御臨河大橋水中主墩基礎(chǔ)施工技術(shù)

朱 奎

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

渝利鐵路御臨河雙線特大橋中心里程為DK 28+836,橋梁全長(zhǎng) 1684.73m,孔跨布置為:2-24m+2-32m簡(jiǎn)支梁 +(44+2×80+44)m連續(xù)梁 +40-32 m簡(jiǎn)支梁。其中 5號(hào),6號(hào),7號(hào)為水中主墩,為 16根 φ2.0m樁基礎(chǔ),樁長(zhǎng) 11m～14m;承臺(tái)長(zhǎng) 16.1m,寬19.4m。

1.2 水文、地質(zhì)

御臨河為江北區(qū)與渝北區(qū)的分界,常年流水,枯水季節(jié)水深1.5m～2.5m,河面沿線路方向?qū)?120m,6號(hào)墩位于御臨河河道正中間,墩中心距兩岸均為 60m。地層巖性:上覆第四系沖洪積層,下伏泥巖夾砂巖、砂巖,河床裸露,無泥沙覆蓋層。施工期間水面平均標(biāo)高 164.3,河床底標(biāo)高 162.5。每年 9月至次年 4月份蓄水期間水深 11m～14m,6月～8月份受夏季雨水影響,水位變化也有 2m～4m(164～168)。

2 施工方案的確定

2.1 圍堰的選擇

鋼板樁圍堰:河底為泥巖夾砂巖,質(zhì)地較硬,且?guī)r層裸露無泥沙覆蓋層,鋼板樁不能打入巖層中,所以不能選擇鋼板樁圍堰。

水中鋼圍堰:由于鋼圍堰的設(shè)計(jì)加工需要2個(gè)月,鋼圍堰拼裝的施工時(shí)間在5月底,這時(shí)御臨河水面平均標(biāo)高164.3,水深1m～2m,不能滿足大型船只通行和浮吊的施工作業(yè)要求,鋼圍堰的運(yùn)輸必須考慮棧橋至墩位處;由于設(shè)計(jì)承臺(tái)低于河床巖面以下,鋼圍堰定位、勘巖須筑島;為保證鋼圍堰刃腳不被破壞,承臺(tái)開挖必須進(jìn)行淺孔小臺(tái)階控制爆破;鋼圍堰的接高必定給出碴帶來難度,降低工效。進(jìn)入9月份后還需考慮大型水中作業(yè)設(shè)備,施工準(zhǔn)備工作多,成本巨大。

鋼筋混凝土圍堰:除接高采用模筑混凝土外,與鋼圍堰類似也需要鋪設(shè)棧橋、筑島、淺孔爆破、鋪設(shè)作業(yè)平臺(tái)等工序,工序較多、施工準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、施工成本高,所以也不合理。

編織袋土圍堰:施工時(shí)在圍堰的內(nèi)外側(cè)堆碼沙袋,內(nèi)填粘土。減少施工工序,有效利用枯水期進(jìn)行承臺(tái)開挖和樁基礎(chǔ)施工,滿足安全和速度要求的同時(shí)也滿足環(huán)保的要求,降低施工成本。

2.2 樁基成孔選擇

鉆孔:從工期角度:假如配備 4臺(tái)鉆機(jī),鉆孔5d,清孔以及澆筑混凝土1d,移鉆機(jī)并作準(zhǔn)備工作1d,即 7d一個(gè)循環(huán),共4個(gè)循環(huán)28d;從場(chǎng)地角度:4臺(tái)鉆機(jī)最少需要蓄漿池2個(gè),沉淀池1個(gè),場(chǎng)地布置困難,泥漿處理需要成本大。

挖孔:從工期角度:16個(gè)孔全部同時(shí)開挖,24h循環(huán)作業(yè),成孔80cm/d,11m樁長(zhǎng)共需14d,能有效縮短樁基施工時(shí)間。

