朗鎮4號雅魯藏布江特大橋水中墩下部結構施工安全技術研究

賀志榮，金 鑫，李定國

（中鐵二局集團有限公司，四川 成都 610031）

1 研究背景

雅魯藏布江是青藏高原上流域最長的河流，具有海拔高、水量大、彎道多、變化頻繁等特點。與其他江河相比，其河床縱坡較陡、落差大、對地表物體攜帶能力強。中國的基建工程發展迅速，隨著建設的深入，在其流域范圍內會根據需求進行橋梁的施工，其中橋梁水中墩施工安全技術的研究和總結對高原橋梁建設具有重大指導和借鑒意義。

2 工程概況

朗鎮4號雅魯藏布江特大橋位于西藏朗縣朗鎮堆巴塘新村，橋址位于的區域為西藏南部高山盆地。在工程范圍內主要受到了雅魯藏布江的影響，屬于典型的高原地形地貌，山高坡陡，河床縱坡較陡，流速較大，橋址處地形相對平緩。橋梁與主河道斜交為10°，采用連續梁為剛性結構（44 m+80 m+44 m）通過主河道，在兩端銜接簡支箱梁（32 m），橋梁全長1 264.32 m。橋址所處的雅魯藏布江面寬度為150 m，水流速度快，河床主要由8 m左右深度的砂卵石（漂石）構成。其中橋梁的16號墩和17號墩位于江中，承臺頂面標高位于常年水位線以下，樁和承臺施工將深入河床，涉及的主要地質為砂卵石，同時又為水中墩施工，難度較大。朗鎮4號雅魯藏布江特大橋如圖1所示。

圖1 朗鎮4號雅魯藏布江特大橋

3 水中墩筑島施工

3.1 筑島標高確定

雅魯藏布江在16號墩、17號墩的常年水位是3 086.10 m，在施工時2個墩的承臺將低于常年水位，風險較大；在施工前，根據設計圖紙和沿線調研，為降低施工風險并保證施工正常開展，在進行承臺施工時進行筑島圍護[1]，筑島頂面標高為3 089.10 m（高出常水位標高3 m）。

3.2 基坑支護

根據現場具體情況和條件，結合技術特點，共選取5種類型的支護方案，分別為技術相對成熟的鋼板樁圍堰和鋼管樁圍堰、工期較短的鋼筋混凝土圍護樁+旋噴樁止水帷幕、穩定性好的鋼筋混凝土連續墻以及受力結構良好的SMW工法，方案對比如表1所示。

表1 不同類型基坑支護方案對比表

表1（續）

通過綜合比選和實際施工效果來看，水中墩承臺基坑采用鋼筋混凝土圍護樁+旋噴樁止水帷幕支護方案在雅魯藏布江施工條件下實施效果較好。

4 水中墩下部結構施工方案實施

施工流程圖如圖2所示，基坑支護平面布置圖如圖3所示。

圖2 施工流程圖

圖3 基坑支護平面布置圖（單位：m）

4.1 筑島平臺施工[2]

根據施工需要，以承臺為基點確定筑島范圍，承臺四邊各向外延伸9.4 m作為筑島的填筑線；填筑高度為9.84 m，坡率為1∶2，面積約1 301.7 m2。筑島迎水面應進行保護，防止造成坡面沖刷和掏空，影響筑島安全，基礎主要用筋石籠進行穩固，坡面主要采用彩條布進行覆蓋。在進行筑島平臺施工時，持續對雅魯藏布江水位進行監測，若出現水位快速上升等異常情況，立即對承臺基礎外6 m范圍內分層填筑黏土進行應對。

4.2 基坑、承臺樁基施工[3]

承臺樁基與基坑支護同步施工。樁基采用旋挖成孔?；? m以下采取的支護方案為圍護樁和止水帷幕。圍護樁采用鋼筋混凝土，直徑1.25 m，間距1.5 m；止水帷幕采用高壓旋噴樁，直徑0.8 m，其相鄰兩樁契合寬度0.2 m。

整個圍護結構共設置3道支撐，由上向下分別為1道混凝土支撐和2道鋼支撐?；炷林闻c冠梁同步施工，尺寸為1.4 m×1.0 m（寬×高）；鋼支撐在距離筑島頂部以下5 m和12 m分別設置，鋼圍檁按方案采用雙拼工字鋼，尺寸為I56a。

在基坑上部臨江側設置6 m的平臺，各類小型工、器具可在平臺進行作業；在使用大型機械設備時，應盡可能繞開風險區域，采用下部小型挖機配合上部長臂挖機的方式進行施工?；娱_挖時要按嚴格分層開挖，開挖到支撐位置要及時安裝支撐，并對支護結構狀態進行有效監控。

