大桥深水墩施工技术的实例研究

时间：2024-05-18

苏骏，穆飞军

大桥深水墩施工技术的实例研究

苏骏，穆飞军

（湖北工业大学，湖北武汉 430068）

在大桥深水主墩的施工设计中，通过采用双臂钢围堰能够有效保证整体施工安全可靠、方便快捷，产生较大的经济效益及社会效益。研究通过以灵江特大桥深水桥墩基础双壁钢围堰施工为例，分析该工程所在的主要地质条件及施工环境，介绍所选用的双臂钢围堰主要方案成因。发现此类施工技术能够有效解决该大桥工程深水承台施工的关键难题，旨在为其他类似工程提供参考。

大桥深水墩；双臂钢围堰；施工技术；平台

在开展大桥深水墩的施工过程中，主要采用的施工技术作为对桥梁整体施工水平加以衡量的关键标志，不仅受到环境及水流等作用的影响，同时施工过程及具体的地质类施工条件同样会对其造成一定程度的影响[1-2]。本次研究针对灵江特大桥39#～44#深水桥墩的施工技术，展开施工方案对比优选。

1 工程概况

1.1 桥型和结构

本次研究主要选取的灵江特大桥全里程为2 183.19 m，为双线特大桥。主桥体包括32 m简支箱梁，作为桥体单箱单室后张法预应力砼箱梁，桥梁变高度变截面预应力为混凝土连续箱梁。

1.2 水文资料

该特大桥处于三江口上游河段，易受到潮汐及迳流的影响，多为感潮河段，在平时的主要潮位达1.20 m，潮差数值最大为6.19 m，每天存在2次涨潮涨落。主河槽通常的冲刷深度及局部冲刷深度分别达到25.16 m、33.2 m。根据该特大桥的防洪规划文书，确定该桥段的主要防洪堤规划高度为5.90 m。

1.3 工程地质

该大桥为钻孔桩基础，深水墩的钻孔桩在经过地层中，主要的地质结构多样，以淤泥质粘土粉质黏土、细圆砾土、凝灰岩为主。其中40#～45#桥墩为主桥70 m+3×120+70 m桥墩。37#～45#基础结构形式如表1所示。

表1 37#～45#基础结构形式表

序号桥墩号桥基承台标高桩数/个桩径/m桩长/m长/m宽/m高/m河床/m承台底/m施工水位/m平均潮位/m 13782.571.52014.43-3-4.6465.881.2 23882.5732014.44-5.5-5.6445.881.2 33982.5752014.44-5.7-6.1445.881.2 44082.5802014.44-6.2-6.5785.881.2 541122.58123.216.85-5.27-5.7635.881.2 642122.58123.216.85-5.72-5.7635.881.2 743122.589.523.216.85-5.75-6.7635.881.2 844122.562.520.216.85-5.8-6.7635.881.2 94582.544.51614.44-1.9-2.6685.881.2

2 施工方案对比优选

2.1 先围堰后平台

钢围堰主要是矩形钢套箱无底围堰，在施工中不设定锚碇系统，通过借助钢护筒完成围堰平台搭设拼装下放平台，实现钢围堰逐步下放至锚固槽内部，混凝土浇筑于槽内，实现在河床上固定钢围堰锚。具体的施工顺序为[4]：根据现有的栈桥完成铣槽平台的安装，旋挖钻机设备于具体设定位置，针对具体的指定区域实现最终的铣槽施工，根据具体的打分钢护筒插打，进而形成了钢围堰平台的拼装、下放。钢围堰实现分块制造后共同运送至现场完成既定高度的拼装。下放至锚固槽内部后完成混凝土浇筑，直至清理钢围堰的河床达到设计高度，在污水状态下实现承台施工。

2.2 先平台后围堰

根据37#～45#该段的主墩处于江中心地区，河床表层的水文情况主要为角砾层、圆砾，且水流速度较快，对此，设计该工程为先平台、后围堰的施工方案。

具体的施工顺序为[5]：通过插打平台桩以及钢护筒，形成钻孔平台，之后拼装双壁钢围堰的内支撑构造，将周围的钢护筒割除之后，双壁钢围堰加工运输通过指定的平台桩位以及针对性地分配梁吊点，在墩位平台上钢围堰下放水，以内支撑为主要导向，完成钢管桩的插打。在钢围堰的内部围清基、围堰内水下混凝土封底后抽水，将剩余的钢护筒割除凿除桩顶。

