特殊條件下跨河特大橋施工方法探討

高錫俊

（北京鐵城建設監理有限責任公司，北京 100855）

鐵路作為我國交通的最主要組成部分，為國家經濟發展和社會進步作出了突出貢獻。隨著國民經濟的快速發展，鐵路建設規模也在迅速擴大。我國地大物博，自然資源和地質環境較為復雜，尤其中部和東北部平原地區水系發達，為了形成完善的鐵路運營線路，線路常常需要架設橋梁，跨越河流。面對特殊的地形地質環境、強烈的河流特點等，橋梁施工難度和安全壓力尤為突出[1-3]。本文以某跨河鐵路橋梁施工為例，結合特殊施工條件制定針對性的施工方法，保證施工安全和橋梁質量。

1 項目概況

大橋位于宜昌市夷陵區三里崗，跨越108 鄉道、黃柏河三里崗段、規劃發展大道、黃柏河裕平段、黃柏河李家院子段、183 鄉道等。黃柏河三里崗段、黃柏河裕平段、黃柏河李家院子段河道主河槽曲折、河灘寬闊，河槽為沖積土夾雜碎石，河岸多為村莊；河道兩側均有道路，交通較為便利。

該橋梁起訖里程為DK12+692.275～DK15+595.725，全長2 903.450 m。全橋孔跨布置為：1-（64+122+61）m 剛構+3-2×64 m 剛構+1-3×64 m剛構+1-2×64 m 剛構+1-（72+130+72）m 剛構+5-（2×64）m 剛構+1-（64+128+64）m 剛構+2-2×64 m剛構+1-（64+128+64）m 剛構+2-2×64 m 剛構。平均墩高52 m，最大墩高76 m；無砟軌道結構。該橋梁基礎均為鉆孔樁基礎，樁徑有1.0 m，1.25 m，1.5 m，1.8 m，2.0 m，2.2 m，2.5 m 等7 種；橋墩為圓端形流線型實體墩和圓端形空心墩，橋臺為矩形空心橋臺。該橋梁上部結構主要為連續剛構和T 構兩種類型。

2 控制工程及重難點工程

橋址區地表水水源地主要為黃柏河，黃柏河雖是長江一級支流，但在橋位處仍表現出強烈的山區河流特點，即上下游坡降大，同一地點處水位變化大，地表水及地下水無侵蝕性，環境作用等級為T2。橋址區內不良地質主要為崩積體、巖溶，無特殊巖土；巖溶區主要分布在橋址的22#墩—興山臺段，大多為單個分布，部分呈串珠狀分布。基于施工現場地質條件、地理環境影響，該項施工控制難點在于大橋的高墩多、特殊結構復雜、跨河跨路水中墩施工安全壓力大。

1）涉水基礎中2#墩、28# 墩、29# 墩鋼板樁圍堰以及35#墩單壁鋼圍堰施工，施工水位距承臺底13 m 左右，枯水季節水位距承臺底6 m 左右，施工盡量選擇在枯水季節，基礎施工過程應定時進行天氣和水位監測，同時做好圍堰施工的加固。

2）該橋邊墩結構形式為下半部分為空心墩、上半部分采用雙支結構，結構復雜且墩身高度較高，模板安拆工藝復雜，施工難度大。

3）該橋3×64 m 連續剛構梁位于9#墩～12#墩，該剛構梁掛籃懸臂澆筑施工至中跨合龍后，邊跨直線段采用支架現澆施工，兩邊墩墩高分別為59 m和57 m，支架搭設難度較大、安全風險較高，施工前需做好方案制定、地基承載力的檢測及支架結構的檢算工作，確保地基承載力和支架整體剛度、強度、穩定性均滿足要求。

4）該橋高墩較多，40 個墩身中超過40 m 的墩身有33個，全橋均為連續剛構，共計18 聯、23 個主墩，模板、掛籃及塔吊、電梯等特種設備投入較多，施工組織難度大。

