筑島平臺在橋梁大直徑群樁基礎施工中的應用

李冰

阜陽市交通運輸綜合行政執法支隊 安徽 阜陽 236000

1 概述

1.1 工程概況

102省道潁河特大橋位于阜陽市潁泉區，橋梁起止點樁號分別為K3+738～K5+570，全長1882m，主橋為100m+165m+100m雙塔單索面預應力混凝土斜拉橋，全長 365m，橋剛構體系，上部結構主梁為單箱三室大懸臂懸澆預應力混凝土連續箱梁，主塔為人字形塔，下部主墩為雙肢薄壁墩，鉆孔灌注樁基礎。其中，26#主墩主墩墩高20.0m，采用雙肢薄壁墩結構形式，雙肢間距7.0m，單肢寬度14.0m，厚度1.6m墩下為承臺接群樁基礎，承臺采用整體布置方式，整幅橋承臺長23.2m，寬18.2m，厚度5.0m，承臺下設置20根直徑2.0m 鉆孔灌注樁基礎，設計樁長92m，樁基按摩擦樁設計，施工中考慮樁基樁長較大，根據地質情況使用反循環鉆機鉆孔，泥漿護壁，導管法灌注水下混凝土。26#主墩樁基平面布置如圖1所示。

圖1 26#主墩樁基平面布置圖

1.2 工程地質及水文條件

潁河特大橋跨越潁河，屬于淮河水系，水系較發育，其中26#主墩所在地基地層為第四系全新統沖積層（Q4a1 )、第四系上更新統沖積層（Q3a1)地層，主要包括由黏質粉土和黏土，地下水資源較豐富，埋深一般2.0～4.0m，局部2.0～6.0m，地下水主要為松散巖類孔隙水。大橋涉及潁河航道規劃為Ⅲ級，最高通航水位33.62m（20年一遇設計水位），最低通航水位23.65m（95%保證率水位），主要土層的物理力學指標見表1。

表1 主要土層的物理力學指標

2 方案設計與主要施工工序

根據潁河特大橋26#墩樁基工程地質情況及樁基礎種類、數量分布情況，GF-350型反循環鉆機進行施工，為加快施工進度，滿足施工工期要求，布置兩臺鉆機同時作業，為保證先灌注的樁基質量不受臨近樁基施工影響，選擇跳鉆法施工，鑒于主墩位置位于河岸邊，且需要布置兩臺鉆機同時作業，為保證樁基施工質量及施工安全，采用筑島法填筑施工作業平臺[1]。

綜合考慮潁河航道通航需求、施工機械及現場安全管理等因素，確定筑島頂部尺寸為33.2m×23.2m，圍堰的填筑材料主要為黏質土，用運輸車裝運傾倒，施工機械及運輸車輛由平臺配套實施臨時施工便道進入施工區域。為避免由于水流對圍堰的沖刷作用造成圍堰結構尺寸不滿足預定要求，從河流上游設計尺寸2m外由上游向下游呈扇形逐層填筑，坡面用彩條布覆蓋，迎水側滿鋪兩層土袋，背水側坡面鋪設一層土袋壓實，保證邊坡穩定，在施工過程中如發現土袋泄漏或丟失，需及時處理，保證邊坡始終處于土袋防護中。圍堰頂層50cm用道渣鋪設并碾壓平整，能滿足重載車通行要求，背水側邊坡坡率取1∶0.7，迎水側邊坡坡率取1∶1.2，筑島填筑頂參照現狀河岸高程，高出河岸0.5m，筑島頂面標高30.5m，主墩筑島圍堰立面圖見圖2。

圖2 柱墩筑島圍堰立面圖

2.1 筑島圍堰填土

2.1.1 結合現場地質勘察資料進行現場勘測，實地查看現場水文地質情況，準備好合適的材料。

2.1.2 根據圖紙、筑島圍堰設計等進行測量放樣，確定出筑島位置。

2.1.3 由上游向下游呈扇形逐層填筑，首層填筑應比河面至少高出50cm，填筑完成后用壓路機壓實，壓實作業完成后，筑島外側用彩條布覆蓋，避免土層被河水沖刷流失，再用土袋填筑，此處應注意不能用碎石裝填編織袋，避免將彩條布劃破，導致圍堰滲水。人工沿坡面卸下，壓住彩條布下邊緣，使其緊貼河床，彩條布上方壓在現有筑島的平面上，此時方可進行二次填筑，每次填筑高度不超過50cm，并分層壓實[2]。

2.1.4 在筑島外側堆碼袋容量1/2的土袋，袋口用麻繩或細鐵絲綁扎，并人工平整。堆碼時不宜采用拋投，土袋錯縫碼砌。在水中堆碼土袋時，可用帶鉤子的鋼管鉤送落位。

2.1.5 在島頂鋪設50cm厚的道渣并碾壓平整，保證重載車輛的通行。

2.2 筑島平臺防護欄桿

因筑島作業平臺三邊臨水，為保證作業平臺安全，需在平臺臨水三邊架設防護欄桿，防護欄桿應按下列要求架設：

2.2.1 防護欄桿高度不應低于1.2m，立桿插入地面至少70cm，外露高度不小于1.2m，距平臺外沿25cm，間距1.5m布置。

2.2.2 防護欄桿設3道橫桿，掃地桿離地高度0.1m，中橫桿離地高度0.6m，上橫桿離地高度1.2m。

2.2.3 防護欄桿加掛密目安全網和擋腳板，安全網應自上而下封閉設置，擋腳板板寬18cm、厚1.5cm，擋腳板必須與欄桿牢固連接。

2.2.4 防護欄桿應安裝牢固、在欄桿上刷涂紅白相間的油漆達到醒目效果。

2.3 通航維護措施

筑島施工及平臺使用期間，為保證橋區河段通航安全，根據橋梁施工期間通航安全工作的實際需要，根據《內河助航標志》《內河助航標志及外形尺寸》要求設置安全警示、提示標志，并采取必要管理措施[3]。