4.3 承臺施工

承臺為大體積水下混凝土（標號C2 5，厚度200 cm），分兩次澆筑，時間差控制在7 d以內，并設置冷卻水管確保大體積混凝土澆筑質量，混凝土澆筑完成后及時養護，滿足養護期后及時回填基坑。

4.4 筑島平臺拆除

待墩身施工出水面且不影響墩身施工安全后，對筑島平臺進行全部拆除。拆除順序：從河道側向靠岸側進行拆除，從下游向上游方向進行拆除。筑島土體采用18 m的長臂挖機順著邊坡逐級挖出，拆除過程中，根據開挖范圍逐級拆除基坑防護設施。水中墩下部結構筑島施工圖如圖4所示。

圖4 水中墩下部結構筑島施工圖

5 基坑支護結構監測[4]

在進行基坑開挖施工時，基礎和支護結構的整體受力在持續變化，支護結構受外界動荷載和靜荷載也可能發生變化，特別在雅魯藏布江復雜的地質水文條件下，情況更為復雜。因此要準確、及時、完整地反映工程的客觀變化，僅靠模擬分析和理論預測不能達到要求，需要對基礎施工涉及的作業面和圍護結構進行持續監測，將監測數據進行分析后動態指導現場施工，確保施工生產安全有序。

5.1 監測項目選擇

根據雅魯藏布江復雜的水文地質條件，合理選擇監測項目，以達到有效監測基坑的目的，經過分析總結，重點監測樁頂水平位移及豎向位移、樁體位移（測斜）、支撐軸力、地表沉降監測等4項，具體如表2所示。

表2 監控量測主要項目及精度要求控制表

5.2 樁頂變形

樁的變形主要表現為水平及豎向的位移。進行基坑施工時，在原狀土體被挖出運走后，圍護結構會在周邊土壓力的作用下發生變形。樁的水平及豎向的位移可以直接反映出圍護結構的整體受力變化，在深基坑監控量測中非常重要。所以，觀測點應在監控量測專項方案中進行明確，報批通過后設置在基坑頂部較為固定且能真實反映變形的地方（如樁頂、冠梁處），同時要便于觀察，在過程中進行保護。在進行監控量測時，如需結合現場情況對方案進行調整和優化時，應履行報審程序。

5.3 樁體位移（測斜）

在進行基坑施工時，開挖和運輸對基坑周邊的土體產生擾動后，造成圍護結構的受力與原狀土相比在不同深度的位置均發生了變化。所以，在進行基坑施工時，通過采用傾斜儀進行測量的方式，對圍護結構的側向位移和周圍臨空面土體的變形進行監測。樁體位移監測傾斜儀如圖5所示。

圖5 樁體位移監測傾斜儀

5.4 支撐軸力

在基坑施工過程中，橫支撐（混凝土支撐和鋼支撐）是穩定基坑穩定的關鍵環節，其受力情況對基坑的穩定和安全具有最直接的影響。在進行基坑和主體結構的施時，對支撐軸力的變化進行及時的掌握，有效判斷圍護結構的安全情況。

5.5 地表沉降

在基坑施工時，對其影響周邊土體的情況進行觀察和測量，以隨時了解和掌控施工區域范圍內基礎的穩定情況，具體如表3所示。

表3 監測項目測點統計表

5.6 監測數據處置

對監測數據進行分析，出現異常情況時啟動監測預警，可有效地預防發生各類安全事故，保證主體結構和周圍環境安全。其中控制基準和預警值的正確設定可以保證監測工作有據可依，進行數據比對后，可以判定主體結構和周圍環境處于正常、異常和危險的狀態情況。所以，應將監測控制基準和預警值作為監測工作開展的前置條件，采用2項指標結合控制，分別為變化速率和變量累計，具體如表4和表5所示。

表4 監測控制基準及預（報）警值指標

表5 監測管理等級及對策

6 結語

某高原鐵路朗鎮4號雅魯藏布江特大橋水中墩下部結構已全部安全完成，是十分成功和值得借鑒的。首先工程實施前針對雅魯藏布江獨特的地質水文特點進行全面分析并選擇合理的施工方案，其中選擇適用基坑支護方式是重中之重。在實施工過程中，加強管控和監測是成功的保障，在川藏鐵路實施在即的時期，對朗鎮4號雅魯藏布江特大橋水下結構施工經驗的成功總結將為建設川藏鐵路提供重要參考。