橋梁防撞工程施工分析
——基于廣深高速公路中堂水道橋、新洲河橋防撞工程

文 / 黃曉明

引言

廣深高速公路中堂水道橋和新洲河橋多次受船舶碰撞。經相關單位檢測發現，受船舶撞擊位置橋梁上部T梁出現砼破損、水平裂縫等病害，已嚴重影響橋梁正常行車安全。因此，相關方面決定對廣深高速公路中堂水道橋和新洲河橋分別在橋梁上下游或單側修建防撞限高架。本文就該防撞限高架工程展開工程施工分析。

一、工程概況

本工程擬在中堂水道橋（四鄉大橋）上下游側和在新洲河橋下游側分別修建一座限高架，限高架均由上部主體結構（鋼桁架）和鋼管樁基礎的墩臺構成。具體防撞工程結構如下：

（一）限高架主體結構

限高主體結構采用鋼桁架結構，單跨結構，中堂水道橋設鋼桁架總長33.85m（新洲河橋鋼桁架總長35m），桁架高1.6m，寬2.4m。

（二）墩臺結構

每座限高架有兩個主墩。限高架的墩臺由擋墻、上墩臺、下墩臺和樁基構成，從上到下依次為擋墻、上墩臺、下墩臺、樁基。下部墩臺結構因兩座通航橋使用情況的不同，設計結構形式分別如下：

1.中堂水道橋墩臺結構

首先是上墩臺、擋墻及鋼側擋：兩通航孔之間的墩臺采用鋼結構側擋型式。鋼側擋所在上墩臺尺寸為長6m×寬2.5m×高4.45m（順水流方向長度×垂直水流方向寬度×鉛錘方向高度，下同）。擋墻設于上墩臺頂面，墻高2.2m，后墻厚度1.5m，前墻厚度1.2m。非鋼側擋所在上墩臺頂部向外右側（順水流方向右側）橫向伸出0.5m厚的側頂板，以增設側面擋墻。側頂板尺寸為長6m×寬1m×高0.5m，側面擋墻高2.2m，厚0.5m。擋墻與鋼結構之間填充橡膠緩沖墊塊。擋墻和上墩臺均采用C40混凝土。

第二是下墩臺：采用C40混凝土墩臺，尺寸為：長16.6m×寬2.5m×高3m下墩臺平面形狀為倒角矩形，即前、后端部設置倒角，以安裝橡膠護舷。

第三是樁基：采用5根Φ1800mm嵌巖鋼管樁，壁厚25mm，單列布置。鋼管樁伸入上部混凝土墩臺1.0m，以貫入度控制為主，最終10擊的平均貫入度不得大于5mm/擊。樁端需進入風化泥巖，鋼管樁內部及嵌巖段澆筑樁芯C30鋼筋混凝土。

2.新洲河橋墩臺結構

上墩臺為倒“L型，墩臺總高3.75m，頂寬3.3m，底寬2.1m，頂板厚度0.5m，腰高3.25m，順水流方向為5.5m。上墩臺頂面設置三面擋墻，墻高2.2m，后擋墻厚度1.2m，前擋墻厚度1.0m，側面擋墻厚度0.5m。擋墻與鋼結構之間填充橡膠緩沖墊塊。下墩臺為混凝土墩臺，尺寸為：長13.2m×寬2.1m×高3.3m。下墩臺平面形狀同上。擋墻與上、下墩臺均采用C40混凝土。樁基：采用4根Φ1800mm嵌巖鋼管直樁。

二、橋梁防撞工程施工分析

（一）施工難點分析

1.臨建工程

在防撞臨建工程方面施工難點主要包括以下幾點：

第一，占地協調，解決駐地以及進行施工區域協調部門較多，辦理手續繁雜，難度較大。

第二，工期緊，施工組織安排投入較大，臨建設施（住宿、棧橋、平臺）材料需求較大，導致材料供應制約進度。

第三，水上棧橋及平臺搭設受水流湍急等因素影響，加工定位架耗時較久，而直接進行沉放護筒，定位及垂直度等精度控制困難，給施工棧橋及平臺搭設帶來阻力。尤其是新洲河橋水上棧橋及平臺，受上下游通航凈空影響，無法采用大型起重設備吊裝，為此需針對棧橋及平臺上吊裝進行專項設計。

第四，水上作業主要依賴于起重浮吊、工作船等交通工具，存在水上安全作業風險。

2.樁基工程施工

防撞樁基工程方面施工難點主要包括，鋼管樁基礎沉樁控制以及沉樁施工。鋼管樁基礎沉樁控制方面，為有效達到設計沉樁要求，須進行鋼管樁高應變、樁芯鋼筋混凝土超聲波檢測等一系列檢測，待滿足要求后，方能進行水中下墩臺施工。

在沉樁施工方面，樁基采用直徑φ1800mm，厚度為25mm，長18m（新洲河橋8m）一次成型鋼管制作，由于直徑較大，須通過特殊壓樁設備（液壓震動錘及夾子錘）按照設計收錘標準達到樁基終孔要求，根據現有通航高度，打樁船難以進入，需針對沉樁設備進行優化設計，對起重設備進行合理選擇。

