淺談特殊橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)

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1水中基礎(chǔ)總體施工方案

鉆孔平臺(tái)施工采用“在橋墩位設(shè)置浮式平臺(tái)和水上浮式龍門吊機(jī)作臨時(shí)施工平臺(tái)；固腳鋼圍堰在陸上分塊加工、水上原位組拼、利用浮龍門整體下放、封底混凝土分區(qū)灌注；鋼護(hù)筒陸上分節(jié)加工、現(xiàn)場(chǎng)采用浮龍門逐根下放，50t浮吊配合人工安裝貝雷梁和型鋼作平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)”的總體施工方案。施工時(shí)利用已搭好的浮式平臺(tái)進(jìn)行精確的水下地形測(cè)量，采用水下地形測(cè)量數(shù)據(jù)指導(dǎo)加工固腳鋼圍堰，浮龍門整體下放固腳鋼圍堰，以浮式平臺(tái)為依托設(shè)置鋼護(hù)筒的定位和導(dǎo)向架，用浮吊配合浮龍門下鋼護(hù)筒，接著分區(qū)澆筑水下混凝土進(jìn)行封底固住鋼護(hù)筒下口，再利用浮吊在固定好的鋼護(hù)筒上搭設(shè)鉆孔樁平臺(tái)，沖擊鉆機(jī)鉆孔成樁，樁基完成后拆除鉆機(jī)平臺(tái)即可施工承臺(tái)。

2主要施工方法

2.1水下地形測(cè)量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水中起吊設(shè)備及施工條件，確定用鋼管測(cè)釬法對(duì)水下地形進(jìn)行精確測(cè)量。為保證固腳鋼圍堰下放后能夠與河床面最大限度的吻合，對(duì)7#墩承臺(tái)范圍內(nèi)的河床面地形做測(cè)量，測(cè)量范圍為25m×32m，以設(shè)計(jì)承臺(tái)中心為準(zhǔn)進(jìn)行平面定位，按50cm間距一個(gè)測(cè)點(diǎn)成網(wǎng)格形式進(jìn)行水下地形測(cè)量。水下地形測(cè)量主要方法為：焊接一根長(zhǎng)50m的直徑φ150mm的鋼管，利用標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)浮箱拼接而成作為水中測(cè)量操作和定位平臺(tái)，準(zhǔn)確放出鋼圍堰四周邊線，50t浮吊吊起鋼管按照所放邊線50cm間距依次從一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行吊裝下放。及時(shí)測(cè)量水面標(biāo)高，根據(jù)水面標(biāo)高和鋼管埋入水面以下深度計(jì)算出河床面標(biāo)高，整理出成套的測(cè)量數(shù)據(jù)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制出水下地形斷面。

2.2固腳鋼圍堰設(shè)計(jì)

由于7#墩位河床水下地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r，且地勢(shì)傾斜度較大，鋼護(hù)筒平均長(zhǎng)度為45m，鋼護(hù)筒在河床無(wú)法固定，采用沿承臺(tái)范圍先下放單壁鋼圍堰，在鋼護(hù)筒安放到設(shè)計(jì)位置并在浮式平臺(tái)上固定好后，向鋼圍堰內(nèi)澆筑水下混凝土將護(hù)筒下口封住，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，鋼護(hù)筒就被穩(wěn)穩(wěn)地固定在河床面。根據(jù)水下地形測(cè)量測(cè)得的數(shù)據(jù)將鋼圍堰腳加工成與地形吻合形狀，設(shè)置隔板將處于地形高差較小的相鄰鋼護(hù)筒分成一個(gè)區(qū)域，加工成高低刃腳形式，使鋼圍堰下到河床后圍堰頂在這個(gè)區(qū)域是大致水平的，保證高一階區(qū)域澆筑水下混凝土?xí)r不向低處溢出。鋼圍堰設(shè)計(jì)為矩形，外形尺寸為32.3m×21m，四面由分塊壁板拼裝成型，圍堰內(nèi)橫橋方向設(shè)計(jì)三道1m寬的的主桁架?？v向布置33道1.5～2m高，寬4.5m次桁架。根據(jù)水下地形測(cè)量成果，在圍堰內(nèi)設(shè)置5道隔艙板將圍堰劃分為3個(gè)區(qū)域。根據(jù)圍堰總重和考慮安全系數(shù)，起吊系統(tǒng)共分五個(gè)部分：為安裝在鋼圍堰上的吊梁，吊梁共設(shè)置6組，每邊設(shè)置三組，吊梁結(jié)構(gòu)由2I45a工字鋼組成。為起重扁擔(dān)梁，設(shè)置在浮式龍門下掛上，主要結(jié)構(gòu)為2I45a工字鋼組成，共設(shè)置兩組，與每邊的吊梁位置相對(duì)應(yīng)。為臨時(shí)錨固分配梁，臨時(shí)錨固分配梁設(shè)置在橫梁上的軌道上，主要結(jié)構(gòu)為2I45a工字鋼組成，每組橫梁設(shè)置3組臨時(shí)錨固分配梁，與下方的吊梁及扁擔(dān)梁相對(duì)應(yīng)。分為下放鋼絞線，每組吊梁設(shè)置4根鋼絞線，下部采用工作錨和工作夾片錨固在吊梁上，每組吊梁設(shè)置4根鋼絞線，下部采用工作錨和工作夾片錨固在吊梁上，鋼絞線上方通過(guò)工具錨和工具夾片錨固在扁擔(dān)梁上；橫梁上的分配梁作為鋼絞線的臨時(shí)錨固措施，錨固形式也采用工具錨和工具夾片。分為浮式龍門起重系統(tǒng)。

