能形成科學(xué)的管理制度，帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。

3 跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工工藝

3.1 水中墩下圍堰型式選擇

圍堰的修建是水中墩下結(jié)構(gòu)施工的前提，在此基礎(chǔ)上才能完成樁基、承臺(tái)和墩身的修建。圍堰一般分為鋼圍堰、沉井圍堰和土石圍堰，是跨江橋梁建設(shè)水中墩下結(jié)構(gòu)施工企業(yè)首先要解決的一個(gè)問(wèn)題。不同類型的圍堰，其使用性能不盡相同，所以對(duì)圍堰修建類型的選擇直接影響跨江橋梁施工質(zhì)量與效率的高低。在本工程項(xiàng)目中，結(jié)合水文與地質(zhì)條件綜合分析，河床以卵石和漂石為主，水中墩下承臺(tái)底標(biāo)高需要建設(shè)至河床沖刷線以下的位置，由于鋼圍堰和沉井圍堰低于該橋墩的承臺(tái)標(biāo)高，因此應(yīng)當(dāng)以土石圍堰為主。

3.2 岸邊到水中墩交通便道型式選擇

在跨江橋梁水中墩下結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，岸邊到水中墩之間主要采用鋼棧橋和土石戧堤兩種型式。不論選擇哪一種型式，還要取決于工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件和汛期給交通便道帶來(lái)的影響。在本工程項(xiàng)目中，完成樁基、承臺(tái)、墩身的建設(shè)需經(jīng)過(guò)3個(gè)汛期，汛期過(guò)程中湍急的洪水會(huì)給水中墩帶來(lái)嚴(yán)重的沖刷，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，岸邊到水中墩交通便道型式選擇應(yīng)當(dāng)以鋼棧橋?yàn)橹鳌?/p>

3.3 樁基施工技術(shù)

在本工程項(xiàng)目中，土石圍堰的樁基建設(shè)應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況合理選擇鉆孔機(jī)具。鉆孔機(jī)具主要包括回旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)和旋挖鉆，其中，回旋鉆機(jī)主要應(yīng)用于細(xì)類土層的黏土和砂土，沖擊鉆機(jī)則廣泛適用于不同類型的地層結(jié)構(gòu)，尤其是比較堅(jiān)硬的巖石和地層，同時(shí)回旋鉆機(jī)還有一個(gè)顯著特點(diǎn)，就是對(duì)于松軟地層的鉆孔可起到密實(shí)和加固的作用，孔壁不會(huì)出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，而旋挖鉆隨著大功率旋挖設(shè)備在跨江橋梁建設(shè)中的應(yīng)用完全可以適用于各類地層，比如堅(jiān)硬的地層、卵石顆粒大的地層等[1]，但是不適合運(yùn)用到松散和松軟的地層中，容易導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象的產(chǎn)生。本工程項(xiàng)目中的水中墩地層主要以漂石和卵石為主，其中5、6號(hào)墩樁基采用沖擊鉆孔施工，其余的水中墩在4臺(tái)沖擊鉆機(jī)共同作用下完成施工，為汛期前的出水量爭(zhēng)取了時(shí)間。但是，大功率回旋機(jī)械在對(duì)堅(jiān)硬地層的挖掘中，施工費(fèi)用十分昂貴，因此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程項(xiàng)目的進(jìn)度和工程項(xiàng)目建設(shè)成本之間的關(guān)系，對(duì)機(jī)具進(jìn)行合理選擇。

4 水中墩深基坑開(kāi)挖支護(hù)和滲水處理技術(shù)