綜上所述，確保施工質量和安全、合理組織施工、滿足計劃工期是該標段的重難點工程。為此，應當強化雨季橋梁邊坡和涉水基礎的監測工作，做好雨季防洪應急機制預案，做好相關管線探明、崩積體防護、地質異常區探測以及施工特殊作業裝備的安全管理等工作。

3 安全施工方案

該橋橋臺采用矩形空心橋臺，橋墩為圓端形流線型實體墩和圓端形空心墩，采用鉆孔樁基礎，采用1.0m，1.25m，1.5m，1.8m，2.0 m，2.2 m，2.5 m 樁徑。先進行宜昌臺與1#墩之間的邊坡防護，再施工1#墩和宜昌臺，施工前先核實宜昌臺與1#墩之間東山運河暗渠是否與該處邊坡防護沖突。計劃配置性能先進的旋挖鉆機8臺，先依次施工23 個主墩，再施工邊墩，使樁基施工—承臺、墩身施工—懸灌梁0#塊、節段施工等形成流水作業，最大限度使設備和工裝模板進行循環。

3.1 樁基施工

根據工程所處區域地質條件，樁基鉆孔施工優先采用旋挖鉆機成孔，特殊地質采用沖擊鉆成孔。

1）在樁機就位前應當根據測量放樣結果埋深鋼護筒，護筒根據樁徑大小采用8～12 mm 厚鋼板加工制作，護筒長度為：φ1.25 m 樁基采用長度2 m的護筒，φ1.5 m 樁基采用長度2 m 護筒，護筒直徑比樁徑大0.2 m。

2）為了保證鉆孔施工和設計的一致性，應當保證鉆機機位的平整，減少甚至避免出現鉆機機位沉降或偏移位置的現象發生，中心偏差應當控制在0.02 m 范圍內，并對鉆頭直徑、鉆桿傾斜度等機械工作狀態進行核驗。

3）每個孔位應當繪制獨立的地質剖面圖，以此選擇適合地層要求的泥漿比重和黏度，要求一般地層和松散層泥漿比重分別為1.1～1.3，1.4～1.6，泥漿黏度為16～22 s，19～28 s。

4）嚴格按照成孔設計要求進行鉆孔施工、成孔檢查和成孔清理，待成孔孔深、孔徑、傾斜度等滿足設計要求，方可進入下一道工序。

5）鋼筋骨架制作和吊放應當滿足限定誤差，主筋和箍筋間距、骨架外徑與設計誤差應當小于±1cm，骨架底面高程±50mm。

6）所有樁基礎完成后必須按照相應的檢測標準，針對不同的樁基礎選用不同的檢驗方法進行檢驗和核查。

3.2 承臺施工

承臺施工采用人工+挖掘機方式。陸上承臺基礎采用放坡開挖方式施工，而對于地質條件較差，有少量地下水、放坡、開挖施工工程量大，且受區域施工環境限制的承臺采用圍堰支護開挖方式施工，并做好施工過程中的水害防治。根據區域地質條件，3# 墩、30# 墩基礎采用編織袋筑島圍堰施工，2#墩、28#墩、29#墩基礎采用鋼板樁圍堰施工；35#墩基礎采用單壁鋼圍堰施工。

陸上承臺施工難點在于基坑排水，以及靠近鐵路、公路的承臺施工防護。為了保證施工過程中積水的有效排出，根據施工特點選用匯水井法進行排水施工，并根據承臺施工設計做好機械開挖與人工開挖的配合，對于靠近建（構）筑物處，根據現場條件采用鋼筋混凝土護壁。

