水庫橋梁基礎(chǔ)施工方案——以國道G236線龍川縣某橋梁新建工程為例

張衛(wèi)明

中交鐵道(武漢)建設(shè)科技有限公司，湖北 武漢 430056

1 工程概況

國道G236線龍川縣某橋梁新建工程位于河源市龍川縣，路線起于河源龍川巖鎮(zhèn)梅南村，起點(diǎn)位于G236的K1052+782.000（原省道S227線K44+850）處，順接既有國道G236線，路線大致呈南北走向，在既有彭坑大橋右側(cè)跨越楓樹壩水庫后，終點(diǎn)位于河源市龍川赤光南龍村，終點(diǎn)樁號(hào)為G236的K1054+050.000（原省道S227線K46+118）處，路線全長(zhǎng)1.269km。

該橋梁中心樁號(hào)為K1053+542，橋跨組合為（62+113+62）m連續(xù)剛構(gòu)+3×30m預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）簡(jiǎn)支小箱梁，橋梁長(zhǎng)344.7m。該橋平面位于直線、緩合曲線及圓曲線上，縱斷面位于R=6800m的豎曲線上。上部結(jié)構(gòu)采用（62+113+62）m連續(xù)剛構(gòu)+3×30m預(yù)應(yīng)力混凝土（后張）簡(jiǎn)支小箱梁，主橋下部結(jié)構(gòu)采用雙肢矩形薄壁實(shí)心墩，引橋?yàn)殡p柱式橋墩，橋臺(tái)為柱式臺(tái)配鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 橋梁基礎(chǔ)施工方案

該橋梁1#～4#墩位于水庫中，水庫蓄水位高程為126.574～166.304m，常水位標(biāo)高149.7m，承臺(tái)頂標(biāo)高149.2m，承臺(tái)高4m，河床面標(biāo)高133.176～146.764m。0#臺(tái)在標(biāo)高124.93m處出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化巖層，1#墩在標(biāo)高164.62m處出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)化巖層，0#臺(tái)至1#墩位置（距離62m）巖石出現(xiàn)斜巖石，水庫岸邊坡巖石裸露多屬順傾角38～65°不等或近似順層巖質(zhì)邊坡，水庫河床處為斜巖。該橋梁與既有彭坑大橋大小里程走向中心基本平行，相鄰在4.5～6.45m，既有彭坑大橋橋墩采用擴(kuò)大圍堰基礎(chǔ)施工，擴(kuò)大圍堰基礎(chǔ)施工范圍直接影響新建橋梁橋墩施工。既有彭坑大橋在2013—2017年進(jìn)行了多次檢測(cè)，其下部結(jié)構(gòu)是三類橋，上部結(jié)構(gòu)是四類橋，整體評(píng)分為四類危橋。

該橋梁施工期間要確保水庫具有一定的通航能力。水庫兩岸交通運(yùn)輸受既有彭坑大橋限高、限載的影響，水位變化大，兩岸巖石陡壁落差大于20m且新老橋相鄰空間小，不利于鋼棧橋搭建、汽車行走和吊車在鋼棧橋上吊裝作業(yè)。0#臺(tái)～1#墩、4#墩～6#臺(tái)現(xiàn)狀庫岸邊坡巖石裸露且?guī)r面陡峭，鋼棧橋搭建穩(wěn)定性差。基于以上因素，橋梁基礎(chǔ)施工方案選用船舶和浮吊設(shè)備，搭設(shè)人行浮橋，主要材料采用水上運(yùn)輸方式。

3 墩下部結(jié)構(gòu)和連續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)的主要材料運(yùn)輸方案

（1）混凝土拌和運(yùn)輸。將混凝土拌和原材料砂、石、水泥運(yùn)送至臨時(shí)碼頭，通過汽車吊吊裝水上移動(dòng)式攪拌船和貨船運(yùn)輸，水上移動(dòng)式攪拌船和貨船同時(shí)移動(dòng)到墩位附近。水上移動(dòng)式攪拌船具備混凝土攪拌、原材料吊裝和混凝土運(yùn)輸功能。拌好混凝土后，通過地泵滿足1#～4#墩下部結(jié)構(gòu)和（62+113+62）m連續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)混凝土澆筑的需求。