2.3.1 橋址上游400m處、下游200m處各設置鳴笛標1座，船舶通過施工水域時，指示船舶鳴笛。鳴笛標外形尺寸按照《內河助航標志及外形尺寸》執行。筑島圍堰順水及迎水側邊緣護欄上設置紅色警示燈，標示圍堰位置，防止船舶夜間誤撞圍堰。平臺周圍設置警示燈5盞（順水邊四盞、迎水邊1盞）。分別在圍堰以外（雙向）50m航道兩側設警示標志，警示過往船只“前方施工，減速慢行”醒目標牌，夜間大霧天氣布置黃色警示燈，警示燈的開啟時間為晚上6點至早晨8點，現場需根據天氣狀況適當調整燈具的開啟時間。

2.3.2 在筑島圍堰的外側施打直徑為20cm的防撞木樁，確保木樁穩定的情況下保持木樁頂部露出水面約1m以上，防護長度要大于圍堰上下游范圍各30m，木樁間距不大于2m，并延伸到施工區域外至少10m，大致成喇叭形狀排列，并在每根防撞木樁的外側設置防撞橡膠[4]。

2.3.3 在筑島圍堰靠近河道中心一側位置設置防護欄桿掛置紅色的彩虹燈和白色的警示燈，用以提示施工區域的輪廓和最近距離點，以警示通航船舶及時避讓。彩虹燈和警示燈的開啟時間為晚上6點至早上8點。現場需根據天氣狀況適當調整燈具的開啟時間。

2.4 筑島圍堰挖除

筑島圍堰在主墩0#塊施工完成后且鋼管樁支護拆除后即可挖除，使用200型挖機配合渣土車，邊挖邊運土至指定棄土場。較深地段采用24m長臂挖機，確保挖至原河底高程，保證恢復至原河道狀況[5]。筑島圍堰挖除步驟如下。

2.4.1 先清除需開挖部分的土袋及彩條布，然后挖除筑島填土。

2.4.2 挖除整體順序為由遠岸邊及近岸邊，先挖除背水面填土，再挖除迎水面填土。

2.4.3 最后使用24m長臂挖機清掃河底，清除遺漏的填土及可能泄漏的道渣。

挖除筑島圍堰填土應注意以下事項。

2.4.3.1 挖土過程中盡量少漏土，挖機及渣土車停位合理，禁止離筑島外邊緣過近，保證安全距離1m以上，以防止機械傾覆及落水事故。

2.4.3.2 筑島平臺50cm道渣挖除要重點控制，道渣不能散落入河道內，保證不影響河道通航。

2.4.3.3 機械挖土過程中要避免機械與承臺、墩柱發生碰撞，以免發生質量安全事故[6]。

2.5 施工環保、水土保持措施

建立與質量、安全保證體系并行的環保、水土保持體系，成立環境保護領導小組，同當地環保部門和水利部門密切協作，嚴格執行國家和地方政府的環保政策、法規，加強施工全過程的控制與管理。一是按照“三同時”的要求進行環境保護、水土保持設施各項準備工作，以有利于維護生態環境和減少對周圍環境影響為出發點，重點圍繞環保設施及其相關工程納入施工計劃情況、資金落實到位情況、施工規范及設計要求明確情況、施工場地的布置情況、施工組織安排、應急處置措施等方面制定詳細的環境保護措施，堅決杜絕防止人為破壞和污染環境事件的發生。二是規范編制《環保及水土保持方案》，對污水、固體垃圾的處理、駐地及營區環境保護措施、施工區域環保措施、棄土場環保措施、水土保持措施、環境監測等都作出明確而詳細的規定。并具備減少土地占用、植被破壞，防止水土流失以及減少環境污染等技術措施，防治污染設施與主體工程同時施工的計劃安排。圍堰筑島施工期間嚴禁向河道內拋棄淤泥和其他雜物，大橋施工完成后按要求及時清除筑島和施工便道填方以及施工時遺留在河道中的一切障礙物，恢復河道[7]。

3 結束語

當橋梁部分橋墩位于河床內時，樁基等結構施工需要排除河水帶來的影響，采用筑島平臺施工方法，能夠在保證施工質量和安全的同時加快施工進度，降低工程成本。文章結合102省道潁泉周棚至李長營段改建工程潁河特大橋26#主墩樁基筑島平臺施工案例，對筑島施工工序及相關管理措施進行了詳細的闡述。實踐結果表明，在本工程工況下，采用筑島平臺進行大直徑群樁施工，克服了樁基及深基坑施工過程中出現的多類型、大噸位施工機械及運輸車輛協同作業的困難，在確保主墩樁基、承臺施工質量和安全的前提下，按照既定的工程進度計劃，順利完成了樁基施工及后續的深基坑支護開挖和橋墩承臺施工任務，取得了良好的經濟效益，增強了技術的實用性，豐富了筑島施工平臺的應用場景，相關設計方案、施工技術以及管理措施可以在同類工程中推廣使用。