2.3固腳鋼圍堰加工、組拼固腳鋼圍堰分塊

在東岸鋼結(jié)構(gòu)加工廠加工，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起重能力和道路運(yùn)輸條件綜合考慮，分塊長(zhǎng)度不大于9m，高度不大于5m；總共固腳鋼圍堰分為66小塊，其中外側(cè)壁板分為20塊，隔板分為8塊，主桁架分為12塊，次桁架分為26塊。由于鋼圍堰組拼全部采用螺栓連接，分塊加工對(duì)鋼圍堰的加工精度較高，因此，在每塊固腳鋼圍堰加工完成后都必須經(jīng)過(guò)檢查合格后方可運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。鋼圍堰組拼在水中浮式平臺(tái)上進(jìn)行，為方便固腳鋼圍堰的下放，鋼圍堰拼裝平臺(tái)和浮式龍門合為一個(gè)操作平臺(tái)，即浮式龍門安裝在拼裝平臺(tái)上；固腳鋼圍堰在浮式平臺(tái)上分塊拼裝完成后，浮式龍門整體起吊鋼圍堰，拆除拼裝平臺(tái)即可下放。浮龍門平面尺寸為45m×39.2m，采用28節(jié)標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)作浮體拼組而成，拼組拼裝平臺(tái)時(shí)浮體中間加設(shè)兩條舟體。浮體前、后兩端用貝雷梁連結(jié)加固，浮體四角各增加一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)用于安放錨機(jī)。浮體拼組完成后，用高墩桿件組立6個(gè)支墩，支墩上方布置縱橫梁，縱橫梁間設(shè)置滑移設(shè)施，橫梁頂部布置軌道安裝天車用于鋼圍堰及鋼護(hù)筒的下沉，縱橫梁均采用加強(qiáng)型貝雷梁組拼。浮式龍門組拼完畢后對(duì)其進(jìn)行試吊，試吊合格后以浮龍門平臺(tái)作為拼裝平臺(tái)開始拼裝固腳鋼圍堰。拼裝前，在平臺(tái)上放出圍堰十字中心線各主要結(jié)構(gòu)位置。保證圍堰拼裝的精度。為保證圍堰著床后的穩(wěn)定性，在圍堰壁板上共設(shè)置14個(gè)活動(dòng)支腿，圍堰下放高度及平面位置滿足設(shè)計(jì)要求后，潛水員下水將各支腿與河床面頂緊后，錨固支腿。

2.4浮式平臺(tái)定位

圍堰拼裝完成90%時(shí)，將浮平臺(tái)用運(yùn)輸船從岸邊拖至承臺(tái)設(shè)計(jì)位置，進(jìn)行初定位。測(cè)量組根據(jù)鋼圍堰四角坐標(biāo)計(jì)算角度值，用兩臺(tái)全站儀在兩岸指揮、監(jiān)控浮平臺(tái)移動(dòng)到指定位置，并錨定。浮平臺(tái)錨固系統(tǒng)分為水中錨定和岸上錨定。水中錨采用在水中拋重力錨塊（砼結(jié)構(gòu)）進(jìn)行精確定位，東西岸共設(shè)置4個(gè)。暗錨也采用砼結(jié)構(gòu)，東西岸共設(shè)置8個(gè)。水中錨和暗錨與浮式平臺(tái)的水平錨定角均≥30°。由于受下游水口電站影響，庫(kù)區(qū)水位變化高差較大，為保證整個(gè)浮式平臺(tái)不受水位變化引起整個(gè)浮式平臺(tái)偏位，因此在浮平臺(tái)精確定位后須派專人對(duì)水位變化進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)水位變化及時(shí)對(duì)浮式平臺(tái)錨固鋼絲繩進(jìn)行收放。