（2）鋼筋、鋼絞線等材料運(yùn)輸。將1#～4#墩下部結(jié)構(gòu)和（62+113+62）m連續(xù)剛構(gòu)上部結(jié)構(gòu)所需的鋼筋、鋼絞線等材料運(yùn)送至臨時(shí)碼頭，通過汽車吊吊裝至另一艘貨船，貨船移動(dòng)到墩位附近，通過水上浮吊吊入施工部位，滿足施工要求。鉆孔平臺(tái)和水上移動(dòng)式攪拌船現(xiàn)場(chǎng)施工照片如圖1、圖2所示。

圖1 鉆孔平臺(tái)

圖2 水上移動(dòng)式攪拌船

4 鋼管樁施工方案

該橋梁水中樁基鉆孔施工平臺(tái)采用鋼管樁+貝雷架。若鋼管樁樁端不能振入強(qiáng)風(fēng)化巖層中，被裸石或漂石阻礙，達(dá)不到施工要求的強(qiáng)風(fēng)化巖層深度，則鋼管樁采用浮式平臺(tái)栽樁搭建固定式鉆孔平臺(tái)，在固定式工作平臺(tái)上進(jìn)行沖孔和護(hù)筒跟進(jìn)方法施工，利用工作平臺(tái)來完成鋼護(hù)筒沉放（門式滑輪組起重吊放），應(yīng)用沖孔成樁等工藝進(jìn)行施工。

該橋梁1#、4#墩附近巖石裸露，陡坡傾角較大且河床覆蓋層較小，河床面存在碎石和漂石，其中1#墩卵石漂石厚度超過3m，樁基鉆孔施工平臺(tái)鋼管樁振打時(shí)會(huì)受阻，樁端不進(jìn)尺或卷裂。為了確保鋼管樁樁端進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層，首先采用沖擊錘沖擊將強(qiáng)風(fēng)化巖層上面障礙物、碎石和漂石處理掉。1#、4#墩附近河床上覆蓋水流沖積的粉砂層和液化砂土層，強(qiáng)度低、抗沖刷能力差，若采用常規(guī)鋼管樁振打方法搭設(shè)樁基鉆孔工作平臺(tái)，施工困難。因此，鋼管樁采用栽樁施工方法，且需清理掉覆蓋層的砂土。鋼管樁栽樁具體施工步驟如下。

4.1 移動(dòng)浮式平臺(tái)拼裝及定位

移動(dòng)浮式平臺(tái)由8個(gè)5.4m×2.7m×1.5m浮箱、工字鋼、錨機(jī)拼裝而成。4個(gè)浮箱為一組，順長(zhǎng)方向連接，中間空檔為6.5m（中間空檔為樁基沖孔埋設(shè)鋼管樁使用），由16根雙拼Ⅰ36a連接，平面尺寸為12.5m×21.6m。將浮運(yùn)平臺(tái)通過動(dòng)力舟運(yùn)至墩位處進(jìn)行布置或?qū)⒏∠溥\(yùn)到墩位處進(jìn)行拼裝，移動(dòng)平臺(tái)先通過全站儀初步定位，由8個(gè)錨機(jī)初步固定，再進(jìn)行精準(zhǔn)定位和錨固。

定位移動(dòng)浮式平臺(tái)之前，在適當(dāng)位置預(yù)先拋設(shè)混凝土錨旋。拋錨前，先測(cè)出錨位處水面標(biāo)高和水深，利用拋錨船根據(jù)錨位布置圖依次拋錨并進(jìn)行記錄，拋設(shè)錨錠時(shí)注意使錨繩與水平角度之間夾角不大于30°，錨繩利用浮體臨時(shí)浮掛在水面。

4.2 鋼管樁施工

沖擊鉆機(jī)吊入移動(dòng)浮式平臺(tái)中并拋錨定位固定，在浮式平臺(tái)上沖擊鉆機(jī)定位和開孔。沖孔沖入河床2～3m時(shí)，安放鋼護(hù)筒到底。鋼護(hù)筒直徑為1.4m，錘頭直徑為1.3～1.35m，鋼護(hù)筒跟進(jìn)至入巖50cm以上。沖孔達(dá)到入強(qiáng)風(fēng)化巖2m深度，累計(jì)從河床以下至風(fēng)化巖合計(jì)4m時(shí)，吊放直徑為630mm的鋼管樁入護(hù)筒內(nèi)至孔底。

