特殊地形下橋梁基礎(chǔ)施工方案的比選和優(yōu)化

蒙明俊

(安順市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站)

1 工程背景

巖頭河大橋全長281 m，橋型為53 m+128 m+92 m 三跨不對稱預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。其中2#墩位于鳳崗岸河床上，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為φ2.0 m 的挖孔灌注樁，共計(jì)9 根，樁長分別27 ×3 m、24 ×3 m、21 ×3 m;承臺為13.3 m ×12.3 m ×4.5 m=736 m3的大體積混凝土;墩身由3 個節(jié)段組成，第一節(jié)段高20 m，為矩形空心構(gòu)造，第二節(jié)段高34 m，為實(shí)心雙矩形構(gòu)造，第三節(jié)段高32.5 m，為空心雙矩形構(gòu)造，整個墩高86.5 m;2#墩“T”型上構(gòu)箱梁0#塊高9.5 m，全橋2/3 的工程量集中在2#墩及其“T”型構(gòu)造上。

該橋所處地質(zhì)情況為中低山河谷侵蝕地貌，地形切割強(qiáng)烈，相對高差約200 m。由于河水及攜帶的碎屑物對河床底部產(chǎn)生強(qiáng)烈的下切作用形成V 型峽谷。橋軸線處兩岸地形對稱，思南岸地形陡峭，順橋向坡度約70°，基巖裸露，在K0+091.00 以前順橋向地形較緩，坡度約30°;鳳岡岸地形坡度較為均勻，順橋向坡度在45°左右。

2 施工方案的比選和優(yōu)化

2.1 拌和站的選定

該橋地形屬V 形地勢，地形坡度較為均勻，順橋向坡度在45°左右，無一平坦場地，鳳岡岸引道工程屬于新建路段，除新修引道外，機(jī)械設(shè)備、施工材料沒有任何便道可到達(dá)橋梁施工現(xiàn)場。根據(jù)現(xiàn)場條件，確定在3#橋臺尾已開挖成型的路基上建設(shè)攪拌站。

2.2 混凝土運(yùn)輸方案

選定的攪拌站與2#墩樁基頂面垂直高差為105 m，斜距離148 m，坡面斜率為1∶1。由于攪拌站與施工現(xiàn)場的高差較大，坡度較陡，混凝土運(yùn)送極其困難，根據(jù)現(xiàn)場情況，在確保安全、質(zhì)量，盡量減少投資的條件下，初步擬定四種混凝土運(yùn)送方案。

方案一:采用料斗將混凝土運(yùn)送到索吊天車起吊處，再由索吊將混凝土吊運(yùn)至2#墩，但索吊施工周期較長，不能滿足工期的要求，故該方案不可行。

方案二:在攪拌站與2#墩之間的坡面上安裝軌道和卷揚(yáng)機(jī)，采用軌道運(yùn)輸。將混凝土裝入1 m3的料斗，用卷揚(yáng)機(jī)牽引，通過軌道運(yùn)送到2#墩處。經(jīng)過測量和計(jì)算，坡長148 m，卷揚(yáng)機(jī)牽引料斗的速度為25 m/min，料斗進(jìn)料和卸料所需時間為2 min，若鋪設(shè)2 根軌道，混凝土料斗往返一次所需時間為14 min。若鋪設(shè)4 根軌道，采用兩個料斗，正常情況下混凝土料斗運(yùn)送一次所需時間為7 min，最快每小時只能澆筑8 m3混凝土，運(yùn)送速度太慢，混凝土澆筑時間過長，不能保證樁基混凝土連續(xù)澆筑，且雨天不安全，安全風(fēng)險大。如鋪設(shè)4 根軌道，混凝土澆筑速度可以滿足要求，但需要軌道592 m，30 488 kg，投入15.244 萬元，投入成本偏高。

方案三:在攪拌站位置安裝一臺混凝土輸送泵，泵管接到2#墩，但由于高差較大，坡度較長，輸送泵不能發(fā)揮很好的效力，一旦混凝土在下坡段發(fā)生離析，輸送泵管很容易發(fā)生堵塞，不能保證混凝土澆筑質(zhì)量，且增加一臺輸送泵及泵管，需要投資約40 萬元，故該方案不可行。

方案四:在坡面上安裝內(nèi)徑30 cm、壁厚6 mm 的鋼管作為混凝土運(yùn)輸管道，鋼管每節(jié)6 m 長，管節(jié)之間用法蘭盤連接。混凝土通過管道將混凝土輸送到2#墩。

根據(jù)斜面加速度公式:a=g×sin45°－u×g ×cos45°，計(jì)算得出斜面加速度為同時根據(jù)公式S=V0t +1/2at2，計(jì)算得出混凝土下滑時間約為8.4 s。

經(jīng)過測量和計(jì)算得出，混凝土由拌和機(jī)到2#墩處的輸送時間為8.4 s，可以滿足連續(xù)澆筑的要求，且混凝土在管道中的流動速度較快，不會發(fā)生堵塞。

該方案預(yù)算需要管道132 m、法蘭盤25 套，共投入約3 萬元，費(fèi)用較為經(jīng)濟(jì)。

通過對以上四種施工方案的比較，方案四施工方便、時間快捷、經(jīng)濟(jì)便宜、安全可靠、質(zhì)量可控，故該橋2#墩基礎(chǔ)混凝土運(yùn)輸最終選用方案四。

3 管道輸送混凝土施工質(zhì)量控制

(1)為控制混凝土的流速，防止混凝土離析，在輸送管道的進(jìn)出口安裝集料斗，并在集料斗上安裝控制開關(guān)，集料斗的面板采用1.5 mm 厚的鋼板，采用5 cm×5 cm 的角鋼鑲邊。

(2)混凝土嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行施工，攪拌應(yīng)均勻，坍落度控制在14～16 cm 之間，同時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，確保混凝土順利通過輸送管道。

4 結(jié) 論

在該橋2#墩采用管道輸送混凝土的方案后，施工時間大為縮短，施工成本大為降低，混凝土質(zhì)量得到有效保障，安全生產(chǎn)風(fēng)險大大減低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

［1］何小飛.淺談路橋工程施工技術(shù)方案的重要性［J］.科技風(fēng)，2012.

［2］周水興.路橋施工計(jì)算手冊［M］.2001.