2.5鋼圍堰

下放鋼圍堰拼裝完畢，驗(yàn)收合格后開始做試吊前準(zhǔn)備。安設(shè)監(jiān)控量測(cè)標(biāo)示，浮龍門起吊設(shè)備檢查無(wú)異常后起吊鋼圍堰進(jìn)行試吊，試吊無(wú)異常，起吊鋼圍堰離開拼裝平臺(tái)50cm，錨固上錨固梁上夾片作為保險(xiǎn)，開始拆除拼裝平臺(tái)。拼裝平臺(tái)拆除完畢，選擇晴朗，無(wú)風(fēng)天氣開始下放鋼圍堰。下放前再次對(duì)浮式平臺(tái)位置進(jìn)行校核，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，開對(duì)圍堰平面位置進(jìn)行判定，符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)潛水員下水對(duì)圍堰底部與河床面間高差情況進(jìn)行探摸，技術(shù)人員將探摸情況匯總，并繪制圍堰著床情況分析圖。經(jīng)過(guò)仔細(xì)核對(duì)、討論確定圍堰共有3處壁板基腳需切割，圍堰壁板底口大部分與河床面相吻合。水下切割完成后，確定下放高度后繼續(xù)下放，圍堰已有部分基腳與河床面接觸，此時(shí)潛水員下水下放設(shè)置在壁板上的活動(dòng)之腿，支腿與河床面頂緊后錨固支腿。支墊完成后，再次下放，確定鋼圍堰平穩(wěn)著床后，潛水員下水探摸確認(rèn)，無(wú)異常。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)分析，圍堰著床后平面位置較設(shè)計(jì)位置偏差不大，滿足要求。

2.6鋼圍堰基腳

四周封堵潛水員下水對(duì)圍堰基腳與河床面接觸情況進(jìn)行探摸，根據(jù)探摸情況繪制出圍堰基腳與河床面接觸情況圖，確定拋填片石、沙袋位置及數(shù)量。用標(biāo)準(zhǔn)舟節(jié)組拼拋填平臺(tái)，在平臺(tái)邊固定一根拋填用鋼管，鋼管Φ80cm，底部距圍堰底部1.5m左右。拋填前，根據(jù)水下圍堰位置確定拋填鋼管位置，片石、沙袋從鋼管內(nèi)拋填，保證拋填位置的準(zhǔn)確性。拋填完畢后，潛水員即下水對(duì)沙袋進(jìn)行堆碼，使其緊靠圍堰基腳。保證圍堰底部封堵的有效性。