通過以上比較我們認(rèn)為可以采用人工筑島、承臺(tái)整體爆破、樁基人工開挖方案,搶在6月份暴雨前完成了承臺(tái)混凝土澆筑。

3 6號(hào)墩基礎(chǔ)施工工期倒排

在選定了基礎(chǔ)施工方案后,對(duì)御臨河大橋6號(hào)墩基礎(chǔ)施工所需完成工程量進(jìn)行計(jì)算,并按工程量進(jìn)行了工期倒排。

準(zhǔn)備階段從 2009年 3月10日開始,至5月31日前完成承臺(tái)混凝土澆筑,工程進(jìn)度推進(jìn)時(shí)間表見表1。

表1 工程進(jìn)度推進(jìn)時(shí)間表

4 6號(hào)墩基礎(chǔ)施工

4.1 棧橋設(shè)計(jì)及施工

考慮到河床寬度,筑島后過水?dāng)嗝婕巴羾哐唧w穩(wěn)定,棧橋設(shè)計(jì)鋼管樁基礎(chǔ),5跨共57m長(zhǎng)、寬 4m,標(biāo)高取 166.8(施工期間水面平均標(biāo)高164.3),高出水面2.5m。為方便現(xiàn)場(chǎng)施工墩位處搭設(shè)鋼管腳手架簡(jiǎn)易施工平臺(tái),鋼管樁基礎(chǔ)采用 6根 φ20鋼管,20工字鋼做墊梁,3根40工字鋼做縱梁,汽車吊、裝載機(jī)配合,2009年 3月 12日開始施工,3月 31日完成棧橋拼裝(見圖1)。

4.2 編織袋土圍堰施工

共6.3萬個(gè)編織袋,裝載機(jī)運(yùn)輸,本環(huán)節(jié)以草袋堆碼為主控因素(見圖2),合理的人員配備及安排成為圍堰施工的主控點(diǎn),既要滿足施工的要求,也要防止人員堆積造成浪費(fèi)。圍堰施工于4月 1日開始施工,4月20日完成圍堰施工。

4.3 承臺(tái)爆破及基坑清理施工

御臨河雙線特大橋 6號(hào)墩承臺(tái)長(zhǎng) 19.4m,寬 16.1m;河底巖層面至承臺(tái)基坑底面最深 5.2m,最淺 4.3m,承臺(tái)基坑采用潛孔鉆一次整體爆破,內(nèi)部沿承臺(tái)寬度方向按 2m間距共布置 7排炮眼;沿長(zhǎng)度方向按 3 m間距布置炮眼,且錯(cuò)位布置;承臺(tái)邊線按1m間距布置;孔徑 110mm,孔深 5.3m～6.5m。在承臺(tái)小里程右側(cè)布置一個(gè) 2m×5m大小集水井,方便承臺(tái)及樁基施工時(shí)抽水且不干擾基坑內(nèi)部正常作業(yè)。

起爆順序:如圖3所示,爆破分別采用 1段、5段及 9段導(dǎo)爆管分段控制爆破?；硬捎脙膳_(tái) 320挖機(jī)清理,其中一臺(tái)下至基坑內(nèi)倒運(yùn)石方至圍堰邊,另一臺(tái)挖機(jī)位于圍堰上裝車,采用拉土車運(yùn)送至棄碴場(chǎng)。本環(huán)節(jié)于 2009年 4月 23日開始施工,于 2009年5月 5日完成整體爆破,于 2009年 5月 10日完成基坑清理。

4.4 樁基開挖施工

6號(hào)墩位于河道內(nèi),基礎(chǔ)范圍內(nèi)巖石裸露,質(zhì)地堅(jiān)硬,施工過程中為解決樁基爆破有效進(jìn)尺的問題,采用淺孔鉆機(jī)在各樁中間預(yù)先施鉆 φ110mm孔至樁底,其他炮眼圍繞布置。實(shí)踐證明此方法極大提高了爆破的有效進(jìn)尺,原本鉆眼 1.2m,有效進(jìn)尺僅40cm～50cm提高到 80cm以上,提高了施工效率。