水中承臺采用鋼板樁圍堰、鋼圍堰等方式將水中施工轉換為陸上施工，側重點在于圍堰設計安裝、圍堰穩定性、防護能力、水害防治等。以鋼板樁圍堰施工為例，圍堰采用矩形設計，內部結構尺寸應當滿足距離承臺邊緣凈距1 m，提前對所用鋼板做樣板標準鎖口檢查，剔除破損、鎖口不合等不滿足標準要求的鋼板，選擇合理有效的方法對鋼板樁合攏口尺寸誤差進行處理，并且對漏水口處進行相應的堵塞，承臺鋼板圍堰施工完成后，即可按照抽水、支撐、承臺施工、堵漏循環施工作業。

3.3 墩臺施工

根據橋梁施工設計要求，橋梁設計需要矩形空心橋臺2個，圓端形流線型實體墩2個，圓端形空心墩38個，均采用翻模施工。為了確保墩臺建模質量，需提前根據設計要求測量放樣墩臺中心，復核標高。關于圓端形實體墩的制作，墩身設計長度小于10 m 的墩體采用翻模一次整體澆筑成型，而設計長度大于10 m 的墩體，根據墩身實際長度進行分節澆筑成型，并且做好分節墩體的接縫處理。圓端形空心墩是該橋梁施工中運用最多的墩體類型，翻模采用3 層布置，每層高度設定為2 m，并且以墩身作為支承主體，從下至上循環交替上升，因此必須做好下部實心段工程的施工。

3.4 現澆梁施工

該橋的梁部均采用掛籃懸臂澆筑法施工，另外3×64 m 剛構梁邊直段采用支架現澆施工。連續梁主梁0#塊和邊跨直線段均采用托架法或支架法施工，混凝土一次澆筑成型。標準節段采用輕型掛籃懸臂、分段對稱澆筑。合攏段采用吊架法，直接利用掛籃上的模板系統進行施工。連續剛構因墩梁固結直接形成T構，在合龍時按設計要求進行體系轉換。托架、掛籃、鋼筋等設備、材料，在加工廠集中加工，使用平板車運輸到墩下，塔吊垂直提升。

3.5 水中墩施工

水中墩采用棧橋+水中平臺+鋼板樁圍堰的方法施工。

1）上部構造：棧橋布置8 片標準型貝雷梁，中間兩組貝雷梁間距0.45 m，兩側貝雷梁間距0.9 m，貝雷梁用90 cm/45 cm 兩種定型支撐片聯結；施工平臺布置16 片標準型貝雷梁，貝雷梁間距90 cm，兩側通道組間距90 cm，平臺中部組間距4.3 m，貝雷梁兩兩一組用90 cm 定型支撐片聯結，所有貝雷梁每3.0 m 在下弦位置用10#槽鋼進行橫向拉結。

2）橋面構造：棧橋橫向分配梁采用25b 工字鋼橫鋪在貝雷梁上，間距60 cm，與貝雷梁上弦桿之間采用U 型螺栓連接。在25b 工字鋼縱向鋪設22#槽鋼，槽鋼倒扣在25b 工字鋼上，以槽鋼的腹板作為橋面；槽鋼和工字鋼之間通過點焊連接固定，槽鋼凈間距為1cm。全橋不設縱橫坡。施工平臺橫向分配梁采用25b 工字鋼橫鋪在貝雷梁上，間距60 cm，與貝雷梁上弦桿之間采用U 型螺栓連接。在25b 工字鋼上縱向鋪設8mm 花紋鋼板。

3）防護結構：橋面采用φ48 mm 鋼管及10#槽鋼做成的欄桿進行防護，欄桿高1.2m，欄桿縱向每1.5m 設置1 根立柱，高度方向設置兩道橫桿，安裝完成后涂上紅白油漆，每道油漆長度30 cm。