用沖擊鉆機(jī)沖擊巖面且不斷修整河床巖面，形成直徑約2m的坑槽。沖擊鉆機(jī)沖孔達(dá)到深度后，用大功率空壓機(jī)氣舉法連接導(dǎo)管將孔內(nèi)鉆渣清理干凈后，將鋼管樁底面加焊型鋼導(dǎo)向固定在中間，再將灌注導(dǎo)管順著孔口周邊進(jìn)行水下封固。封底采用C30混凝土分兩次進(jìn)行，第一次封底位于直徑為1.4m的鋼護(hù)筒與直徑為2m的坑槽間，采用直徑為250mm的鋼導(dǎo)管澆筑混凝土；第二次封底位于直徑為630mm的鋼管樁與直徑為1.4m的鋼護(hù)筒間，采用直徑為250mm的鋼導(dǎo)管澆筑混凝土。封底混凝土應(yīng)高出河床1m以上，封底完成后切割鋼護(hù)筒。

鋼管樁嵌入碎石及巖層合計(jì)4m，鋼管樁單樁承載力較高，巖層側(cè)摩阻力較大，鋼管樁穩(wěn)定性較好。

4.3 承臺(tái)施工方案

該橋梁1#、2#橋墩位于水庫中，承臺(tái)設(shè)計(jì)為高樁承臺(tái)，承臺(tái)尺寸為8.7m×8.4m×4m。承臺(tái)施工采用單壁有底鋼套箱圍堰，利用浮吊將樁基鉆孔平臺(tái)上沖擊鉆吊離開，拆除承臺(tái)內(nèi)鉆孔平臺(tái)物件，搭設(shè)鋼吊箱作業(yè)平臺(tái)。平臺(tái)高度根據(jù)施工水位情況決定，鋼套箱在現(xiàn)場(chǎng)分塊制作，在平臺(tái)上面拼裝成整體，安裝吊桿、內(nèi)支撐。在固定平臺(tái)上安裝4臺(tái)10t專用卷揚(yáng)機(jī)和滑輪組，配直徑為22mm的進(jìn)口鋼絲繩，起重能力為60t/臺(tái)。通過卷揚(yáng)機(jī)將鋼套箱下放至承臺(tái)底封底位置，鋼套箱就位后安放鋼導(dǎo)管，灌注封底混凝土。封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后抽水安裝內(nèi)支撐、鑿樁頭、清底、綁扎鋼筋及澆筑承臺(tái)混凝土，抽水完后，鋼護(hù)筒有一部分在套箱內(nèi)，把封底面以上部分割除掉，對(duì)樁頭松散混凝土進(jìn)行鑿除和清理。

封底混凝土標(biāo)號(hào)為C30，坍落度為18～22cm，每個(gè)主墩承臺(tái)底封底混凝土總方量約110m3（長(zhǎng)8.7m×寬8.4m×高1.5m≈110m3）。用水上移動(dòng)式攪拌船攪拌、泵輸送混凝土。封底混凝土澆筑時(shí)間控制在5h以內(nèi)。澆筑平臺(tái)利用鉆孔平臺(tái)在護(hù)筒頂面鋪設(shè)型鋼主梁；在主梁上設(shè)置夾具梁、導(dǎo)管及小料斗。澆筑封底混凝土?xí)r，采取由邊角到中心的原則，布料時(shí)優(yōu)先保證邊角混凝土填充滿。待封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%以上，潛水員利用法蘭盤封堵連通孔后，用潛水泵進(jìn)行套箱內(nèi)抽水，抽水速度控制在60～80cm/h。

承臺(tái)分二次澆筑，第一層以墩身預(yù)埋鋼筋高程為準(zhǔn)，次日拆除內(nèi)支撐及圍囹腰帶，并將插入墩身的鋼筋綁扎焊接好，5～7d后再澆面層。采用固定泵，泵管沿浮橋鋪設(shè)至承臺(tái)位置進(jìn)行澆筑。承臺(tái)驗(yàn)收合格后，用卷揚(yáng)機(jī)、導(dǎo)鏈配合浮吊，分塊拆除側(cè)模，潛水員依次拆除底模，如有必要可采用水洗割槍進(jìn)行水洗切割，保證拆除完成。拆除鋼套箱，清理、整理后轉(zhuǎn)入下一個(gè)墩臺(tái)施工。

5 結(jié)束語

目前，國道改造和危橋改造項(xiàng)目日益增多，橋梁穿越山嶺水庫情況比較普遍，可見橋梁基礎(chǔ)施工方案至關(guān)重要。通過優(yōu)化橋梁基礎(chǔ)施工方案，可以保證橋梁施工的安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到理想效果。