由于 16根樁基同時(shí)開挖,樁頂?shù)陀趪唔?7 m,現(xiàn)場(chǎng)施工中采用 5副簡(jiǎn)易扒桿解決開挖石方轉(zhuǎn)運(yùn)問題,一臺(tái)挖掘機(jī)和 25 t吊車解決開挖石方的垂直提升問題。本環(huán)節(jié) 2009年 5月11日開始挖孔,于 2009年 5月 28日完成所有樁基挖孔作業(yè)。

4.5 樁基混凝土灌注

樁基混凝土采用水下灌注,汽車泵泵送入倉(cāng)。樁基混凝土灌注時(shí)根據(jù)樁基開挖完畢的先后順序,避開爆破工序,利用出渣時(shí)間進(jìn)行樁基混凝土灌注。這樣在最后樁基開挖完畢時(shí),16根樁基僅 3根未灌注,為基礎(chǔ)早日出水面壓縮了時(shí)間。

4.6 承臺(tái)鋼筋綁扎、承臺(tái)混凝土澆筑

承臺(tái)鋼筋由上至下分為四層,底層鋼筋施作完畢后,搭鋼管架至上層鋼筋網(wǎng)位置,調(diào)整水平定位鋼管的高度,使頂層鋼筋位置在允許偏差之內(nèi),全部鋼筋綁扎完畢后拆除部分鋼管,未拆除部分作為循環(huán)水管加以利用。混凝土灌注過程中對(duì)堰體周圍滲水處要不間斷抽水,混凝土緩凝時(shí)間在 12h以上,由滲水量較小處向較大處分層澆筑,于 2009年 6月 10日 ～16日完成混凝土澆筑。

5 結(jié)語

1)充分掌握河道水文資料,了解當(dāng)?shù)貧夂驐l件是制定水中墩施工方案的關(guān)鍵。渝利鐵路2009年年初上場(chǎng)時(shí)御臨河橋位處水深 10m,設(shè)計(jì)為鋼圍堰基礎(chǔ)施工方案,由于三峽大壩是第一年進(jìn)行試驗(yàn)性蓄水,當(dāng)進(jìn)入 3月份后,水位就已提前兩個(gè)月降至 165左右,我部根據(jù)從三峽樞紐建設(shè)運(yùn)行管理局了解到蓄水方案后果斷對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化,是本橋施工的關(guān)鍵。

2)圍堰內(nèi)填土施工要連續(xù),受天氣影響停頓后要將端頭受沖刷部分挖除,避免細(xì)顆粒沖走后,形成滲漏帶。

3)本橋 6號(hào)墩基礎(chǔ)承臺(tái)采用潛孔鉆一次爆破開挖,樁基利用潛孔鉆鉆孔后形成的臨空面提高爆破有效進(jìn)尺,縮短了施工時(shí)間,為方案成功實(shí)施提供了保證。

4)為保證河道有效過水?dāng)嗝?鋼棧橋和堰體高度定位在 166.8,進(jìn)入 6月份降雨后洪水漲幅在 2m～4m,在進(jìn)行承臺(tái)鋼筋綁扎、混凝土澆筑施工時(shí)洪水會(huì)超過堰體,6號(hào)墩承臺(tái)施工就是在樁基混凝土澆筑后,避開兩次洪峰后進(jìn)行的施工。

5)整個(gè) 6號(hào)墩基礎(chǔ)施工強(qiáng)調(diào)工序時(shí)間受控,這對(duì)項(xiàng)目管理人員現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、施工人員熟練程度有一定要求。

[1] 趙 斌.陡坡裸巖河床水下橋梁基礎(chǔ)施工[J].山西建筑,2009,35(14):314-315.