3.上、下墩臺施工

下墩臺施工受水位的漲落潮因素較大，水深達10m，有底套箱施工受封底施工占用工期較久。因潮汐影響，每月有8-10天水位較高，無法進行下墩臺施工作業；且一天可施工時間不超過6個小時，施工工效極低。

（二）施工難點解決措施

1.臨建工程

此項難點的解決措施有以下幾項：

第一，積極主動與相關方溝通協調，加大人、機、料投入，以分公司為中心，調動一切可利用的資源，支援及配合本項目實施。

第二，鋼護筒定位采用先進測量儀器，選擇在平潮期，加大設備及人員投入，趕在潮水變化前，完成對鋼護筒精確定位控制，加快了施工棧橋及平臺搭設。

第三，施工涉及占用通航航道，在施工過程中，安全警示燈帶、安全標示標語及相關安全措施均保證做到位，杜絕一切可能引發安全事故的源頭。

2.樁基工程施工

針對此項難點，本文以為應當合理編排施工組織，鋼管樁的加工及運輸順序，按照現場搭設施工平臺以及棧橋的施工組織順序合理安排。在此過程中，還要利用施工平臺搭設樁基導向定位架，而且在定位架搭設時，同時保障引導鋼管樁的精確就位，以及鋼管樁捶打的安全、準確作業。

在沉樁施工中，待鋼管樁捶打滿足設計要求后，進行樁內填芯施工，須充分考慮地質情況，針對填芯施工，作專項研究，按照常規鉆孔灌注樁編制一套成熟工藝，同時考慮如何加快施工工期因素，制定多種清孔措施及備選方案，譬如利用樁底高壓空氣吹砂原理進行清孔等方式。在樁基填芯鉆進施工過程中，遇到地質砂層厚度大，造漿循環困難。現場泥漿釆用水化快、制漿能力強、粘度大的高塑性粘土制備。在儲漿池里注入清水，投放粘土塊，用泥漿泵攪拌成泥漿，并輸送到樁孔內進行循環排渣。樁孔內沉渣在排放至臨近鋼管樁途中，進行撈渣過濾，將沉淀砂等進行清除，泥漿通過連通管輸送到泥漿池繼續循環使用。

3.上下墩臺施工

為了解決此施工難點，應提前調查河水漲落潮時間，為確定下底板安裝時間作充分準備。要充分考慮現場上下游同步施工順序，提前做好模板準備工作，同時，還要注意優化下墩臺反吊承重系統，選擇在低水位情況下直接利用施工平臺反吊下墩臺底板，通過分階段澆筑下墩臺混凝土。在下墩臺施工過程中，要利用早晚兩次退潮時間，爭分奪秒，24小時輪班不間斷施工。

（三）施工技術分析

1.樁基施工技術

在此項施工技術應用中，面對鋼管樁樁長較短、壁厚大、重量重以及海水腐蝕等因素，鋼管樁的起吊、定位、垂直度、振打以及防腐涂層都面臨巨大考驗。首先，鋼管樁沉樁選在平潮時下沉，沉樁施工采用GPS全球衛星定位技術進行測量控制，同時通過在施工平臺上安裝定位架和調平導向架，確保鋼管樁精確就位及控制垂直度。其次，樁基鋼管樁施打采用不低于設計最低要求參數同等效果YC-30液壓沖擊錘。由于地質情況不同（有軟基層），施工前須進行試打，先用D120雙夾震動錘，進行臨時固定，穿過軟基層后再采用YD30液壓震動錘錘擊；達到設計錘擊要求后，再進行鋼管樁內進行鉆孔施工（樁基終孔需要達到入中風化2D），填芯鋼筋混凝土施工。鋼管樁沉樁需在平潮期進行，施工時段受限；采用沖擊鉆進行鉆孔施工，鉆孔過程中垂直度要求較高，施工難度較大。同時，為確保樁基鋼管樁順利施打，特配套150t浮吊進行鋼管樁的起吊以及沖擊錘的吊打施工。最后，鋼管樁樁頂以下10m范圍須進行防腐涂裝，沿鋼管樁基材分三層涂裝。

2.墩臺施工技術

在此項技術中，根據墩臺底標高與水位標高關系對比，通過水深調查，本次下墩臺施工采用底板+側模組拼套箱施工。該套箱由底板橫向承重梁、縱向分布梁、墩臺底模面板、吊桿、反吊承重梁、側模及內撐構成。墩臺側模為法蘭連接模板，模板外圍橫向加勁梁重新布置以滿足受力要求。在場地試拼模板，側模安裝時法蘭之間墊5mm厚橡膠墊防止漏水。同時由于下墩臺底板位置在漲潮過程中處在水下，進行下墩臺施工須根據河水潮汐時間差進行施工，進行墩臺封底施工；再進行墩臺實體施工。

三、結論

綜上所述，增強防撞工程施工效果，能夠遏制裂縫、破損等病害的形成。在橋梁工程中，借助科學的防撞工程施工方案，可以減少施工難點為防撞工程建設效果帶來的影響，使各項防撞工程施工操作合理化，最終提高橋梁工程的建設水平。