3.6 跨越連續梁防護

大橋1#—2#墩（64+122+64）m 鋼構跨越108鄉道，15#—16#、35#—36#墩跨越鄉村水泥路，為了保證橋梁施工過程中道路的正常運行，以及防止施工墜物、漏水等交通安全問題，設計采用掛籃懸臂澆筑法兜底進行連續梁防護，見圖1。防護平臺采用槽鋼拼接焊接，且框架橫橋間隔30 cm 利用鋼筋做水平連接，利用豎向角鋼和水平鋼筋做平臺全封閉防護欄桿。為了防止施工過程中物體墜落，對掛籃進行兩側、正面整體封閉防護。為了防止雨天積水和養護、施工用水下漏影響道路的正常運行，在掛籃底部設置防水層，并且進行必要的放水試驗。將梁體上預留的孔洞暫時封堵，在梁體兩側設置滿足放水要求的擋水檐，采用養護劑或武裝薄膜進行養護，并在掛籃防護平臺周邊設置滿足排水要求的引流槽，施工用水沿著引流槽順流至防水層底角設置的集中排水槽和排水管路，通過水泵集中排至道路影響范圍外。

圖1 掛籃兜底防護示意圖

4 質量控制及通病預防

4.1 鉆孔樁通病預防

根據已有施工經驗和設計要求，影響鉆孔樁施工進度和質量的常見病害有鉆孔坍孔、鉆孔實際施工方位與設計方位存在偏差、斷樁機夾泥層等。為了有效防治鉆孔樁施工中存在的通病，必須針對性地提出有效的施工和安全管理措施。

1）坍孔的主要原因是鉆孔荷載超過孔樁的最大承載力，進而引起坍塌。為了有效防止鉆孔坍孔，首先應對鉆孔樁的最大承載力進行核定和計算，并及時對鉆孔內積水、沉淀物等進行清理，將孔內積水和沉淀物等控制在孔樁承載力范圍內，并采取相應措施對孔樁進行外在應力作用，提高孔樁的承載力。

2）嚴格按照鉆孔設計方案進行施工，并嚴格按照相應的操作規程進行操作和管理，以保證鉆孔施工質量。

3）在保證施工質量和嚴格遵守相應的操作規程的前提下，采用科學合理的施工方法，提高混凝土澆筑效率。

4.2 承臺施工通病預防

承臺施工的普遍病害主要在于基坑積水浸泡、接地鋼筋焊接問題、混凝土澆筑密實問題、承臺表面開裂等。為了有效消除類似通病，需針對性地制定相應的管理措施，即完善基坑的排水系統，對基坑積水進行及時有效的抽排；提升作業人員的技能水平，增強其責任心，科學合理進行人員分工和管理；嚴格按照設計和質量管理規定對承臺進行施工，嚴禁遺漏施工程序，施工完成后及時進行承臺養護，承臺模板拆除后及時進行基坑回填。

4.3 耐久性砼施工要點及技術措施

耐久性砼施工要點在于施工前的質量把控和施工過程的施工把控，即做好施工前檢驗和施工過程檢驗。

1）施工前檢驗主要是根據施工要求和相關規定，在施工前做好原材料質量把控檢驗、配比把控檢驗、耐久性把控檢驗。原材料選擇是指通過對骨料、水泥等原材料進行質量把控檢驗，選擇滿足施工質量要求的原材料。基于擬定的配合比對優選的原材料進行拌合，并對拌合物的性能、力學特性等進行試驗，從中選擇更優的配合比混凝土。最后對兩次優選的配合比混凝土進行耐久性檢驗，從而選擇最優的符合施工設計要求的材料和配比。

2）施工過程檢驗其實是施工前檢驗的延續。為了避免耐久性砼質量問題，在施工過程中，應當根據不同條件和施工要求選擇合理的檢驗方法，對施工材料和配比進行日常檢驗和把控。

5 結束語

地形地質條件復雜，高墩多且跨河跨路等特殊條件下，特大橋梁的施工難度和安全壓力較大，為了確保安全順利施工，必須制定科學有序的施工方案以及相應的施工保障組織措施，要根據施工環境和重點難點，針對性地提出相應的組織防護措施和預案，強化安全生產管理、強化科學技術組織、強化生態環境保護，并建立完善的工程質量控制和監測機制，對施工質量進行實時監測，有效杜絕生產安全事故發生。