2.7鋼護(hù)筒下放及封底砼

澆注7#墩鋼護(hù)筒共計(jì)18根，平均每根長(zhǎng)45m，總長(zhǎng)810m，總重1687.5t，鋼護(hù)筒所有頂面標(biāo)高控制在+65.5m，鋼護(hù)筒分三個(gè)區(qū)進(jìn)行下放，封底砼按照三個(gè)區(qū)進(jìn)行灌注。在鋼圍堰下放完成之后，拆除下放系統(tǒng)，施工鋼護(hù)筒下放平臺(tái)，下放平臺(tái)主要由雙層貝雷梁結(jié)構(gòu)組成，根據(jù)鋼護(hù)筒平面位置及浮式平臺(tái)位置，底層順橋向布置4組貝蕾梁，每組由三片貝雷梁組成，頂層橫橋向布置5組貝蕾梁，每組由兩片貝雷梁組成。根據(jù)樁位位置安放護(hù)筒下放導(dǎo)向架，導(dǎo)向架主要由型鋼拼裝焊接而成，主要承重梁為兩組2I45a工字鋼，并在固定導(dǎo)向框架的頂部，框架結(jié)構(gòu)主要為[32a焊接而成，整個(gè)導(dǎo)向架高5m，導(dǎo)向框架由上下兩層水平正六邊形框同豎向桁架連接形成。導(dǎo)向裝置內(nèi)設(shè)置有供鋼護(hù)筒定位、施沉過(guò)程中糾偏、調(diào)整的液壓千斤頂和鎖定裝置，調(diào)節(jié)范圍±150mm。經(jīng)測(cè)量組測(cè)量放線后，精確定位導(dǎo)向架承重梁的位置，并把導(dǎo)向架的承重梁與頂層貝蕾梁利用螺栓連接固定，形成一個(gè)固定的導(dǎo)向架系。運(yùn)輸船運(yùn)輸分節(jié)鋼護(hù)筒至墩位處后，安放第一節(jié)鋼護(hù)筒，接長(zhǎng)并下放，鋼護(hù)筒底部接觸河床面后，立即對(duì)鋼護(hù)筒上口、下口平面位置進(jìn)行檢查，上口檢查方法為通過(guò)全站儀測(cè)設(shè)鋼護(hù)筒頂口平面位置，下口檢查方法可通過(guò)鋼護(hù)筒下口中心點(diǎn)綁扎一根測(cè)繩，測(cè)繩系上浮球，讓浮球漂浮在水面上，通過(guò)漂浮在水面上的浮球來(lái)測(cè)定鋼護(hù)筒是否垂直。如護(hù)筒不垂直，提起重新定位下放。按照此法依次下放其余鋼護(hù)筒。護(hù)筒下放著床后立即將護(hù)筒水面以上部位用槽鋼焊接形成桁架連接，一區(qū)鋼護(hù)筒下放完畢后，考慮到一區(qū)封底砼灌注時(shí)砼會(huì)流向相應(yīng)的二區(qū)，因此在靠近一區(qū)的鋼護(hù)筒也納入一區(qū)進(jìn)行下放。鋼護(hù)筒下放完畢后對(duì)已下放鋼護(hù)筒平面位置進(jìn)行檢測(cè)，如有偏位立即進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到要求即進(jìn)行封底砼澆注。封底砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，配制強(qiáng)度提高10%。初凝時(shí)間要求不少于12h，砼擴(kuò)展度大于60cm。封底導(dǎo)管采用φ273mm扣接式導(dǎo)管，導(dǎo)管采用固定布置，使用4個(gè)2m3料斗和4根50m長(zhǎng)的導(dǎo)管進(jìn)行澆筑，其中2根為備用導(dǎo)管。除每根鋼護(hù)筒內(nèi)都應(yīng)布置導(dǎo)管以外，在一區(qū)四角位置各布1根導(dǎo)管，中間按2排（4根）矩形布置。首批灌注每根導(dǎo)管砼不小于10m3，每根導(dǎo)管補(bǔ)料不超過(guò)1h，最后逐點(diǎn)補(bǔ)灌找平。為了全面、準(zhǔn)確掌握控制水下混凝土高度和流動(dòng)情況，除了在導(dǎo)管和周邊特殊位置布設(shè)測(cè)量點(diǎn)外，其余范圍也須布設(shè)測(cè)量網(wǎng)格，網(wǎng)格間距不宜大于3m，在接近封底砼頂面時(shí)，測(cè)點(diǎn)加密至1m，以防欠封對(duì)鋼圍堰封底砼整體受力影響，超灌對(duì)封底砼的浪費(fèi)及污染河道。當(dāng)個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求數(shù)據(jù)時(shí)，終止灌注，潛水員下水檢查封底砼灌注情況及圍堰周邊封堵是否有效。經(jīng)潛水員探摸發(fā)現(xiàn)，Ⅰ區(qū)圍堰內(nèi)砼已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，砼流動(dòng)性較好，圍堰內(nèi)砼面基本一致。未發(fā)現(xiàn)圍堰底部砼跑出現(xiàn)象。封底效果較好。其余鋼護(hù)筒下放及封底砼澆注均參照一區(qū)執(zhí)行，均達(dá)到良好效果。

2.8鉆孔平臺(tái)搭設(shè)

封底砼澆筑完畢后，即可拆除浮龍門，用浮吊輔助搭設(shè)鉆孔樁施工平臺(tái)。

3結(jié)束語(yǔ)

水下地形千變?nèi)f化，須盡可能清楚地掌握水下河床面情況，為施工方案的確定提供可靠依據(jù)，不可盲目施工。施工前需盡可能全面的分析施工中面臨的各種問(wèn)題，并采取有效措施進(jìn)行預(yù)防，并制定處理方案，將水下施工風(fēng)險(xiǎn)減小到最低。

作者：葉德炳 單位：京福閩贛鐵路客運(yùn)專線有限公司