4.1 水中墩深基坑開(kāi)挖支護(hù)選擇

跨江橋梁水中墩深基坑開(kāi)挖支護(hù)主要由雙壁鋼圍堰支護(hù)、鋼板樁圍堰支護(hù)、地下連續(xù)墻支護(hù)、圍護(hù)樁+樁間旋噴止水支護(hù)等形式組成。在本工程項(xiàng)目中，由于地層以漂石和卵石為主，因此地下連續(xù)墻支護(hù)形式較為適合，但是考慮到還需要在本工程中建設(shè)水下連續(xù)墻，深基坑開(kāi)挖可能造成坍塌現(xiàn)象，最終選擇了圍護(hù)樁+樁間旋噴止水支護(hù)形式。圍護(hù)樁+樁間旋噴止水支護(hù)形式是先在水中承臺(tái)和深基坑的周圍鋪設(shè)+1250鋼筋混凝土作為圍護(hù)樁，樁底伸入水中承臺(tái)下大約10-12米處，但圍巖樁間距應(yīng)保持1.5倍，最后在圍護(hù)樁的外側(cè)設(shè)置+800高壓旋噴樁用來(lái)止水[2]。樁頂通過(guò)冠梁的方式實(shí)現(xiàn)連接，再將樁頂主鋼筋部分插入冠梁內(nèi)35d，與冠梁鋼筋完成連接。當(dāng)高壓旋噴樁基和圍護(hù)樁基全部滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再對(duì)承臺(tái)基坑展開(kāi)具體的開(kāi)挖工作。需要注意的是，在承臺(tái)基坑開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)其中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用內(nèi)支撐方式，開(kāi)挖支護(hù)完成后，當(dāng)水下墩的混凝土強(qiáng)度達(dá)到85%，抽水處理之后再進(jìn)行承臺(tái)與墩身的建設(shè)。應(yīng)當(dāng)對(duì)維護(hù)樁的中心位置進(jìn)行嚴(yán)格的控制，避免發(fā)生偏移，并合理控制旋噴樁的速度，這都是深基坑開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

4.2 滲水處理施工技術(shù)

跨江橋梁建設(shè)水中墩出現(xiàn)滲水的主要原因是旋噴施工中噴射量小。出現(xiàn)滲水時(shí)要及時(shí)處理，否則會(huì)埋下安全隱患。具體施工技術(shù)如下：1）對(duì)于已經(jīng)完成的深基坑，如果出現(xiàn)滲水點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性措施及時(shí)解決，比如棉絮墻堵。同時(shí)，可以在出現(xiàn)滲水點(diǎn)的地方插入一節(jié)閥門管，等砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)關(guān)閉閥門即可。2）對(duì)于較為明顯的滲水點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在滲漏的位置進(jìn)行補(bǔ)噴，補(bǔ)噴過(guò)程中深基坑內(nèi)外的水壓應(yīng)當(dāng)保持一致。3）對(duì)于較大的滲水面，當(dāng)以上補(bǔ)救措施不產(chǎn)生明顯效果時(shí)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)行排除基坑內(nèi)的滲水點(diǎn)，運(yùn)用混凝土進(jìn)行補(bǔ)丁，先在深基坑內(nèi)部鑿出圍護(hù)樁的主筋，使補(bǔ)丁鋼筋混凝土和圍護(hù)樁主筋焊接在一起，在深基坑經(jīng)受住水壓的情況下安裝模板，在深基坑中的水壓保持一致的前提下再進(jìn)行補(bǔ)丁，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后完成抽水[3]。

5 承臺(tái)施工技術(shù)

在本工程項(xiàng)目中，水中承臺(tái)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)選擇大于1m的大體積混凝土。基于此，還需要對(duì)混凝土的溫控技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)踐證明，在滿足大體積混凝土溫控要求下，升溫峰值、芯部、表層溫差等指標(biāo)可以得到合理控制。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，本工程項(xiàng)目集地質(zhì)條件復(fù)雜、河床狹窄、水流湍急、施工難度大為一體，已順利完成水中墩樁基和承臺(tái)施工工藝，既保證了結(jié)構(gòu)的安全無(wú)損，也證明了該施工技術(shù)在跨江橋梁建設(shè)水中墩下施工極具推廣價(jià)值。