2.3 对比优选结果

依据灵江特大桥的本身所在区域内水流特点，在37#～45#墩围堰借助双壁钢围堰与钢板桩围堰施工。考虑到江中心所在的主墩处整体水流速度相对较快，经测量最快时可达3.5 m/s，深度在涨潮时可达12 m，同时还具备较大的通航量。因此决定在39#～44#墩施工中，施工方案确定为双壁钢围堰技术，如图1所示，并且该施工技术方案还在很大程度保障了整体的结构刚性，避免围堰发生下沉翻砂。

图1 主墩底节双壁钢围堰下放技术

3 主墩围堰结构施工

3.1 围堰制造及拼装

钢围堰的所有块均在制作时完成分段加工，37#～45#墩围堰选择在江中心堤岸旁的一码头处，作为主要底节的围堰拼装下河场地[6]。确保完成围堰分块制造加工且拼接检验符合标准后，装车运送围堰分块至临时码头中，之后经由码头内部装船输送至主墩的拼装现场。

本次工程发现江面有浮起50 t的起重能力，根据围堰高度划分为5.2 m、5.6 m、5.8 m三节，每节划分4块隔舱，确保每一块之间的质量都低于10 t。之后完成围堰钢块的工作平台拼装，放大样下料之后焊接骨架，及时针对渗水部位加以处理，确保钢围堰的严密性。

3.2 围堰下水

受到围堰分块制造、移动下放至具体场地、施工技术、施工安全性等多方面条件的限制，主要围堰的下水方法借助在双壁围堰侧壁上焊牢带有竖直孔眼的牛腿，牛腿与堰壁的连接抗剪能力达到30 t。

考虑到围堰的底部主要是刃脚结构，如果将托架置于刃脚下，可能会直接对支撑体造成影响。在钢护筒上设置内侧，在钢管桩或钢管柱上设置外侧，内外侧组成横担梁设置具备悬出的扁担梁体，由千斤顶设备及φ32直径的精轧螺纹粗钢筋上两个特螺帽之间交替作用，实现围堰下水。

3.3 围堰浮运、定位

本次施工中的围堰内壁面与四只角钢护彤的主要位置相对应，在上侧及下侧分别实现钢套箱的下沉定位系统安装，确保该系统可以对围堰浮运下沉起到定位导向作用。为确保围堰位置适当，将在两处补水孔的部位设置长度为1.7 m的钢管，穿过围堰壁后保证周边可以焊接牢固。套钻孔眼位的钢板对实现最终的钢围堰着床尤为关键，在施工中钢围堰的最终着床具体位置及倾斜率，会对整体施工效果造成很大影响。通过选择在江水平潮的情况下，选择流速并未较大变化时围堰着床，在围堰接高逐步呈下沉趋势，下沉降至刃尖，与河床距离为0.5 m左右时，需要停止继续灌水下沉，在反复纠正之后保证围堰的定位精准，持续灌水均匀吸泥下沉使围堰下沉到位。

3.4 围堰封底

经计算，本次工程的围堰各项系数指标均能够有效满足本工程的封底需求。完成混凝土浇筑封底，由于所需封底的混凝土数量较大，通过采用30 h缓凝时间的混凝土，有效保证提升混凝土浇筑的整体流动性，同时还有效实现了混凝土初凝时间的有效延长。此外在水下封底过程中，应当重视浇筑水下混凝土时，使用测深锤每间隔既定时间段，记录混凝土的标高资料，从而为现场施工指导人员提供指导依据，避免出现混凝土的表面高度存在较大误差，尽量调平混凝土表面平整度。在承台底设计标高以上钢护筒割除，将封底混凝土表面找平。

3.5 围堰内部抽水及承台施工

在完成围堰封底之后开展钻孔桩施工，确保全部完成钻孔桩施工，将钻孔平台等拆除后围堰内抽水，保证抽水工作的开展一次性到位，派多名施工人员对围堰的壁板有无出现变形情况、围堰周围是否发生渗漏、围堰是否出现上浮等多种异常情况加以观察记录。之后完成围堰内部抽水实施承台施工。将剩余的钢护筒割除之后，清除围堰内剩余残渣，立模完成钢筋绑扎，承台混凝土浇筑完成。